Laporan Pengembangan Bangunanatas Bentang Panjang Statis Taktentu Tipe Kabel

ST AKAAN _itbang PU P eke~aan Umum

5

DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUM

BADAN PENELITIAN DAN. PENGEMBANGAN PU

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN JALAN

LA PO RAN

PENGEMBANGAN BANGUNAN ATAS BENTANG PANJANG STATIS TAK TENTIJ TIPE KABEL

' ( ~ ... r ... , .......... .. ... i, p~~- .... ,.- ..... , -

........... lo.<t' ...... ./ ... • ~ •• .,

1' < ' • • - - • - 4 J... .. " .. . - •. .L. -L. _; I u

Bandung, Maret 1996

Disusun oleh :

Kelompok Bidang Keahlian Jembatan Pelengkap Jalan

DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUM

8ADAN P~NEunAN OAN PENGEMBANGAN PU

PUSAT PENEUTIAH DAN PENGEMBANGAN JALAN

I --------

1 r: ~ l u_ .. -~ '. L ' ·,: _: : _· -, - · ;~~-~ : -=.-~:- ~

• , · , > I r , . ' L-==----. . ' - . ' ' ; I j l-1 t_, ,,J ·~ .. . ~ 1q t /, -. , /,,;, l

· I N. ·1. = :zo 1 ' ~ f · ~'· : (, 1 '-( ' S' /!,._ ~ . t .

' ·~~-- 4

DAFTAR lSI

SARI TUL/SAN

1. PENDAHULUAN

2. JEMBAT AN TIPE BIDANG KABEL GANDA

2.1. Aspek Desain

2.2. Cara Analisis

2.3 . Tahap Pelaksanaan Dalam Analisis Struktural

2.4. Hasil Analisis Struktural

2.5. Pembahasan Analisis

3. JEMBATAN TIPE BIDANG KABEL TUNGGAL

3 .1. Aspek Desain

3 .2. Sistem Peredam Untuk Mengurangi Getaran

3.3 , Evaluasi Sistem Peredam

4. KESIMPULAN DAN SARAN

5. DAFTARPUSTAKA

PENUTUP

halaman

1

5

32

53

54

SARI TULISAN

Bangunan atas bentang panjang tipe kabel menjadi ·efektif uotuk bentang utama 175m -

450m optimal - 800m maksimal. Rasio. tinggi konstruksi terhadap bentang (h/L) pada

jembatan tipe gelagar adalah 1/20-1/50 untuk penampang pilar - tengah bentang dibanding

jembatan tipe kabel dengan rasio 1/100, sehingga tipe gelagar tidak dapat bersaing untuk

bentang di atas 200m.

Terdapat dua tipe jembatan kabel yang dibahas. Tipe umum adalah dengan bidang kabel

ganda dimana terdapat dua menara pada tiap ujung jembatan darimana kabel ganda

dihubungkan ke sisi lantai jembatan. Tipe lebih estetik adalah dengan bidang kabel tunggal

dimana menara tembus melalui lantai jembatan tanpa hubungan struktural, tipe ini

cenderung mengalami puntir akibat beban asimetrik. Dari segi biaya dan pelaksanaan

kedua tipe tersebut tidak jauh berbeda.

Dengan desain tipe kabel, lantai ditumpu pada kabel yang langsung dihubungkan ke

menara. Behan jembatan menekan pada menara dan pilar yang mendukung jembatan.

Tidak terdapat tarikan ke dalam atau ke luar karena kabel menarik terhadap lantai

jembatan dalam keseimbangan dengan menara. Behan pada menara dan pilar dipikul oleh

pondasi yang mengalami penurunan bersama dengan jembatan. Masalah gerakan pangkal

jembatan tidak terdapat pada konfigurasi tipe kabel. Jembatan tipe kabel adalah struktur

yang kurang peka terhadap penurunan diferensial karena bersifat fleksibel.

Analisis yang digunakan adalah analisis tingkat dua sehingga stabilitas struktur terhadap

deformasi tercakup dalam desain. Demikian juga tahapan pelaksanaan sampai akhir

konstruksi dibahas dalam perhitungan sehingga jembatan dihitung dan dibangun di atas

kertas dengan mengadakan saling verifikasi dan penyesuaian tahap pelaksanaan.

' J . ' , . A> •

l. PENDAHULUAN

Desain jembatan tipe kabel · mencakup kriteria struktural dan ~stetik serta menyediakan

bentang dan ruang bebas guna lalu lintas kapal atau perlintasan bentang panjang lain.

F asilitas pelaksanaan ad~ah tanpa perancah sehingga tidak menghainbat kelancaran lalu

lintas selama masa pembangunan yang cukup lama. Bentang jembatan tipe kabel sampai

tahun 1987 adalah maksimum 450m untuk bentang · utama . - Gambar 1 - dan sekarang

sudah meningkat sampai 800m dengan tinggi menara 200m untuk jembatan Normandie di

Perancis. Jembatan tipe kabel pada saat akan diluncurkan di Indonesia. Dalam laporan ini

akan dibahas desain untuk bentang sedang 200 - 40Qm.

CHAO PHRAYA BRIDGE. THAILAND 1987

SUNSHINE SKYWAY BRIDGE. USA 1987

~~. I. Ml I U5 I l49 .I

YAMATOGAWA BRIDGE, JAPAN 1981

OUISBURG BRIDGE. W. GERMANY 1970

NOVI SAO BRIDGE. YUGOSLAVIA 1981

WEST GATE BRIDGE. AUSTRALIA 1978

Gambar 1. Jembatan tipe kabel terpanjang sampai tahun 1987

1.

Mengingat bahwa program masih terbatas pada perhitungan dua dimensi sedangkan puntir

akibat beban asimetrik pada tipe bidang kabel tunggal harus ditanggulangi, maka

diterapkan perletakan pendel untuk lantai dan gelagar jembatan pada pilar bentang

pemberat - Gambar 2 - dan pada pilar bentang utama di menara· ~ Gambar 3. Pendel juga

disebut r~ker dan mempunyai hubungan pen pada tiap ujung yang mengijinkan ekspansi

dan kontraksi lantai jembatan. Pada saat jembatan selesai terpasang dan dilewati lalu lintas, -­

pendel pada pilar bentang pemberat mengalami tarik dalam menahan terangkatnya lantai,

sedangkan pendel pada tiap menara mengalami tekan dalani mendukung lantai. Maksud

utaina dari penggunaan pendel adalah untuk menahan gaya puntir yang terjadi akibat

pembebanan tidak merata pada bentang jembatan.

ll ~

J_~\ n n

1~.1 Gambar 2. Penarnpang melintang pada pilar bentang pemberat

Gambar 3. Penampang melintang pada pilar ben tang utama dengan menara yang tembus

lantai tanpa hubungan struktural

2.

Pada tipe · bidang kabel tunggal perlu disediakan sel tengah untuk menampung

penjangkaran kabel. Pelebaran bentang pemberat secara bertahap - dimana bagian kantilever dibuat dengan Iebar variabel - diperlukan guna menyediakan ruang bebas untuk -menara yang berada di tengah Iebar jembatan pada awal bentang utama- Gambar 4 dan 5 .

4600-5600 10900

I VARIES I" -I

I" 10900

• ,4600-5600 -I VARIES

Gambar 4. Penampang melintang pada bentang pemberat, Iebar secara berangsur ·bertambah 2m pada sambungan dengan bentang utama

16500 I 00

1

.. oof

1

... oo •

1

3500

~ Gambar 5. Penampang melintang dan Iebar bentang utama

Tipe bidang kabel ganda juga memerlukan pelebaran lantai untuk menampung menara

yang dalam hal ini terletak di luar Iebar jembatan. Sistem struktural bentang utama terdiri dari lantai jembatan yang memikul beban lalu lintas dan membentang dalam arab melintang

di antara gelagar tepi monolitik memanjang yang berada pada tiap sisi lantai. Tiap gelagar tepi didukung pada bidang kabel. Kabel kemudian teJjangkar dalam menara vertikal , dua pada tiap pilar utama, yang meneruskan semua gaya pada pondasi. Dalam hal ini Iebar

ben tang pemberat dibuat lebih besar dari Iebar bentang utama - Gambar 6.

Untuk kedua tipe bidang kabel, panjang bentang pemberat umumnya dibuat 0.35 - 0.45 L dan tinggi menara di atas lantai umumnya dibuat 114-116 L terhadap bentang utama.

3.

0 0 0 .,

~ a

@

I

I]§ b

0 · ~

I

t 25·em SLAB

29· 70

27·50

t 50 em ILAI

24·70 ALL CIP CONCRETE

EL.I01•5

t TOWER a t PIER SHAFT ·

:_:l.EL. 34 •48 BOTTOM OF EDGE GIRDER

27•50

I · 25 30

12·65 12·65

t :... i . I . - -

J

~ ) 7i I l

w

Pada jembatan tipe bidang kabel tunggal - Gambar 1,2,3,4,5 - umumnya digunakan

gelagar memanjang berupa boks sel tunggal atau majemuk mengingat gelagar peka

terhadap puntir.Untukjembatan tipe bidang kabel ganda yang kurang peka terhadap puntir

dapat digunakan gelagar memanjang pelat dengan gelagar tepi guna penempatan jangkar

kabel - Gambar 6.

4.

2. JEMBATAN TIPE BIDANG KABEL GANDA '

2.1. Aspek Desaio

Sebagai contoh pengembangan desain akan digunakan "Jembatan Penang" yang

mempunyai bentang total 440m deilgan bentang utama 225m, bentang samping masing­

masing 107.5m dan tinggi inenara 46m diatas lantai jembatan - Gambar 7. Konfigurasi

kabel dibuat dalam bentuk sejajar atau "harp".

150

+ 101·5 ,_J[_

wEST ,. I 07· 5 22~ 107· 5 I EAST APPROACH r--~~~---r--------~ 4 ~ 4 ~ 0 ~---------+--~~~--~APPROACH

Gambar 7. Struktur bentang utama- Jembatan Penang

Tegangan akibat beban mati dalam struktur ber-variasi dan tergantung pada sistem

pelaksanaan yang dipilih. Untuk cara kantilever seimbang yang didukung oleh kabel,

segmen lantai dan kabel yang bersangkutan ditambahkan secara bergantian pada sisi kiri .

dan kanan , dengan maksimum ketidak keseimbangan dari satu segmen. Hal ini juga

menyebabkan ketidak keseimbangan dalam gaya tekan untuk mana diperlukan hubungan

konstruksi sementara antara gelagar lantai dan menara. Dengan demikian perlu ditinjau

tiga sistem yang di-analisis pada berbagai kondisi beban- Gambar 8.

,.,..................... ~ l

r+A~!~ SYSTEM A

FREE CANTILEVER SYSTEM B SYSTEM C

TIED-DOWN CANTILEVER FINAL CLOSED SYSTEM

Gambar 8. Sistem struktural untuk berbagai kondisi beban

a. kantilever bebas, b. kantilever terikat, c. struktur akhir

Dengan n jumlah kabel, sistem A yang merupakan kantilever bebas adalah n-2 kali tak

tentu, yang mengijinkan penyetelan n-2 gaya dalam untuk optimasi momen gelagar dan

menara serta gaya kabel.

5.

Setelah jembatan tersambung, rangkak dan susut akan menarik menara ke luar , y.ang menyebabkan momen dalam pilar dan gaya dalam pondasi tiang. Untuk mengunbangi pengaruh tersebut diberikan gaya ke bawah - dalam hal ini 942 kN per bidang kabel dengan balok lantai - pada ujung_ kantilever yang meniberi momen berlawanan pada menara dan pilar sehingga pondasi ter-optimasi dengan kantilever terikat sistem B. Setelah kedua belah jembatan tersambung, hubungan memanjang sementara diambil sehingga terjadi sistem C, yang memikul pelepasan gaya tekan memanjang- dalam hal ini 530 kN­serta semua beban yang ditambahkan kemudian· yaitu penganian tepi dan median, · tapis perkei-asan aspal, rangkak dan susut pasea konstruksi, suhu dan beban hidup.

Penampang melintang lantai. - Gambar 6 - terdiri dari dua geiagar tepi dengan tinggi 1. 75m, Iebar 2.2m, pada jarak 27.5m sumbu ke sumbu. Gelagar melintang diberi pasea tegangan dan berada pada jarak sumbu ke sumbu 3m untuk menghubungkan gelagar tepi dan memikul pelat · lantai setebal 25 em yang membentang dalam arah memanjang. Pelat

lantai diberi pasea tegangan dalam daerah dimana gaya tekan kabel belum terbagi pada seluruh Iebar lantai. Mendekati pilar, diperlukan penyesuaian Iebar lantai sampai 24.7m agar berada antara permukaan dalam dari menara.

Lantai jembatan menumpu pada perletakan . tipe pot di pilar ujung sehingga mengijinkan

gerakan lateral dan rotasi horisontal. Pada pilar utama tidak terdapat perletakan antara sehingga lantai melalui menara dan hanya bergantung pada kabel. Perpindahan melintang

akibat gempa dan angin tertahan oleh ikatan pada pilar ujung dan oleh perletakan lateral dari baja terlapis neoprene antara gelagar tepi dan penampang menara di pilar utama. Hubungan dilatasi mengijinkan gerakan sebesar 30 em pada pilar ujung.

Pilar utama - Gambar 6 - terdiri dari menara vertikal pada tiap bidang kabel, berjarak 27.5m dengan elevasi 101.5m. Menara dihubungkan dengan balok pada elevasi poer dan

balok boks pengikat dengan pasea tegangan yang berada di bawah lantai kendaraan. Tidak terdapat balok pengikat di atas lantai kendaraan karena pertimbangan estetika.

Semua kabel di jangkar pada tepi menjauhi menara, sehingga sating bersilangan dan menyalurkan bebannya ke dalam menara dengan perantaraan tekanan.

Menara di-analisis dengan eara tingkat dua dalam arah melintang dengan memasukkan gaya lateral yang bekerja padanya dan gaya pada menara yang berasal dari perhitungan sistem arah memanjang.

Gaya layan kabel - tipe bar Dywidag - bervariasi antara 3000-4710 kN untuk kabel bentang samping, 6650-791 0 kN untuk kllbel bentang utama dan 8940 kN untuk kabel pendek yang berdekatan menara.

Agar analisis perhitungan layak dan ekonomis maka telah digunakan program elemen hingga Bridges- 20 yang telah dikembangkan untukjembatan tipe kabel.

6.

2.2. Cara Analisis Elemen hingga lantai dari jembatan struktur kabel mengikuti denah gelagar dalam arah

memanjang dan metintang - Gambar 9. Dalam anatisis menara diambil potongan simetri

dengan anggapan perletakan rol pada pertengahan balok metintang, yang merupakan

model matematik baik dalam mengolah perhitungan melalui program 2D - Gam bar 10.

Pengaruh beban hidup pada sistem memanjang utama dihitung dengan cara uji-coba serta

mempertimbangkan :

. respon tidak tinier dari kabel dengan rumus Ernst untuk modulus elastis ekuivalen

. respon tidak tinier dari gelagar lantai sebagai elemen melengkung pada beban aksial dan

lentur

. variasi beban BM 100 dengan kemungkinan beban lebih sampai BM 125 untuk jembatan

khusus

. pengaruh tidak tinier dari beban hidup yang mencakup momen akibat gaya tekan beban

mati pada lendutan beban hidup

EDGE GIROEH SEGI.F. NT E12 (NORTH)

EDGE GIRDER SEGI.£NT E 12 (S~THl

2 9· 70:...:.:m:..._ __

r """" ... , .. · STAY CABLE

112·5 m

TOWER

PIER TOWER

Gambar 9. Denah lantai dengan potongan metintang dan elevasi setengah bentang

jembatan

7.

EDGE GIRDER M13

EOGE GRDER Ml2 OF PIER IE

t SYMM._"TRICAL ABOU:r

I tMAIN SPAN

EDGE GIRDER Ml3

z z

t t ;:

NODE i NO. J

13 j

I

17 i 17 -J

22 1

22

27 '2.7

32 3'2.

---G) 37 37

42 42

47 47

~ 52 52

57 57

IC 'L•

62 62

67 -t--<Jv

F.7

72 72

76 76

77

78

80

82 z

84

85 es 20

36

87

X ~

Gambar 10. Elemen dan model matematik menara- bandingkan dengan Gb. 6

8.

Segme,n lantai kendaraan dirertcanakan dengan panjang segmen 3m, Iebar total 29.7m di

tengab bentang dan dengan penampang peraliban pada lokasi pilar dimana Iebar lantai

berangsur menjadi 24. 7m agar tepat berada antara tiang menara -: Tabel 1. Lebar kerb

juga mengecil secara berangsur dari 2.8m di tengab bentang sampil,i 0.3m di lokasi menara

agar masib cukup tempat untuk kontinuitas sandaran pengaman. Kerb diperhitungkan

secara struktural dalam be8aran penampang lantai. Setiap selang 3m terdapat diafragma

dengan tebal 30cm yang mendukung pelat lantai serta memperkaku balok · pinggir. Dalam

analisis diambil setengab Iebar jembatan dimana· digunakan setengab nilai yang tercantum

dalain Tabel 1.

Tabel I. Segmen lantai dengan penampang total Iebar jembatan

Potongan melintang lantai Besaran penampang (mm, mm2, mm4

)

Iebar total di tengab bentang : 29.7m y Garis netral y = -57 5

0 --- :----------~-----------~----------~ __________ !j( ___ I Luas total A = 14480000

Momen inersia I tbd sumbu x = 3492.109

Iebar total peraliban 1 ke arab menara : 28m y Garis netral y = -533

o----------; ' x -----------o 1 Luas total A = 19240000 ---_________ .. _. __________ .. __________ ; __________ ---- -Momen inersia I tbd sumbu x = 31 52.109

r L

Iebar total peralihan 2 ke arab menara : 26m ..

y Garis netral y = -550

--t:J---------- ' X ----------r:r--1 Luas total A= 17450000 -- ------------~-----------.--------- - -~---- ---- ---- --- Momen inersia I tbd sumbu x = 2869. 1 09

,-1 L

... I L

Iebar total peraliban di menara : 24.7m y Garis netral y = -619

---n---------- ' x ----------o----1 Luas total A = 16210000 r -:: _______ ; ______ -- -- - ~ ---- --- ___ ; __ -----==- ----~ Momen inersia I tbd sumbu x = 2646.109

Segmen menara dibuat dalam bentuk persegi yang pada tepi bawab berdimensi 7x6m dan

berangsur mengecil menjadi 3x2.2m di puncak. Segmen dibuat secara bertabap dengan

panjang 3-5m dimana digunakan acuan dengan kerangka bergerak. Lantai kendaraan tidak

meletak pada balok melintang menara melainkan melayang antara tiang menara. Cara ini

lebib estetis tetapi gaya kabellebib besar dibanding sistem statis dengan perletakan tetap di

menara. Dalam analisis arab memanjang digunakan setengah Iebar jembatan dengan satu

tiang menara dan jumlab kabel satu sisi. l]ntuk analisis arab melintang digunakan setengab

portal simetri yang dianggap berada pada perletakan rol di tengab balok melintang -

Gambar 10. Gaya dari basil analisis memanjang dimasukkan ke dalam analisis melintang.

9.

Menar~ dengan besaran penampang- Gambar 10 dan Tabel 2- dibangun secara seg_mental

sesuai kemajuan pengecoran dan penegangan segmen lantai yang dimulai dari segmen

hammerhead di menara dan diikuti dengan penegangan kabel agar memikul berat segmen

yang telah selesai. Pada tepi bawah menara dibuat berongga, kemudian pada sambungan

dengan gelagar melintang d:ibuat penuh sampai pada letak kabel teratas. Bagian puncak

menara dibuat se-ringan mungkin dan berongga karena tidak berfungsi secara struktural

dan hanya estetika.

Tabel2. Segmen menara dengan besaran penampang

-No. segmen Dimensi m Tebal m Luas m

2 . I ,4 x ffi lv m

4

22b (bawah) 7x6 1 & rongga 17.5 76.9 57.19

22a (atas) 6.8 X 5.4 , 16.34 68.48 43 .04

21a ''

6.7 X 4.8 "

15.37 61.91 33.21

20a , 6.6 X 4.3 "

14.4 55.66 24.9

19a "

6.4 X 3.8 "

13.42 49.75 18.02

18a "

6.3x 3.3 penuh 18.29 53.58 13 .49

17a "

6.2 X 3.1 "

17.43 51.13 11 .73

16a "

6.1 X 2.7 "

15.62 46.05 8.544

15a "

6.0 X 2.3 "

13.8 41.18 6.019

14 (tengah) 6x 2.2 "

13.2 39.6 5.3;24

14a (atas) 5.9 X 2.2 "

13.07 38.42 5.271

13a "

5.7 X 2.2 penuh+kabel 12.54 33 .95 5.058

12a "

5.4 X 2.2 "

12.06 30.2 4.864

Ita "

5.2 X 2.2 "

11.58 26.71 4.669

lOa "

S.Ox 2.2 "

11.1 23 .53 4.476

9a "

4.8 X 2.2 "

10.61 20.58 4.28

Sa "

4.6 X 2.2 "

10.13 17.91 4.087

7a , 4.3 X 2.2 , 9.649 15.47 3.892

6a , 4.1 X 2.2 "

9.169 13.27 3.698

Sa , 3.9x 2.2 "

8.685 11.28 3.503

4a "

3.7 X 2.2 , 8.206 9.514 3.31

3a "

3.5 X 2.2 "

7.722 7.928 3.115

2b(puncak) 3.2 x2.2 rongga 4.686 5.689 2.573

lb (puncak) 3 X 2.2 rongga 4.04 4.098 2.314

Penarikan kabel dilakukan secara bertahap agar tidak mengganggu stabilitas menara yang

selama pelaksanaan mengalami gaya tarik sepihak dari penyetelan kabel . Sehingga akan

terdapat kabel sementara dan kabel akhir yang dimasukkan kedalam kerangka analisis agar

tahapan pelaksanaan terawasi. Gaya dan beban selama pelaksanaan dengan demikian dapat

di-monitor dan di-setel ulang. Dimana dan bagaimana diperlukan perkuatan sementara

akan terlihat dari awal sehingga antara pelaksana dan perencana terjalin kerjasama yang

serasi dan sating mendukung.

10.

2.3. Tabap Pelaksanaan Dalam Analisis Struktural Keseimbangan struktur selama tahap pelaksanaan terdapat dalam analisis struktural

bertahap yang diuraikan sebagai berikut :

1. Tahap awal dimana pondasi dan poer dari dua pilar utama dan dua pilar pinggir

terpasang a<talah hari ke 0 - ~ambar 11.

P2W PIW

IIOOOmm !a PRESTRESSED I:IOLLOW SPUN PILES

J II~ ....

PIE P2E

Gambar 11. Pondasi selesai pada hari ke 0 untuk analisis struktural

2. Tahap 0 s/d 42 hari dimana hammerhead pilar utama PlW berupa bentang lantai

sepanjang 30m dicor diatas perancah bersamaan dengan pengecoran tiang menara yang

bersangkutan pada jangka waktu 0 s/d 86 hari - . Antara pilar pinggir P2W dan pilar utama

P 1 W dibuat jembatan gantung kecil sebagai pembantu dalam pelaksanaan, yang kemudian

juga dibuat antara pilar P2E dan PIE.

I· 5 METRE WIDE SUSPENSION BRIDGE

P2W PIW

PIER TABLE

PIE P2E

Gambar 12. Pengecoran hammerhead di atas perancah pada tahap 0 s/d 42 hari bersamaan

dengan pengecoran menara pada 0 s/d 86 hari

3. Tahap pada 42 hari dimana hammerhead di pilar P1W diangkat ke atas dari perletakan

perancah oleh kabel stay di sisi kanan dan kiri - Gambar 13 . Acuan untuk pengecoran

segmen lantai yang berikut mulai dipasang disebelah kiri dan kanan hammerhead.

FORM TRAVELLERS

PILING VESSEL

P2W PIW PIE PZE

Gambar 13. Tahap pada 42 hari dimana kabel stay pertama terpasang

11.

4. Tahap pada 46 hari dimana kabel stay kedua yang sebelah kiri dipasang dan acuan untuk segmeri berikut mulai dipasang - Gambar 14.

P2W PIE PZE

Gambar 14. Tahap pada 46 hari dimana kabel stay kedua dipasang

5. Tahap pada 49 hari dimana kabel stay kedua yang sebelah kanan dipasang- Gambar 15a - yang kemudian diikuti oleh pembongkaran acuan dari. segmen yang telah selesai dan telah dipikul oleh kabel stay - Gambar 15b.

P2W PIW PIE PZE

Gambar 15a. Tahap pada 49 hari dimana kabel stay kedua dipasang lengkap

AFTER RUNNER

J~~~ P2W PIW PIE P2E

Gambar 15b. Pembongkaran acuan untuk segmen dimana kabel telah terpasang lengkap diikuti dengan pemasangan acuan untuk segmen berikut

12.

6. Tah~ pada 51 hari dimana kabel ketiga sebelah kiri dipasang - Gambar 16a - yang

diikuti dengan pemasangan · acuan untuk segmen berikut - Gambar 16b - padamana kabel

ketiga sebelah kanan akan terpasang pada 55 hari- Gambar 16c.

PZE

PIE P2E

P2W PIW PIE P2E

Gambar 16. Pemasangan kabel ketiga pada 51 hari untuk kabel kiri dan 55 hari untuk

kabelkanan

7. Pemasangan kabel 4 s/d 12 pada 57 hari s/d 118 hari dengan cara sama seperti yang

diuraikan sebelumnya - Gambar 17 - dimana keseimbangan kantilever dipelihara dan

dipikul oleh perletakan lantai yang teljepit di menara selama 0 s/d 155 hari yaitu saat

kedua kantilever kiri dan kanan tersambung di tengah bentang utama.

PICKUP TRUSS

MOBILE CRANE

P2W PIW PIE P2E

Gambar 17. Pemasangan kabel4 s/d 12 dengan segmen bersangkutan pada 57 s/d 118 hari

13.

8. Tahap pada 118 hari pada saat tercapai pilar pinggir padamana lantai jembatan terikat

terhadap gaya angkat dari sistem kantilever - Gambar 18a. Pembuatan bagian jembatan

simetrik sebelah kanan dimulai dari menara kanan pada 30 hari dengan tahapan identik

dengan kantilever kiri dan disertai pemasangan jembatan gantung pembantu antara P2E

dan PIE - Gambar 18a dan b. Menara kanan dibuat pada hari 30 s/d 116 dan kabel

dipasang pada hari 72 s/d 148 sesuai urutan pengecoran lantai secara segmental. Setelah

jembatan tersambung dengan segmen penutup - Gambar 18b - di tengah bentang utama

pada 155 hari dan lantai terletak pada pilar pinggir P2E dan P2W maka perletakan jepit di

menara ditiadakan dan lantai menggantung secara penuh pada sistem kabel yang lengkap.

BRACKETS FOR TIE DOWN

END FLOORBEAM

P2W PIW PIE P2E

Gambar 18a. Bentang kantilever kiri· selesai pada 118 hari - Sistem A kantilever bebas

menjadi sistem B kantilever terikat sesuai Gambar 8

P2W PIW PIE P2E

Gambar 18b. Bentang kantilever kanan selesai pada 148 hari dan acuan segmen penutup

dipasang- Sistem B kantilever bebas meiljadi sistem C struktur akhir sesuai Gambar 8

Setelah terjadi struktur akhir maka diadakan finising berupa pemasangan lapis perkerasan,

sandaran, lampu dan sambungan dilatasi . Mengingat dalam masukan data penampang telah

dibuat penyederhanaan dimana penampang balok melintang diabaikan, maka perlu

diadakan beban merata tambahan yang menggantikan berat diafragma. Penyederhanaan

penampang elemen yang derigan balok melintang pada interval 3m akan menjadi 400 buah

dalam hal ini diperlukan karena dalam program tersedia fasilitas jumlah elemen dalam satu

garis sistem sebanyak 350 buah. Pengaruh beban mati berguna dan beban hidup bergerak

kemudian diperhitungkan untuk konfigurasi gaya dan analisis akhir dimana pengaruh

jangka panjang dari susut dan rangkak beton pada stabilitas menara dan lantai ikut bekerja.

Demikian juga pengaruh penurunan pondasi diperhitungkan mengingat struktur fleksibel

seharusnya lebih tahan terhadap penurunan diferensial dibanding struktur kaku seperti

gelagar diatas beberapa tumpuan. Penyetelan kabel adalah primer dalam jembatan cable­

stay dan harus disesuaikan dengan pembatasan lendutan awal dan akhir agar keseimbangan

antara menara dan lantai terwujud melalui gaya kabel awal dan akhir.

14.

2.4. Basil Aoalisis StrukturaJ · '

Analisis permulaan dilakukan . pada gelagar dan menara yang belum diberi tendon dan

penulangan secara lengkap dimana masih terlihat kelebihan moinen, gaya geser, gaya

normal, deformasi dan tegangan. Kelebihan . tegangan kemudian diatasi dengan

penempatan tendon internal dalam jumlah dan eksentrisitas sesuai analisis permulaan,

sehingga pada analisis akhir teijadi keseimbangan _ gaya dan tegangan. Pengaruh

perhitungan tingkat kedua menyebabkan bahwa beban pada struktur yang telah ber­

deforinasi akan menambah besamya momen dan tegangan. Demikian bidang momen pada

keadaan tanpa tendon internal lengkap akan lebih besar karena terpengaruh oleh

deformasi. Deformasi pada sistem kabel perlu dibatasi agar teijadi stabilitas struktur secara

keseluruhan. Deformasi menara ke arab tebing akibat susut dan rangkak akan selalu teijadi

- Gambar 19 - dan memerlukan perkuatan pada poJ!dasi menara dan pilar pangkal - seperti

diuraikan dalam btitir 2.1 .

. •.·..:

Select rme .-... \9;.; __ ............ .....

. ~~~!'!! .. _..

~ ~~U~ ---s'*'r fo~

~ .... -.: ... - • • ~ ·•i> 4~

t.tornef\l• . ......... ~ ...... ~.~ ...... -....

' 9.~e.~!!!! :. .

. t~!!!~IL _ .. _._:

.·• :. ~tC?!L~ :. . -~~ 'i'!.'.!'!~ L ~ .

· s.~t . ··-- ""--...~i"' ....... ..:'

. ~~ · ·~

srne

y+ z Coltputed displace~~enta in • at: 5888.88 days 4

U (:Z) llax: 117.236 "in: - 157.55Z Scale: t--t= 5Z.S17 U (Y) llax: 257.797 "ln: -85.391 Scale: t--t= 85.932

X real Y real X grld Y grid R grid Date: 89~

Gambar 19. Deformasi menara ke arab tebing karena pengaruh susut dan rangkak yang

direkam pada umur beton 5000 hari

15.

Behan sendiri dalam analisis merupakan superposisi antara beban aktual akibat berat

penampang ditambah dengan berat diafragma -50.5 kN/m ( UDL 1 dari 0 sampai f56 hari)

yang kemudian ditambah deng.an berat permukaan aspal, sandaran dan soket kabel menjadi

-71.5 kN/m (UDL 2 dari 157 sampai 10000 hari). Berat terbagi rata 'UDL' dan beban titik

'nodal' point akan ditambah secara otomatis bersamaan dengan beban aktual berat sendiri

gelagar dari kabel. Dengan "demikian berat merata dan beban titik merupakan beban yang

ditambah menurut u~tan pelaksanaan di lapangan, sehingga waktu berlakunya harus tepat

dan tidak boleh sating overlap. Berat tetap total bekerja setefah jembatan tersambung di

tengah bentang utama yaitu pada 157 hari sampai 10000 hari. Bidang momen akibat berat

sendiri setelah mengalami pengaruh jangka panjang dari susut dan rangkak pada 9000· hari

- Gambar 20 - menunjukkan kesesuaian dengan data Jembatan Penang.

o· !lien\. ........ _ .

. · ~caft . . . . ~ ":i: - -.~~

. - ~ ~~ l · ~ Cl ~ :.

· ! ~ ~ ~ -.; . St!~ d . ' ............. ~ .... , ...... _ . - ~~~~ -·

Hasil analisis. :

y

Coaputd llollents in klllll at: 9999.95 days Lz llollent llax: 5111.181 "in: -7911.235 Scale: 1---1:: Z&37 .B78

·." sme ., . ~ :

I + kNm 1

PERMANErT LOADS -SOOO

I JV'VVv\A A "l.lt . . 'lAte\) l"i • vvv vvv . v.

(b) • +~000 ~END PIER --~N lllRIDGE_J

TOWER data jembatan Penang

Gambar 20. Bidang momen akibat berat sendiri setelah susut dan rangkak pada 9000 hari

16.

Berat akibat beban hidup untuk 4 jalur (setengah Iebar jembatan) dinyatakan dengan beban

merata 2 jalur @ 19 kN/m dengan beban terpusat 2 jalur @ 244.4 kN untu"K beban

BM 100. Bidang momen basil analisis akibat beban hidup - Gambar 21 - dibandingkan

dengan data Jembatan Penang. ·

1-.5000

1-10000

.:.. 5000 data jembatan Penang

0

f+oooo

i +10000

LIVE LOAD ENVELOPE +15000

., SCM~ _ ..•.. ·-: l Quit . •· : l ~rt Streaaea 1 · · ._, ·• · ·

. ~ .. -~.........,.__- ~

· · Nom!CII .fo . ... """""~ ..... -~ll!loQro;H-·

. !!!.!tJm, · ·-: ~~ ~--· - ~ e P...l'i ~

·.· Scoll .· ' .w-~ 'li. ............ ~·

.•• ·, .... :·--···,·:-. t •• :

. . . . ·: .·.: ,;·

. y

C..puted llmlcnts in lcltll at : 9999 . 95 days L 2

·. "'-:nt llax: 159% ntn: - 13858 Scale: 1---i = 5332 .8ZZ

.rsme ,,, I •:,..

X real Y real X grid Y grid R grid

Gambar 21. Bidang momen akibat beban hidup setelah susut dan rangkak pada 9000 hari

Beban hidup ditambahkan pada beban aktual dalam kombinasi beban total . Dalam beban

aktual telah terdapat beban berguna merata dan beban titik yang bekerja menurut waktu

pembebanan tertentu. Demikian beban tot81 umumnya hanya superposisi dari beban aktual

dan beban hidup 'mobile load •.

17.

Gelagar lantai dibuat segmental secara kantilever bebas dengan tulangan tendon _prategang

yang mengikat setiap segmen baru ke segmen sebelumnya. Dalam analisis permulaan

diberikan tendon konsentris - Gambar 22 - pada bentang bagi_an kiri, kanan dan utama

untuk menahan berat sendiri segmen sebelum berat segmen dipikul oleh kabel - Gambar

23. Jumlah tendon internal untuk maksud berat sendiri segmen dibatasi minimal agar tidak

menambah lendutan keatas akibat pemasangan kabel. Dalam hal ini digunakan 6 tendon @ · · 11 strand diam. 112 inci yang saling overlap dalam k-elompok 3 tendon. Khusus di lokasi

menara tidak diberikan tendon konsentris kareila bagian gelagar di menara di-cor di tempat

dan juga untuk mengurangi tegangan tekan gelagar yang umumnya mencapai maksimum

di lokasi menara.

Bidang momen total pada 9000 hari - Gambar 24 - adalah momen maksimum dan

minimum gelagar untuk kombinasi beban aktual dan beban hidup bergerak pada garis

sistem 1. ·

. J~!L .. ~--.. ~ ~ '!!! .. ~.-~ ..

. . . .9.!!!~ -. ·. ~ ~P'L~'!!

.. · '.

· ' ·

·'- '

Gambar 22. Tendon prategang konsentris pada gelagar segmental

Bidang gaya normal dan gaya geser maksimum dan minimum terdapat untuk kombinasi

beban aktual dan beban hidup - Gambar 25 dan 26 - dimana gaya normal tarik agak

berkurang karena dilawan dengan tegangan tekan dari tendon konsentris.

18.

· ... ,, •!" .. ·.

•,

< - ~ -. ~ ~.t ',1.,..~ ... ~- .. ' .. >· • '·· ••

Force llax Force "In stress llax Stress "in Ett . llodu Ius ·

nctn: ClciU:

(11/..Z): (fVaaZ):

(II/M2):

"'I '

·,;,

.-... .• • • .- _:1·'·

6331 5921 666.17 6Z3.381 19871Z

Gambar 23. Kabel dengan gaya awal4998 kN mempunyai gaya akhir 6331 kN

, jt~ --,· Nol'!'lial f~ l

.. ~!'>.-· ...,.. ... ..-.....

, . ~ht'!tJo . . . Mo~nui \· .... ~ ..... .....,._;q._.,. .. ...:..""

. ~eP--'?' ..:. 7 .:; :. ~!!.ni ·~~-' .: l)eloil!l obj.

·:. '

;.\

Scwe ·

•. P.CX' ~ ~ri~ j + .. ~(

. . . .

I

'

y

C.puted no.ents in kllll at: 9999.95 cloys t_..z · "'-ent llax: 19815 "In: -16788 Scole: 1---l = &318.587

',.SIQ.e . :· cohle-stoy ' :. ·. . . . . 111• • zzs. + 111•

Gambar 24. Bidang mom en total pada 9000 hari

19.

ll .\ U t 8 A ~ G t• U

Date: 18AI91'96

, Sti'Miillll -· .·: ~..;p:.. >j-

1 ~;- ~~ : !ii "~

-; .!!!aC!~ -. Moinel\l• . '~..., ............ ~ ............

• - ~!!e~'!!:. .:~. §~ ~ ~ ~---- · Deloil!l Obj.

.. ~.

~ 00000 ~

+

C:O.puted llorllel Forces ln ldl at: ~.95 days llax: 19885 ftln: - 16713 Scale: 1----1 = 1&3&1

Gambar 25. Bidang gaya normal total pada 9000 hari

Save · i QUit , · .. · -!' ~art ' Zesom in · ~ ZQOIJ!. ·ci: ;; ,. ~~ - ... ,_ ............... :--~~---""""""-""""' ...................... ~- ........ _.. ....... ~ ...... llliililifili~

. ·Normal fo _ . ..,......_. .. _ ..... _, ,.:

; .. ~!~L!~ . Momenta '; """"""-"• "'"'.-.c ..... - .. . D lacttm.

·,."'l .. .., ·- ··· ~

·. scap '.'-' -~ ~ --- ..

. ·. O.loi~ Obj.

+ . ·~ '

!. ,/ · ~me t--ca-:;h"t:-:-e--s~ta--y---------------- .. Da.-.-te~::----t

'111• • zzs. • 111• 89/89/96

y

C:O.puted Shear Forces ln kit at: ~.95 days Lz ftax: 1ZZ7 .238 ftln: -1183 . 71' Scale: 1----1 = 118' .877

Gambar 26. Bidang gaya geser total pada 9000 hari

20.

Lokas,i beban hidup yang menyebabkan tegangan maksimum gelagar tetjadi pada dua keadaan pembebanan : --

a. Behan hidup penuh pada kedua bentang samping - Gambar 27 - dimana terjadi tegangan 0 .

maksimum di bentang samping .

b. Behan _hidup penuh pada bentang utama - Gambar 28 - dimana terjadi tegangan maksimum di gelagar dekat menara. Reaksi perletakan di tepi bawah menara untuk beban yang bersangkutan terdapat dalam Gambar 29.

Reaksi maksimum dan minimum di pilar pangkal akibat beban bergerak terdapat dalam

Gambar 30.

Bidang tegangan akibat beban mati dan hidup bergerak pada 9000 hari - Gambar 31 -masih harus diperbaiki dengan penempatan tendon penutup segmen tengah bentang, tendon menerus · dalam gelagar serta tendon melintang dalam lantai yang ditegangkan

setelah jembatan tersambung di tengah bentang. Setelah jembatan tersambung, diperlukan tendon dalam gelagar dan pelat lantai untuk _mengatasi tegangan tarik lebih yang terjadi akibat kombinasi beban mati dan hidup.

Perlu diperhatikan agar gaya penyetelan kabel tidak menimbulkan tegangan lebih dalam segmen lantai dan menara yang dibuat dengan mutu beton 40 MPa. Dengan demikian penegangan kabel secara penuh akan aman dilaksanakan setelah umur beton minimal mencapai 28 hari. Dalam pelaksanaan, penyesuaian gaya kabel selalu diperlukan dan diperhitungkan secara berulang karena geometrik dan perilaku jembatan struktur kabel tergantung pada proses penyetelan gaya awal kabel- Tabel3.

+

y+ z C:O.putecl Stresses in 11/..Z at: 98118.88 days 4

top ltax: 7.&31 "ln: . - 3.711 Scale: t----4; 1 .52& Botto. ltax: 13.577 "In: - 18 .5&1

Gambar 27. Bidang tegangan gelagar akibat lokasi beban hidup di kedua bentang samping

21.

if; ;~~ '_: ; ~: ·~ ,.'" ... ' ~ ·'' . ·:·. iioo:·: W. ... iiill· iiiiliiiiioioolo..o...oililloiiooi-... IOiiiloiOolilllooi~.....:iililliioiiW.Iloilililoi~WWoiiiWiiili!Mwilllioll.- ...... liiililiiiilii4

i f ~.!!!!!!~ ~ ;~ . • : . ~ . -~ · · · " ',: ;!•!e~ . : : ~ _,;._. ·

.'' :l)'lcftiQcem.' : . ~ ..=~::. .... ~ .. ' !l:c:ali . J ..... 9- ~-

' i ~~C?J!Lc!i :..: +

~· ~l'i~~ ' ,, : ~t~looet It . . - ....... ~:...~Q...- ••

,: ~i.t~

C:O.putccl Stresses in tv..Z at: 91188.88 days fop llu: 8.876 "in: -1.518 Scale:~= 1.61Z Bott• llu: B.1Z6 "In: -13.926

YLZ

Gambar 28. Bidang tegangan gelagar akibat lokasi beban hidup di bentang tengah

-\ -:-.. :_:,, '

•, Back ~ ~ .-~..,_" ,..., -'- . ---- ..

Z09,., out · . .,..~ ... a :...- ... ~ - ~ ... ~no ~ . ,

· s•~ect line ...... -~.;... · ... ~ .s. -....... ,

. ~!.. - - - ~·' . :..,i.!O..T.L . .. , .

: . ~l: _ J.!~ . . ,. ·E!tt. Tendon . :• ..,._, ............ ~- - ...... ..... . Coble, . ,...w......L.:. · "'"'"" ~~ ....... -

.. ~~~~ .. .3

· . . ~ .{ Print j

• ' . . .

·.. .

In cllrectlon 2 In clirectlon Y tt..ent

()dt):

(Jdt):

(kftll):

- 3196 85551 11,276

Gambar 29. Reaksi perletakan di jepit menara untuk lokasi beban hidup di bentang tengah

22.

Z d lrection llu (Jdl): -18887 Z direction ftin (Jdl): 42557 Y direction ltax (Jdl): 1461 YLZ Y direction ftin .OdU: -Z3Z5 IIDM:nt llax (kftll): 8.129 IIDM:nt ftin (kftll): -8.58&

Gambar 30. Reaksi pilar pangkal maksimum dan minimum akibat beban hidup bergerak

Struna .. -·..A~..r.J-..- .......... ,.. ••

- ~~U~...'E! . . . Momenll

' .~ ............... .-. ........ 1> . . ........ .

- ~e~T. : ... ·

J~~li~¥. " ' ~toila Obj.

+

I

1 Qua·

~11 flf t11 ~ I w

~ II

l-l~U "t::' JIW"

t, .. . ,_ ........ · _· ··-_ C..puted Stresses In IV..Z at: 9999.95 days top ltax: 9.153 ftln: -5.395 Scale: ~ = 5.378

~~Bo~t~U.~~IIu~:~16~·~1T89~~~"~in~:~-1~1~.9~1~B~-=--~-----,~~--~ X real Y real . X grid Y grid R grid Date:

891'89..-96

Gambar 31. Bidang tegangan maks/min akibat beban mati dan beban hidup bergerak

23 .

Tabel3. Gaya awal dan akhir kabel

Kabel no. Luas kabel mm2

Gayaawal kN Gaya akhir kN

Bentang samping :

12 14000 5469 6734-8185

11 13900 5741 5721-6416

10 13900 5733 5448-5707

9 13900 5721 5578-5657

8 13800 5697 5804-5820

7 10100 5451 5565-5695 "

6 10000 5453 5717-5954

s 9900 5437 5677-5979

4 9700 5473 5438-5773

3 9300 5504 4859-5167

2 8600 5717 4479-4587

1 16200 11903 9299-10556

Bentang tengah : ·

12 9500 4998 5945-6387

11 9400 5603 6393-6109

10 9400 5603 5613-5782

9 9400 5624 5506-5592

8 9300 5636 5607-5642

7 9200 5647 5799-5847

6 9100 5542 5863-5971

5 9400 5488 5992-6162

4 9200 5410 5846-6048

3 8900 5328 5323-5519

2 8400 5533 4799-4888

1 16600 11152 8445-10052

Gaya akhir kabel tidak melebihi 400/o gaya ultimit, batas mana berlaku untuk gaya

maksimum kabel ekstemal. Mutu kabel adalah FeP1860.

Bidang tegangan menara dengan bidang gaya geser dan gaya normal terdapat untuk beban

mati dan beban hidup bergerak - Gambar 32 - dimana momen tepi bawah maksimum

169027 kNm dengan tegangan tekan 12,6 MPa dan tegangan tarik 2.,8 MPa, gaya geser tepi

bawah menara 3752 kN, gaya normal maksimum tepi bawah menara -88389 kN.

Lendutan jembatan dibuat rata pada umur 5000 hari - Gambar 33 - sehingga pada 9000

hari lendutan tengah bentang menjadi -2cm. Untuk mencapai lendutan akhir tersebut maka

penyetelan lawan lendut dimulai pada pembuatan dan penyambungan segmen sampai 1 56

hari - Gambar 34 - dan pada penyambungan bentang tengah dengan segmen penutup pada

157 hari- Gambar 35. Pada umur 10000 harijembatan rata horisontal secara teoritik.

24.

+

Co.puted Stresses in "-'.-2 at: ~.95 clays y

eo.putccl Shear Forces in ktl at: 9999.95 clays Co.putecl ltorul Forces in ktl at: 9999.95 days

Gambar 32. Bidang tegangan, gaya geser dan gaya normal menara pada beban mati dan

hidup bergerak

25.

Select line ·: .. :....~, .. , .... ~ ... -.,

Stre~a.. . ... l,..,..........: ... ~ .... '"l" ..... •

Shear fol't)tl ~">. ... •.10"·- , .. , •. .,.,... . .;.

. ~~ .

.. 9~e.~~~· .

~~'.\!.'i .. ,·

.. ~!~ ! ~ . 2~J:

. ~ ~1nT!~~ .... : •· Se.,t 1~0911

... .c .... . t ~ · ....... : ..... ,. • • '.,,

NexL ~~ .·

. . .

-t---·--+-'t.:

Save i Quit .: ~art 1 Obj~11 ; Ano'.yllia ~ . Zoom in , Zoom o~ Setting=~

•·· •···• .. -~.l y+ z Il Cu.puted displece•ents in •• et: ~~~~.~5 deys ~

.. . U (Z) ftex: 1 .261 ftln: -1 .329 Scde: 1----i= 1.113

~U~(~Y~)~ftd~x~=~t~ . B~2~9~--~"~'"~=- - =2~8~ . 7~8~7--~Sc~e~le~=~~~~~-=~6~ ·~9~8~2~~--~ ·sme cehlc-stey Detc:

111• + zzs. + 111• 11/8~/96

Gambar 33. Lendutan di-stel nol pada 5000 hari agar pada 9000 hari terjadi lendutan

akibat beban permanen sebesar -2cm di tengah bentang

26.

: . ~~!~~ ·-· .. "~. :'' J~r~'?Y! - ~~J : .

" !~~! L :•: ~ !~ .. " ~ .;_ ,

·::. ~t~· ·

,.,. · ..

C.puted d lsplace•ents ln .11111 at: 156.88 days llax: 19.379 n In~ -17.687 Scale: t---t = 16 . 168

357.211 nln: -9.618 le: 1---t = 119.878

Gambar 34. Penyetelan lawan lendut selama pelaksanaan gelagar secara kantilever

~ ,,. ;. •-;' ,:

· Select line ~ ! .. ...-...-.. ..... __..._.., . .,._ ,,

·.: ~ . .':!.!!!! .. , ..

_;; ~rn:~~L !2 . ~ . ·shtlo.r foR:e ,. ~ ......... ... ............... ,

. . i, • ~; . . ·, '· ' ~ . .

(.',

Save · I Quit . i Restort_ \ Objects ! Anaty.ia ~ Zoom in i ~oom os4 Se~tinqs

,:··-Pex .j ~rtnt f

· ~~ .,..... ........ .._ ......... , 157........ 'L' .:.:f}."·. U <Z> llax: 33.192 · ntn: - 31.712 Scale: t---t = 11.581 ,;/:;',,•''"' · . . : . u (Y) llax: 139 .n6 ntn: -31.821 Scale: 1---t= 16 .592 ::''.St.ne ·. ,' cable-stay Date: \J· .P··' .') .. ' · · 111a + ZZS. + 111• . 11/89.196

Gambar 3 5. Penyetelan lendutan pada saat jembatan tersambung

27.

Co.puted d isp lace~M:nts in .. at: "99. 95 days Kax: 266.998 "in: -277 .786 Scale:~: 92 .595 Kax: 472 .918 "in: -111.598 Scale:~: 157 .619

+ 111•

Gambar 36. Lendutan berat sendiri tanpa penyetelan selama pelaksanaan kantilever

(-92mm) dan lendutan berat mati dan beban hidup total (-414mm) pada 9000 hari.

Catatan: Dengan penyetelan ( Gb. 33) diperoleh Jendutan berat sendiri -20mm berarti

Jendutan beban total dapat berkurang 72mm sehingga menjadi 414-72=342mm atau 1/650

terhadap bentang tengah 225m. Tanpa penyetelan maka Jendutan total414mm yaitu 1/540

terhadap bentang tengah yang masih dalam batas ijin yaitu 11500 bentang.

28.

l.S. Pembabasan Analisis

Beberapa segi yang diuraikan sebelumnya dalam pasal 2.4. dapat dibahas untuk bahan

analisis akhir dan pendetailan sebagai berikut :

1. Pelaksanaan pengencangan kabel merupakan gabungan antara teori dan praktek yang

meliputi: .

a. Pengecekan ulang dari perhitungan struktural selama pelaksanaan penarikan kabel · ·

berlangsung, yang hanya dapat dilakukan secara efisien hila dibantu oleh analisis komputer

- Gambar 23 dan Tabel3. ·

b. ·pengecekan gaya kabel di lapangan dengan pembacaan manometer yang di-verifikasi

dengan tes getar harmonik. Behan penarikan aktu_al selalu lebih besar dari beban jack

teoritik (bacaan manometer) sehingga beban jack harus dikurangi agar sama dengan beban

aktual yang diperlukan. Hal ini teljadi karena penarikan kabel terpengaruh oleh dua sisi

yaitu menara - jangkar mati dan gelagar - jangka( hidup yang saling bergerak.

c. Tes getar halmonik merupakan tes getaran bebas kabel selama pengamatan 112 menit

dimana jumlah pukulan standar 100-150 per menit diukur sebagai frekuensi sehingga

memberikan beban tarik aktual kabel menurut rumus empirik praktis :

P = (4 W L2

F2 I g) x (luas kabel)

dimana:

W= berat isi kabel kglm3

L = panjang kabel m

F = frekuensi getar kabell/detik

g = gravitasi 9.8 m/dee

2. Parameter analisis terdiri dari rasio berikut :

a. rasio momen inersia I menaral I gelagar, hila rasio besar maka kekakuan menara besar,

tarik dalam kabel kecil, momen menara besar, pengaruh kecil pada kabellain dan momen

gelagar

b. rasio (EA/1) kabel terluar/(EI/L3

) gelagar, hila rasio besar maka tarik kabel besar,

momen gelagar dan menara kecil ·

c. rasio (AI) kabel dalaml (AI) kabelluar, hila rasio besar maka tarik kabelluar kecil, tarik

kabel dalam besar, pengaruh kecil pada momen menara dan momen gelagar bentang

tengah

3. Pada jembatan struktur kabel teljadi gaya normal tarik di dalam bentang dan tekan di

piton - Gambar 25 - yang sedapat mungkin dimanfaatkan karena gaya parasitik tersebut

dapat dikurangi tetapi tidak dapat dihindari. Gaya normal tekan dapat dimanfaatkan

sebagai prategangan hila batas tegangan tekan yang teljadi dijaga berada dalam batas ijin -

Gambar 31, sedangkan gaya normal tarik dapat dihindari dengan penambahan prategangan

pada penampang. Pembesaran teballantai sampai 50 em sekitar piton - Gambar 22 - sering

membantu dalam mengurangi tegangan akibat gaya normal tekan. Mengingat penampang

lantai mengalami lentur momen, gaya normal dan gaya geser- Gambar 24, 25, 26- maka

tendon gelagar lantai harus diperhitungkan untuk memikul kombinasi gaya tersebut,

sehingga tegangan tarik 16 MPa - Gambar 31 - dapat berada dalam batas tegangan tarik

1.5 MPa yang berlaku untuk mutu beton 40 MPa.

29.

4. Penanggulangan tegangart tarik beton akibat lentur dan gaya normal tarik parasitik

merupakan masalah khas untuk gelagar beton prategang dari jembatan cable-stay ~ Masalah

ini tidak timbul bila digunakan gelagar lantai dari konstruksi baja atau komposit baja­

beton, sehingga sering dipilih konstruksi baja untuk gelagar mau.pun menara dari jembatan

cable-stay.

Tegangan tarik tepi atas dalam lantai gelagar beton -prategang ditanggulangi lebih lanjut

dengan tendon melintang dalam pelat lantai ·yang merupakan prategangan dalam arab

melintang dan tidak terpengaruh oleh gaya normal parasitik dalam arab memanjang.

Tegangan tarik dalam tepi bawah gelagar lantai ditanggulangi dengan tendon memanjang

dalam gelagar dimana tendon berada dalam pra-tekan memanjang sedangkan gaya normal

tarik parasitik berada dalam pra-tarik memanjang, sehingga diperlukan lebih banyak

tendon untuk mcmgatasi kehilangan pra-tekan akibat penarikan kabel pada gelagar.

Mengingat penulangan tendon dalam lantai . dan gelagar merupakan bagian pendetailan

maka detail tendon akan dibahas dalam laporan studi jembatan bentang panjang tipe kabel

yang bersambungan.

5. Menara umumnya berada dalam tegangan tekan yaitu dalam hal ini 12.6 MPa - Gambar

32 - sehingga dapat dibuat dalam konstruksi beton bertulang biasa. Bila tegangan tekan

sangat besar maka masih ada altematif dengan penggunaan penulangan profit baja

sehingga terjadi penampang komposit baja-beton untuk menara.

6. Tipe jembatan cable-stay dengan gelagar lantai beton prategang yang dalam laporan ini

telah dibahas, dapat dikembangkan dan dapat mencapai bentang utama 444m dengan

tinggi gelagar T ganda sebesar 2.5 m, tebal lantai 25cm, Iebar gelagar masing-masing

1. 7m, Iebar jembatan 24m, jarak stay 9m dan tinggi menara 141 . Sm. Dengan bentang

samping simetrik 169m maka bentang total menjadi 888m - Gambar 3 7.

Pengembangan tipe jembatan cable-stay dalam pencapaian bentang lebih panjang menjadi

target dalam studi jembatan bentang panjang yang bersambungan.

30.

!53000 .. 189000

l 3750 ~ 24000

1eaoo ~

~ Ui"

2100 1700 1e.coo ! ~ f 18100 2950-+

Main girder

essooo

444000

Penampang memanjang

t 37&0 l 1.:!,!

$ 1700 2100

~ ·

)aso J ,

Py/ot1

ISIOO

+--r+

30600/2 +---1-

169000

8 II\

:!

Penampang memanjang gelagar beton prategang dan penampang melintang menara beton

. bertulang

Gambar 3.7. Pengembangan bentang jembatan cable-stay tipe lantai bet on

31.

... 63000!

3. JEMBATAN TIPE BIDANG KABEL TUNGGAL . 3.1. Aspek Desain

Sebagai contoh pengembangan desain akan digunakan Jembatan Chao Phraya (Bangkok)

yang mempunyai bentang· total 781m- Gambar 38. Berat konstruksi baja bentang utama ··

mencapai sekitar 10000 ton dan jembatan direncanakan untuk lalu lintas kendaraan berat

sesuai peraturan beban dari Jerman. Bentang samping meiupakan bentang jangkar dan

berada pada rangkaian pilar. Penurunan diferensial diijinkan 20 em untuk pondasi menara

jembatan cable-stay dan 2.5 em untuk pilar-pilar di ~entangjangkar .

BANGKOK PYLON THONBUAI PYLON

PI P2 Pl 5 P6 P7 T-12

146.80 157.60 1 61.20 1 450.00 1 5 uo 146.80 1

~

7 781.20 I

a: w 0 ELEVATION ~ w > if

CHAO PHRA YA RIVER

.. t I

BANGKOK SIDE PLAN THONBUAI SIDE

Gambar 38. Denah dan penampang memanjangjembatan cable-stay di Bangkok

Gelagar lantai - Gambar 4 dan 5 - dibuat dari pelat baja yang diperkuat dalam arah

memanjang dengan rib bentuk "U" yang dilas pada tepi dalam pelat. Perkuatan dalam arah

melintang dengan balok T pada tiap jarak intetval 3. 6m yang masih ditambah dengan

ikatan diagonal dari pipa baja.

Menara dengan tinggi 87m terbuat dari susunan pelat baja dengan tebal 1 OOmm di

potongan dasar menara yang berkurang sampai 15-20 mm di puncak menara.

Jembatan dicegah terhadap puntir berlebih dengan sistem perletakan pendel - Gambar 2

dan 3 - di pilar utama dan pilar pemberat.

32.

,.

T-Il

Sist~m kabel dan jangkar adalah 4 set ( 2 set di bentang utama dan 2 set di bentang

samping) dari masing-masing 17 kabel dengan diameter 12lmm (kabel terpendek) sampai

167mm (kabel terpanjang). ·Kuat ultimit minimum kabel adalah 2800 ton untuk diameter -

167 mm dengan kuat tarik ijin maksimum 45% ultimit. · Kabel di-galvanis untuk

perlindungan korosi yang diikuti dengan pembungkus coil dan soket di bagian mana

diameter kabel menjadi total.7m untuk kabel diam. 167 mm. Kedudukan kabel di menara ··

dan gelagar - Gambar 39 - menunjukkan jangkar dengan hammerhead soket sederhana

didalam menara - dan dengan jangkar soket ·silinder dan cincin di dalam gelagar lantai

yang dituang dan terpasang dengan baja khusus oleh pabrik.

/ CABLE ANCHORAGE IN PYLON· ELEVATION

...........

ELEVATION ON PYLON BASE

Cross secllot1 of largest locked coil cable

(167 mm diameter)

CABLE ANCHORAGE IN PYLON • PLAN

--- -----

CABLE ANCHORAGE IN DECK · ELEVATION

Gambar 39. Penampang kabel dan penjangkaran kabel di dalam menara dan gelagar

33.

Sistept perooam digunakan dalam membatasi osilasi jembatan akibat angin yang dapat

mengganggu kenyamanan dan keamanan lalu lintas. Peredam - Gambar 40 - d'fstel pada

ftekuensi alami jembatan dan bila pusaran angin mulai beketja, mereka mulai mengurangi

gerakan jembatan dengan gerakan dalam peredam sendiri sehingga dengan demikian

menyerap energi. Daerah. penempatan peredam adalah di tengah bentang dan di puncak

menara.

PYLON DAMPER PYLON DAMPER

DAMPERTYP E _

ERECTION LOT NO.

DECK DAMPER ZONE

. Ci SPAN

T 8 T 8 I 8 T 8 T

I rzl

a 121

9 i m m

9 IZI

·-9- f- ·9- f-- . -"""'- --e-m a

121 rzl ! m m 9 m

I I

31 32 33 34 35 34 33 32 31

8900 TO ct.

III •• ft .•... Y It 'j_j I ~

y _00

r ..

·-i: lr- Ci.. BRIDGE

4 X 10 OVERCOILED SPRINGS

a. TORS ION MODE DAMPER (T)

fi" 1r

I 3400 TO ct.

::n I .~

" "'

I

1 T I

I . ,,, .. . . r 1

. I

·-· e .... •

H . .,.

•

II .. ...

4 X 4 X 10 OVERCOILED SPRINGS

... ~ .. BEND lNG MODE DAMPER (B)

'i" lid.= =f="-=.:1:'~ _'j"J T -, Tl

I

Gambar 40. Penempatan peredam dan tipe peredam

34.

PYLON DAMPER

Gambar 40 lanj. Tipe peredam di menara

Pemasangan gelagar lantai dilakukan dengan cara kantilever yang dimulai dengan

hammerhead dari setiap pilar menara sampai gelagar bertemu di tengah bentang - Gambar

41.

1 CRANE • I .. 2 CRANES

Gambar 41. Pelaksanaan gelagar secara segmental dalam kantilever seimbang

35.

}

I

Jemb~tan cable-stay tipe bidang kabel tunggal mengikuti analisis perhitungan struktural statis seperti pada tipe bidang kabel ganda yang telah dibahas dalam bab 2. P""erbedaan utama dalam perhitungan struktural dalam hal ini terletak pada penggunaan konstruksi baja dimana pengaruh rangkak dan susut tidak perlu diperhitungkan- Gambar 42. Dengan demikian . pembahasan dilengkapi dengan uraian dinamika struktur jembatan cable-stay Rama IX (Chao Phraya) yaitu stabilitas aerodinamik terhadap getaran akibat angin, -­getaran akibat lalu lintas dengan tingkat kerataan permukaan jalan, peredaman getaran ·dan tipe peredam, getaran akibat gempa. ·

·---- --- _____ IIXIQ__ ____ ~-- -· ---·--- --; ·--..llill-.-lllQIL ___ ,;.DR..j... ______________ _.,,,...pm _ _ -·----- .... .. ~_z,p

\

\ ~ $/

·, ~ /' ~ # ./

' ~ fY" .

~ ----- ~ - --- -L =----~--- - --- - --- ~--~------:.-----___, -----1

Gambar 42. Detail penampang melintang gelagar bentang utama Jembatan Chao Phraya

Pengendalian getaran jembatan cable-stay menjadi penting karena menyangkut segi keamanan dan kenyamanan sebagai berikut :

1. Volume lalu lintas meningkat

2. Berat mati truk lebih besar

3. Kecepatan truk lebih besar

4. Penggunaan bahan mutu tinggi untuk struktur

5. Jembatan bentang panjang lebih ringan dan lebih fleksibel 6. Redaman strukturallebih kecil

7. Cara analisis lebih cermat

8. Kenyamanan lebih tinggi yaitu toleransi getaran lebih kecil Meningkatnya intensitas beban dinamis dan meningkatnya getaran pada jembatan bentang panjang karena nilai redaman kecil, akan menyebabkan pengurangan dalam umur rencana jembatan. Salah satu strategi dalam mengurangi getaran adalah pengendalian beban dinamis (yaitu pengendalian kecepatan dan berat kendaraan, pemeliharaan permukaan jalan). Dalam hal ini digunakan strategi dengan sistem peredam tanpa membatasi lalu lintas.

36.

3.1. ~istem . Peredam Uotuk Menguraogi Getaran

Penggunaan sistem peredam Tuned Mass Damper (TMD) dalam rangka mengurangi

getaran struktur sering dipilih karena tidak mempengaru.hi besaran struktur seperti massa,

kekakuan atau bentuk. Efektivitas sistem peredam pada kasus ini ditinjau dari segi getaran

angin, getaran gempa, getiran beban hidup dan getaran kabel- Gambar 43. peredarn

· ~ . 0 .

+ + [u(oo)]/(pJk)

redaman besar

0 resonansi

Gambar 43. Penempatan peredam di gelagar, menara, perletakan, kabel dan efektivitas

peredam pada pengurangan respon getaran jembatan

. Getaran angin Berbagai jenis getaran akibat angin dapat diuraikan secara singkat sebagai berikut :

a. gerakan vortex : getaran periodik, resonansi terjadi bila frekuensi angin mendekati

frekuensi alami jembatan ·

-- \ l/3~~ .Jlr

-

nilai Strouhal : ~ = D f,/ u.. ~~ = ~(Re) f. = frek. vortex (Hz)

b. gerakan turbulensi : getaran acak, jembatan memberi respon dengan frekuensi eigen

(frekuensi matematik) terkecil

37.

Q

<1

c. g~rakan . tlutter : getaran 'heterbangan' (seperti hurung yang helajar terhang) dengan

redaman negatif, perpaduan antara getaran lentur dan puntir

Model tes penampang jemhatan dalam terowongail angin · .tergantung pada hentuk

streamlined gelagar lantai - Gamhar 44 - dan memherikan hasil herikut :

i. gerakan vortex menyebahkan amplitude getaran 16 em pada kecepatan angin 11rnld hila -­

resonansi terjadi dengan mode lentur pertama dan amplitude 40 em pada kecepatan angin

23rnld hila resonansi terjadi dengan mode lentur kedua, ·untuk sudut angin datang 5

derajat. Diperkirakan akan terjadi resonansi puntir 0.35 derajat pada kecepatan angin

17rnld dengan mode puntir pertama dan 1. 5 derajat pada kecepatan angin 32rnld dengan

mode puntir kedua- Gamhar 45. Kecepatan angin di Indonesia sekitar 25-35rnld sehingga

getaran vortex sangat mungkin terjadi.

ii . gerakan flutter terjadi pada kecepatan angin ~ekitar 92 rnld dengan kemungkinan tidak

terjadi di Indonesia

iii. redaman struktural antara 2-5% tidak mempunyai pengaruh pada amplitude getaran.

iv. koefisien gaya angkat, hisapan dan momen untuk herbagai sudut datang angin dapat

diperoleh dari tes terowongan angin, sehagai gamharan untuk sudut datang 0 derajat

diperoleh koefisien hisap 0.124- koefisien angkat 0, koefisien momen 0.055

D fatrtng {round) ......:= :::::---.

<1 !> deflector

[> fatrtng (triangular)

f1 ap

spl ttter plate

Gamhar 44. Streamlining aerodinamik dari hentuk gelagar

Attnck Anglo: + S(deg.)

I I I I I I . I

- BENDING AMPLITUDE

- -- - -- - --

'tO r_ -~ t ~ ~ ~17) ~ .{. I'!

0 ~0 · 101 lO 'tO '0 10 ofOO

•

2.0

0

Wlpd Velocity (m/s)

Gamhar 45. Hasil tes terowongan angiri untuk amplitude lentur pada sudut angin 5 derajat

38.

81" I I I I I . I

L = angkat

D = liisap

M = momen

Attack Angle: ·· S(deg,)

~ TORSIONAL AMPLITUDB ...,

{j s

l

- ~ · ~ ~

1, ~ ~~ ~ ~ .~ ~ ~ ~

0 AO It.O lo 'to '0 io ."'\00 .

t ~ind Velocitr (m/

3

1

0

<16.80 57. 60 61.20 450.00 --·

Cross Sec lion al . Mid Spon

s)

Gambar 45 lanj. Hasil tes terowongan angin untuk amplitude puntir pada sudut angin 5

derajat pada bentuk streamlined gelagar lantai (dimensi 4 x 33m) dengan peredam TMD di

tengah bentang utama yang distel pada frekuensi jembatan sesuai model matematik yang

berdasarkan parameter Den Hartog

39.

~

~ x ... (~l F (t)

zLLLL

I 'V x ... lt)

optimwn TMD

parameter Den Hartog

model

11"'~ M

~-~ w d + 11J

jembatan

TMD

M'x, + Kx, + kJx, - x1) + c,Ci, - i1) = F(t) - c· x1

m!1 + kJx1- x,) + c)i1 - i,) = 0

Gambar 45 lanj. Model matematik TMD dan parameter Den Hartog

40.

Peredam viscou.s

Viscoelastic Damper

Peredam mekanis di menara

viscous

Gambar 45 lanj. Skema peredam viscous dan peredam mekanis di menara

41.

Efektivitas ·pengurangan getaran angin dengan alat-alat peredam TMD yang dapat

dipasang dan distel untuk beberapa mode dan frekuensi getaran jembatan taiipa sating

mengganggu, dijelaskan dalam uraian berikut :

i. Gerakin vortex

Simpangan (displacement) resonansi jembatan pada tengah bentang tanpa penggunaan

TMD merupakan simparigan tetap - Gambar 46 - yang mengalami peredaman pesat -­

dengan penggunaan TMD yang distel pada mode 1- lentur sehingga simpangan getaran

makin lama makin kecil - Gambar 46.

Pada kecepatan angin 20m/d tanpa penggunaan TMD - Gambar 47 - respon jembatan jauh

lebih besar dibanding dengan penggunaan TMD yang distel pada mode 1 lentur dan-puntir

- Gambar 47. Deviasi standar terhadap respon total - Tabel ·4 - terdapat untuk berbagai

kecepatan angin pada keadaan tanpa TMD (kolom 1 ), dengan TMD untuk puntir (kolom

2), dan dengan TMD untuk puntir dan lentur (ko)om 3).

ii. Gerakan turbulensi

Sumbangan utama dari respon jembatan di tengah bentang akibat gerakan acak, datang

dari mode 1 untuk lentur dan puntir untuk mana peredam TMD harus distel agar

mengurangi getaran sarnpai 3 5%.

iii. Gerakan flutter

Redaman aerodinamik negatif sangat meningkatkan amplitude getaran dari perpaduan

gerakan lentur dan puntir. Mode puntir dan lentur terrendah berperan dalam gerakan

perpaduan tersebut. TMD yang distel pada mode puntir akan lebih efektif dibanding

penyetelan pada mode lentur, dan mengurangi getaran sampai 15% - Gambar 48. · 0.4~---------------~--~~------~--------------.

e ......

c: ., E .. u 0

Q. .. 0

0.3

0.2

-0. 1

-0. 2

0.3 0

0.2

0.1

0.0

VorteM Lock-In with Mode 1 (bendln9)

Without TMO

U- 11.0 (m/s] e- 222000 H"- 2.36HI

20 40

Vorte>e Lock-In with Mode 1 (bendln9)

With TMO tuned to Mode 1 (Mass rotlo.IJ- 0 .01 :.)

U- 11.0 (m/s] e- 222000 H"- 2.3616

-0.2~------~~-------r--------~------~--------,

0 20 40

Time (s]

Gambar 46. Simpangan getaran (ordinat) pada resonansi dengan mode lentur pertama

terhadap waktu dalam detik (absis) tanpa dan dengan TMD, kecepatan angin 11m/d, e dan

H adalah konstanta angin

42.

0 .0004

:!2 0 .0003 .. "" "' n, :c 0 .00083 .... coos .. a

........ 0.0002 IS

";;( en

U = 20 Cm/sl

Without tuned mass damper 0.0001

0 \____)~... J \, 0 2 4 6 8 10 . 12 14 16 18 20

ro (rad/d)

0 .0004-r-------------------------,

:!2 .. a o.ooo3

U = 20 Cm/sl .-a-'l 0 .0002 TMDs tuned to Mode 1 (bending)

and Mode l ( torsion) 0.0001

( Moss ratio , 1-'- = 0 .015 ) 0+-~~~~~~r-~~~~~~~~-r-.-.~~r-r-1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Q) (radld)

Gambar 47. Fungsi spectral density S mJdetik (ordinat) dari simpangan terhadap frekuensi

rad/detik (absis) untuk tepi lantai di tengah jembatan pada kecepatan angin turbulensi 20 m/d tanpa dan dengan TMD yang distel pada mode 1 lentur dan puntir

0.12

0 . 11

0.10

0.09

0 .08

.2 0.07

c 0.06 ...

Cl 0.05 c 0. E 0 .04 c a

0 .03

0 .02

0 .01

0 .00 0

Coupled motion [Mode t (bending) + Mode 1 ( torsion)]

Without TMD

With TMD for Torsion Mode

(Mass ratio , 1-'-

}---__;::.......,._ Torsion Mode ..... ,

'~c = 108 .00 Cm/sl ' , Uc=I24 .3C

' 20 40 60 eo lOO 120 140 160

Wind velocity , U (m/ sl

~0~ 11\?J::"l~~

Gambar 48. Rasio redaman sebagai fungsi kecepatan angin tanpa dan dengan TMD untuk gerakan flutter

43 .

Tabel4. Deviasi standar terhadap respon total pada gerakan turbulens~ _

Kecepatan angin rata-rata m/detik Deviasi th_d respon total (m)

_(11 . _{_2)_ (3)

20 0.0063 0.0053 0.0046

30 0.0134 0.0110 0.0101

40 0.0220 0.0185 0.0176

100 0.1323 - 0.1206 0.1132

Mode jembatan adalah perqbahan bentuk dalam lentur dan puntir sebagai bentuk dinamis

jembatan - Gambar 49. ·

.!. ... ·-n -.. -.. .. ~ ... c

I .. .. .. . .. -·· "' --

! , .. ... , ..

n -.. .. .. . . ~ .. • c

t .. g . .. "'

! !j .. .. -"' .. .. -> g c

!: .. ,.

g • .. "'

i -~ -

MODE SHAPE 1

w 1 • 2.04 rad/a

~LONG IRIDOI DIHBHSIOH I•J

. MODE §HAPE 2

w 2 • 2.94 rad/a

-~LONG IJRJDOI DIHBHSIOH 1•1

MODE SHAPE-3 . w3 ;. 4.39 -rad/s

ALONG BRJDOI DIHEHSJOH 1•1

MODE SHAPE4 w 4 • 6 .30 radls

. ... c .. .. .. ii •• .. -~~~~~~~~'---~~~'----~~~----~

I :~:4---~------~--~--~~--~--~~--~--~ . -ALONG BaioCI DJHIH&ION 1•1

(ro=2J:f)

Gambar 49. Mode jembatan dengan ftekuensi yang bersangkutan

44.

2 Mooe I

~~ 0 4---------~~--------~--------------~---------~

-1 ~----~-----r----~----~--~~------r---~~--~ 0 200 .co 600 aoo

2 IIAOCie 2

...uonq tlrfcsge dlmenaion (m]

Gambar 49 lanj. Mode puntir jembatan dengan frekuensi yang bersangk.utan

. Getaran gempa

Peredam TMD yang dipasang di tengah bentang tidak berpengaruh pada respon dinamik

akibat eksitasi horisontal.

. -; 0 . •

J a .!

!I a • 1 ! • 1 ~ -

z

without THO 1..0

with THO

0..0

a

-•IJI

-1

-1..0

-· • • • • • lO 18 u ll lO

--,..,.._•7• w (rYI .. a)

Gambar 50. Pengaruh TMD terhadap getaran gempa

45.

-

TMD, di tengah bentang - Gambar 50 - dapat mengurangi lendutan maksim~~ akibat

gempa di tengah bentang dengan 0 - 50% dimana efektivitas TMD tergantung pada

perbandingan frekuensi antara gempa dan TMD. Getaran ~abel oleh gempa tidak

dipengan.ihi oleh TMD. Karena TMD tidak distel untuk semua parameter mungkin dari

gempa maka diperlukan perhitungan tahan gempa yang tidak tergantung pada sistem

peredam sehingga berdasarkan data frekuensi alami, bentuk mode alami, dan faktor · ·

redaman aktual dari jembatan.

PWRI Jepang telah membuat perumusan untuk parameter dinamis jembatan yang

ditelusuri dari segi teoritik maupun eksperimental, mengingat faktor redaman aktual hanya

dapat diperoleh melalui tes eksitasi atau tes getar bebas. Redaman aktual jembatan kabel

berkisar antara 1% sehingga diperlukan koreksi dalam koefisien seismik statis ekivalen

arab horisontal dari peraturan beban yang didasarkan pada 5% redaman. Modifikasi

respon struktural untuk nilai redaman tertentu diperoleh dengan rumus berikut :

Sa.h = Sa,h=s% [{1.5/(40 h + 1)} + 0.5}

yang menghasilkan respon 1.5 kali terhadap. nilai respon dengan h = 5% bila h = 1%

seperti pada jembatan kabel.

Rumus pendekatan redaman h untuk tipe lantai beton dan baja - Gambar 51 - adalah

sebagai berikut : h = 0.649 L ·0

.822

dengan 'Y = 0. 72

dimana: L = bentang utama (m) dan 'Y = koefisien korelasi

Rumus pendekatan frekuensi alami pertama untuk tipe lantai beton dan baja - Gambar 52-

adalah sebagai berikut : ft = 42.9 L ·0

.812 dengan 'Y = 0.89

Di dalam gambar 51 dan 52 terlihat sebaran nilai frekuensi dan redaman eksperimental

yang telah menjadi dasar pembentukan rumus pendekatan.

h=0.649L ·OIZZ

(r=0.719)

o.ool .__'-:::.":5o=-"'""' .......... ,~o-=o---'--...._~ - 500~ .......... ,~ooo

Center Span Length L (ml

• Steel Girder

o PC Girder

Gambar 51 . Rasio redaman rata-rata sebagai fungsi bentang utama L

46.

"N X

~

>. .... = ~ ::s ~ ... ~

e ::s iC z v. <U

~

j

5.0

0.5

f I= 42.9L -O.B/2 .

(r-0.888)

~

® •

Center Span Length L (m)

• Steel Girder

0 PC Girder

Gambar 52. Frekuensi alami pertama sebagai fungsi bentang utama L

. Getaran beban hidup

TMD perlu distel pada frekuensi dominan dari kendaraan yang lewat agar dapat

mengurangi getaran jembatan akibat lalu lintas secara efektif TMD lebih efektif dalam

mengurangi getaran bebas jembatan dibanding getaran paksa.

Tingkat kerataan permukaan jalan sangat membantu dalam membatasi getaran akibat

beban hidup dalam menahan laju fatik, korosi dan kerusakan lantai. Dalam kasus jembatan

Rama IX - Gambar 53 - terdapat gelombang permukaan jalan - dengan fungsi power

spectral density - Gambar 54.

Faktor kejut dinyatakan dalam rumus : ell = (Xtyn, mab)/(X-a.t. mab) dimana Xtyn = Xtot - Xut

dan diperhitungkan untuk gelagar, menara dan kabel untuk keadaan permukaan teoritik

rata dan aktual tidak rata pada kecepatan kendaraan 20 m/d- Tabel 5- dirnana nilai faktor

kejut hanya sedikit berkurang oleh TMD.

Gambar 53. Model struktural dalam peninjauan getaranjembatan akibat beban hidup

47.

! a ;:

a .. .. .. ~ " a

E .. ! g Ill

1:1

~ Cl

~

~ "' 0 0 (/)

0..

10

'l(X)

SDOF -model moving over rough surface

ALOHO IUDO& DlHIPOUON (•J

-------· - ··- . ..

3.58 ·----

1.0 ~ - ----------

0.1

--

0.01

0.01

-- ---·-- ·- -

--- ---·-·--3.58, Jl.( 0.05

S(.ll.) . 0. 0107 n. -u• .

O.OS<Il. <1

0.05 0.1

Wave number [1/m!

-·---

- --

~ 1.0

Power spectral density of road surface roughness

Gambar 54. Bentuk ketidakrataanjalan dengan gelombang permukaan dan PSD

48.

Tabt;l 5. Perbandingan faktor kejut gelagar jembatan untuk berbagai model kendaraan

(gaya bergerak, gaya bergerak unsprung, gaya bergerak sprung) pada permukaan mulus

dan kasar dengan dan tanpa TMD dengan kecepatan kendaraan 20m/d (=72 kmlj )

Hov1ng force Hoving unsprung Hoving sprung over mass over mass over

smooth surface rough surface rough surface Location

without with without with without with THO THO TMD . TMD TMD TMD (t} [t) [t) [t} [t} [t]

Girder disp. Node #2 18.5 18 . 5 26.3 . 25.4 33.8 33.8 Node #11 19.0 19.0 25.7 25.9 &2.3 32.3 Node #20 16.0 16.0 27.2 27.0 45.0 45.2 Node #24 8.6 8.7 16.4 16.5 37.8 38.1 Node #35 5.2 4.5 6.4 5.7 11.9 10.6 Node #40 5.1 4.1 5.G 5.9 8.4 7.5 Node #41 5.2 4.1 5.3 6.3 8.5 7.7

' Tower disp.

Node #101 4.9 4.2 5.5 . 5.0 8.8 7.8

Cable .forces . Cable #100 11.2 11.2 16.1 16.0 35.7 34.9 Cable #108 7.5 7.2 8.8 8.8 8.6 8.3 Cable #116 5.3 4.6 6.7 5.9 9.5 8.5 Cable #117 9.3 9.3 19.0 19.0 45.1 45.4 Cable #128 5.2 4.5 6.5 5.8 12.3 11.0 Cable #133 5.2 4.1 5.1 6.0 8.4 7.4

Riwayat tergantung waktu untuk komponen dinamis gaya kabel no.l 00 pada kecepatan

gaya bergerak simulasi I kN sebesar 20 mid ditinjau dengan dan tanpa TMD.- Gambar 55.

Terlihat bahwa TMD lebih efektif dalam mengurangi getar bebas dibanding getar paksa.

Getar paksa hampir tidak berkurang dengan adanya sistem peredam .

... ..... ... z ~ ... ... : -·· -· ... -· -··

(a) TIHB (a) ... ..... ....

..... . .• A z .... MA

I w v I ·•

~ -· "' -· ... -···· (b) TIHB ( •I ...

Gambar 55. Simulasi riwayat tergantung waktu untuk kabel no. 100 dengan gaya bergerak

1 kN pada kecepatan 20m/d dan permukaan mulus- (a) tanpa TMD- (b) dengan TMD

49.

Dari .pengukuran frekuensi lapangan diperoleh data bahwa frekuensi dominan_jembatan Rama IX adalah 8. 7 rad/det yang sesuai dengan mode lentur ke 5 - Gambar 56. Resonansi getaran jembatan dengan beban hidup bergerak pada permukaa,n jalan kasar teljadi pada kecepatan kendaraan lOmldet yang dalam kenyataan sering teljadi. Terlihat bahwa kekasaran permukaan lel>ih nyata dalam respon jembatan hila kecepatan kendaraan 1 Omld=36kmlj

- ···~-------------------------------------------------. .! ... MODE SHAPE. 5 w 1 • 8".73 rao/s

-·· ALONQ IRIDC~ DIHINIION (•)

Gambar 56. Mode lentur ke 5 (ID = 21t f )

• Getaran kabel Peredam kabel diperlukan pada semua kabel terutama pada kabel pendek no. 100 dan 117 yang mengalami getaran besar. Peredam kabel terdapat dalam bentuk per mumi (k), tipe peredam (c), tipe per dan peredam (k dan c) tunggal dan seri- Gambar 57.

Ideal Ideal spring doshpol

. till, ·t F(t)' x (I) x (I)

F(l) = k·x(l) F(l): c · i (I)

3- parameter

model

Okl

k2

cl

~F(t) x (I)

• k k . t F(tl+}F(t)=(l+-r)i(t)+ c 2 x(t) I I I I

Voigt Maxwell model model

·0· t: ho1, x(l)

t F(l) x (I)

F(l)=k x(l)+ci(l) tFUHtF<tl=i(tl

4 - parameter model

t"· ~

k2 ~ ~ '2

t F(t),x(t)

I •• .i 1 k., • k., •• k., • ) -k F(l)+(c +c-+rtlF(I)+C"cf(l):x(t)+Tx(t

I I 2 2 I 1-" 2

Gambar 57. Skema tipe peredam kabel

SO.

Kab~l ringaA dan mudah tergetar sehingga peredam sangat perlu- Gambar 58.

support movement at deck

tt? . sa+ S(t): cable force

I Vmaxl/[;~2

] 103 0

102

10 j

.J\ ~'----'1\

~ = I 0/o

" J..

So_ /ut) · · r support

5 +S(t) movement o ~ at tower

vt ~ .

4---deformed cable ( t :.= t)

vr (x, t) : .riQid body displacement

v ( lt, t) : relative displacement

\ v ......... ~\~

-4

10 0.0 1.0

\I v

2.0 3.0

\

4.0 5.0 lvmaxV[;t] Frequency , Hz

103 0

102

10

I ~ = 0.01 °/o

to' 10

2

103

-4 10

0.0

_}\ I

':'----) i\ J\ A

\ v .......... - ~\ I

\I \1

i:o 2.0 3.0 4.0

Frequency, Hz

Gambar 58. Peredam kabel dengan pengurangan getaran (redaman 1% dibanding 0.01 %)

51.

I I

\

5.0

3.3. Evalua6i Sistem Peredam Untuk case study Jembatan Rama IX diadakan evaluasi penggunaan sistem peredam

sebagai berikut : I. Pemasangan dan penyetelan TMD secara optimal memerlukan model tes terowongan

angin dan tes getaran pada jembatan terhadap beban lalu lintas. TMD dapat dipasang

dalam jumlah banyak dan distel pada berbagai frekuensi tanpa saling menggangu.

2. TMD yang distel optimal dapat memperbesar rasio redaman sampai 3%

3. Kepekaan terhadap getaran dan intensitas beban dinamik meningkat sehingga cara dan

usaha peredaman getaran menjadi penting

4. Aerodinamika :

. TMD distel pada mode l lentur dan puntir

. getaran akibat gerakan vortex dapat banyak berkurang

. respon akibat turbulensi dapat dikurangi sampai 35%, pengurangan lebih kecil dengan

meningkatnya kecepatan angin

. respon akibat flutter dapat dikurangi sampai 15%

5. Gempa:

. efisiensi TMD tergantung pada rasio frekuensi dominan gempa terhadap frekuensi TMD

. respon getar bebas diredam secara efektif

. getaran kabel tidak terpengaruh oleh TMD

. perhitungan tahan gempa diperlukan karena penyetelan TMD tidak dapat di-optimal-kan

terhadap pengaruh gempa ·

6. Lalu lintas:

. TMD hanya mempunyai pengaruh berarti pada respon getar bebas

. penyetelan pada frekuensi kendaraan dominan diperlukan untuk mengurangi respon get·ar

paksa, dimana frekuensi kendaraan berkisar antar 2.5- 5Hz dengan nilai menengah untuk

truk sekitar 3. 3 Hz

. penyetelan TMD pada frekuensi dominan aktual jembatan - berdasarkan tes getaran

akibat beban lalu lintas dalam kasus ini pada mode lentur ke 5 - akan lebih optimal

dibanding penyetelan TMD pada mode 1

7. Kabel:

. kabel mempunyai redaman sangat kecil 0.2 - 0.5 % sehingga getaran besar dapat

merusak sistem jangkar kabel dalam fatik serta teijadi gesekan antara benang kabel yang

berdekatan.

. peredam viscous dapat banyak mengurangi getaran kabel akibat beban hidup pada

permukaan jalan kasar tetapi tidak berpengaruh pada respon kuasi - statik

. getaran kabel berkurang secara optimal dengan menyetel peredam pada berbagai

frekuensi yaitu terutama mode-l di tengah bentang untuk mengurangi getaran kabel yang

berdekatan dengan tengah bentang terhadap angin, dan pada mode-S untuk mengurangi

getaran kabel akibat lalu lintas.

8. Pemeliharaan :

. permukaan jalan yang rata dan mutus diperlukan dalam mengurangi getaran akibat beban

hid up serta mengurangi kerusakan jembatan dalam fatik., korosi, dan Jantai.

. dalam kasus ini terdapat lapis perkerasan aspal dengan bahan tambah dalam campuran

yang temyata kurang cocok untuk iktim tropis sehingga teijadi geJombang ketidak rataan

dalam permukaan jalan setelah jembatan selesai.

52

4. KESIMPULAN.DAN SARAN

Kesimpulan dan saran dapat diuraikan dalam butir berikut :

1. Perencanaan dan pel~aan jembatan struktur kabel memerlukan pengalaman dan

pengetahuan teknis yang sampai sekarang menjadi kendala dalam membangun tipe

jembatan kabel di lingkup ke-PU-an. Ketergantungan -pada konsultan dan kontraktor luar

negeri pada pembangunan jembatan bentang panjang sangat · terasa. Kerjasama yang baik

dan transfer teknologi dapat berlangsung dengan baik bila terjadi diskusi yang

membangun. Kemampuan teknis dengan demikian _berkembang. Salah satu cara .untuk

mengejar pengetahuan dalam struktur khusus dan perhitungannya yang rumit adalah

dengan kreativitas analisis perangkat lunak komputer yang dibahas dalam laporan ini.

2. Jembatan cable-stay adalah fleksibel dan dengan demikian kurang peka terhadap

perbedaan penurunan pondasi walaupun merupakan sistem statis tak tentu kompleks.

Suatu perbedaan penurunan pondasi pilm: sekitar 20 em tidak berpengaruh pada

peningkatan tegangan dalam gelagar maupun dalam menara.

3. Penggunaan beton mutu tinggi pada tipe jembatan -cable-stay lantai beton akan sangat

bermanfaat untuk memikul tegangan tekan yang tinggi sehingga dapat mengurangi dimensi

gelagar lantai jembatan yang kemudian akan mengurangi dimensi kabel dan bangunan

bawah - pondasi. Perlu diperhatikan bahwa homogenitas produksi beton harus · terawasi

agar tidak terjadi perbedaan besar dalam berat beton rata-rata yang dalam Peraturan Beban

diperbolehkan sampai +/- 200/o. Perbedaan berat beton dalam struktur jembatan cable-stay

sedapat mungkin dibatasi sampai 5-10% karena keseimbangan struktur akan sangat

terpengaruh dan dimensi struktur untuk mengatasi ini menjadi tidak ekonomis. Selain ini

berat mati atau beban permanen bekerja dari awal sampai akhir pada struktur sehingga

mempengaruhi tegangan beton dalam jangka panjang akibat rangkak dan susut beton.

Pengaruh jangka panjang pada beton tidak terjadi akibat beban hidup karena beban hidup

adalah beban transien atau beban sementara.

4. Pemilihan jembatan cable-stay tipe konstn,1ksi baja dibanding tipe konstruksi beton akan

lebih mempermudah perhitungan dan pelaksanaan, karena pengaruh jangka panjang tidak

berlaku pada baja. Gaya normal parasitik lebih mudah teratasi karena baja kuat terhadap

tegangan tarik akibat gaya normal tarik, dan tegangan tekan akibat gaya normal tekan

langsung dikendalikan dengan merencanakan kapasitas tegangan tekan tekuk dari

penampang gelagar lantai baja. Disamping ini penggunaan peredam (damper) akan lebih

diperlukan pada jembatan cable-stay tipe lant&i baja dibanding tipe lantai beton yang

mempunyai berat sendiri cukup besar sebagai massa peredam.

5. Tipe jembatan cable-stay sesuai untuk jembatan di teluk atau pelintasan sungai sangat

Iebar dimana estetika kabel terlihat. Bila digunakan pada perlintasan dalam kota seperti

lembah Tamansari maka bentuk cable-stay dengan menara tinggi menjadi kurang baik

dipandang dan lebih baik dibuat jembatan portal tipe fly-over seperti pada jembatan

Semanggi, yang dapat mencapai bentang panjang 450m.

53

5. DAFfAR PUSTAKA

1. The Penang Bridge ~ Planning Design and Construction - Tan Sri Datuk Professor Ir.

Chin Fung Kee - Malaysian Highway Authority - 1988

2. !he Bangkok Cable Stayed Bridge- Thailand- 1987

3. Bridges 2D, Intron SME Software, P.E. Roelfstr~ The Netherlands, 1995

4. Chongqing Second Yangtze River Bridge, China- Structural Engineering International

- Journal International. Association for Bridge and Structural Engineering - Switzerland -

August 1996

5. Tuibruggen in Voorgespannen Beton- Part I, II, III- Onderzoek rapport TH Delft -

Juni 1981

6. Tuned Mass Damper (TMD) For Suppressing Wind Effects In Cable-Stayed Bridge

Decks - Praveen K. Malhorta , Master Thesis AIT Bangkok - Chairman M. Wieland -

1987

7. Vibrations Of Cable-Stayed Bridge Due To Vehicle Moving Over Rough Surface -

Benjamin Indrawan , Master Thesis AIT Bangkok - Chairman M. Wieland - 1989

8. Short Course on Selected Topics in Structural Dynamics, Earthquake Engineering,

Bridge and Dam Engineering and Structural Reliability - Universitas Atma Jaya ,

Yogyakarta in conjunction with AIT Bangkok - Associate Professor M. Wieland - 1989

9. Proceedings New Zealand - Japan Workshop on Base Isolation of Highway Bridges -

Technology Research Center for National Development - 1987

PENUTUP -

Laporan ini dipersiapkan oleh kelompok bidang ·keahlian jembatan pelengkap jalan dalam

rangka meningkatkan pengetahuan dalam analisis jembatan struktur kabel. Atas kerjasama

dan sumbang saran semua pihak diucapkan terima kasih.

Pembimbing, Penanggung jawab ,

-(ir. Wawan W. MSc) (ir. Lanneke Tristanto)

Mengetahui,

s Litbang Jalan

atana Rantetoding MSc

55

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)