pancang7mahulu

KONDISI TIANG PANCANG PILAR 7 JEMBATAN MAHULU DAN

REKOMENDASI PENANGANAN PASCA TERTABRAK

PONTON 8100 TON

Oleh

Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST Monang S R P, ST, MT

Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc

Subdit. Teknik Jembatan Direktorat Bina Teknik

Direktorat Jenderal Bina Marga Departemen Pekerjaan Umum

Kolokium Hasil Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan

Firta Sukmana, ST David E. Pasaribu, ST

Monang S R P, ST, MT Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc

ABSTRAK

Jembatan Mahakam Ulu (Mahulu) merupakan jembatan yang sedang dalam proses

pembangunan yang melintasi Sungai Mahakam. Sungai ini merupakan jalur lalu

lintas kapal pengangkut batu bara. Jembatan ini satu dari lima jembatan lainnya yang

melintasi Sungai Mahakam yaitu Jembatan Martadipura, Kertanegara, Mahakam Ulu,

Mahkota I dan Mahkota II (under construction). Bentang jembatan ini adalah 800m

dengan main channel 200m. Pilar 7 Jembatan Mahakam Ulu (Mahulu) telah terjadi

kerusakan setelah ditabrak ponton dengan dimensi 300 feet yang membawa muatan

8100 ton, sehingga menimbulkan permanent displacement 17,5 cm pada pile cap.

Dalam makalah ini dilakukan pendekatan backward, dari data yang telah ada setelah

kejadian, yaitu permanent displacement dilakukan analisis untuk mencari gaya

tumbukan sehingga didapatkan kondisi dari tiang pancang dan pile cap serta

rekomendasi penanganan secara permanen.

Kata kunci : Jembatan Mahulu, pilar, permanent displacement, ponton.




ABSTRACT

Mahakam Ulu (Mahulu) which bridge under construction crossing Mahakam river.

This river is used for coal transport way. This bridge is one of five bridges which

crossing the Mahakam river and they are Martadipura, Kartanegara, Mahulu,

Mahkota I, and Mahkota II (under construction). The bridge length is 800 m with main

channel is 200 m. Pyllon P-7 has been damage because hitted by pontoon that has

300 feet dimention which carry 8100 ton, that made permanent displacement for 17,5

cm long at pile cap.

In this paper we do backward approach, where we begin from the data that already

excist which is permanent displacement and then we do analysis to find energy so

we have the condition from the pile and pile cap and the plann recomendation for

permanent recovery.

Keyword : Mahulu Bridge, pyllon, permanent displacement, pontoon.




KONDISI TIANG PANCANG PILAR 7 JEMBATAN MAHULU DAN

REKOMENDASI PENANGANAN PASCA TERTABRAK

PONTON 8100 TON

1. Pendahuluan

Jembatan Mahulu (Mahakam Ulu) berlokasi di kota Samarinda menyeberangi

Sungai Mahakam yang menghubungkan Kelurahan Sengkotek dengan

Kelurahan Loa Buah, Sungai Kunjang. Selain untuk kebutuhan transportasi

utama perkotaan, jembatan ini dibangun oleh untuk menampung arus kendaraan

yang dipastikan akan membengkak ke dan dari Samarinda saat PON 2008

digelar. Lokasi penempatan Jembatan Mahakam dapat dilihat pada gambar 1

berikut.

Gambar 1. Lokasi penempatan Jembatan Mahakam

Konstruksi jembatan terdiri dari 2 bagian yaitu jembatan pendekat dari arah Loa

Janan (6 bentang-240 m) dan dari arah Loa Buah (9 bentang-360 m)

menggunakan tipe konstruksi PCI girder dan bentang utama adalah pelengkung

baja (200 m) seperti terlihat pada gambar 2.




Gambar 2. Desain konstruksi Jembatan Mahulu

Sungai Mahakam adalah sungai besar, di mana sungai ini merupakan alur

pelayaran kapal-kapal. Pada tanggal 12 Maret 2008 pilar 7 jembatan ditabrak

ponton 8100 ton yang menyebabkan displacement permanent sebesar 17,5 cm

ke arah hilir sungai (arah panah) yang dapat dilihat pada gambar 3 dan

menyebabkan kerusakan pada pile cap dan sambungan pile cap dan tiang

pancang.

Gambar 3. Pergerakan pile cap pasca tabrakan.

Untuk menjaga keamanan konstruksi, maka diperlukan kajian terhadap stabilitas

pilar 7 pasca tertabrak ponton dan penanganan yang diperlukan.

Bergerak sejauh 17,5 cm




Ruang lingkup penelitian ini adalah kondisi tiang pancang jembatan dengan

mempertimbangkan sambungan antara poer dan tiang pancang serta

penanganan teknis pilar 7.

Maksud dari penelitian adalah melakukan analisa tentang kondisi struktur

pondasi dan pile cap pilar 7 Jembatan Mahakam Ulu.

Dari maksud di atas akan didapatkan keyakinan mengenai kondisi pilar 7 pasca

tertabrak ponton serta penanganan permanen yang diperlukan.

2. Data

Data-data yang dipakai dalam penelitian ini adalah data tiang pancang,

properties tanah dari penyelidikan tanah yang dilakukan dan detail tiang pancang

dan pile cap.

2.1. Data tiang pancang

Data tiang pancang disajikan pada tabel 1 berikut.

Label Elemen 1 Elemen 2

Elevasi dari Pile Cap 0-26 m 26-78m

Diameter tiang 1m 1m

Tebal elemen tiang 0.02m 0.016m

Material tiang Baja, E = 200000 Mpa, μ (poisson ratio) = 0,3

A 0.06157522 0.04946123

I 0.00739518 0.04946123

Tabel 1. Data tiang pancang pilar 7

2.2. Properties tanah

Data tanah yang dipakai dalam penelitian disajikan pada tabel 2 berikut.

Depth Soil Type N-SPT Φ Shear

Strength Strain K Layer

-18 -36 SC 3 25 0 0 5760 1 -36 -38 MH 10 27 48 0.01 16200 2 -38 -47 SC 6 25 0 0 6720 3 -47 -51 MH 6 25 19.2 0.01 7560 4 -51 -85 SC 30 30 0 0 14400 5

Tabel 2. Data tiang pancang pilar 7




2.3. Detail tiang pancang dan pile cap

Gambar 4. Detail tiang pancang dan pile cap

Deformasi sebesar 17.5 cm adalah displacement permanent yang merupakan

parameter terukur pada pilar 7. Deformasi ini dijadikan sebagai acuan awal

dalam menentukan besarnya beban tabrakan ponton yang terjadi pada pile cap.

Ilustrasi sederhana dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini.

Gambar 5. Ilustrasi gaya yang menyebabkan displacement pada pile cap

Di samping menggunakan parameter displacement tersebut, penelitian juga

memperhitungkan parameter data properties tiang, pile cap, geoteknik tanah dan

beban-beban yang bekerja pada saat terjadi tabrakan.

∆=17.5 cm

2.56m

2.56m

2.56m

2.56m

2.56m

1.30m

1.30m

2.80m 2.80m 2.80m 1.30m 1.30m

H = ?




Tabrakan yang terjadi menyebabkan momen terjadi pada ujung tiang

(sambungan dengan pile cap) yang mempunyai sambungan rigid dengan pile

cap. Dilakukan analisa terhadap kondisi sambungan antara tiang dan pile cap

apakah masih rigid atau telah terjadi sambungan joint pada kepala tiang. Hal ini

disebabkan pada sambungan joint momen terbesar tidak lagi terjadi pada ujung

tiang, tetapi pada segmen bawah tiang.

3. Hasil Analisis

Beban aksial yang bekerja pada saat terjadi tubrukan adalah beban pile cap dan

pilar yaitu 20.000 kN. Pile cap dan pilar menggunakan mutu beton K-350.

Dengan mencoba beberapa gaya horizontal statis terhadap parameter-parameter

di atas, didapatkan displacement masing untuk masing-masing gaya seperti pada

tabel berikut:

Gaya horizontal

1000 2000 3000 4000 5000 5800

Displacement 0.006 0.036 0.07 0.12 0.15 17.5

Tabel 3. Gaya horizontal versus displacement

Dari analisa yang dilakukan tersebut di atas, didapatkan bahwa gaya tabrakan

kapal yang menyebabkan displacement 17,5 cm adalah 5800 kN. Perilaku

deformasi tiang dapat dilihat pada gambar 6 berikut.

Gambar 6. Deformasi lateral tiang akibat beban 5800 KN

Gaya sebesar ini akan menyebabkan momen sebesar -3030 kNm dan gaya

aksial sebesar 1560 kN.




Didapatkan tegangan yang terjadi pada tiang pancang adalah:

σ = My/I + P/A

= -3030x0.5/0.00598797-1560/0.00598797

= -230 MPa (tekan)

Pada saat ini tegangan baja telah melebihi tegangan izin yaitu 104,4 MPa.

Pemeriksaan dilakukan dengan mensimulasikan gaya tersebut pada struktur pile

cap jembatan untuk mendapatkan pengaruh tabrakan kapal pada struktur beton

pile cap, terutama pada bagian sambungan antara pondasi dan pile cap.

Simulasi menggunakan SAP2000 dengan pemodelan rigid pada struktur pile cap

dan pondasi tiang pancang seperti gambar 7 berikut.

Gambar 7.Full model tiang dan pile cap.

Didapatkan bahwa terjadi tegangan tarik sebesar 3,1 MPa yaitu pada bagian

sambungan tiang pancang dan pile cap seperti pada gambar 8 berikut.




Gambar 8. Tegangan Normal Detail Irisan Pile-Cap

Apabila tegangan-tegangan yang terjadi pada pile cap telah melebihi izin yaitu

untuk beton K-350 kuat izin tekan beton adalah 0.45f’c = 13.0725 Mpa dan kuat

izin tarik beton adalah 0.33 √f’c = 1.77 MPa, maka joint tiang pancang dan pile

cap tidak lagi rigid, melainkan menjadi pinned.

Akibat tabrakan tersebut displacement aktual yang pernah terjadi lebih besar dari

displacement permanent yaitu pada saat joint antara pile cap dan pondasi

berubah menjadi pinned, sehingga momen maksimum tidak lagi terjadi pada pile

head (kondisi rigid) melainkan pada tengah tiang. Analisa ini untuk mendapatkan

apakah tegangan maksimum yang terjadi pada tiang pancang dibandingkan

dengan tegangan izin baja Grade-2, f’y = 240 MPa, tegangan izin adalah 240 x

0.58 = 139.2 MPa. Untuk baja di dalam air tegangan izin baja direduksi sebesar

25% = 104.4 MPa.

Mengingat bahwa tegangan izin tarik beton adalah 1,77 MPa, dari hasil analisa

ini disimpulkan bahwa telah beton telah hancur sehingga sambungan tidak lagi

berupa rigid tetapi telah menjadi sendi.

Dari hasil pengamatan di lokasi kondisi sambungan memberikan kondisi yang

sama dengan analisa yang dilakukan, dapat dilihat pada gambar 9 berikut.




5800 KN

∆=17.5 cm

Sambungan menjadi pin dan gaya tabrakan masih tetap bekerja

5800 KN

∆=17.5 cm ∆>17.5 cm

Timbul perilaku struktur yang baru

Bidang momen awal

Bidang momen akhir

Gambar 9. Keretakan beton yang menyebabkan tipe sambungan menjadi sendi.

Melihat kondisi sambungan tersebut, kelelehan struktur tiang pancang tidak

hanya terjadi pada ujung tiang. Ilustrasi dari analisa selanjutnya dapat dilihat

pada gambar berikut 10 berikut.

Gambar 10. Iustrasi analisa terhadap kondisi sambungan sendi

Dari hasil analisa yang dilakukan didapatkan bahwa deformasi yang terjadi pada

kondisi sambungan sendi adalah 79,8 cm seperti pada gambar 11, dengan

momen maksimum yang terjadi adalah 5230 kNm yang menyebabkan tegangan

pada baja 367 MPa, melebihi tegangan izin baja.




Gambar 11. Deformasi pasca sambungan sendi

4. Kesimpulan dan saran

4.1. Kesimpulan

a. Kondisi tegangan pipa DED (rencana) adalah 33.7 MPa, jauh dari

tegangan izin (104.4 MPa untuk pipa baja Grade-2 yang digunakan

untuk konstruksi di dalam tanah).

b. Perubahan posisi yang ada paska tumbukan merupakan perpindahan

permanen. Gaya yang menyebabkan perpinda-han ini kurang lebih

sebesar 5800 kN dan menimbulkan momen pada kepala tiang sebesar -

3030 kNm/tiang dengan asumsi hubungan antara tiang dan pile-cap

adalah rigid. Momen sebesar ini menyebabkan tegang-an lentur pada

pipa baja komposit sebesar 229 MPa (6,5x dari tegangan rencana

DED).

c. Sesuai dengan data yang diterima, kuat tekan beton (fc’) adalah 30

MPa. Berdasarkan dari Analisa Lokal (local analysis) dengan

menggunakan program FEM didapatkan, telah terjadi tegangan tarik

pada beton sebesar 3.1 MPa pada permukaan bawah pile-cap sampai

kedalaman berkisar 80mm dan secara gradualli menjadi 1 MPa sampai

kedalaman 200 mm (puncak tiang dalam beton pile-cap). Hal ini

ditandai dengan banyaknya retak atau beton lepas (spalling) pada sisi

depan tiang (arah tumbukan).




d. Dengan terjadinya tegangan tarik yang melebihi tegangan tarik izin

seperti dijelaskan pada butir c. di atas, dicurigai (karena memerlukan

analisa lebih detail) telah terjadi perubahan sistem sambungan dari

kondisi rigid (DED) menjadi kondisi pinned.

e. Apabila kondisi pinned ini terjadi, maka momen maksimum berada pada

bagian tengah tiang pancang (tidak pada puncak seperti pada

hubungan rigid) dan akan menyebab-kan tegangan sebesar 367 MPa

yang melebih tegangan leleh yaitu 240 MPa.

4.2. Saran

a. Mengingat kondisi struktur pilar pada point kesimpulan di atas,

diperlukan penanganan perkuatan struktur keseluruhan dilakukan untuk

mengantisipasi beban pada saat pelaksanaan maupun beban pada saat

layan.

b. Sambungan yang telah menjadi sendi harus dikembalikan ke keadaan

rigid di mana untuk mencegah perbesaran momen akibat gaya lateral

pada masa layan. Pengembalian kondisi dapat dilakukan dengan

menambahkan bracing yang saling terkait pada seluruh grup tiang dan

dilapisi dengan beton pada dasar poer.

c. Stabilitas pilar yang ada sekarang sudah tidak aman lagi. Akibat tiang

pancang telah leleh, kemampuan tiang diragukan untuk dapat

menopang beban hidup pada saat layan. Diperlukan perkuatan

penambahan tiang-tiang pancang baru untuk mengantisipasi penurunan

mutu tiang pancang baja. Diharapkan agar beban hidup yang bekerja

pada saat layan ditopang oleh tiang-tiang pancang yang baru. Transfer

beban dapat dilakukan dengan penambahan dimensi pilar baru yang

disambung dengan pilar lama dengan menggunakan baja tulangan.

Selain itu penambahan bracing antara pile group lama dengan yang

baru juga dilakukan.

d. Mengingat tiang pancang baja telah leleh dan kemampuannya

menurun, diperlukan perkuatan pada tiang pancang baja untuk

mengantisipasi ketidakpastian distribusi beban-beban jembatan ke

perkuatan struktur sehingga struktur baja yang telah leleh tetap




mendapatkan beban-beban jembatan. Perkuatan dilakukan pada

seluruh elemen-elemen baja yang telah leleh.

e. Mengingat posisi pilar sangat rentan terhadap tabrakan ponton, maka

desain dan pelaksanaan perkuatan jembatan dilakukan bersamaan

dengan disain dan pelaksanaan struktur pelindung pilar (fender).

f. Daftar Pustaka

1. SNI T-12-2004, Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan, Badan

Standarisasi Nasional.

pancang7mahulu

Documents

Transcript of pancang7mahulu