ANALISIS PENGARUH KEMIRINGAN JEMBATAN PRESTRESS

TERHADAP GAYA PRATEGANG GIRDER

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sistem transportasi adalah unsur penting dari suatu rangkaian sistem suatu daerah untuk

terwujudnya tujuan pembangunan daerah. Melalui pembangunan sarana dan prasarana pada

sistem transportasi khususnya transportasi darat sebagai penghubung antar pulau di

Indonesia selain jalan raya dan jalan kereta api adalah jembatan layang (Fly Over). Semakin

bekembangnya suatu daerah yang diindikasi dengan banyaknya jalan layang, maka

keamanan pengguna jembatan sebagai hal yang penting. Salah satu yang mempengaruhinya

adalah kekuatan girder dalam hal ini balok girder prestress. Untuk kesempatan penelitian

kali ini akan dilakukan analisis mengenai kemiringan jembatan terhadap nilai gaya

prategang dan jumlah tendon yang diberikan pada balok girder prestress selain itu

dilakuakan analisis untuk mengetahui sejauh apa pengaruh kenaikan nilai kemiringan

terhadap jumlah tulangan yang terpasang pada girder.

B. Rumusan Masalah

Setelah mengalami nilai kemiringan, balok girder prestress akan mengalami perubahan gaya

prategang yang akan diberikan pada balok itu sendiri. Untuk itu akan dilakuakan analisis

terhadap gaya prategang pada balok girder prestress tersebut. Selain itu juga balok girder

diindikasi akan mengalami perubahan gaya prategang akibat semakin tinggi nilai

kemiringan ketika balok tersebut dipasang. Dari peraturan yang dikeluarakan Departemen

Pekerjaan Umum bahwa batas maksimum kamiringan pada balok jembatan layang adalah 5

%. Untuk itu akan dilakukan analisis apabila kemiringan yang diberikan melebihi 5 %,

apakah balok prestress tersebut masih dalam katagori aman atau tidak.

C. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh kemiringan terhadap gaya prategang yang akan diberikan pada

balok girder prestress.

2. Mengetahui pengaruh kemiringan terhadap kebutuhan tendon pada balok girder

prestress.

3. Mengetahui pengaruh kemiringan terhadap kebutuhan tulangan pada balok girder

prestress.

4. Mengetahui batas maksimum kemiringan yang dapat diberikan pada balok girder

prestress tanpa harus mengubah jumlah kebutuhan tendon dan kebutuhan tulangan yang

telah dihitung ketika balok berada pada posisi kemiringan 0 %.

5. Mengetahui apakah balok prestress masih dalam keadaan aman untuk digunakan

apabila kemiringan yang diberikan melebihi batas maksimum yaitu 5 %.

D. Batas Masalah

Penelitian kali ini dibatasi pada analisis pengaruh kemiringan terhadap gaya prategang,

kebutuhan tendon, dan kebutuhan tulangan pada balok girder prestress menggunakan

metode manual dengan menggunakan Microsoft Excel dan metode numerik dengan

menggunakan SAP 2000. Beberapa batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

1. Analisis yang dilakukan terhadap kemiringan girder prestress jembatan terbatas pada

nominal kemiringan standar sebesar 0 %, 2,5 %, 5 %, serta 7,5 %. Untuk panjang

bentang balok divariasi menjadi 30 m, 35 m, dan 40 m.

2. Analisis pada penelitian ini menggunakan batasan teori Bridge Management System

(RSNI T-02-2005) untuk mengetahui pembebanan yang bekerja pada jembatan,

Contoh perhitungan Balok Prategang (PC-I Girder) Jembatan Srandakan Kulon Progo

Yogyakarta oleh Ir. M. Noer Ilham, M.T untuk menghitung gaya prategang dan

kebutuhan tendon pada girder, dan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk

Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) untuk menghitung jumlah kebutuhan tulangan

pada balok. Selain itu ada Standar Bangunan Atas Jembatan Gelagar Beton Pratekan

keluaran Dirjen Bina Marga sebagai acuan nilai dimensi balok pratekan yang akan

dipakai pada proses analisis, serta Spesifikasi Konstruksi Jembatan Tipe Balok T BM

100 untuk mengetahui batas maksimum kemiringan yang akan diberikan pada balok

prestress.

3. Analisis akan dilakukan melalui metode manual menggunakan Microsoft Excel dan

metode numeric menggunakan SAP 2000.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah:

1. Memberi referensi dalam menganalisis nilai gaya prategang yang harus diberikan pada

balok girder prestress.

2. Memberi referensi dalam menganalisis jumlah kebutuhan tendon pada balok,

khususnya pada balok girder prestress.

3. Memberi referensi dalam menganalisis jumlah tulangan pada balok, khususnya pada

balok girder prestress.

4. Memberi referensi dalam menganalisis pengaruh kemiringan yang diberikan kepada

balok girder prestress terhadap gaya prategang girder.

5. Memberi referensi dalam menganalisis pengaruh kemiringan yang diberikan kepada

balok girder prestress terhadap jumlah tendon.

6. Memberi referensi dalam menganalisis pengaruh kebutuhan tulangan girder.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Jembatan

Jembatan adalah suatu konstruksi yang digunakan untuk meneruskan jalan melalui

rintangan yang biasanya berupa jalan air atau jalan lalu lintas biasa, lembah yang dalam,

alur sungai irigasi dan pembuanga (Veen, 1990).

B. Pembebanan Jembatan

1. Beban Mati

Beban mati adalah semua beban tetap yang berasal dari berat sendiri atau bagian

jembatan yang ditinjau, termasuk unsur yang merupakan satu kesatuan tetap dengannya

(RSNI T-02-2005). Dalam menetukan besaranya beban mati digunakan nilai berat isi

untuk bahan – bahan bangunan tersebut pada Tabel 1 dibawah ini:

Tabel 1. Berat isi bahan – bahan bangunan

No. BahanBerat/Satuan Isi Kerapatan Massa

(kN/m3) (kg/m3)1 Campuran Aluminium 26,7 27202 Lapisan permukaan beraspal 22 22403 Besi Tuang 71 72004 Timbunan tanah dipadatkan 17,2 17605 Kerikil dipadatkan 18,8 - 22,7 1920 – 23206 Aspal beton 22 22407 Beton ringan 12,25 - 19,6 1250 – 20008 Beton 22 - 25 2240 – 25609 Beton prategang 25 - 26 2560 – 264010 Beton bertulang 23,5 - 25,5 2400 – 260011 Timbal 111 1140012 Lempung lepas 12,5 1280

13 Batu pasangan 23,5 240014 Neoprin 11,3 115015 Pasir kering 15,7 - 17,2 1600 – 176016 Pasir basah 18 - 18,8 1840 – 192017 Pasir Lunak 17,2 176018 Baja 77 785019 Kayu (ringan) 7,8 80020 Kayu (keras) 11 112021 Air murni 9,8 100022 Air garam 10 102523 Besi tempa 75,5 7680

2. Beban Lalu Lintas

Beban lalu lintas merupakan seluruh beban hidup, arah vertikal dan horizontal, akibat

aksi kendaraan pada jembatan termasuk hubungannnya dengan pengaruh dinamis,

tetapi tidak termasuk tumbukan. Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri

atas beban lajur "D" dan beban truk "T"(RSNI T-02-2005). Beban “D” didasarkan pada

karakteristik jembatan yang memiliki lajur lalu lintas rencana dimana jumlah

maksimum lajur lalu lintas untuk berbagai lebar lalu lintas ditentukan pada Tabel 2.

Tabel 2. Jumlah jalur lalu lintas

Beban truk "T" adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan pada

beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua bidang kontak

pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda kendaraan berat.

Ketentuan satu truk "T" diterapkan per lajur lalu lintas rencana seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.

Berat dari masing – masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang

merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as

tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m untuk mendapatkan pengaruh

terbesar pada arah memanjang jembatan.

Gambar 2. Ketentuan beban “T” pada jembatan jalan raya

3. Gaya Rem

Pengaruh gaya – gaya dalam arah memanjang akibat gaya rem dengan pengaruh gaya

rem sebesar 5% dari beban “D” tanpa koefisien kejut yang memenuhi semua jalur lalu

lintas yang ada dan dalam satu jurusan. Gaya rem dianggap bekerja horizontal dalam

arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,80 m di atas permukaan lantai

kendaraan (Supriyadi, dkk., 2007).

4. Beban Angin

Pengaruh beban angin sebesar 150 kg/m2 pada jembatan berdasarkan beban angin

horizontal terbagi rata pada bagian vertikal jembatan. Angin tekan pada beban vertikal

muka angin sebesar 100 kg/m2, dan angin isap pada bidang vertikal belakang angin

sebesar 50 kg/m2.

5. Beban Akibat Gempa Bumi

Pengaruh – pengaruh gempa bumi pada jembatan dipengaruhi oleh gaya horizontal

pada konstruksi dan perlu ditinjau gaya-gaya lain seperti gaya gesek pada perletakan,

tekanan hidro-dinamik akibat gempa, tekanan tanah akibat gempa dan gaya angkat pada

pondasi terapung/pondasi langsung (Supriyadi, dkk., 2007).

C. Stressing (Pemberian Gaya Prategang)

Stressing adalah proses untuk menyambungkan girder yang terdiri dari beberapa bagian,

menjadi satu kesatuan. Serta memberikan gaya prategang pada balok, sehingga balok

sudah memiliki tegangan sebelum mendapat beban.

D. Beton Bertulang

Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah yang tidak kurang

dari nilai minimum yang disyaratkan dengan atau tanpa prategang, dan diasumsikan kedua

material bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja (SNI 03-2847-2002).

E. Girder

Girder adalah balok yang terpasang pada jembatan. Pada pembangunan jembatan yang

memiliki panjang bentang maksimal 25 m, biasanya menggunakan balok bertulang biasa.

Namun untuk panjang bentang lebih dari 25 m maka, harus menggunakan balok prategang

atau balok prestress. Pada girder terdabat bahan yang terpasang di luar dan di dalam dari

girder, bahan-bahan itu adalah sebagai berikut :

1. Strand

Strand adalah kabel yang akan ditarik oleh hiydraulic jack pada proses stressing. Stand

yang biasa digunakan adalah stand 7 kawat dengan nominal diameter 12,7 mm dan luas

penampang efektif sebesar 100 mm2. Serta kuat tarik ultimate sebesar 1840 Mpa dan

tegangan putus 184 kN.

2. Anchor Head (Angker Hidup)

Bagian dari angker yang berfungsi mengikat baja strand setelah dilakukan stressing.

Kombinasi lubang angker yaitu 7 dan 12 dengan ukuran 0.5’’ dan 0.6’’. (Standar

Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

3. Wedges

Berfungsi sebagai penjepit kabel strand yang terlebi dahulu sudah terpasang pada

wedges plate, agar kabel strand tidak mengalami pergerakan saat dilaksanakan

stressing. (Standar Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

4. Casting

Bagian dari angker yang berfungsi untuk meneruskan gaya prategang kadalam beton.

Pasangan anchor head dan casting biasa dikenal dengan sebutan angker hidup. (Standar

Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

5. Bursting Steel

Berupa rangkaian tulangan besi dipasang tertanam di belakang casting yang berfungsi

sebagai perkuatan menahan penyebaran gaya arah radial akibat gaya prategang yang

bekerja. (Standar Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

6. Duct/ Sheat (Kelongsong)

Berbentuk seperti pipa yang berfungsi sebagai tempat kedudukan baja prestress

sehingga posisi sesuai dengan yang direncanakan. Diameter duct yang biasa digunakan

51, 66, 84, dan 105 mm. (Standar Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

7. Grout Vent

Pipa untuk lubang memasukkan bahan grout atau dapat juga sebagai lubang ventilasi

pada saat pekerjaan grouting dilakukan. (Standar Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina

Marga).

8. Dead End (Angkur Mati)

Angkur mati berfungsi untuk menahan gaya stressing dan bukan sebagai pengunci.

(Standar Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

9. Diafragma

Diafragma adalah balok yang berada diantara dua girder yng berfungsi sebagai pengikat

antar girder dan penyebaran beban hidup. Tebal diafragma untuk semua bentang adalah

200 mm. (Standar Bangunan Atas Jembatan, Dirjen Bina Marga).

BAB III

METODE PENELITIAN

Pada penelitian ini akan dibahas metode-metode terkait analisis yang dilakukan yaitu metode

pengujian manual menggunakan Microsoft Excel dan metode numerik dengan menggunakan

SAP 2000.

Pada metode pengujian manual menggunakan Microsoft Excel, akan dihitung pembebanan

yang bekerja pada balok pada kemiringan 0%, dengan variasi panjang bentang balok masing-

masing 30 m, 35 m, dan 40m. Pada akhirnya menghitung gaya prategang, jumlah tendon, dan

kebutuhan tulangan. Setelah itu menghitung kemiringan sebesar 2,5%, 5%, dan 7,5%

terhadap gaya prategang, jumlah tendon, dan kebutuhan tulangan ada balok girder prestress

pada variasi tersebut.

Pada metode numerik dengan mengunakan SAP 2000, dilakukan modeling dengan perlakuan

yang sama dengan jembatan yaitu sesudah diberi pembebanan. Dan didapat gaya-gaya dalam,

defleksi, dan lain-lain

Setelah didapat hasil dari masing-masing metode maka akan dibandingkan lebih khususnya

pada gaya-gaya dalam balok jembatan terhadap beban.

A. Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan agar proses analisis dapat dilakukan dengan menggunakan

data sekunder. Data sekunder diambil dari hasil analisis jembatan suatu proyek, peraturan

terkait jembatan dll. Pada penelitian ini akan dibahas metode-metode yang terkait dengan

analisis.

B. Deskripsi Metode Pengujian Manual

Pada pengujian manual yang dilakuakn sebagai berikut :

1. Penentuan data umum jembatan seperti panjang balok prategang, jarak antar balok

prategang, tebal plat dll.

2. Menentukan specific gravity bahan.

3. Menentukan dimensi balok yang akan dihitung.

4. Menentukan mutu beton prategang, strand, dan baja tulangan yang akan dipakai.

5. Penentuan lebar plat efektif lantai.

6. Menghitung section properties balok prategang.

7. Menghitung section properties balok komposit (balok prategang + plat).

8. Menghitung pembebanan yang diterima oleh balok prategang.

9. Meresume kembali gaya geser dan gaya momen yang terjadi pada balok prategang.

10. Menghitung kebutuhan tulangan, gaya prategang, eksentrisitas, dan jumlah tendon.

C. Deskripsi Metode Pengujian Numerik

Pada metode numerik dengan SAP 2000 dilakukan sebagai berikut:

1. Pendefinisian struktur jembatan.

2. Menentukan pembebanan sesuai perhitungan pada pengujian manual berdasarkan

RSNI T-02-2005 tentang pembebanan untuk jembatan.

3. Proses analisis.

4. Membahas hasil analisis berupa gaya-gaya dalam dan terutama defleksi.

D. Analisis Hasil Penelitian

Analisis hasil penelitian dilakukan dengan membandingkan hasil gaya-gaya dalam

terutama defleksi menggunakan metode manual dan metod numerik SAP 2000, kemudian

menganalisinya.

E. Diagram Alir Penelitian

Diagram Alir Proses Analisis Penelitian :

ANALISIS

MANUAL (Ms. Excel)

PROGRAM(SAP 2000)

GAYA-GAYA DALAM, DEFLEKSI, dll.

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

PERHITUNGAN STRUKTUR GIRDER

MULAI

GAYA-GAYA DALAM, DEFLEKSI, dll.

SELESAI