)
!"# "$%&$%&#' ( *
! "##$
+
,
+ ,
,"-./)" ( )
%&
' ! *%+
*
+
*
'(
) *
! "##$
!
PERENCANAAN STRUKTUR JEMBATAN PADANGAN-KASIMAN KABUPATEN BOJONEGORO DENGAN SISTEM BUSUR BAJA Oleh : Ranatika Purwayudhaningsari 3107 100 516 Dosen Pembimbing : Ir. Djoko Irawan, MS Abstrak Pada perencanaan jembatan busur baja dalam tugas akhir ini dijelaskan perihal uraian proses perencanaan jembatan busur khususnya yang menggunakan box sebagai pemikul utamanya. Pada proses pendahuluan, diawali dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan permasalahannya, tujuan perencanaan, batasan masalah hingga manfaat dari dibangunnya jembatan tersebut. Kemudian, dijelaskan perihal dasar-dasar perencanaan dengan pedoman yang digunakan yaitu BMS 1992 (BDM dan PPTJ) dan AISC-LRFD. Dari data yang ada, direncanakan bentang total jembatan sebesar 104 m dengan 2 lajur kendaraan masing – masing selebar 3,5 m. Kemudian dilakukan preliminary design dengan menetukan dimensi – dimensi jembatannya. Tahap awal perencanaan adalah perencanaan bangunan atas yang terdiri dari lantai kendaraan dan trotoar, gelagar memanjang dan gelagar melintang, kemudian konstruksi pemikul utama. Analisa dengan menggunakan program SAP 2000 dilakukan setelah dketahui beban – beban yang bekerja pada konstruksi tersebut untuk mendapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja, khususnya untuk konstruksi pemikul utama dan konstruksi sekundernya. Setelah gaya – gaya tersebut diketahui
besarnya maka dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Selanjutnya, dilakukan perencanaan perletakan, bangunan bawah dan pondasi. Untuk perletakan jembatan menggunakan Elastomeric Bearing Pad. Sedangkan bangunan bawah menggunakan pilar untuk meneruskan beban dari bangunan atas ke tanah pondasi yang menggunakan tiang pancang sebagai pendukung konstruksinya.
Kata kunci : Busur box, Jembatan Baja
DESIGN STRUCTURE OF PADANGAN-KASIMAN BRIDGE BY USING ARCH FRAME STEEL SYSTEM Present : Ranatika Purwayudhaningsari 3107 100 516 Lecture : Ir. Djoko Irawan, MS Abstract Design structure of Padangan-Kasiman bridge here was explained about the prosess design arch bridge especially using box steel profil as main structure. First, we explained about background why this type elected, than focus on formula to get the target to planning and design till got the solution, and explained about the benefit if the bridge was built. Here was explained about the guidance was used to design this bridge like BMS 1992 (BDM and PPTJ) and AISC-LRFD. Based on existing data, will be built 104 meters leght, and bridge roadway width was 9 meters with 2 traffic lanes, each is 3,5 meter. Than it did preliminary design by determining its dimensions. First step should be done was planning upper structure consist of slabs which form the roadway of a bridge and sidewalks, longitudinal and tranversal beam, than planned main structure was arch structure. Program analyse used SAP 2000. It was done after known the load was happenned at the construction. Than we would know about the force in main structure and sub structure, don’t forget to control the structure like stell tension, stell buckling, etc. After that, we could design its extention. The final step, we planed bearing dimension, under structure, and foundation. For the bearing used Elastomeric
Bearing Pad. Upper structure used pillar which used to channel upper load to foundation which was used pilling system to support all the construction. Key words : Steel box profile, Arch bridge, Steel
PERENCANAAN STRUKTUR JEMBATAN PADANGAN-KASIMAN KABUPATEN BOJONEGORO DENGAN SISTEM BUSUR BAJA
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Bidang Studi Struktur Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Oleh : RANATIKA PURWAYUDHANINGSARI NRP. 3107 100 516
Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :
Ir.Djoko Irawan, MS
......................... NIP. 131 651 440
SURABAYA AGUSTUS, 2009
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT atasa segala rahmad dan ridhonya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas akhir ini berjudul “Perencaaan Struktur Jembatan Padangan-Kasiman Kabupaten Bojonegoro Dengan Sistem Busur Baja “. Pada perencanaan struktur jembatan ini diuraikan perihal perencanaan lantai kendaraan, gelagar memanjang – melintang, konstruksi sekunder, sambungan, dan perencanaan bangunan bawah, yaitu pilar dan pondasi tiang pancang. Untuk uraian secara lengkap akan dibahas dalam tiap – tiap bab. Tugas akhir ini berusaha diselesaikan dengan sebaikbaiknya ,namun disadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik diterima demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Besar harapan bahwa tugas akhir ini kelak bermanfaat bagi para pembaca pada umumnya, dan bagi mahasiswa yang akan mengambil tugas akhir dengan tema yang sejenis yaitu perencanaan struktur jembatan. Surabaya, Agustus 2009
Penulis
i
UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan ini tak lupa saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu selama proses penyusunan tugas akhir ini hingga selesai, di antaranya: 1. Allah SWT. Limpahan berkah dan rahmatNya yang selalu memberikan kemudahan dan petunjuk untuk selalu bersemangat menghadapi semua rintangan kehidupan. 2. Bapak Ir. Djoko Irawan, MS selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penulisan Laporan Proyek Akhir ini. 3. Kedua orang tua yang selalu memberikan bimbingan, semangat, dan motifasi serta do’a atas segala keputusan yang diambil 4. Bapak Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo, MS. selaku ketua jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS 5. Ibu Ir. Retno Indriyani, MS. selaku dosen wali. 6. All my best friend, Diah, makasih mau ku ganggu tiap malem lembur TA. Wiwin, makasih dah mau pinjemin printernya. Buat kalian berdua, moga kita tetap jadi sahabat sejati “till the end of time”. Buat teman kost Menur I/5f, makasih juga buat doanya. 7. Bapak, Ibu Dosen, serta seluruh Staf dan Karyawan jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS. 8. Teman-teman kantor PT. Araya Bumi Megah yang telah membantu doa dan dukungan selama ini. serta semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, yang telah membantu terselesaikannya tugas akhir ini.
ii
HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL
i ii iii viii xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan Perencanaan 1.4 Batasan Masalah 1.5 Manfaat Perencanaan
1 3 3 4 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Jembatan 2.2 Struktur Jembatan Busur 2.2.1 Elemen-elemen Struktur Dalam jembatan Busur 2.2.1.1 Deck Girder atau lantai Jembatan 2.2.1.2 Pier/Collumn 2.2.1.3 Batang Lengkung 2.3 Analisa Jembatan Busur 2.4 Pembebanan Pada Jembatan 2.4.1 Beban Tetap 2.4.2 Beban Lalu Lintas 2.4.3 Beban Lingkungan 2.5 Sambungan 2.5.1 Pengelasan 2.5.2 Baut 2.6 Pilar Pondasi 2.6.1 Perencanaan Pilar 2.6.1.1 Beban Dari Bangunan Atas 2.6.1.2 Beban Dari Bangunan Bawah
iii
7 10 10 10 12 12 13 13 14 15 20 23 24 26 27 27 27 27
2.6.2 Perencanaan Pondasi 2.6.2.1 Pemilihan Bentuk Pondasi 2.6.2.2 Pemilihan Bentuk Pondasi Pondasi Tiang pancang 2.7.1 Pemilihan Tiang Pancang 2.7.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang 2.7.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok 2.7.4 Letak Titik Jepit Tanah Terhadap Tiang Pondasi 2.7.5 Perhitungan Beban Vertikal Ekivalen 2.7.6 Kontrol Kekuatan Bahan Data Perencanaan 2.8.1 Data Bahan
30 30 30 33 33 33 34 34 37 37 39 39
BAB III METODOLOGI 3.1 Metodologi Analisis 3.2 Metode Penyusunan 3.2.1 Studi Literatur 3.2.2 Survei Data 3.2.2.1 Pengumpulan Data 3.2.3 Preliminari Desain 3.2.4 Pembebanan 3.2.4.1 Beban Tetap 3.2.4.2 Beban Lalu lintas 3.2.4.3 Beban Lingkungan 3.2.5 Perencanaan Struktur Bangunan Atas 3.2.5.1 Perencanaan Sandaran 3.2.5.2 Perencanaan Kerb dan Trotoar 3.2.5.3 Perencanaan Pelat lantai Kendaraan 3.2.5.4 Perencanaan Struktur Busur 3.2.6 Perencanaan Perletakan 3.2.7 Perencanaan Struktur Bangunan Bawah 3.2.7.1 Perencanaan Pilar 3.2.7.2 Perencanaan Pondasi 3.3 Diagram Alir
41 41 41 42 42 44 45 45 45 47 48 48 48 49 49 51 52 52 52 55
2.7
2.8
iv
BAB IV PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN DAN TROTOAR 4.1 Perencanaan Tebal Pelat Lantai Kendaraan 4.1.1 Pembebanan 4.1.2 Penulangan Lantai Kendaraan 4.1.2.1 Penulangan Arah Melintang 4.1.2.2 Penulangan Arah Memanjang 4.1.2.3 Kekuatan Pelat lantai Terhadap Geser 4.2 Perencanaan Trotoar dan Sandaran 4.2.1 Perhitungan Kerb 4.2.2 Perhitungan Tiang dan Pipa sandaran 4.2.2.1 Kontrol Kapasitas Momen Balok Tiang Sandaran BAB V PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN 5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang 5.1.1 Pembebanan 5.1.2 Kontrol Kekuatan Lentur 5.1.2.1 Kontrol Penampang 5.1.2.2 Kontrol Tekuk Lateral 5.1.3 Kontrol Lendutan 5.1.4 Kontrol Geser 5.2 Perencanaan Gelagar Melintang 5.2.1 Pembebanan 5.2.2 Gaya Geser 5.2.3 Menentukan Momen Nominal Penampang Komposit 5.2.4 Kontrol Lendutan 5.3 Perhitungan Shear Connector 5.3.1 Menentukan Jumlah Shear Connector (Stud) Yang Dipakai 5.3.2 Jarak Pemasangan Shear Connector
v
57 57 58 58 61 61 63 64 67 70
73 74 76 77 78 78 79 81 81 85 86 89 93 93 96
BAB VI KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA 6.1 Umum 6.2 Batang Penggantung 6.2.1 Pembebanan 6.2.2 Kontrol Tegangan 6.3 Konstruksi Busur 6.3.1 Bentuk Geometrik Busur 6.3.2 Penampang Busur 6.3.3 Pembebanan Busur 6.3.4 Stabilitas Penampang Busur 6.3.5 Perencanaan Stiffener
99 100 101 105 106 106 108 111 123 125
BAB VII KONSTRUKSI SEKUNDER 7.1 Ikatan Angin Atas 7.1.1 Sambungan 7.2 Ikatan Angin Bawah 7.3 Portal Akhir 7.3.1 Balok Portal Akhir 7.3.2 Kolom Portal Akhir 7.4 Perencanaan Elastomer 7.4.1 Kontrol Elastomer
129 133 139 143 144 145 151 152
BAB VIII PERHITUNGAN SAMBUNGAN 8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar Memanjag 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Penggantung 8.3 Sambungan Batang Penggantung 8.4 Sambungan Batang Penggantung dan Busur 8.5 Sambungan Konstruksi Busur 8.6 Sambungan Perletakan 8.6.1 Balok Memanjang 8.6.2 Balok Melintang
157 160 161 162 164 166 166 168
vi
BAB IX PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN BAWAH 9.1 Umum 9.2 Pembebanan 9.2.1 Pembebanan pada Struktur Busur (Bentang Tengah) 9.2.2 Pembebanan pada Struktur Prategang (Bentang Tepi) 9.2.2 Pembebanan pada Struktur Bawah 9.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok 9.3.1 Perhitungan Beban Vertikal Ekuivalen (Pv) 9.3.2 Perhitungan Daya Dukung BH-1 9.4 Kontrol Kekuatan Tiang 9.4.1 Kontrol Terhadap Gaya Aksial Vertikal dan Horizontal 9.4.2 Kontrol Terhadap Gaya Lateral 9.4.3 Kontrol Terhadap Gaya Momen 9.4.4 Kontrol Defleksi 9.5 Perencanaan Tulangan Pilar 9.5.1 Penulangan Badan Pilar 9.5.2 Penulangan Dasar Pilar
195 199 200 200 202 202 203
BAB X PENUTUP 10.1 Kesimpulan
207
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
209 211
vii
171 171 171 174 180 188 190 191 194
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4
Layout Jembatan Padangan-Kasiman 2 Jembatan tipe ”Deck Arch” 11 Jembatan tipe “Through Arch” 11 Jembatan tipe ”A Half – Through Arch“ 12 Tambahan beban hidup 15 Beban lajur “D” 16 Beban truck 17 Faktor Beban Dinamis Untuk KEL Untuk Pembebanan Lajur “D” 19 Gaya Rem 19 Pembebanan Untuk Pejalan kaki 20 Jenis las tumpul 24 Pemakaian las sudut 25 Kombinasi las baji pasak dengan las sudut 26 Sambungan baut 27 Tekanan Tanah Berdasarkan Coulomb 28 Contoh-Contoh Pondasi Bila lapisan Pendukung Pondasi Cukup dangkal 30 Contoh-Contoh Pondasi Bila lapisan Pendukung Pondasi Cukup dalam 32 Titik Jepit Tiang 35 Rencana Potongan Memanjang Jembatan 43 Penampang Kerb 48 Lantai kendaraan 57 Momen Distribusi Arah Melintang 58 Lintasan kritis 62 Penulangan Kerb 67 Dimensi sandaran 67 Potongan Melintang Trotoar 72 Sketsa Gelagar 73 Pembebanan KEL 75 Pembebanan akibat beban truck 76 Penampang gelagar memanjang 77
viii
Gambar 5.5 Gambar 5.6 Gambar 5.7 Gambar 5.8 Gambar 5.9 Gambar 5.10 Gambar 5.11 Gambar 5.12 Gambar 5.13 Gambar 5.13 Gambar 6.1 Gambar 6.2 Gambar 6.3 Gambar 6.4 Gambar 6.5 Gambar 6.6 Gambar 6.7 Gambar 6.8 Gambar 7.1 Gambar 7.2 Gambar 7.3 Gambar 7.4 Gambar 7.5 Gambar 7.6 Gambar 7.7 Gambar 7.8 Gambar 7.9 Gambar 8.1 Gambar 9.1 Gambar 9.2 Gambar 9.3 Gambar 9.4 Gambar 9.5
Garis Pengaruh Akibat Beban Hidup Pembebanan gelagar melintang Pembebanan gelagar melintang Pembebanan akibat beban UDL & KEL Pembebanan akibat beban truck (Kondisi A) Pembebanan akibat beban truck (Kondisi B) Beban merata geser sebelum komposit Beban merata geser setelah komposit Gaya geser akibat UDL + KEL tak simetris Distribusi Tegangan Plastis Sketsa Konstruksi Pemikul Utama Pembebanan akibat UDL Pembebanan akibat beban ”D” Penampang busur Segmen busur Beban hidup UDL Beban angin pada konstruksi busur Penampang busur Ikatan angin atas Sambungan ikatan angin atas Titik simpul 1 Titik simpul 2 Potongan I – I Portal akhir Sambungan Balok Ke Busur Perletakan laminasi Elastomer Sambungan gelagar melintang – memanjang Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL (Bentang tengah) Profil balok Prategang Pembebanan akibat UDL dan KEL (Bentang tepi) Posisi Sendi Plastis pada Pilar Bentuk Pilar (Tampak Melintang)
ix
79 81 82 83 84 84 85 85 86 87 100 103 104 108 110 113 118 123 129 133 134 137 139 143 149 152 156 160 172 175 176 179 181
Gambar 9.6 Gambar 9.7 Gambar 9.8 Gambar 9.9
Bentuk Pilar (Tampak Memanjang) Konfigurasi Tiang Group Daya Dukung Tanah BH - 2 Untuk 1 Tiang Reaksi Momen pada Poer akibat Pmax/min
x
182 190 193 203
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 2.4 Tabel 2.5 Tabel 2.6 Tabel 4.1 Tabel 6.1 Tabel 6.2 Tabel 6.3 Tabel 6.4 Tabel 6.5 Tabel 6.6 Tabel 6.7 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3 Tabel 9.4
Jumlah lajur lalu – lintas rencana 17 Koefisien seret Cw 21 Kecepatan angin Rencana (Vw) 22 Terzaghi’s Subgrade Modulus k1 36 Harga - Harga nh Untuk Cohesionless Soil Diperoleh Dari Terzaghi 36 Sifat mekanis Baja Struktural 40 Tulangan pakai untuk Pelat lantai 61 Panjang penggantung 101 Persamaan parabola busur 107 Pembebanan Busur 111 Garis pengaruh H 115 Persamaan garis pengaruh momen 116 Beban angin 119 Berat penggantung 120 Berat Pilar 178 Data Beban 186 Daya Dukung Tanah BH-2 Berdasarkan Luciano Decourt (Ø50 Cm) 192 Tegangan Berlebih Yang Diijinkan 194
xi
Halaman ini sengaja dikosongkan
xii
