JURNAL TEKNIK POMITS

1

Abstrak— Beton sebagai salah satu bahan

bangunan yang banyak digunakan untuk

pembangunan gedung memiliki kelemahan dalam

menahan gaya tarik, oleh karena itu beton harus

diperkuat dengan suatu material lain yang mampu

menahan gaya tarik. Baja merupakan material

campuran pada beton sehingga menghasilkan

komponen struktur beton bertulang yang mampu

menahan gaya tarik maupun gaya tekan dengan

baik.

Tulangan baja merupakan material yang

mudah korosi terutama pada lingkungan yang

extreme sehingga memerlukan perawatan untuk

menjaga kekuatan beton bertulang terhadap gaya

tarik, Dengan adanya kemajuan teknologi di bidang

konstruksi khususnya teknologi bahan kini telah

ditemukan metode baru dalam mempertahanan

ketahanan beton bertulang, dengan ide dasarnya

mengganti tulangan pada beton dengan material

yang kuat, ringan dan tahan korosi, seperti

menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP).

FRP merupakan bahan yang ringan,

memiliki kuat tarik yang tinggi, anti magnetic dan

tahan terhadap korosi. Bahan ini dapat digunakan

sebagai alternatife pengganti material baja tulangan

pada konstruksi beton bertulang atau sebagai

material untuk menambah kekuatan konstruksi yang

sudah ada.

Penggunaan FRP lebih populer mengingat

banyaknya keuntungan yang dapat diperoleh seperti

bobot unit yang kecil, mudah diaplikasikan dan

ditangani, biaya instalasi dan pemeliharaan yang

rendah. Kerugian yang paling prinsip penggunaan

FRP sebagai sistim perkuatan adalah harga material

yang relatif lebih mahal. Pada situasi tertentu,

bagaimanapun, FRP memberikan jalan keluar yang

paling ekonomis dalam masalah perkuatan karena

secara dramatis dapat menekan biaya tenaga kerja

Dalam Tugas Akhir ini, penulis berusaha

untuk mendesain balok jembatan konvensional

bentang pendek menggunakan beton bertulangan

FRP mengikuti peraturan ACI 440.1R-06.

Kata Kunci: Balok Jembatan Konvensional, FRP, ACI 440.1R-06.

I. PENDAHULUAN embatan adalah salah satu sarana transportasi yang

berfungsi untuk menghubungkan dua bagian jalan

yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan

seperti lembah yang dalam, alur sungai saluran irigasi,

selat dan laut. Berdasarkan panjang bentangnya,

jembatan dibagi menjadi dua macam yaitu jembatan

bentang pendek dan jembatan bentang panjang, dimana

bentang pendek disini didefinisikan sebagai jembatan

dengan panjang bentang lebih kecil dari 120 meter dan

bentang panjang adalah jembatan dengan panjang

bentang lebih dari 120 meter.

Jembatan Ciayu merupakan salah satu jembatan

yang menghubungkan desa Ranca Buaya dengan desa

Pameungpeuk yaitu ruas Jalan Pameungpeuk dan Jalan

Cidaun yang terletak pada wilayah Garut selatan.

Jembatan yang melintas di atas sungai Cihideung ini

memiliki lebar kurang lebih empat meter dengan struktur

bangunan atas berupa rangka baja dengan pelat kayu dan

abutment jembatan berupa beton bertulang. Jembatan ini

dibangun pada tahun 1971, dengan bentang jembatan ±

14 m, maka jembatan ini diklasifikasikan sebagai

jembatan bentang pendek.

Dengan perkembangan ekonomi desa

Pameungpeuk serta kondisi jembatan Ciayu yang

usianya mencapai 42 tahun, Jembatan Ciayu

membutuhkan banyak perbaikan dan perawatan untuk

mempertahankan kekuatan strukturnya. Saat ini kondisi

lantai jembatan sudah kurang layak untuk dilalui

kendaraan roda empat dan lebar yang hanya 4 meter

dirasa tidak efektif untuk melayani kebutuhan

transportasi masyarakat, sehingga perlunya dibangun

suatu jembatan baru untuk memenuhi kebutuhan

masyarakat yang perkembangan ekonominya semakin

meningkat.

Untuk itu akan dicoba mendesain konstruksi

jembatan Ciayu baru, lebar sungai yang pendek dan

meningkatnya kebutuhan transportasi masyarakat maka

dipilih jembatan dengan menggunakan sistem gelagar

balok bertulang. Jembatan ini direncanakan memiliki

bentang total ± 15 m dan lebar 7,5 meter. Karena lokasi

jembatan yang berada < 5KM dari pantai maka

Desain Balok Jembatan Konvensional Dengan

Penulangan Fiber Reinforced Polymer (FRP) Alfred Lesmana, Prof Tavio ST, MT, Ph.D dan Hidayat Soegihardjo Ir, Dr, MS.

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: alfredlesman@gmail.com, tavio_w@yahoo.com, dekan_ftsp@its.ac.id.

J

JURNAL TEKNIK POMITS

2

Gambar 2.1 Bentuk Tulangan FRP

Baja GFRP CFRP AFRP

7,90 1,25-2,10 1,15-1,60 1,25-1,40

Baja GFRP CFRP AFRP

Memanjang, α L 11,7 6,0 s/d 10,0 -9,0 s/d 0,0 -6,0 s/d -2,0

Melintang, α T 11,7 21,0 s/d 23,0 41,0 s/d 58,0 60,0 s/d 80,0

ArahKoefisien termal ekspansi, x 10-6/ºc

*nilai khusus untuk volume fiber kisaran 0.5 s/d 0.7

Baja GFRP CFRP AFRP

Kuat tekan

nominal (MPa)276

s/d 517

N/A

N/A

N/A

Kuat tarik

(MPa)483

s/d 690 483

s/d 1600 600

s/d 3690 1720

s/d 2540

Modulus

Elastisitas

(GPa)

200 35 s/d 51 120

s/d 580 41

s/d 125

*nilai khusus untuk volume fiber kisaran 0,5 s/d 0,7

penulangan balok berton tidak menggunakan baja untuk

menambah kekuatan struktur, tetapi menggunakan

material yang kuat, ringan dan tahan korosi, seperti

menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP).

II. TINJAUAN PUSTAKA

FRP merupakan bahan yang ringan, memiliki kuat

tarik yang tinggi, anti magnetic dan tahan terhadap

korosi. Bahan ini dapat digunakan sebagai tulangan pada

konstruksi beton ber-tulang, FRP cukup baik untuk

pengganti tulangan baja pada beton bertulang dan

terbukti kuat digunakan sebagai material untuk me-

ningkatkan ketahanan struktur balok, kolom, joint balok

kolom dan berbagai struktur lainnya terhadap gempa

bumi. FRP mem-punyai kekuatan ultimate yang lebih

tinggi dan bobot yang lebih rendah dibandingkan dengan

baja sehingga penanganannya secara signifikan menjadi

lebih mudah.

FRP yang dijual dipasaran terbuat dari bahan

dasar aramid FRP (AFRP), carbon FRP (CFRP), dan

glass FRP (GFRP) (ACI 440R). type perkuatan FRP

diproduksi dalam bentuk jaring, batang tulangan,

lembaran tipis dan tali. Bentuk batang memiliki type

yang bervariasi bentuk penampang (kotak, longkaran

pejal, dan berongga) dan system deformation (exterior

wound fibers, sand coatings, dan separately formed

deformations).

A. Sifat fisik

Tabel Perbandingan Densitas Tulangan (ton/m3)

Tabel Koefisien Termal Ekspansi Tulangan

B. Sifat mekanik dan perilaku

Tabel Sifat Tarik Tulangan

III.. METODOLOGI

Metodologi Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 3.1 Metodologi Tugas Akhir

JURNAL TEKNIK POMITS

3

1 2 3 4 5DIAFRAGMADIAFRAGMADIAFRAGMADIAFRAGMA

VOID VOID VOID VOID

PERK. ASPAL 5cmPELAT BETON 20cm

BERM 20 cm X 75cm

RAILING

50015007500

b.eff

t

h1

bw

H

Gambar 4.1 Penampang Balok Jembatan Ciayu

Tulangan ø (mm) f* fu (Mpa) Ef (GPa) e*fu

Lentur 25,4 597 49,1 0,014

Geser 9,525 765 43,2 0,019

Gambar 4.2 Penampang Balok Jembatan

IV.HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam perencanaan jembatan konvensional ini,

gelagar utama dan pelat lantai akan dicor menjadi satu

kesatuan (monolid), sehingga balok jembatan akan

bersifat sebagai balok T.

Dengan :

beff = 1500 mm

bw = 500 mm

H = 1200 mm

t = 200 mm

h1 = 1000 mm

A. Spesifikasi Bahan

Tabel Spesifikasi Beton

Konstruksi Mutu beton fc (Mpa)

Balok 30

Plat lantai 30

Diafragma 25

Sandaran 25

Tabel Spesifasi Tulangan Balok

B. Pembebanan

Berdasarkan buku ―Batan Standar Nasional–RSNI-

T02-2005‖ pembebanan yang direncanakan akan

berpengaruh besar terhadap desain balok jembatan

Ciayu, terdiri dari :

1) Beban berat sendiri (berat mati) dan beban

mati tambahan

2) Beban lajur ―D‖ dan beban garis ―KEL‖

3) Beban pejalan kaki dan beban terpusat ternak

JURNAL TEKNIK POMITS

4

MD ML MD+L VU

kN-m kN-m kN-m kN

berfaktor 760,10625 1378,0125 2138,11875 94,17

non-faktor 595,40625 765,5625 1360,96875 52,65

Beban

Jarak Mu d ɸMn

(mm) (kN-m) (mm) (kN-m)

7500 2138.1188 1080 28 2619.0552 0.013 0.0263 O

7000 2084.67 1120 25 2663.0018 0.013 0.0226 O

6500 2018.4938 1120 25 2663.0018 0.013 0.0226 O

6000 1939.59 1080 24 2472.0075 0.013 0.0225 O

5500 1847.9588 1090 22 2427.1955 0.013 0.0205 O

5000 1743.6 1100 20 2361.65 0.013 0.0184 O

4500 1626.5138 1130 17 2098.9649 0.013 0.0152 O

4000 1496.7 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

3500 1354.1588 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

3000 1198.89 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

2500 1030.8938 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

2000 850.17 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

1500 656.7188 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

1000 450.54 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

500 231.6338 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O

0 0 1110 15 1843.5192 0.013 0.0137 O2

O: Over-Reinforced

2Statu

s

Pen

ulan

gan

∑

bar

Jarak d Vu V f S

(mm) (mm) (kN) (kN) (kN) (mm)

7500 0.25 1080 94.17 112.37 - T 540

7000 0.25 1090 119.625 110.92 - Pmin 440

6500 0.24 1090 145.08 108.82 - Pmin 440

6000 0.23 1100 170.535 104.97 - Pmin 440

5500 0.23 1100 195.99 102.25 - Pmin 440

5000 0.21 1130 221.445 99.26 22.93 P 3794

4500 0.2 1130 246.9 94.66 57.57 P 1511

4000 0.2 1130 272.355 94.66 83.03 P 1048

3500 0.2 1130 297.81 94.66 108.48 P 802

3000 0.2 1130 323.265 94.66 133.94 P 649

2500 0.2 1130 348.72 94.66 159.39 P 546

2000 0.2 1130 374.175 94.66 184.85 P 471

1500 0.2 1130 399.63 94.66 210.30 P 414

1000 0.2 1130 425.085 94.66 235.76 P 369

500 0.2 1130 450.54 94.66 261.21 P 333

0 0.2 1130 475.995 94.66 286.67 P 3035

P: perlu tulangan geser

Afv = 143 mm2

ffv = 0,7 × 769 = 538,3 MPa

T: Tidak memerlukan tulangan geser

k

Pmin: perlu tulangan geser minimum

5Ko

nd

isi

Tabel Momen dan Gaya Geser Tengah Bentang

C. Perhitungan Kontrol Balok

Lentur

Menghitung rasio kondisi seimbang tulangan FRP

ρfb

= 0.85β1

(ACI 440.1R;8-3)

rasio tulangan pakai

=

Tegangan FRP saat terjadi kegagalan terhadap

beton

[√( )

]

(

) (ACI 440.1R;8-4a)

(

)

= 4029,316 kN-m

Tabel Tulangan Lentur Pakai Pada Balok

Geser

Gaya geser ultimate tengah bentang

VU = 94,17 kN

Perlawanan gaya geser dari beton

VC =

√

=

√

= 319919,334 N

Tulangan geser diperlukan untuk menahan gaya

geser yang terjadi dan untuk tulangan praktis

pengikat tulangan lentur dengan jarak minimum

menurut ACI 318-05 nilai terkecil antara d/2 dan

600mm.

Kontrol

= 119969,75 N

Maka tidak diperlukan tulangan untuk menahan

gaya geser, pakai tulangan geser tulangan praktis

pengikat tulangan lentur dengan jarak terkecil

yaitu

.

Tabel Kebutuhan Penulangan Geser Balok

JURNAL TEKNIK POMITS

5

Gambar Penulangan Balok Jembatan

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

PROGAM STUDI S1 TEKNIK SIPIL

NAMA GAMBAR SKALA DOSEN PEMBIMBING

Prof Tavio, ST., MT., Ph.D

Hidayat Soegihardjo, Ir. MS, Dr.

NO. GAMBAR MAHASISWA

Alfred Lesmana

3108100129

UKURAN

TULANGAN BAWAHSENGKANG

TULANGAN ATAS

PO

TO

NG

AN

2, 3, dan 4

h

t

beff

bw

1200

200

1500

500

28 Ø25,4

Ø9,5 - 440

2 Ø25,4

1200

200

1500

500

15 Ø25,4

Ø9,5 - 300

2 Ø25,4

POTONGAN MELINTANG BALOK TENGAH

POTONGAN MELINTANG BALOK TENGAH 1 : 20 5 5

No.

LAPANGAN TUMPUAN

D. Hasil Perhitungan

Hasil dari perhitungan diatas menunjukan

perbedaan ke-butuhan tulangan untuk balok tengah,

sebagai berikut :

E. Pembanding tulangan lentur baja

Apabila menggunakan baja konvensional mutu

fy=400 MPa, kebutuhan tulangan lentur untuk

menahan beban yang bekerja pada balok tengah

dengan Mu =2138,11875 kN-m dengan penampang

b=500mm, d=1000mm, maka memerlukan:

18 ɸ25, Mn = 2839,667 kN-m – under-reinforced;

tetapi

35 ɸ25, Mn = 5668,785 kN-m – over-reinforced.

V. KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapat setelah dilakukan

analisa desain balok jembatan menggunakan tulangan

fiber reinforced polymer (FRP) adalah sebagai berikut :

Dengan kekuatan tarik FRP yang besar, maka

rasio kondisi seimbang penulangan menggunakan

FRP akan selalu lebih kecil bila dibandingkan

dengan rasio penulangan menggu-nakan baja

konvensional pada ondisi seimbang.

Penulangan yang menggunakan tulangan FRP

mengharus-kan penampang didesain over-

reinforced, sehingga jumlah tulangan pakai akan

sama atau lebih banyak dari perkuatan

menggunakan tulangan baja yang didesain under-

reinforced.

Desain penulangan menggunakan FRP harus

bersifat over-reinforced karena FRP tidak

memiliki batas leleh saat mencapai beban

ultimate.

Berat struktur menggunakan penulangan FRP akan

lebih ringan, karena berat jenis FRP yang hanya

sebesar ±

berat jenis baja, sehingga secara

signifikan berat struktur akan bertambah ringan

VI DAFTAR PUSTAKA

Alami, Fikri. 2010 Perkuatan Lentur Balok Beton

Bertulang Dengan Glass Fiber Reinforced

Polymer (GFRP). Prosiding Seminar dan Pameran

Haki 2010 - ― Perkembangan dan Kemajuan

Konstruksi Indonesia‖

American Concrete Institute, 2005. BUILDING CODE

REQUIREMENTS FOR STRUCTURAL

CONCRETE AND COMMENTARY, ACI 318M-

05.

Badan Standard Nasional. 2005. PEMBEBANAN

UNTUK JEMBATAN (RSNI T-02-2005).

JURNAL TEKNIK POMITS

6

Badan Standard Nasional. 2004. PERENCANAAN

STRUKTUR BETON UNTUK

JEMBATAN (RSNI T-12-2004). Bank, Lawrece C. 2006. Composites for Construcrion:

Structural Design with FRP Material, Canada:

John Wiley & Sons, Inc.

Chair, John P B. 2006. Guide for the Design and

Construction of Structural Concrete

Reinforced with FRP Bars , America: ACI

Cimmittee 440

Kader, Suardana. 2012. KINERJA BALOK BETON

BERTULANG DENGAN PERKUATAN

LENTUR LEMBAR CFRP YANG DIVARIASI

MENURUT MUTU BETON DAN DALAM

JUMLAH LAPIS LEMBAR CFRP, Bali: Jurusan

Teknik Sipil Politeknik Negeri Bali

Pandia, Andreas. 2010. Perilaku Balok Bertulang Yang

Diberi Perkuatan Geser Menggunakan Lembaran

Woven Carbon Fiber. Sumatra Utara: Jurusan

Teknik Sipil USU

Victor, D. Johnson. 1980. ESSENTIALS OF

BRIDGE ENGINEERING.

Azwarudin.blogspot.com/2008/02/pengertian-

jembatan.html?m=1