makalah jembatan bab 2
description
Transcript of makalah jembatan bab 2
BAB IIDESAIN JEMBATAN SEBENARNYA
A. Dasar Teori Perancangan
Truss adalah suatu kerangka yang terdiri dari beberapa batang saling
diikat bersama sehingga beban yang diterapkan pada sendi hanya
menghasilkan tegangan langsung atau kompresi. Segitiga merupakan bentuk
yang geometris dalam bentuk apapun perubahan panjang sisinya. Dalam
bentuk yang paling sederhana setiap truss adalah segitiga atau kombinasi
segitiga. Truss yang baik diikat bersama-sama dengan plat dan paku keling,
terpaku dll.
Jembatan kerangka merupakan jembatan yang konsepnya hampir sama
dengan jembatan lengkung disebut juga sebagai truss bridge. Pembuatan
jembatan kerangka yaitu dengan menyusun tiang-tiang jembatan membentuk
kisi-kisi agar setiap tiang hanya menampung sebagian berat struktur jembatan
tersebut. Membutuhkan biaya yang lebih murah untuk membangun jembatan
jenis ini karena penggunaan bahan yang lebih efisien.
Gambar 2. Bagian Jembatan
(sumber: www.google.com)6
Pada perancangan suatu bangunan konstruksi baja, beton atau kayu,
konstruksi yang direncanakan haruslah aman. Oleh karena itu setiap konstruksi
harus memenuhi beberapa kriteria diantaranya: kuat, stabil, kaku, efisien dan
ekonomis dalam hal penggunaan bahan maupun perancanganya. Adapun
kegagalan pada suatu struktur baja tergantung pada perilaku sambungan dalam
menyalurkan gaya yang bekerja dari batang satu kebatang lainya yang cukup
kompleks.
Sistem dan model konstruksi sambungan adalah bagian yang penting
pada perencanaan konstruksi baja, dimana sambungan menghubungkan
beberapa batang menjadi sebuah rangka batang. Sambungan tersebutlah yang
akan menyalurkan gaya-gaya yang dipikul oleh batang yang satu dengan yang
lainnya sehingga seluruh bagian rangka badan akan memikul gaya sesuai denga
perilaku batang masing-masing.
Suatu rangka batang yang direncanakan harus mampu menahan momen
primer dan momen sekunder. Momen primer ditimbulkan oleh adanya beban
transversal (beban merata dab beban terpusat) dan gaya aksial, sedangkan
momen sekunder diakibatkan oleh pemasangan alat sambung baut yang tidak
berada dalam satu garis kerja batang yang menyebabkan adanya eksentrisitas.
Momen sekunder ini biasanya terjadi pada sambungan titik simpul dari
batang-batang tepi dari suatu rangka batang yang tidak sama ukuran rangka
penampangnya atau akibat garis kerja gaya pada masing-masing profil
sambungan tidak pada satu garis lurus. Biasaya untuk mempermudah suatu
perkerjaan sambungan pada suatu konstruksi, batang tarik disambung secara
eksentris supaya garis kerja batang berada pada satu garis lurus.
Jembatan rangka baja adalah struktur jembatan yang terdiri dari
rangkaian batang-batang baja yang dihubungkan satu dengan yang lainya.
Beban atau muatan yang akan dipikul oleh struktur jembatan baja akan
diuraikan dan disalurkan kepada batang-batang baja sebagai gaya tekan dan
tarik melalui titik-titik pertemuan batang (titik buhul). Sedangkan untuk gaya-
gaya eksentrisitas selalu dihindari untuk mencegah adanya momen sekunder.
Maka garis netral pada batang bertemu pada titik buhul harus saling
7
berpotongan pada satu titik saja. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan
dalam konstruksi rangka baja yaitu sebagai berikut:
1. Mutu dan dimensi tiap batang harus kuat menahan gaya yang timbul.
Dimana batang-batang yang akan digunakan sebagai rangka harus
dijaga selama masa pengangkutan, penyimpanan dan pemasangan
untuk menghindari terjadinya rusak/bengkoknya batang.
2. Kekuatan pelat untuk penyambung harus lebih besar dari pada
bentang yang disambung(struktur sambungan lebih kuat dari pada
batang utuh).
3. Mencegah terjadinya gaya eksentrisitas yang dapat menimbulkan
momen sekunder, maka garis netral tiap batng yangbertemu harus
berpotongan melalui satu titik.
Jembatan rangka batang jarang terlihat memiliki estetika yang baik,
namun untuk jembatan rangka yang panjang dan besar faktor itu tidak begitu
kentara karena pengaruh visual dalam skala besar. Contoh terkenal dari
jembatan rangka batang baja yang artistik adalah jembatan Sydney Harbour di
Australia dan jembatan New River George di West Virginia (USA), dimana
keduanya merupakan jembatan rangka batang yang berbentuk pelengkung.
Gambar 3. Jembatan rangka batang pelengkung
Sydney harbor, Australia
(Sumber: www.google.com)
8
Ada beberapa tipe jembatan rangka batang, t ipe tersebut didasarkan
pada disain, lokasi, dan bahan-bahan peyusunnya. Dalam menentukan tipe
rangka batang apa yang akan digunakan pada awal masa revolusi industri,
jembatan balok dengan tambahan rangka batang berkembang sangat cepat di
Amerika. Salah satu rangka batang yang terkenal adalah rangka batang Howe,
yang dipatenkan oleh William pada tahun 1840. Inovasinya merupakan
perkembangan dari rangka batang Kingpost, bedanya ditambahkan batang
vertikal diantara batang diagonalnya.
Gambar 4. Macam-macam Jembatan Rangka
(Sumber: www.google.com)
Beberapa tipe rangka pada jembatan sebagai berikut:
1. Allan Truss
Dirancang oleh Percy Allan dimana jembatan rancanganya awalnya
merupakan jembatan baja contohnya Hapden Bridge, New Shouth Wales,
Australia. Jebatan ini dibuat dengan kayu untuk mengurangi biaya. Dalam
desainnya, Allan menggunakan ironbark Australia untuk kekuatannya.
9
Sebuah jembatan yang sama juga yang dirancang oleh Percy Allen adalah
Jembatan Victoria di Prince Street Picton, New South Wales. Juga dibangun
dari ironbark dan jembatan ini masih digunakan sampai sekarang untuk
pejalan kaki dan lalu lintas ringan.
Gambar 5. Allan Truss
(Sumber: www.google.com)
2. Bailey Bridge
Bailey Bridge dibangun di atas Sungai Meurthe, Perancis , yang
Dirancang untuk penggunaan militer. Elemen prefabrikasi dan rangka
batang standar dapat dengan mudah dikombinasikan dalam berbagai
konfigurasi untuk beradaptasi dengan kebutuhan di lokasi. Dalam gambar
dibawah dapat diperhatikan penggunaan prefabrications dua kali lipat
untuk beradaptasi dengan rentang dan persyaratan beban.
10
Gambar 6. Bailey Bridge
(Sumber: www.google.com)
3. Lattice truss(Town’s lattice truss)
Lattice Truss merupakan sebuah jenis jembatan tertutup dimana sebagian
besar jembatan ini menggunakan elemen ringan, sehingga dapat
meringankan tugas konstruksi. Elemen Truss biasanya bisa dari kayu,
besi, atau baja.
Gambar 7. Lattice Truss
(Sumber: www.google.com)
4. Pratt truss
Pratt Truss memiliki anggota batang berbentuk vertikal dan diagonal yang
melandai turun ke arah tengah, kebalikan dari truss Howe. Model ini dapat
dibagi lagi dengan menciptakan pola yang berbentuk Y dan K .Truss Pratt
diciptakan pada tahun 1844 oleh Thomas dan Kaleb Pratt. Truss Ini praktis
11
untuk digunakan dengan rentang hingga 250 kaki dan merupakan
konfigurasi umum untuk jembatan kereta api. Berikut ini contoh design
Pratt Truss .
Gambar 8. Pratt Truss
(Sumber: www.google.com)
5. Waddell truss
Waddell "A" truss jembatan ini dirancang oleh John Alexander Rendah
Waddell. Bentuknya yang sederhana memudahkan pemasangan pada tapak.
Hal itu dimaksudkan untuk digunakan sebagai jembatan kereta api.
Gambar 9. Waddell truss
(Sumber: www.google.com)
12
6. Warren (non-polar) truss
Jenis jembatan ini dipatenkan oleh James Warren dan Willooughby
Theobald Monzani pada tahun 1848 di Britaniya raya. Jenis jembatan ini
tidak memiliki batang vertikal pada bentuk rangkanya melainkan bentuk
segitiga sama kaki atau sama sisi dimana sebagian batang diagonalnya
mengalami gaya tekan (compression) dan sebagian lainnya mengalami
tegangan tarik (Tension). Contoh jembatan dengan tipe Warren adalah
Anderson Hill RoadBridge, Adams County, Ohio, Amerika Serikat.
Dibangun padatahun 1921 dan direhab pada tahun 2007, jembatan ini
memiliki panjang total 91,9 feet dan lebar 15,1 feet.Rata–rata dilalui
oleh400 kendaraan dalam satu harinya.
Gambar 10. Anderson Hill Road Bridge
(Sumber: www.google.com)
Jembatan Rangka Batang terdiri dari dua rangka bidang utama yang
diikat bersama dengan balok-balok melintang dan pengaku lateral. Rangka
batang pada umumnya dipakai sebagai struktur pengaku untuk jembatan
gantung konvensional, karena memiliki kemampuan untuk dilalui angin
(aerodinamis) yang baik. Beratnya yang relatif ringan merupakan keuntungan
dalam pembangunannya, dimana jembatan bisa dirakit bagian demi bagian.
Kelebihan dari Jembatan Rangka Batang sebagai berikut:
1. Gaya batang utama merupakan gaya aksial
13
2. Dengan sistem badan terbuka (open web) pada rangka batang
dimungkinkan menggunakan tinggi maksimal dibandingkan dengan
jembatan balok tanpa rongga.
Pada kedua faktor diatas menyebabkan pengurangan berat sendiri
struktur. Disamping itu, ukuran yang tinggi juga mengurangi lendutan sehingga
struktur lebih kaku. Keuntungan ini diperoleh sebagai ganti dari biaya
pabrikasi dan pemeliharaan yang lebih tinggi. Jembatan rangka batang yang
konvensional paling ekonomis untuk bentang sedang.
Kelemahan dari Jembatan Rangka batang sendiri terletak pada efisiensi
rangka batang tergantung dari panjang bentangnya, artinya jika jembatan
rangka batang dibuat semakin panjang, maka ukuran dari rangka batang itu
sendiri juga harus diperbesar atau dibuat lebih tinggi dengan sudut yang lebih
besar untuk menjaga kekakuannya, sampai rangka batang itu mencapai titik
dimana berat sendiri jembatan terlalu besar sehingga rangka batang tidak
mampu lagi mendukung beban tersebut.
B. Kriteria Perancangan
Perancangan merupakan tahapan awal yang harus dilakukan ketika kita
akan merancang suatu desain jembatan. Dalam perancangan suatu jembatan
perlu untuk memperhatikan hal-hal berikut ini:
1. Pemilihan lokasi
Pada umumnyta jembatan direncanakan mengikuti alinyemen dari
jalan raya yang telah dibangun terlebid dahulu, namun pada kondisi
tertentu jika kondisi jembatan tidak dapat mengikuti alinyemen maka
keadaan alinyemenlah justru yang harus berubah.
2. Penentuan kondisi eksternal
Dalam penentuaan bentang panjang jembatan, abutment, pier dan
arah jembatan harus memperhatikan unsur-unsur yang paling
dominan yaitu:
a. Topografi daerah setempat
b. Kondisi tanah dasar
14
c. Kondisi aliran sungai
3. Stabilitas konstruksi
Stabilitas jembatan merupakan tujuan utama dari perencanaan
jembatan, yang terikat dengan prinsip suatu konstruksi jembatan
harus memenuhi kriteria: kuat, kokoh dan stabil.
4. Ekonomis
Pertimbangan konstruksi juga harus memperhitungkan faktor
ekonomis yaitu dengan biaya seekonomis mungkin dapat
menghasilkan jembatan yang kuat dan aman.
5. Pertimbangan pelaksanaan
Dalam metode pelaksanaan harus memperhatikan kondisi lalu lintas
yang dapat tetap berjalan berjalan dengan aman dan lancar.
6. Pertimbangan pemeliharaan
Aspek pemeliharaan dalam perenacanaan jembatan akan tetap
mendapatkan perhatian dari perencana dalam memilih bahan
konstruksi dan tipe konstruksinya, misalnya faktor pengaruh air,
garam zat korosif dan lain-lain.
7. Kemanan dan kenyamanan
Faktor keamanan dan kenyamanan bagi pengguna jembatan adalah
hal yang harus diperhatikan mengingat fungsi dari jembatan tersebut.
Dimanah dibutuhkan rasa aman saat seseorang melewati jembatan
dan kenyamanannya.
8. Estetika
Jembatan harus berfungsi tidak saja sebagai jalan, tetapi struktur dan
bentuknya juga harus selaras dan meningkatkan nilai lingkungan
sekitarnya. Karena sulitnya memberikan penilaian yang tepat
terhadap sebuah tipe jembatan, maka ada batasan-batasan atau
kriteria-kriteria yang harus dipenuhi oleh sebuah jembatan. Banyak
perpaduan yang harus dicakup oleh tipe jembatan disamping dari
segi konstruksi dan ekonomi. Menurut Watson, Hurd dan burke
15
(dalam Burker and Puckett, 1997) Beberapa hal yang tercakup di
dalam kualitas perencanaan estetika jembatan antara lain :
a. Fungsi
b. Proporsi
c. Harmoni
d. Keteraturan dan ritme
e. Kontras dan tekstur
f. Arah pencahayaan dan efek bayangan
Setelah dapat memahami hal-hal yang ada diatas maka kita dapat
merancang suatu jembatan yang ideal dan memenuhi ketentuan yang ada.
Namun dalam perancanganya ada beberapa hal yang perlu amati dan ikuti
dalam perancangan jembatan yang baik dan benar adalah sebagai berikut:
1. Material
Rangka batang pada umumnya dipakai sebagai struktur
pengaku untuk jembatan gantung konvensional, karena memiliki
kemampuan untuk dilalui angin (aerodinamis) yang baik. Beratnya
yang relatif ringan merupakan keuntungan dalam pembangunannya,
dimana jembatan bisa dirakit bagian demi bagian. Jembatan ini juga
ekonomis untuk dibangun karena penggunaan bahan atau material
yang efisien. Adapun jenis material yang digunakan untuk
perancangan jembatan yaitu menggunakan baja.
Jembatan besi dan baja pertama kali dibangun di inggrish
yaitu sekitar tahun 1781 dimana pada konstruksinya masih sama
seperti jembatan batu yang berbentuk melengkung. Seiring dengan
perkembangan tekhnologi yang ada yaitu peleburan antara besi dan
baja maka didapat kekuatan baja yang meningkat yang disesuaikan
dengan tingkat kebutuhan yang ada dan tujuan penggunaanya
sepertii untuk kebutuhan baja yang tahan karat dan pelapukan atau
dari tujuan untuk mempermudah pengerjaan dibuat baja yang dapat
di las dan lain-lain.
16
Baja untuk jembatan sendiri tersedia dalam berbagai tingkat
kekuatan yang berbeda, diamana masing-masing ditetapkan dibawah
ASTM A709, yang merupakan spesifikasi standar untuk baja
structural jembatan. ASTM A709 sendiri berisi persyaratan
tambahan untuk kelihatan takik (nitch toughness) dan item lain yang
tersedia tetapi hanya berlaku jika ditentukan oleh pembeli.
Tabel 1. Mekanikal Properti Baja Untuk Jembatan
ASTM Designations
Type of Steel Bridge
Specification
Struktural Steel
Specification
AASHTO
Designations
Structur Carbon A709 grade 36 A36 M 270 grade 36
High-streng, low-
allow
A709 grade 50 A572 grade 50 M 270 grade 50
High-streng, low-
allow
A709 grade 50 A588 M 270 grade 50
Quenchhed and
tempered
A709 grade 70 A852 M 270 grade 70
Quenchhed and
tempered
A709 grade 100 A514 M 270 grade
100
Control Rolled A709 grade HPS – 50 W - M 270 grade
100
Quenchhed and
tempered
A709 grade HPS – 70 W -
Quenchhed and
tempered
A709 grade HPS – 100 W -
Keterangan:
W = Komposisi baja tahan terhadap cuaca(weathering)
Tanda HPS (high performance steel) menunjukkan bahwa bahan
baja mempunyai kinerja yang tinggi dan dapat dilas dibandingkan baja
konvensional dengan kekuatan yang sama. Pembagian kelas (grade)
pada ASTM dan AASHTO dapat dilihat pada tabel 2 berikut.
17
Tabel 2. Pembagian kelas (grade) pada ASTM dan AASHTO
Material Structur
al Steel
High-strenght
Low Alloy Steel
Quenched
and
Tempered
Low-Alloy
Steel
High Yield Strength
Quenched and
Tempered Low-
Alloy Steel
AASHTO
Designat
ion
M270
Grade
250
M270
Grade
345
M270
Grade
345W
M270 Grade
485W
M270
Grade
690/690
W
AASHTO
Designat
ion
ASTM
Designat
ion
A709m
Grade
250
A709m
Grade
345
A709
m
Grade
2345
W
A709m
Grade 485W
M790W
Grade
690/690
W
ASTM
Designat
ion
Thicknee
s of plate
(mm)
Up to 100 includedUp to 65
included
Over 65-
100
included
Shapes All Groups Not applicable
Fu 400 450 485 620 760 690
Fy 250 345 485 485 690 620
Tabel 3 : Sifat Mekanis Baja Struktural
(Sumber: SNI 03-1729-2002.)
Jenis Baja Tegangan Putus
Minimun, Fu
(MPa)
Tegangan Leleh
Minimun, Fy (MPa)
Peregangan
Minimum (%)
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 19
BJ 55 550 410 13
Sifat-sifat mekanis baja struktural lainnya untuk maksud perencanaan
ditetapkan sebagai berikut:
18
Modulus elastisitas, E = 200.000 Mpa
Modulus geser, G = 80.000 Mpa
Angka poisson = 0,3
Koefisien pemuaian = 12 x 10-6/C
Gambar 11. Kurva Tegangan-Regangan
(Sumber: www.google.com)
Keuntungan bahan baja sebagai material
jembatan. Pembangunan jembatan sudah mengambil
banyak variasi bentuk struktural dari tahun ke tahun,
yang berakibat jumlah pemakaian besi baja dalam
membuat jembatan semakin meningkat. Walaupun besi
sudah umum digunakan dalam konstruksi jembatan tapi
kemajuan terakhir diteknologi material besi baja telah
memberikan dampak yang besar terhadap
perkembangan perencanaan jembatan. Keuntungan
pemakaian material besi baja dalam pembangunan
jembatan dibandingkan material beton dan kayu adalah:
a. Baja mempunyai kekuatan dan keliatan yang
tinggi.
b. Ada jenis baja yang tahan terhadap cuaca,
bahkan tidak perlu di cat.
19
c. Dari segi kekuatannya, bahan baja lebih murah
dari beton ataupun kayu, sebab dengan
kekuatannya memerlukan volume bahan lebih
sedikit.
d. Rendahnya biaya pemasangan.
e. Tingkat keselamatan kerja tinggi.
f. Mudah dalam pemasangan.
g. Elemen struktur dapat dibuat di pabrik, dan
dapat dilakukan secara besar-besaran.
h. Dapat mengikuti bentuk-bentuk arsitektur.
i. Ramah lingkungan, dapat menggantikan posisi
kayu sebagai bahan konstruksi.
Sedangkan untuk Kekurangan pemakaian material besi
baja dalam pembangunan jembatan dibandingkan
material beton dan kayu adalah:
a. Dibutuhkan biaya pemeliharaan yang lebih besar
sehubungan dengan kegagalan struktur misalya
korosi pada bahan jembatan
b. Dibutuhkan ketepatan serta ketelitian dalam
proses pabrikasinya, contohnya pembuatan
lubang pada pelat buhul maupun profil hal ini
dapat menyebabkan kerugian baik dari segi
biaya maupun palaksanaan.
2. Alat Sambung
Sistem dan model dari suatu sambungan merupakan bagian yang
paling penting pada perencanaan konstruksi baja, dimana sambungan yang
merupakan titik buhul menghubungkan beberapa rangka batang menjadi
sebuah rangka batang. Sambungan tersebut akan menyalurkan gaya-gaya
yang akan dipikul oleh batang yang satu dengan batang yang lain sehingga
seluruh rangka batang akan memikul perlakuan gaya sesuai dengan perilaku
batang masing-masing. Kegagalan pada suatu konstruksi baja tergantung 20
pada perilaku sambungan dalam menyalurkan gaya yang bekerja dari suatu
batang kebatang yang lainnya yang cukup kompleks.
Karena sambungan berperan menyalurkan gaya kekomponen lain,
maka sambungan tersebut harus dirancang sedemikian rupa sehingga
menghasilkan suatu sambungan yang aman, ekonomis dan mampu dibuat
secara praktis. Kriteria dasar yang umum dalam perencanaan sambungan
antara lain sebagai berikut:
a. Kekuatan (strength)
Dari segi kekuatan sambungan harus dapat menahan momen, gaya
geser, gaya aksial yang dipindahkan dari batang yang satu kebatang
yang lain.
b. Kekakuan (stiffness)
Kekakuan sambungan secara menyeluruh sangatlah penting antara
lain untuk menjaga lokasi semua komponen struktur satu sama lain.
c. Cukup Ekonomis
Sambungan harus sederhana, biaya fabrikasi yang murah tapi
memenuhi syaratcukup kuat dan mudah dalam pelaksanaanya atau
praktis.
Adapun fungsi/tujuan sambungan baja antara lain:
a. Untuk menggabungkan beberapa batang baja membentuk kesatuan
konstruksi sesuai kebutuhan.
b. Untuk mendapatkan ukuran baja sesuai kebutuhan
c. Untuk memudahkan dalam penyetelan konstruksi baja di lapangan.
d. Untuk memudahkan penggantian bila suatu bagian/batang konstruksi
mengalami rusak.
e. Untuk memberikan kemungkinan adanya bagian/batang konstruksi yang
dapat bergerak seperti peristiwa muai-susut baja akibat perubahan suhu.
Macam-macam alat sambung yaitu:
a. Baut (bolt)
Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulir,
dengan salah satu ujungnya dibentuk kepala baut (umumnya bentuk
21
kepala segi enem) dan ujung lainya dipasang mur pengunci. Bentuk ulir
batang baut baja bangunan pada umumnya ulir segi tiga (ulir tajam)
berfungsi sebagai baut pengikat, sedangkan bentuk segi empat (ulir
tumpul) umumnya untuk baut pengerak atau pemindah tenaga.
Keuntungan sambungan menggunakan baut antara lain:
1) Lebih mudah dalam pemasangan/penyetelan konstruksi di
lapangan.
2) Konstruksi sambungan dapat dibongkar-pasang.
3) Dapat dipakai untuk menyambung dengan jumlah tebal baja >
4d ( tidak seperti paku keling dibatasi maksimum 4d ).
4) Dengan menggunakan jenis baut pass maka dapat digunakan
untuk konstruksi berat/jembatan.
Gambar 12. Baut
(Sumber: www.google.com)
Baut dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu:
1) Baut kekuatan tinggi
Baut yang banyak digunakan dan ditunjuk ASTM sebagai jenis utama
baut kekuatan tinggi adalah baut A325 dan A490. Baut ini memiliki
kepa segienam yang tebal dan akan digunakan dengan mur segienam
yang setengah halus (semifinished). Baut mutu tinggi tipe A.325
dengan kekuatan leleh sekitar 558 Mpa sampai 634 Mpa dan A.490
dengan kekuatan leleh sekitar 793 Mpa sampai 896 Mpa dengan
22
diameter baut ¼ inci sampai 1½ inci, sedangkan ukuran yang umum
untuk perencanaan struktur jembatan adalah 7/8 inci dan 1 inci.
2) Baut hitam
Dibuat dari baja karbon rendah yang diidentifikasi sebagai ASTM
A.307. digunakan pada struktur ringan seperti gording, rangka batang
yang kecil, rusuk dinding dan lainya yang bebanya kecil dan bersifat
statis. Baut ini dibagi atas 2 jenis yaitu baut sekrup (turned bolt) dan
baut bersisip (ribbed bolt)
b. Paku Keling (rivet)
Paku keling adalah suatu alat sambung konstruksi baja yang
terbuat dari batang baja berpenampang bulat dengan bentuk berbagai
macam. Paku keeling dibuat dari baja batangan dan memiliki bentuk
silinder dengan kepala disalah satu ujungnya. Paku keling (rivet)
digunakan untuk sambungan tetap antara 2 plat atau lebih misalnya pada
tangki dan boiler. Paku keling dalam ukuran yang kecil dapat digunakan
untuk menyambung dua komponen yang tidak membutuhkan kekuatan
yang besar. Sambungan dengan paku keling sangat kuat dan tidak dapat
dilepas kembali dan jika dilepas maka akan terjadi kerusakan pada
sambungan tersebut. bagian utama pada paku keeling sebagai berikut:
Gambar 13. Paku Keling (rivet)
d = diameter paku keeling (mm)
S = Jumlah tebal baja yang disambung
disyaratkan S 4d jika melebihi 4d maka pada saat dikeling akan terjadi
jockey pet (pelengkungan batang paku keeling akibat pengelingan)
Menurut bentuk kepalanya paku keeling dibagi menjadi 3 bagian yaitu;
23
S
1) Paku keling kepala mungkum/utuh
Gambar 14. Paku kepala mungkum/utuh
d = diameter paku keeling (mm)
D = 1,6 d @ 1,8 d
H = 0.6 d @ 0.8 d
2) Paku keeling kepala setengah terbenam
Gambar 15. Paku Keling kepala setengah terbenam
d = diameter paku keeling (mm)
D = 1,6 d @ 1,8 d
H = 0.6 d @ 0.7 d
h = 0,4 d @ 0,6 d
3) Paku keeling kepala terbenam
Gambar 16. Paku Keling kepala terbenam
d = diameter paku keeling (mm)
D = 1,6 d @ 1,8 d
24
H = 0.6 d @ 0.7 d
Paku keling untuk konstruksi baja terdapat beberapa macam ukuran
diameter yaitu : 11 mm, 14 mm, 17 mm, 20 mm, 23 mm, 26 mm, 29 mm,
dan 32 mm.
c. Las (welding)
Pengelasan (welding) adalah salah salah satu teknik
penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk
dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa
logam penambah dan menghasilkan sambungan yang continue. Pada
penyambungan baja bangunan kita mengenal 2 macam las yaitu:
1) Las karbid (Las OTOGEN)
Las karbid (Las OTOGEN) yaitu pengelasan yang menggunakan
bahan pembakar dari gas oksigen (zat asam) dan gas acetylene
(gas karbid). Dalam konstruksi baja las ini hanya untuk
pekerjaan-pekerjaan ringan atau konstruksi sekunder, seperti:
pagar besi, teralis, dan sebagainya.
2) Las Listrik
Las listrik yaitu pengelasan yang menggunakan energy listrik
untuk pengelasanya diperlukan pesawat las yang dilengkapi
dengan dua buah kabel, satu kebel dihubungkan dengan penjepit
benda kerja dan satu kabel yang lain dihubungkan dengan tang
penjepit batang las/electrode las.
Jika electrode las tersebut didekatkan pada benda kerja maka
terjadi kontak yang menimbulkan panas yang dapat meleelhkan
baja dan electrode (batang las) tersebut juga ikut melebur
ujungnya yang sekaligus menjadi pengisi celah sambungan las.
Dipasaran electrode terdapat berbagai ukuran diameter yaitu 2.5
mm, 3.25 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, dan 7 mm.
Keuntungan Sambungan Las Listrik dibanding dengan Paku
keling/ Baut:
25
a) Pertemuan baja pada sambungan dapat mencair bersama
elektrode las dan menyatu dengan lebih kokoh (lebih
sempurna).
b) Konstruksi sambungan memiliki bentuk lebih rapi.
c) Konstruksi baja dengan sambungan las memiliki berat lebih
ringan. Dengan las berat sambungan hanya berkisar 1 – 1,5%
dari berat konstruksi, sedang dengan paku keling/baut berkisar
2,5 – 4% dari berat konstruksi.
d) Pengerjaan konstruksi relatif lebih cepat (tak perlu membuat
lubang-lubang baut, tak perlu memasang potongan baja siku/
pelat penyambung, dan sebagainya).
e) Luas penampang batang baja tetap utuh karena tidak
dilubangi, sehingga kekuatannya utuh.
d. Paku Pin
Dapat dianggap sebagai paku pin apabila diameter paku lebih
besar dari 40 sampai dengan 300 mm. paku pin ini dipergunakan bila
sambungan tersebut diperlukan berotasi. Hal inilah yang membedakan
antara paku pin dan keeling dimana pada paku pin diperhitungkan
momen akibat rotasi tadi sedangkan pada paku keeling tidak ada.
Jika dibandingkan keempat sarana penyambung ini lmaka las
merupakan sarana penyambung yang menyambungkan hasil sambungan
paling kaku, sedangkan paku keeling menghasilkan sambungan paling
kaku jika dibandingkan degan baut.
Adapun ketentuan Penempatan Paku Keling/Baut serta pengelasan pada
sambungan baja sebagai berikut:
1) Secara umum penempatan paku keling/baut pada sambungan konstruksi
baja dipasang dengan jarak-jarak sebagai berikut:
26
Gambar 17. Penempatan Paku Keling pada Sambungan Baja
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
d = diameter pk/baut
t = tebal batang baja utama
t’ = tebal pelat penyambung
Syarat Keamanan Sambungan :
tebal pelat penyambung ( t’+t’ ) tebal baja batang utama (t)2t’ t
u = Jarak ujung = 2d – 3d
c = Jarak tepi = 1,5d – 3d
s = Jarak antar pk/baut = 3d – 7d (atau maksimum 14 t)
Khusus untuk batang tekan s = 3d – 4,5d (maks 9 t)
Ketentuan Khusus Penempatan Paku Keling/Baut Pada Baja Profil
sebagai berikut:
a) Pada Profil Baja Siku (L)
Gambar 18. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja Siku
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
27
b) Pada Profil Baja INP
Gambar 19. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja INP
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
c) Pada profil baja DIN/DIE/DIR/DIL
Gambar 20. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja DIN
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
d) Pada Profil Baja Kanal
Gambar 21. Penempatan Paku Keling pada Profil Baja Kanal
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
28
b. Pengelasan
Las sambungan konstruksi baja dibedakan 2 macam yaitu Las Tumpul
dan Las Sudut, sebagai berikut :
1) Las Sudut adalah bentuk las sambungan menyudut.
Gambar 22. Las Sudut
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
2) Las Tumpul
Las Tumpul adalah bentuk las sambungan memanjang atau melebar.
Gambar 23. Las Tumpul
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
Contoh-contoh penyambungan.
Gambar 24.Sambungan Lurus Batang Baja Pelat dengan Paku Keling
( Sumber: Nandan Supriatna 2012)
29
Gambar 25. Sambungan Lurus Batang Baja Siku dengan Paku Keling
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
Gambar 26. Sambungan Lurus Batang Baja Pelat dengan Las
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
Gambar 27. Sambungan Ujung Batang Baja Siku Dobel Pada Pelat Simpul
Dengan Las
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
30
3. Beban
Beban tetap adalah beban yang merupakan beban utama
didalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan dan
sifatnya tetap, yangtermasuk beban tetap antara lain :
a. Berat sendiri (MS)
Faktor beban Ultimit: KMS = 1.3
Berat sendiri (self weight) adalah berat bahan dan bagian
jembatan yang mrupakan elmen structural ditambah dengan
elemen non structural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Pada
beban berat sendiri elemen structural dapat dihitung secara
otomatis dengan program SAP 2000.
b. Beban mati tambahan (MA)
Faktor beban Ultimit: KMA = 2.0
Beban mati tambahan (superimposed dead load) adalah berat
sluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang
merupakan elemen non structural dan mungkin besarnya berubah
selama umur jambatan.
c. Beban lajur “D” (TD)
Secara umum, beban lajur “D” akan menjadi beban penentu
dalam perhitungan jembatan yang mempunyai bentang sedang
sampai panjang,sedangkan beban truk “T” digunakan untuk
bentang pendek dan lantai kendaraan. Interaksi antara kendaraan
yang bergerak dengan jembatan akan menghasilkan beban
dinamis yang dalam perencanaan dinyatakan sebagai beban
statisekuivalen.
Untuk mendapatkan simulasi kejut dari kendaraan bergerak
padastruktur jembatan digunakan faktor beban dinamis (FBD)
yang berlaku bagi beban “D” maupun beban “T”. Besarnya FBD
tergantung kepada frekuensi dasar darisuspensi kendaraan,
biasanya 2 sampai 5 Hz untuk kendaraan berat, dan frekuensidari
getaran lentur jembatan. Untuk pembebanan “D”, FBD
31
merupakan fungsi dari panjang bentang ekuivalen untuk bentang
tunggal, panjang bentang ekuivalen diambil sama dengan panjang
bentang sebenarnya.
Beban lajur “D” (TD) terdiri dari beban terbagi merata
(Uniformly Distributed Load) UDL dan beban garis (knife Edge
Load) KEL. UDL mempunyai intensitas q (kpa) yang besarnya
tergantung pada panjang total L yang dibebani dan dinyatakan
dengan rumus sebagai berikut:
q = 8.0 kpa untuk L 30 m
q = 8.0 (0.5+15/L) kpa untuk L 30 m
KEL memiliki intensitas, p = 44.0 kN/m
Faktor beban dinamis (Dynamic Load Allowance) untuk KEL
diambil sebagai berikut:
DLA = 0.4 untuk L 50 m
DLA = 0.4 - 0.0025 (L – 50) untuk 50 < L < 90 m
DLA = 0.4 untuk L 90 m
d. Gaya rem
Pengaruh pengereman dari lalu lintas diperhitungkan sebagai
gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada
permukaan lantai jembatan tergantung pada panjang total
jembatan (Lt) sebagai berikut:
Gaya rem, TTB = 250 KN untuk Lt 80 m
Gaya rem, TTB = 250 KN + 2.5 (Lt - 80) kN untuk 80 < Lt < 180 m
Gaya rem, TTB = 500 KN untuk Lt 180 m
e. Pembebanan untuk jalan kaki (TP)
Trotoar pada jalan raya jembatan direncanakan mampu memikul
beban sebagai berikut:
A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m2)
Beban hidup merata pada trotoar:
Untuk A 10 m2 : q = 5 kpa
32
Untuk 10 m2 < A 100 m2 : q = 5 – 0.033(A – 10)
kpa
Untuk A> 100 m2 : q = 2 kpa
f. Pengaruh tempratur (ET)
Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur
yang timbul akibat pengaruh temperature diambil perbedaan
temperature yang besarnya setengah dari selisih antara
temperature maksimum dan temperature minimum rata-rata pada
lantai jembatan.
g. Beban angin (EW)
Gaya akibat angin dihitung dengan rumus:
TEW = 0.0006 x Cw x (Vw)2 x Ab kN
Cw = koefisien seret
Vw = Kecepatan angin rencana
Ab = Luas bidang samping jembatan (m2)
h. Beban Gempa (EQ)
Pada perhitungan beban gempa dapat dilakukan melalui beberapa
metode diantaranya:
1) Metode static ekivalen
2) Metode dinamika response spectrum
3) Pengaruh susut rangkap
4. Metodologi Perancangan
Dalam menentukan metodedologi perancangan suatu jembatan maka
diperlukan data sebagai berikut:
a. Data Struktur Atas Jembatan
Data struktur atas jembatan digunakan untuk menghitung
pembebanan jembatan, sehingga didapat gaya-gaya yang bekerja pada
struktur jembatan.Dengan mengetahui besarnya gaya yang bekerja, maka
dapat direncanakan bentuk dan dimensi bangunan bawah agar mampu
menahan gaya-gaya yang berasal struktur atas, baik akibat berat sendiri,
beban lalu-lintas, serta pengaruh lingkungan.
33
b. Data Tanah
Data tanah digunakan untuk mengetahui jenis lapisan tanah, sifat
karakteristik tanah dan kedalaman tanah keras. Berdasarkan data-data
tanah tersebut, akandipertimbangkan jenis fondasi dan kedalaman
fondasi yang cocok untuk perencanaan.
c. Data Hidrologi
Data hidrologi digunakan untuk menentukan tinggi bangunan bawah,
agar bangunan atas (lantai jembatan) berada pada elevasi yang aman,
baik terhadap air banjir maupun terhadap tumbukan lalu-lintas air yang
melewati bawah jembatan tersebut.
C. Sistem Struktur
Berdasarkan material yang digunakan untuk konstruksi, jembatan
terdiri atas jembatan yang terbuat dari beton, baja, dan kayu, sedangkan
berdasarkan fungsinya, jembatan terdiri atas jembatan untuk distribusi pipa
gas/air, pejalan kaki, kendaraan bermotor, dan kereta api. Dalam perencanaan
struktur, jembatan dibagi kedalam dua sistem struktur yaitu:
1. Sistem struktur atas (super strukture)
Struktur atas jembatan merupakan bagian yang menerima beban
langsung yang meliputi berat sendiri, beban mati, beban mati
tambahan, beban lalu lintas kendaraan, gaya rem, beban pejalan kaki
dan lain-lain. Bagian struktur atas pada jembatan umumnya meliputi:
a. Trotoar
Trotoar merupakan bagian dari konstruksi jembatan yang ada
pada kedua samping jalur lalu lintas yang berfungsi sebagai jalur
untuk pejalan kaki sekaligus sebagai balok pengeras plat lantai
kendaraan. Trotoar sendiri terdiri atas beberapa bagian antaralain:
34
1) Sandaran (Railling)
Sandaran merupakan pembatas pada pinggiran jembatan
sehingga memberikan rasa aman bagi pengguna jembatan yang
melewatinya
a) Sandaran (Hand rail)
Sandaran biasanya terbuat dari pipa besi, kayu, beton
bertulang.
Gambar 28. Sandaran
(Sumber: www.google.com)
b) Tiang sandaran (Raill post)
Tiang sandaran biasanya terbuat dari beton bertulang untuk
jembatan dengan girder beton atau profil baja. Sedangkan
untuk jembatan rangka baja tiang sandaran menyatu dengan
struktur rangka tersebut.
2) Slab lantai trotoar
b. Slab lantai kendaraan
Slab lantai kendaraan berfungsi sebagai penahan lapisan
perkerasan yang diasumsikan tertumpu pada dua sisi.
Pembebanan slab lantai meliputi:
1) Beban mati yang terdiri dari berat plat sendiri, berat
perkerasan, dan berat air hujan.
2) Beban hidup dimana pada plat lantai dinyatakan dengan beban
“T”.
35
Sandaran
Gambar 29. Slab Lantai Kendaraan
(Sumber: www.google.com)
c. Gelagar (Girder)
Gelagar jembatan berfungsi untuk menerima beban-beban yang
bekerja diatasnya dan menyalurkanya kebangunan dibawahnya.
Pembebanan gelagar meliputi:
1) Beban mati
Beban mati terdiri dari berat sendiri gelagar dan beban-beban
yang bekerja diatasnya (pelat lantai jembata, perkerasan, dan
air hujan)
2) Baban hidup
Beban hidup pada gelagar jembatan dinyatakan dengan bebab
“D”atau beban lajur.
Gambar 30. Gelagar (girder)
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
36
Lantai Kendaraan
d. Balok diafragma
Diafragma merupakan balok sokong yng berfungsi untuk
mengurangi atau menghindari terjadinya tekuk lateral pada
gelagar jembatan. Sokong pada gelagar atau kolom dapat berupa
sokong silang yang memanfaatkan kekakuan aksial element
penyokong. Sokong juga dapat berupa sokong titik (point
bracing) yang dihasilkan oleh batang lentur yang bertemu tegak
lurus batang yang ditopang.
e. Ikatan pengaku
1) Ikatan angin
Ikatan angin berfungsi untuk menyalurkan gaya angin kepada
perletakan. Beban angintersebut bekerja di titik-titik simpul.
2) Ikatan melintang
Gambar 31. Sistem Atas Jembatan
(Sumber: Nandan Supriatna 2012)
37
2. Sistem struktur bawah (substructure)
a. Pier
Pier jembatan tipe kolom tunggal banyak digunakan pada fly over
sedangkan untuk melintasi sungai yang dalam biasanya
menggunakan pier jembatan tipe portal.
Gambar 32. Pier
(Sumber: www.google.com)
b. Tumpuan (Bearing)
Tumpuan adalah titik pertemuan yang berfungsi sebagai
landasan seperti yang ada pada pertemuan pada bentang balok
dengan kolom atau sebaliknya. Titik pertemuan ini yang dianggap
sebagai tumpuan. Penggunaan jenis tumpuan ini tergantung pada
sistem struktur yang diingini dan biasanya berupa kombinasi
tumpuan yang digunakan.
Semua beban yang bekerja pada struktur akhirnya
dilimpahkan ke perletakan yang segera akan memberikan respons
gaya-gaya reaksi untuk mempertahankan keseim-bangan. Fungsi
utama perletakan/tumpuan dalam bidang teknik sipil adalah
untuk menjaga struktur supaya kondisinya tetap stabil.
38
Pier
Gambar 33. Tumpuan
(Sumber: Ilmu Teknik Sipil)
3. Abautment
Abautment adalah bangunan bawah jembatan yang terletak pada
ujung kedua pilar-pilar jembatan. Abautment berfungsi sebagai
pemikul beban hidup (angin, kendaraan, dan lain-lain) dan beban
mati (beban gelagar dan lain-lain) pada jembatan.
Gambar 34. Abautment
(Sumber: www.google.com)
4. Pondasi
Fondasi jembatan berfungsi meneruskan seluruh beban
jembatan ke tanah dasar. Berdasarkan sistemnya, fondasi
abutment atau pier jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa
macam jenis, antara lain :
39
Abautment
a. Fondasi telapak (spread footing)
b. Fondasi sumuran (caisson)
c. Fondasi tiang (pile foundation)
d. Tiang pancang kayu (Log Pile),
e. Tiang pancang baja (Steel Pile),
f. Tiang pancang beton (Reinforced Concrete Pile),
g. Tiang pancang beton prategang pracetak (Precast
Prestressed Concrete Pile), spun pile,
h. Tiang beton cetak di tempat (Concrete Cast in
Place), borepile, franky pile,
i. Tiang pancang komposit (Compossite Pile).
D. Modelisasi Struktur
Dalam ilmu teknik sipil perlu diketahui tentang bangunan gedung,
jembatan danlain sebagainya. Untuk itu, perlu mengetahui bagaimana cara
pemodelan dalammekanika teknik, apa itu beban, balok, kolom, reaksi, gaya
dalam dan bagaimana cara penggambarannya dalam mekanika teknik.
Konsep pengembangan kontribusi berbagai pemodelan struktur terhadap pada
respon jembatan dipengaruhi oleh berbagai faktor tertentu antara lain :
1. Distribusi jarak dan variasi waktu dengan mempertimbangkan
dengan besarnya gaya dinamika yang terjadi.
2. Respon desain spektrum terhadap besarnya gaya perlu
diperhitungkan.
Pendekatan lebih terfokus kepada finite element models dengan
metode 3D analisis dinamika jembatan untuk menentukan faktor yang
berpengaruh terhadap prilaku jembatan yaitu antara lain defleksi dinamika
struktur pada lokasi yang berbeda-beda dengan faktor dimensi yang
mempengaruhi yaitu material, elemen, karakteristik redaman, kekasaran
permukaan dan beban kendaraan, kecepatan dan lokasi.
Manfaat yang dapat diperoleh yaitu faktor-faktor yang berpengaruh
terhadap besarnya getaran pada jembatan perlu didentifikasi sebelum kegiatan
40
perancangan yang merupakan salah satu bentuk control terhadap getaran,
antara lain besarnya defleksi minimum akan mempengaruhi besarnya
kecepatan kendaraan yang terjadi, posisi transversal kendaraan dengan beban
kendaraan signifikan, kelenturan gelagar jembatan, kecepatan kendaraan dan
tebal pelat jembatan mempunyai efek yang minimum. Kekasaran permukaan
jembatan mempunyai pengaruh yang cukup, sedangkan besar rasio redaman
sama sekali tidak ada pengaruhnya. Keseluruhannya itu berpengaruh
terhadap perilaku jembatan itu sendiri.
Gambar 35. Modelisasi Jembatan Struktur Rangka Baja
(Sumber: www.google.com)
E. Analisa Struktur
Analisis struktur jembatan menggunakan program SAP 2000 Versi 11.
Diketahui panjang jembatan 6 meter, lebar jalan 0,9 meter, tinggi rangka 0,6
meter dengan baja ganda L15×15×3. Jembatan Truss Bridge digunakan untuk
pejalan kaki.
Gambar 36.TampakAtasTruss Bridge
41
Tabel 4. Analisis model menggunakan SAP 2000 v. 11.0.0
HasilAnalisis Model
Beban(kg)
Defleksi(mm)
1 1 0.25392 0.25433 0.25464 0.25495 0.2553
Gambar 37. DesainJembatan SAP 2000 v. 11.0.0
Gambar 38. Section Properties Data SAP 2000 v. 11.0.0
Gambar 39. Deformed ShapeJembatan SAP 2000 v. 11.0.0
42