STUDI FORENSIK JEMBATAN RANGKA BAJA

SOEKARNO – HATTA MALANG DITINJAU DARI ASPEK KEAMANAN DAN

TINGKAT LAYAN JEMBATAN

Sugeng P. Budio, Indradi Wijatmiko, Ari Wibowo, Roland Martin S Maulana Derry I, Faris Haqqul A, Sarjono Anwar A, Tri Cahyo U.

Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas BrawijayaJalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia

e-mail:sugengpbudio@gmail.com

ABSTRAKSalah satu jalur pergerakan transportasi yang menjadi perhatian di Kota Malang adalah Jembatan Rangka Baja Soekarno-Hatta, yang merupakan akses utama pengguna jalan menuju ke area pendidikan dan ke arah kota wisata Batu. Dalam studi forensik ini difokuskan pada analisis keamanan dan tingkat layan jembatan. Analisis kesehatan jembatan meliputi kondisi pelat buhul akibat distribusi tegangan yang terjadi, dan kondisi jembatan akibat beban termal. Beberapa hal yang perlu dievaluasi untuk mengetahui tingkat batas layan Jembatan Soekarno-Hatta meliputi deformasi permanen struktur jembatan, getaran yang terjadi, serta usia fatik jembatan. Kondisi kesehatan elemen material jembatan telah mengalami penurunan. Setelah dilakukan uji Rebound Hammer didapatkan nilai karakteristik sebesar 277,66 kg/cm² dan nilai rebound sebesar 46,79. Kualitas beton dalam pengujian UPV memiliki kualitas yang rendah (kecepatan gelombang 1633,6 m/s < 3000 m/s). Pada analisis tegangan pelat buhul, konsentrasi tegangan pada kondisi ideal tidak melebihi tegangan leleh, sedangkan pada kondisi eksisting konsentrasi tegangan melebihi tegangan leleh. Pada analisis kebakaran di atas jembatan, ketika terjadi kebakaran di tengah bentang, total waktu yang dibutuhkan sampai tegangan batang diagonal mencapai leleh adalah setelah menit ke 18.90 (1134 s). Sedangkan, ketika terjadi kebakaran pada bagian pinggir bentang, waktu yang dibutuhkan untuk runtuh selama 15.81 menit (949 s). Ditinjau dari aspek getaran, didapatkan frekuensi natural aktual jembatan sebesar 2,18 Hz (mode 1) dan 3,32 Hz (mode 2), sedangkan frekuensi natural teoritis jembatan sebesar 3,45 Hz (mode 1) dengan tingkat partisipasi sebesar 78,2 % arah sumbu y. Dari nilai frekuensi natural tersebut, kondisi jembatan dapat dievaluasi dalam 2 penilaian. Penilaian pertama berdasarkan besar penurunan kapasitas jembatan dengan kesimpulan bahwa bentang 60 meter tergolong dalam kondisi buruk (kerusakan berat/struktural, Drel= 37,22%; Dkap= 60,58%). Pada penilaian kedua berdasarkan nilai perbedaan frekuensi ∆f alami terukur dengan frekuensi alami teoritis, jembatan tergolong dalam kondisi kurang dimana telah terjadi retak struktural (∆f:1,295 Hz). Ditinjau dari aspek lendutan, jembatan sudah tidak memenuhi syarat. Karena lendutan statis atau lendutan yang terjadi dari kondisi awal jembatan hingga saat penelitian terakhir telah melebihi syarat batas lendutan sebesar 6 cm dan telah terjadi lendutan permanen (∆: 20,8 cm). Sisa usia fatik jembatan adalah 14,21 tahun, dan sudah melewati batas usia rencana (25 tahun).

Kata Kunci :Jembatan Soekarno-Hatta Malang, Keamanan, Kesehatan, Tegangan Pelat Buhul, Analisis Kebakaran, Batas Layan, Getaran, Lendutan, Usia Fatik.

PENDAHULUAN

Fungsi jembatan yang sangat vital dalam kehidupan sehari-hari memerlukan adanya evaluasi kondisi jembatan. Dalam studi forensik ini difokuskan pada analisis keamanan dan tingkat layan jembatan. Analisis kesehatan jembatan meliputi kondisi pelat buhul akibat distribusi tegangan yang terjadi, dan kondisi jembatan akibat beban termal. Beberapa hal yang perlu dievaluasi untuk mengetahui tingkat batas layan Jembatan Soekarno-Hatta

meliputi deformasi permanen struktur jembatan, getaran yang terjadi, serta usia fatik jembatan.

Berdasarkan uraian di atas, maka dapat disampaikan beberapa tujuan penelitian yaitu :1. Mengetahui tingkat keamanan

jembatan ditinjau dari kondisi kesehatan elemen material jembatan.

2. Mengetahui tingkat keamanan jembatan ditinjau dari kondisi pelat

1

buhul akibat distribusi tegangan yang terjadi.

3. Mengetahui lama waktu yang dibutuhkan jembatan untuk runtuh ketika terjadi kebakaran di atas jembatan.

4. Mengetahui nilai frekuensi alami jembatan

5. Mengetahui usia fatik jembatan6. Mengetahui lendutan aktual jembatan7. Mengetahui tingkat keamanan dan

kemampuan layan jembatan

KAJIAN PUSTAKAPemeriksaan Jembatan

Pemeriksaan jembatan adalah salah satu komponen sistem manajemen yang terpenting. Jenis pemeriksaan yang utama dalam BMS-K8 1992 antara lain pemeriksaan inventarisasi, pemeriksaan rutin, pemeriksaan mendetail, serta pemeriksaan khusus. Elemen-elemen yang harus diperiksa pada jembatan rangka antara lain: material beton, material baja, Rubber gap, elastomer, trotoir, lapisan aspal dan lubang drainase.

Dalam pemeriksaan material beton, dapat dilakukan beberapa pengujian, diantaranya UPV Test serta Schmidt Hammer Test. Cara kerja UPV pada dasarnya mengirim getaran gelombang pada beton, menerima dan memperbesar getaran untuk selanjutnya dihitung lama perambatan getaran gelombang tersebut. Rebound Hammer merupakan salah satu dari alat uji beton secara NDT. Nilai rebound yang terbaca dapat digunakan untuk menentukan kuat tekan beton. Jika angka rebound (R) yang dihasilkan oleh rebound hammer rendah menunjukkan bahwa permukaan beton tersebut lunak dan kekuatannya rendah. Angka rebound yang tinggi menunjukkan beton tersebut keras dan kuat.

Tegangan Pelat BuhulMenurut Petros Xanthakos (1994),

perpindahan tegangan melalui pelat buhul dapat dicapai dengan 2 cara. Apabila elemen batang merupakan batang menerus

(tanpa sambungan), sebagian besar tegangan disalurkan langsung melalui batang dan hanya sebagian kecil yang disalurkan melalui pelat buhul. Penyusunan rangka batang seperti ini digunakan untuk menghindari beban yang berlebihan pada pelat buhul.

Simulasi KebakaranPanas dapat didefinisikan sebagai

transfer energi termal pada suatu sistem termodinamika. Perpindahan panas diklasifikasikan menjadi 3 mekanisme, yaitu konduksi, konveksi, serta radiasi.

Pada temperatur tinggi, sifat-sifat material baja dapat mengalami penurunan. Seiring dengan bertambahnya temperatur pada baja, tegangan leleh semakin menurun. Selain itu, tegangan putus serta modulus elastisitas bahan juga menurun.

Perencanaan Batas LayanPerencanaan berdasarkan batas

layan (PBL) dilakukan untuk mengantisipasi suatu kondisi batas layan, antara lain tegangan kerja dari suatu komponen struktur jembatan, deformasi permanen dari struktur jembatan, getaran yang terjadi korosi dan fatik, serta bahaya banjir di daerah sekitar jembatan. ( SNI T-03-2005, 2005)

LendutanSebagai ukuran relatif tingkat

kerusakan digunakan rasio (k), yaitu perbedaan antara frekuensi alami terukur di lapangan dengan frekuensi alami teoritis terhadap frekuensi alami utuh jembatan.

D rel= f terukur− f teoritisf teoritis

x 100 %… (1)

Untuk penurunan nilai kapasitas bangunan atas adalah sebagai berikut:

Dkap = (EI )teoritis−(EI )aktual

(EI )teoritis

x 100 %…(2)

Dimana:Dkap = nilai penurunan kapasitas(EI)teoritis= kekakuan lentur teoritis [ kN/m2](EI)aktual= kekakuan lentur aktual [ kN/m2]Untuk penilaian berdasarkan nilai perbedaan frekuensi ∆f alami terukur

2

dengan frekuensi alami teoritis, maka dapat dibuat kriteria penilaian, sebagai berikut:Nilai ∆f ≥ 1 Hz → kondisi kurang (telah terjadi retak struktural)

Nilai 0,3 ≤ ∆f ≤ 0,5 Hz → kondisi cukup

Nilai ∆f ≤ 0,3 Hz → kondisi baik.

Penilaian (1) dan (2) diatas dapat dievaluasi dengan tabel 1.

Tabel 1 penilaian kondisi bangunan atas jembatan

Nilai Kondisi

Jenis Kerusakan

Nilai Kerusa-kan Relatif Drel

Nilai Penurun-an Kapasi-tas Dcap

Baik Utuh 0% - 5% 0%-10%Cukup Rusak ringan

(non struktural)

6%-10% 11%-20%

Sedang Rusak ringan(struktural)

11%-17% 21%-34%

Buruk Rusak berat(struktural)

18%-20% 35%-40%

(sumber: Pt T-05-2002-B, 2002)

Fatik

Gambar 1 Kurva S-N tipikal untuk sambungan las

Kekuatan fatik bukanlah konstanta material seperti tegangan leleh atau modulus elastisitas. Kekuatan fatik tergantung khususnya pada konfigurasi sambungan yang bersangkutan dan secara realistis hanya bisa didapatkan secara eksperimen. Hasil dari tes diplot dalam grafik log N (siklus) dan log S (jangkauan tegangan) seperti tampak pada Gambar 1.(Barker, 2007)

LendutanLendutan adalah besar perpindahan

antara struktur awal dan yang telah dibebani.

δ= P x LA x E

…(3)

Lendutan sendiri memiliki ketentuan yaitu pada jembatan baja atau girder, desain lendutan akibat beban hidup dan impact tidak melebihi 1/800 panjang bentang. Kecuali pada jembatan pada daerah perkotaan yang sebagian jembatannya juga digunakan untuk pejalan kaki, maka lendutan tidak boleh melebihi 1/1000 panjang bentang (xanthakos, 1994). Batas yang sama juga diberikan pada RSNI T-03-2005.

METODOLOGI PENELITIANTahap-tahap yang dilakukan dalam

analisis kesehatan jembatan yaitu:A. Tahap Penyediaan Alat

Rebound Hammer dan UPV Accelerometer Handycam 60x optical zoom, Tripod,

Bak ukur. Handycam, Tripod, Strain gauge,

Strain meter, SwitchboxB. Tahap Survey Lapangan

Survey Kesehatan JembatanGambar perencanaan jembatan dan pemeriksaan kondisi eksisisting diperlukan untuk mengetahui kesesuaian antara gambar rencana dengan kondisi sesungguhnya dan kondisi kesehatan jembatan. Data ini akan digunakan dalam tahap analisa dengan menggunakan bantuan software untuk mengetahui perilaku awal jembatan terhadap pembebanan yang terjadi, serta akan berguna dalam membantu menentukan lokasi–lokasi alat uji untuk pengujian lain yang akan dilakukan.Survey Getaran Perletakan accelerometer ditengah

bentang jembatan, yang dijelaskan pada gambar 2

3

Beberapa pembacaan dengan laju pembacaan 100 pembacaan/ detik menggunakan Iseismometer.

Gambar 2 Penempatan Accelerometer Pada Jembatan

Survey Lendutan Merekam pergerakan bak ukur

dengan handycam dari abutment. Merekam kondisi lalu lintas pengumpulan data lendutan dari

tengah bentang yang direkam melalui handycam seperti pada gambar 3.

Gambar 3 Perletakan alat pada jembatan

Survey Usia Fatik

Gambar 4 Peletakan Strain Gauge, Strain Meter, dan Switch Box

Pengumpulan data lalulintas kendaraan dengan Handycam.

Pengumpulan data jangkauan regangan menggunakan strain gauge dan strain meter dengan perletakan seperti gambar 4.

C. Tahap Analisis DataPenentuan kondisi elemen jembatan

dilakukan sesuai dengan yang tercantum pada BMS K8 1992. Nilai kondisi setiap elemen dipengaruhi oleh kerusakan pada struktur tersebut, tingkat kerusakan yang telah dicapai, perkembangan/volume kerusakan, fungsi elemen, serta pengaruh kerusakan tersebut tehadap elemen yang lain. Suatu nilai sebesar 1 atau 0 diberikan kepada elemen sesuai dengan setiap kerusakan yang ada.

Analisis tegangan pelat buhul ditinjau pada 2 kondisi, yaitu kondisi buhul eksisting (batang tidak saling menempel/berongga) dan kondisi buhul ideal (batang saling menempel). Dalam analisis ini digunakan mutu baja BJ 37 dengan tegangan leleh fy=240 MPa. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan software Ansys Mechanical.

Simulasi kebakaran dimodelkan dengan perpindahan panas tipe konveksi, konduksi, dan radiasi. Perpindahan panas secara konveksi dan radiasi dilakukan dengan bantuan software Fire Dynamics Simulator. Output dari analisis ini dimasukkan ke input dari analisis konduksi pada batang dengan bantuan software Ansys APDL Multiphysics. Pada perkiraan keruntuhan struktur, penurunan sifat-sifat material juga diperhitungkan.

Tahap analisis getaran meliputi analisis data dari accelerometer menjadi data frekuensi natural dengan FFT (fast fourier transform), serta mengambil data simpulan mode yang terjadi. Data yang didapat kemudian dibandingkan dengan rumus untuk mengetahui nilai kerusakan relatif dan penurunan kapasitas jembatan.

4

Gambar 5 Diagram Alir PenelitianTahap analisis lendutan meliputi

pembacaan lendutan dari hasil rekaman, perhitungan lendutan teoritis, serta penilaian lendutan jembatan berdasar syarat batas.

Tahap analisis usia fatik meliputi perhitungan banyaknya siklus kendaraan, menghitung jangkauan tegangan, serta menghitung usia fatik

HASIL PENELITIANKesehatan Elemen Material

Pemeriksaan detail bertujuan untuk mendata semua kerusakan yang berarti pada elemen jembatan, dan ditandai dengan nilai kondisi untuk setiap elemen dalam komponen jembatan.

Hasil Uji Rebound HammerDari hasil pengujian didapatkan

nilai rata-rata kuat tekan beton sebesar 283,275 kg/cm2, standar deviasi sebesar S = 3,421; serta nilai rata-rata rebound sebesar 46,795. Sehingga nilai karakteristik beton dapat dihitung dengan rumus:

K = fc’ rata-rata -1,64 x S= 283,27– 1,64 x 3,42= 277 kg/cm²

Nilai rata-rata rebound yang tinggi menunjukkan permukaan beton tersebut keras.

Hasil Uji UPVBerdasarkan hasil penelitian,

kecepatan rata-rata dari pengujian UPV untuk tengah bentang 40 m sebesar 1280,08 m/s dan kecepatan rata-rata untuk pinggir bentang sebesar 2151,13 m/s. Sedangkan untuk kecepatan gelombang rata-rata dari pengujian UPV pada tengah bentang 60 m sebesar 1873,5 m/s dan kecepatan gelombang rata-rata untuk pinggir bentang sebesar 2245,67 m/s. Kualitas beton dalam pengujian ini memiliki kualitas yang buruk (kecepatan gelombang < 3000 m/s).

Tabel 2. Penilaian Kondisi Elemen Jembatan

No

ElemenNilai kondisi

S K P F P NK

1Material Beton

1 1 1 0 1 4

2 Material Baja 0 0 0 0 1 1

3 Rubber Gap 0 1 1 1 1 4

4Elastomer/ perletakan

0 0 0 0 0 0

5 Trotoir 0 1 1 0 0 2

6Lapisan Aspal

1 1 0 0 1 3

7 Lubang Drainase

0 0 0 0 0 0

(Sumber: hasil penelitian)Kerusakan - kerusakan yang terjadi

disebabkan oleh kurangnya perawatan jembatan dan volume kendaraan yang berlebih.

5

Analisis Tegangan Pelat BuhulPada analisis ini distribusi tegangan

antara kondisi ideal dan eksisting dibandingkan, dengan meninjau 3 pelat buhul dengan lokasi yang berbeda. Tiga pelat buhul ini mewakili 3 kondisi, yaitu ketika kedua batang horizontal menerima tegangan tekan, tegangan tarik, serta ketika batang diagonal memiliki tegangan/gaya batang yang paling besar.

Gambar 6 Kondisi sambungan pelat buhul

Gambar 7 Distribusi Tegangan Buhul A Kondisi Eksisting

Gambar 8 Distribusi Tegangan Buhul A Kondisi Ideal

Setelah dilakukan analisis dengan menggunakan program Ansys, didapatkan bahwa distribusi tegangan pada buhul eksisting terkonsentrasi pada pelat buhul.

Tegangan tersebut melebihi tegangan leleh (fy). Sedangkan distribusi tegangan pada buhul ideal tidak dijumpai tegangan yang melebihi tegangan leleh.

Analisis Keamanan Berdasarkan Perpindahan Panas

Pada analisis keamanan ini digunakan software FDS (Fire Dynamic Simulator) dan software AnSys.Permodelan Tumpahan Bahan Bakar pada Pelat Lantai Kendaraan Permodelan kebakaran berupa truk/bus, memiliki kapasitas tangki bensin sebesar 600 liter yang tumpah ke pelat lantai kendaraan dan trotoir.

Volume tumpahan bensin =0.6m3 Luas area tumpahan = 5 m2

Jenis bahan bakar =Bensin

Dari data di atas, didapatkan perkiraan-perkiraan sebagai berikut:Perkiraan laju pelepasan panas (Q) : 11957.53 kWLaju pelepasan panas per sat luas (q) : (11957.53/5) = 2391.51 kW/m2Perkiraan lama waktu pembakaran : 1614.53 sec = 26.91 minPerkiraan tinggi kobaran api : 6.12 mPerkiraan-perkiraan tersebut digunakan untuk menghitung konveksi serta radiasi panas pada software FDS.

Permodelan Konveksi dan Radiasi Menggunakan Software FDSPada permodelan di software FDS, panas yang masuk ke baja direkam dengan selang jarak tertentu. Hasil perhitungan ini berupa Laju Panas (Heat Rate, kW/m2) yang masuk ke rangka baja pada masing-masing titik selama 1600 detik (27 menit). Hasil perhitungan di atas digunakan untuk menghitung konduksi panas pada baja (Transient Analysis).

Permodelan Konduksi Panas Menggunakan Software AnsysPermodelan ini menggunakan bantuan software ANSYS APDL Multiphysics

6

dengan jenis Heat Transient Analysis. Waktu pada akhir analisis: 1600 s. Penurunan sifat material (Elastisitas, titik leleh, titik putus) juga diperhitungkan.

Analisis Gaya dan Perpindahan Pada analisis Perhitungan menggunakan ANSYS APDL Multiphysics dibandingkan dengan Direct Stiffness Method. Dalam analisis ini memperhitungkan kombinasi antara beban lalu lintas serta termal.

Analisis Keruntuhan Keruntuhan struktur akibat beban temperatur dapat dilihat dari beberapa kriteria (Randall F. Barron, Design for Thermal Stresses):

1. Putusnya (breaking) beberapa bagian:Pada analisis kebakaran di atas jembatan, didapat waktu yang dibutuhkan jembatan untuk runtuh ketika terjadi kebakaran di tengah bentang dan di pinggir bentang. Berdasarkan perhitungan ketika terjadi kebakaran di tengah bentang, total waktu yang dibutuhkan sampai tegangan batang diagonal mencapai leleh adalah setelah menit ke 18,90 (1134 s). Pada menit ke 19,23 (1154 s), tegangan batang diagonal mencapai titik putus. Sedangkan ketika terjadi kebakaran di pinggir bentang tegangan batang diagonal mencapai leleh adalah setelah menit ke 15,81 (949 s). Pada menit ke 17,.95 (1077 s), tegangan batang diagonal mencapai titik putus. Penyebab runtuhnya jembatan adalah kegagalan berupa putusnya batang diagonal.

2. Perpindahan (displacement) yang berlebihan)

Perhitungan perpindahan dilakukan dengan bantuan software Ansys dibandingkan dengan Direct Stiffness Method (DSM). Didaptkan hasil:Perpindahan tepi : 34,6 mm (Ansys)

32,6 mm (DSM)Perpindahan tengah : 53,7 mm (Ansys)

51,2 mm (DSM)Perbedaan hasil antara kedua metode disebabkan karena pada analisis dengan

menggunakan Direct Stiffness Method penurunan sifat material (elastisitas, titik leleh, titik putus) tidak diperhitungkan.

3. Keruntuhan tekuk (instabilitas elastis)Perhitungan tekuk dilakukan dengan bantuan software Ansys APDL Multiphysics. Perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan beban temperatur, beban aksial, serta berat sendiri pada saat pertama kali terjadi leleh.Hasil perhitungan keruntuhan tekuk sebagai berikut:tengah bentang : 1,033 mm (batang atas)

: 2,881 mm (diagonal)tepi bentang : 1,28 mm (batang atas)

GetaranDengan hasil penelitian yang telah

diolah dengan menggunakan metode FFT terlihat pada Tabel 3.

Nilai rata-rata frekuensi natural :mode 1 = 2,184 Hzmode 2 = 3,325 Hz

Untuk perbandingan frekuensi natural awal dengan frekuensi natural aktual eksisting jembatan, perlu dilakukan analisis teoritis frekuensi natural awal menggunakan analisis dinamis (software staadpro) karena tidak adanya penelitian frekuensi awal jembatan aktual, dengan pembebanan beban mati. Hasilnya ditunjukkan pada tabel 4 dan gambar 9.

Tabel 3 Hasil penelitian getaran (data diambil 27 september 2013)

7

No. Percobaan fn (Hz) fn (Hz) Kondisi lalulintas/waktu1 2.1892 2.193 data rusak4 2.188 3.35 2.188 3.3056 2.1957 2.1068 2.196 3.3169 2.23310 2.18611 2.1912 2.19 3.3113 2.203 3.3714 2.14615 2.19616 2.2417 2.19418 2.1819 2.23920 2.1121 2.23722 2.186 3.34623 2.19524 data rusak25 2.15226 2.156 3.32427 2.147 3.3128 2.143 3.34829 2.230 salah

kosong / tengah malam

padat / jam puncak pagi

padat / jam puncak sore

Tabel 4 Frekuensi Natural Hasil Analisis Staad Pro

Gambar 9 Mode Getaran Hasil Analisis Staad Pro

Dari hasil penelitian aktual didapatkan 2 mode, dengan frekuensi natural rata-rata 2,184 Hz dan 3,325 Hz. Sedangkan untuk perhitungan secara teoritis (software Staad Pro) didapatkan 3,479 Hz.

Adanya perbedaan frekuensi natural teoritis dan aktual dapat disebabkan

menurunnya nilai kekakuan jembatan. Kekakuan jembatan menurun dapat dikarenakan fatigue (kelelahan) pada material jembatan, yang mengakibatkan defleksi permanen struktur jembatan.

Dari data frekuensi tersebut, sebagai ukuran relatif tingkat kerusakan digunakan rumus 1, dengan hasil perhitungan: 37,22%

Untuk penurunan nilai kapasitas bangunan, dihitung nilai kekakuan jembatan secara teoritis dan aktual dari hasil frekuensi natural, Diketahui W = 124236.04 kg = 273893.6 lb ;

m=Wg

= 273893.6 lb386 inch/ sec

=709,5689lb

inch/sec

Dan frekuensi natural (fn):

Aktual = 2,184 Hz

Teoritis = 3,479 Hz

Didapatkan nilai kekakuan jembatan

menggunakan rumus ¿√ Km

,f = ω

2 π

K aktual = 133616,3418lb/inch

K teoritis = 339049,5455lb/inch

Dengan menghilangkan nilai L (panjang jembatan) yang diasumsikan sama, maka rumus 2 menjadi

Dkap = K teoritis−K aktual

K teoritis

x 100 %

Dkap = 339049,5455−133616,3418

339049,5455x100 %

Dkap = 60,58%

Dari kedua perhitungan diatas, didapatkan nilai kerusakan relatif= 37,22%, dan nilai penurunan kapasitas = 60,58%, dan dapat dievaluasi dengan tabel 1.

Dari tabel 1 dapat disimpulkan nilai kerusakan relatif dan nilai penurunan kapasitas dalam kondisi buruk karena melebihi nilai yang ada dalam tabel.

8

Dan nilai ∆f pada jembatan Soekarno-Hatta bentang 60m = 3,479 Hz - 2,184 Hz = 1,295 Hz, maka Nilai ∆f ≥ 1 Hz → kondisi kurang ( telah terjadi retak struktural).

LendutanPengambilan data total station

dilakukan pada hari Rabu, 24 Juli 2013 (Bus dan truk diperbolehkan lewat, traffic light belum aktif) seperti tampak pada gambar 7.

Hasil pembacaan lendutan eksisting pada tengah bentang jembatan sebelah timur dengan menggunakan handycam dan bak ukur dilakukan pada hari Jumat, 27 September 2013 (dengan rekayasa lalu lintas: bus dan truk dilarang lewat, traffic light aktif).

Gambar 10 Titik Pembacaan Lendutan

Model jembatan pada STAADPro diasumsikan pada kondisi awal perencanaan jembatan dengan menggunakan chamber pada tengah bentang sebesar 10 cm. Besarnya lendutan yang akan di ambil adalah pada bagian tengah bentang jembatan.

Dengan meninjau besarnya lendutan pada setengah bentang jembatan dan menggunakan kondisi jembatan dengan camber 10 cm sebagai titik awal, maka didapat hasil yang ditunjukkan pada gambar 11.

Kondisi awal : camber 100 mm

Dengan berat sendiri : -24,12 mm Dengan beban rencana : -53,56 mm

0 10 20 30 40 50 600

255075

100

kondisi awal teoritis (dengan camber 10cm)dengan beban sendiridengan beban rencana

Gambar 11 Grafik Lendutan Teoritis

Setelah dilakukan pengukuran menggunakan Total Station didapat hasil:

Dengan berat sendiri : -187 mm Dengan beban kerja : -208 mm Lendutan : -21 mm

0 10 20 30 40 50 60

-150-100

-500

50100150

kondisi awal teoritis (dengan camber 10cm)kondisi eksisting tanba bebankondisi eksisting dengan beban kerja

Bentang jembatan (m)

Gambar 12 Grafik Kondisi Eksisting Hasil Pembacaan Total Station

Hasil pembacaan visual lendutan eksisting pada gambar 12, titik nol diambil dari kondisi eksisting jembatan hasil pembacaan total station pada kondisi tanpa beban atau hanya menahan berat sendiri. Maka didapat hasil berikut : Lendutan Eksisting (Visual): -3 mm dari

titik nol: -190 mm dari kondisi awal teoritis

0 10 20 30 40 50 60

-120

-70

-20

30

80

kondisi awal teoritis (dengan camber 10cm)Eksisting dengan berat sendirilendutan eksisting (visual)

Bentang Jembatan (m)

Gambar 13 Grafik Lendutan Dinamis Eksisting Hasil Pembacaan Visual

9

Bentang Jembatan (m)

Besarnya lendutan yang diizinkan terjadi pada jembatan didapat dari perhitungan berikut:

Bentang Jembatan (L) : 60 m

11000

xL = 1

1000 x 60 = 0.06 m = 6 cm

Lendutan jembatan ≤1

1000xL

Maka, Lendutan statis:

kondisi awal teoritis – kondisi eksisting tanpa beban hasil total station18.7 cm > 6cm Melebihi batas

lendutan izin

kondisi awal teoritis – kondisi eksisting dengan beban kerja hasil total station20.8 cm > 6 cm Melebihi batas

lendutan izin

kondisi awal teoritis – (kondisi eksisting tanpa beban hasil total station + kondisi eksisting hasil pembacaan visual)19 cm > 6 cm Melebihi batas

lendutan izin

Usia FatikPada penelitian usia fatik, dilakukan pembacaan strain gauge untuk melihat jangkauan regangan yang terjadi. Initial condition (diambil pukul 04.00), strain gauge 1= -70 μԐ, strain gauge 2= 1269 μԐ

Gambar 14 Grafik ∆ԑ Strain Gauge No.1

Gambar 15 Grafik ∆ԑ Strain Gauge No.2

Keterangan :μԑ = ԑ x 10-6

n = jumlah dataDari hasil pembacaan strain meter

pada gambar 14 dan 15, didapatkan regangan pada saat beban hidup bekerja,sebagai berikut: Strain gauge 1:

∆ԑ= (24-(-70)) x 10-6 = 94 x 10-6 μԐ Strain gauge 2:

∆ԑ= (1373-1269) x 10-6 = 104 x 10-6 μԐ

Jika diketahui ∆ ԑ=∆ fE

maka:

Strain gauge 1∆f = ( 94 x 10-6 ) x (2 x 105) = 18,8 MPa

Strain gauge 2∆f = ( 104 x 10-6 ) x (2 x 105) = 20,8 MPa

Untuk perhitungan usia fatik jembatan terlebih dahulu di hitung ∆f akhir, dengan nilai faktor beban dinamis 30 % untuk pembebanan truk “T” ( SNI T-02-2005), serta nilai tegangan sekunder secara empiris sebesar k = 16% karena eksentrisitas sambungan dan pengaruh perangkaian jembatan.(Kuhn.2008)

Nilai jangkauan tegangan diatas diambil pada waktu jam puncak selama 3 jam, maka untuk mendapatkan nilai tegangan akhir, harus dikonversikan menjadi nilai jangkauan tegangan 1 hari ( 18 jam aktif / pukul 05.00- 23.00):

∆f1= 18,8 MPa x 6 = 112,8 MPa∆f1= 20,8 MPa x 6 = 124,8 MPa

10

Untuk nilai jangkauan tegangan akhir yang diplot kedalam kurva S-N:

∆f1 akhir = φ x k x ∆f1 = 1,3 x (100+16%) x 112,8 = 170,1024 MPa∆f2 akhir = φ x k x ∆f2 = 1,3 x (100+16%) x 124,8 = 188,198 MPa

Dari kedua data strain gauge diambil nilai 188,198 MPa (∆f2 akhir) sebagai nilai yang diplotkan pada kurva S-N (Gambar 16), karena dianggap mampu memberikan nilai usia fatik yang lebih pendek.

Gambar 16 kurva S-N

Sehingga didapatkan nilai n (jumlah siklus tegangan) = 1,4 x 106

Untuk memperkirakan usia fatik jembatan Soekarno-Hatta bentang 60m, dapat diperhitungkan dengan rumus:

N = (365) (t) n (ADTTsl) …(4)Menurut Miner (2003), akumulasi

kerusakan akibat fatik bisa dirumuskan sebagai berikut:

D=ƩnN

≤ 1 …(5), sehingga bisa

diambil usia fatik akan habis jika n=NKarena pada saat pengambilan data

sudah diberlakukan rekayasa lalu lintas, maka dalam penelitian ini, jumlah siklus beban lalu lintas truk ( ADTTsl) disubstitusi dengan jumlah siklus lampu lalu lintas dalam 1 hari yaitu 270 ( waktu lampu merah + hijau = 4 menit), diasumsikan jam aktif 18 jam (pukul 05.00-

23.00). Maka usia fatik dapat dihitung sebagai berikut:

N= (365)x (t) x 1 x ( 270)N = 98550 t

Karena usia fatik akan habis apabila kondisi n = N, maka:

n = N1,4 x 106 = 98550 tt = 14,206 tahun.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa jembatan telah melampaui batas usia fatiknya dengan batas usia fatik jembatan = 14,206 tahun (pada saat rekayasa lalu lintas, September 2013).

KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan1. Tingkat kemanan jembatan ditinjau dari

kondisi kesehatan elemen material jembatan mengalami penurunan. Setelah dilakukan Rebound Hammer didapatkan nilai karakteristik sebesar 277,66 kg/cm² dan nilai rebound sebesar 46,79. Hasil pengujian UPV untuk bidang vertikal sebesar 2113,17 m/s. Sedangkan untuk kecepatan rata-rata bidang horizontal sebesar 1633,6 m/s. Kualitas beton dalam pengujian ini memiliki kualitas yang rendah (kecepatan gelombang < 3000 m/s). Nilai kecepatan rata-rata gelombang paling rendah terjadi pada bentang 40 m.

2. Tingkat keamanan jembatan ditinjau dari kondisi pelat buhul dalam kondisi eksisting mengalami ketidak seimbangan distribusi tegangan. Pada analisis tegangan pelat buhul perbedaan antara kondisi ideal dan eksisting sangat jelas. Konsentrasi tegangan pada kondisi ideal tidak melebihi tegangan leleh, sedangkan pada kondisi ideal konsentrasi tegangan melebihi tegangan leleh.

3. Pada analisis kebakaran di atas jembatan, ketika terjadi kebakaran di tengah bentang, total waktu yang dibutuhkan sampai tegangan batang diagonal mencapai leleh adalah setelah menit ke 18,9 (1134 s) dan mencapai titik putus pada menit ke 19,23 (1154 s). Sedangkan, ketika terjadi kebakaran

11

pada bagian pinggir bentang, waktu yang dibutuhkan jembatan untuk runtuh lebih cepat. Berdasarkan perhitungan, tegangan batang diagonal mencapai leleh adalah setelah menit ke 15,82 (949 s), dan pada menit ke 17,95 (1077 s) tegangan batang diagonal mencapai titik putus.

4. Frekuensi aktual eksisting Jembatan Soekarno-Hatta bentang 60 meter adalah sebesar 2,184 Hz untuk mode pertama dan 3,325 Hz untuk mode kedua. Sedangkan untuk kondisi awal jembatan yang dihitung secara teoritis sebesar 3,479 Hz untuk mode pertama.

5. Besar lendutan sejak awal berdirinya jembatan dengan camber 10 cm hingga saat penelitian ini dilakukan adalah sebesar 18,7 cm dengan kondisi tanpa beban lalu lintas, 20,8 cm dengan beban lalu lintas (sebelum rekayasa lalu lintas pada bulan Juli 2013), dan 19 cm dengan beban lalu lintas (saat rekayasa lalu lintas pada bulan September 2013).

6. Usia fatik jembatan yang didapat adalah 14,206 tahun (saat rekayasa lalu lintas). Sedangkan umur rencana jembatan adalah 25 tahun

7. Setelah dilakukan analisis keamanan dan kemampuan layan jembatan, dapat disimpulkan jembatan rangka baja Soekarno-Hatta berada pada kondisi yang tidak aman.

Saran

1. Diperlukan perubahan pola pikir masyarakat terhadap tanggung jawab dalam menjaga kondisi jembatan.

2. Diperlukan adanya pemeriksaan dan perawatan secara berkala maupun secara khusus setelah dibangunnya jembatan.

3. Diperlukan pemeriksaan material baja menggunakan alat dengan metode Non Destructive Test.

4. Disarankan untuk melakukan pengambilan data Hammer dan UPV dari bagian atas pelat lantai jembatan.

5. Diperlukan permodelan dengan geometri yang lebih kompleks untuk

mengetahui perilaku jembatan secara lebih detail pada saat terjadi kebakaran di atas jembatan.

6. Diperlukan penelitian atau studi literatur lebih lanjut mengenai perilaku baja ketika diberi beban temperatur.

7. Dengan mempertimbangkan kondisi kesehatan yang buruk, diperlukan upaya untuk mengganti jembatan secara keseluruhan sesuai dengan peraturan yang berlaku.

8. Pengambilan data elevasi dengan total station perlu disempurnakan lagi khususnya untuk peletakan alat (prisma), karena masih banyak terjadi peletakan alat yang tidak konsisten saat pembacaan.

9. Diperlukan alat penelitian khusus riset yang terkalibrasi untuk mendapatkan hasil yang valid terkhusus lendutan dan getaran.

10. Metode pengukuran getaran perlu lebih disempurnakan (menggunakan minimal 2 alat uji getar), agar dapat diketahui mode getarannya.

12

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1993. Bridge Management System Panduan Pemeriksaan Jembatan: Jakarta. Kementerian Pekerjaan Umum.

Anonim, 1993. Eurocode 3 Design of Steel Structures Part 1-2 Structural Fire Design. London: CEN

Anonim, 2009. Panduan Pemeriksaan Jembatan Rangka Baja. Jakarta: Kementerian Pekerjaan Umum.

Anonim, 2009. Perkuatan Struktur dan Lantai Jembatan Rangka Baja. Jakarta: Kementerian Pekerjaan Umum.

Barron, Randall F., 2012. Design of Thermal Stresses. New Jersey: Wiley & Sons.

Berman, Jeffrey W., 2010. Triage Evaluation of Gusset Plate in Steel Truss Bridge. Seattle: University of Washington Press.

Ghali, A., dkk, 2009. Structural Analysis: A Unified Classical and Matrix Approach. New York: Spon Press.

Murthy, Jayathi Y. 2002. Numerical Method in Heat, Mass, and Momentum Transfer. London: Purdue University Press.

Narang, Vikash A., 2005. Heat Transfer Analysis in Steel Structures. Worcester: Worcester Polytechnic Institute.

Outinen, Jyri, dkk. 2002. Mechanical Properties of Structural Steel at Elevated Temperatures and After Cooling Down. Helsinki: Helsinki University of Technology Press.

Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2005. SNI T-02-2005. Jakarta: Badan Litbang ex. Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah

Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2005. SNI T-03-2005. Jakarta: Badan Litbang ex. Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah

Ruina, Andy., dkk, 1999. Introduction to Statics and Dynamics. London: Oxford University Press.

Salmon, Charles G., dkk. 1997. Struktur Baja: Desain dan Perilaku Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Tonias, Demetrios E.,1995.Bridge Engineering.Singapore:McGraw-Hill,Inc.

Xanthakos, Petros P., 1994. Theoty and Design of Bridges. New York: John Wiley & Sons, Inc.

13