BAB II. Tinjauan Pustaka

BAB II Tinjauan Pustaka II.1

Defenisi Jembatan Jembatan adalah satu struktur yang dibuat untuk menyeberangi jurang atau

rintangan seperti sungai, rel kereta api ataupun jalan raya. Jembatan dibangun untuk membolehkan laluan pejalan kaki, pemandu kenderaan atau kereta api di atas halangan itu. Jembatan terdiri dari enam bagian pokok yaitu: 1. Bagian atas jembatan, yaitu: bagian struktur jembatan yang berada pada bagian atas jembatan, yang berfungsi untuk menampung beban-beban yang ditimbulkan oleh lalu lintas orang dan kendaraan dan juga yang lain kemudian menyalurkannya kebangunan bawah. 2. Landasan adalah bagian ujung bawah dari suatu bagian atas jembatan yang berfungsi menyalurkan gaya-gaya reaksi dari bangunan atas kebangunan bawah. 3. Bagian bawah jembatan yaitu bagian struktur jembatan yang berada dibawah struktur atas jembatan yang berfunsi untuk menerima/memikul beban-beban

yang

diberikan

bangunan

atas

dan

kemudian

menyalurkannya ke pondasi. 4. Pondasi yaitu bagian struktur jembatan yang berfungsi untuk menerima beban-beban dari bangunan bawah dan menyalurkannya ke tanah.

Universitas Sumatera Utara

5. Oprit yaitu timbunan tanah di belakang abutment , timbunan tanah ini harus dibuat sepadat mungkin, untuk menghindari terjadinya settlement. 6. Bangunan pengaman jembatan yaitu: bagian struktur jembatan yang berfunsi untuk pengamanan terhadap pengaruh sungai yang bersangkutan baik secara langsung maupun tidak langsung. Sesuai dengan Peraturan Muatan Bina Marga NO.12/1970 (Bina Marga Loading Spec.) lebar jembatan ditentukan sebagai berikut: 1) Untuk 1 jalur jembatan minimum

: 2.75 m

maksimum : 3.75 m Untuk 2 jalur lebar jembatan minimum maksimum

: 5.50 m : 7.50 m

2) Lebar trotoar umumnya berkisar antara 1.00 m – 1.50 m 3) Lebar kerb

: ± 0.50 m

4) Lebar jalan untuk slow traffic :

± 2.50 m

II.1.1 Jenis-jenis jembatan Jenis-jenis jembatan boleh dikelaskan mengikut kegunaannya ataupun struktur binaannya. •

Dari segi kegunaan Suatu jembatan biasanya dirancang sama untuk kereta api, untuk pemandu jalan

raya atau untuk pejalan kaki. Ada juga jambatan yang dibangun untuk pipa-pipa besar dan saluran air yang bisa digunakan untuk membawa barang. Kadang-kadang, terdapat


batasan dalam penggunaan jembatan; contohnya, ada jembatan yang dikususkan untuk jalan raya dan tidak boleh digunakan oleh pejalan kaki atau penunggang sepeda. Ada juga jembatan yang dibangun untuk pejalan kaki (jembatan penyeberangan), dan boleh digunakan untuk penunggang sepeda. a) Jembatan upacara dan hiasan Setengah jembatan dibuat lebih tinggi daripada yang diperlukan, agar pantulan jembatan itu akan melengkapkan sebuah bulatan. Jembatan seperti ini, yang selalunya dijumpai di taman oriental, dipanggil "Jembatan Bulan", kerana jambatan itu dan pantulannya menyerupai sebuah bulan purnama.Adalah biasa di istana2 jembatan dibuat sungai tiruan sebagai simbol perjalanan ke tempat ataupun keadaan minda yang penting. Ada satu set yang terdiri daripada lima jambatan yang merentasi satu sungai yang berbelit-belit di salah sebuah laman penting di Bandar Terlarang (Forbidden City) di Beijing, Cina. Jambatan yang tengah hanya boleh dilalui oleh Maharaja, Permaisuri dan dayang-dayang mereka. b) Jembatan jalan raya c) Jembatan kereta api d) Jembatan jalan air e) Jembatan jalan pipa f) Jembatan militer g) Jembatan penyeberangan


•

Dari segi jenis material yang digunakan: Perancangan dan bahan asas pembinaan jambatan bergantung kepada lokasi dan

juga jenis muatan yang akan ditanggungnya. Berikut adalah beberapa jenis jambatan yang utama: a. Jembatan batang kayu (log bridge) Jambatan yang terawal adalah apabila manusia mengambil kesempatan dari pohon kayu yang tumbang merentasi sungai. Jadi, tak hairanlah jika jambatan yang pertama dibuat ialah pokok yang sengaja ditumbangkan meintasi sungai. Kini, jambatan seperti itu hanya digunakan secara sementara, contohnya di tempat2 pembalakan, yang mana jalan yang dibuat hanyalah untuk sementara dan kemudian ditinggalkan. Ini karena jembatan seperti ini mempunyai jangka waktu yang pendek disebabkan oleh pohon menyentuh tanah (yang basah) hingga menyebabkannya mereput, serta serangan anai-anai dan serangga-serangga lain. Jembatan batang kayu yang tahan lama boleh dibuat dengan menggunakan tapak konkrit yang tidak ditakungi air dan dijaga dengan baik.

b. Jembatan baja c. Jembatan beton Jembatan beton ada 2 jenis yaitu beton bertulang dan beton prategang. Pada tugas akhir ini jembatan yang digunakan adalah jembatan beton prategang.


II.2

Jembatan Beton Prategang

Beton prategang adalah suatu sistem struktur beton khusus dengan cara memberikan tegangan awal tertentu pada komponen sebelum digunakan untuk mendukung beban luar sesuai dengan yang diinginkan.

Sistem ini merupakan paduan antara beton mutu tinggi dan baja tinggi. Seperti diketahui bahan beton tidak kuat untuk menahan tegangan tarik sehingga selalu diusahakan untuk menghindari timbulnya tegangan tarik dalam beton, kelemahan ini dipikul dengan mengaplikasikan baja mutu tinggi yang mampu menahan tegangan tarik.

Berkurang atau lenyapnya tegangan tarik didalam beton mengurangi masalah retak atau bahkan tercapainya keadaan bebas-retak pada tingkat beban kerja.Usaha menghilangkan retak-retak pada beton lebih lanjut berarti mencegah berlangsungnya proses korosi (pengkaratan) tulangan baja melalui proses oksidasi.Tercapainya hal tersebut merupakan salah satu kelebihan beton prategangan dibandingakan dengan beton bertulang biasa, khususnya apabial struktur digunakan ditempat terbuka terhadap cuaca atau lingkungan korosif. Kelebihan beton prategang juga berada pada tingkat beban kerja dan besar gaya prategang yang ditentukan oleh tegangan ijin didalam beton. Hitungan analisis diatur dalam SK SNI T-15-1991 pasal 3.11.2 sampai dengan pasal 3.11.5.

Penerapan prinsip prategang pada komponen struktur beton adalah dengan menggunakan tendon baja. Cara pelaksanaan pemberian prategangan ada 2 (dua) yaitu:


1. Pratensioning/pra penarikan yaitu memberi prategangan pada beton dimana tendon ditarik untuk ditegangkan sebelum dilakukan pengecoran adukan beton kedalam acuan yang telah disiapkan. 2. Post tensioning/pasca tarik yaitu memberi tegangan pada beton dimana tendon ditarik untuk ditegangkan setelah dilakukan pengecoran adukan beton kedalam acuan.

Keuntungan penggunaan beton prategang:

a. Pada prategang penuh yang bebas dari tegangan-tegangan tarik pada beban kerja, penampang melintangnya dimanfaatkan secara lebih efisien apabila dibandingkan dengan penampang beton bertulang yang retak pada beban kerja. b. Dalam batas-batas tertentu, suatu beban mati permanen dapat dilawan dengan menambah eksentrisitas gaya prategang dalam suatu unsur struktur prategang sehingga lebih menghemat pemakayan material. c. Batang beton prategang memiliki perlawanan yang meningkat terhadap gaya geser, hal ini disebabkan karena pengaruh prategang tekan, yang mengurangi tegangan terik utama. d. Batang lentur beton prategang menjadi lebih kaku pada beban kerja daripada suatu batang bertulang dengan tebal yang sama.


e. Pemakayan beton dan baja mutu tinggi pada batang prategang menghasilkan batang-batang yang lebih ringan dan lebih langsing daripada yang dimungkinkan dengan pemakayan beton bertulang.

Profil-profil beton prategang bermacam-macam seperti:

a. I b. T c. L d. U

Profil yang akan digunakan pada gelagar utama jembatan untuk perencanaan ini adalah I girder.

Perencanaan Tendon Pada Prategang

Tendon sebagai konstruksi yang tahan terhadap tarik, sehigga didalam perencanaan perletakan tendonnya harus direncanakan dengan baik. Tegangan tendon ekstrim

pada

kondisi

maksimumnya,berdasarkan

beban

kerja

standar-standar

tidak seperti

dapat

melebihi

nilai

ijin

ACI,PCI,AAHSTO,CEP-FIP.

Dengan demikian,zona yang membatasi di penampang beton perlu ditetapkan,yaitu selubung yang didalamnya gaya prategang dapat bekerja tanpa menyebabkan terjadinya tarik diserat beton ekstrim.


ft

=0

=-

, untuk abgian prategang saja, sehingga e =

dengan demikian titik kern bawah adalah:

kb

=

;

kt

=

Penggunan tendon dalam beton ada dengan dua cara yaitu metode: Draped dan metode Harped. Tendon lurus biasanya digunakan untuk balok pracetak dengan bentang sedang, sedangkan penggunaan tendon lengkung lebih umum digunakan pada elemen pascatarik yang dicor ditempat.Tendon yang tidak lurus ada dua jenis yaitu: •

Draped: mempunyai alinyemen lengkung secara gradual,seperti bentuk parabolik,yang digunakan pada balok yang mengalami beban eksternal terbagi merata.

•

Harped: tendon miring dengan diskontinuitas alinyemen dibidang-bidang dimana terdapat beban terpusat,digunakan pada balok yang terutama mengalami beban transversal terpusat. Eksentrisitas tendon yang didesain di sepanjang bentang diharapkan sedemikian hingga tarik yang terjadi di serat ekstrim balok hanya terbatas atau tidak ada sama sekali di penampang yang menentukan desain.


II.2

Jembatan Tahan Gempa Yang dimaksud dengan jembatan tahan gempa adalah jembatan yang mampu

meredam gaya gempa yang menghantam jembatan, dan kerusakan yang terjadi apabila terjadi gempa adalah kerusakan setempat, mudah diperbaiki, struktur tidak mengalami keruntuhan/failure,dan dapat dimanfaatkan kembali. Menurut SNI 03-2833-1992 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk jembatan jalan raya, aspek jembatan tahan gempa adalah: 1. Struktur daktail dan tidak daktail 2. Perencanaan dan penelitian seismik terkait 3. Analisis seismik untuk jembatan bentang tunggal dan majemuk 4. Analisis interaksi pondasi dan tanah sekitarnnya 5. Analisis perlengkapan perletakan dalam menahan gerakan gempa 6. Analisis perletakan dengan sistem isolasi dasar sebagai peredam gempa 7. Prinsip analisis riwayat waktu 8. Analisis sendi plastis

II.2.1 Sejarah Lahirnya Jembatan Tahan Gempa di Indonesia Indonesia menempati zona tektonik yang sangat aktif karena 3 lempeng besar dunia dan 9 lempeng lainnya saling bertemu diwilayah Indonesia(Gambar 1) dan membentuk jalur-jalur pertemuan lempeng yang kompleks. Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap gempa bumi.Tingginya aktivitas kegempaan ini terlihat dari hasil


pencatatan dimana dalam rentang waktu 1897-2009 terdapat lebih dari 14.000 kejadian gempa dengan magnitude M > 5.0. Kejadian gempa-gempa utama (main shocks) dalam rentang waktu tersebut dapat dilihat dalam gambar 2. Dalam enam tahun terakhir telah tercatat berbagai aktivitas gempa besar di Indonesia, yaitu Gemap Aceh disertai Tsunami tahun 2004 (Mw=9.2), Gempa Nias tahun 2005 (Mw=8.7),Gempa Jogja tahun2006 (Mw=6.3), Gempa Tasik tahun 2009 (Mw=7.6), Gempa Padang (Mw=7.6), Gempa Wasior tahun 2010. Gempa-gempa tersebut telah menyebabkan ribuan korban jiwa, keruntuhan dan kerusakan ribuan infrastruktur termasuk jembatan dan bangunan, serta dana trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi.


Menurut Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010,permasalahan-permasalahan utama dari peristiwa-peristiwa gempa adalah: 1) Sangat potensial mengakibatkan kerugian yang besar; 2) Merupakan kejadian alam yang tidak dapat diperhitungkan dan diperkirakan secara akurat baik kapan dan dimana terjadinya serta magnitudenya; 3) Gempa tidak dapat dicegah. Karena tidak dapat dicegah dan tidak dapat diperkirakan secara akurat , usaha-usaha yang biasa dilakukan adalah: a) Menghindari wilayah dimana terdapat fault rupture,kemungkinan tsunami dan landslide; b) Bangunan sipil termasuk jembatan direncanakan dan dibangun tahan gempa. Pengalaman telah membuktikan bahwa sebagian besar korban dan kejadian yang terjadi gempa disebabkan oleh kerusakan dan kegagalan infrastruktur. Kerusakan akibat gempa dapat dibagi dalam 2 jenis,yaitu: 1) kerusakan tidak langsung pada tanah yang


menyebabkan terjadinya likuifaksi, cyclic mobility,lateral spreading,kelongsoran lereng,keretakan tanah,subsidence dan deformasi yang berlebihan. 2) kerusakan struktur sebagai akibat langsung dari gaya inersia yang diterima bangunan selama goncangan. Pencegahan kerusakan struktur sebagai akibat langsung dari inersia akibat gerakan tanah dapat dilakukan melaluiproses perencanaan dengan memperhitungkan suatu tingkat beban gempa rencana.Oleh karena itu, dalam perencanaan infrastruktur tahan gempa,analisis dan pemilihan parameter pergerakan tanah mutlak diperlukan untuk mendapatkan beban gempa rencana. Kegagalan/kerusakan infrastruktur

akibat gempa pada jembatan dapat dibagi

menjadi 3 yaitu: 1) Melemahnya penyokong atau support; 2) Melemahnya struktur bawah jembatan; 3) Lemahnya kondisi tanah sekitar jembatan tersebut. Melihat kerusakan akibat gempa khususnya pada jembatan membuat Indonesia khususnya departemen Pekerjaan Umum Nasional harus melakukan pembenahan didalam perencaan jembatan sebagai respons atas kerusakan yang terjadi akibat gempa. Dan respons yang dilakukan oleh Departemen Pekerjaan Umum meninjau ulang kembali SNI 03-2833-1992 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan Jalan Raya dimana dalam standar ini dijelaskan dinamika struktur agar setiap perencana akan menguasai segi kekuatan ,keamanan dan kinerja ketahanan gempa jembatan dalam suatu proses perencanaan utuh.


II.2.2 Standar Perencanaan Jembatan Tahan Gempa Berdasarkan SNI 28332008 Bebarapa hal-hal yang tercantum didalam perencanaan jembatan tahan gempa dalam SNI-2833-2008 adalah: 1. Cara analisis tahan gempa Analisis seismik rinci tidak harus dilakukan untuk jembatan dengan bentang tunggal sederhana. Bagaimanapun disyaratkan panjang perletakan minimum (lihat Tabel 4 dan Gambar 2) serta hubungan antara bangunan atas dan bangunan bawah direncanakan menahan gaya inersia yaitu perkalian antara reaksi beban mati dan koefisien gempa. Pilihan prosedur perencanaan tergantung pada tipe jembatan, besarnya koefisien akselerasi gempa dan tingkat kecermatan. Terdapat empat prosedur analisis (lihat Gambar 1), dimana prosedur 1 dan 2 sesuai untuk perhitungan tangan dan digunakan untuk jembatan beraturan yang terutama bergetar dalam moda pertama. Prosedur 3 dapat diterapkan pada jembatan tidak beraturan yang bergetar dalam beberapa moda sehingga diperlukan program analisis rangka ruang dengan kemampuan dinamis (lihat Tabel 1 dan Tabel 2). Prosedur 4 diperlukan untuk struktur utama dengan geometrik yang rumit dan atau berdekatan dengan patahan gempa aktif.


Statis Semi Dinamis/dinamis 1.Beban seragam/koef gempa 2.Spektral moda tunggal

Rangka Ruang/semi dinamis

Cara Analisis

3.Spektral Moda majemuk Dinamis 4.Riwayat waktu

Koefisien

Percepatan Klasifikasi Kepentingan I Klasifikasi Kepentingan II

puncak di batuan dasar

(Jembatan utama dengan (jembatan

biasa dengan

(A/g)

faktor keutamaan 1.25)

faktor keutamaan 1)

≥0.3

D

C

0.20-0.29

C

B

0.11-0.19

B

B

≤0.10

A

A

Tabel Kategori kinerja sismic Gaya seismik rencana ditentukan dengan membagi gaya elastis dengan faktor modifikasi respon Rd sesuai tingkatan daktilitas (lihat Tabel 3). Untuk pilar kolom


majemuk Rd = 5 untuk kedua sumbu ortogonal. Faktor Rd = 0,8 untuk hubungan bangunan atas pada kepala jembatan, Rd = 1,0 untuk hubungan kolom pada cap atau bangunan atas dan kolom pada fondasi. Untuk perencanaan fondasi digunakan setengah faktor Rd tetapi untuk tipe pile cap digunakan faktor Rd. Untuk klasifikasi D yaitu analisis rinci, dianjurkan cara perhitungan gaya maksimum yang dikembangkan oleh sendi plastis, sehingga faktor Rd tidak digunakan dalam hal ini.

Panjang perletakan minimum,N (mm)

Kateori kinerja seismic

N = (203+1.67L+6.66H)(1+0.00125S2

A dan B

N = (305+ 2.5 L+ 10 H ) (1+0.00125S2

C dan D

Catatan : − L adalah panjang lantai jembatan (m) − H adalah tinggi rata-rata dari kolom (m), sama dengan nol untuk bentang tunggal sederhana − S adalah sudut kemiringan/skew perletakan (derajat)

Kepala jembatan


2.

Koefisien geser dasar Koefisien geser dasar elastis dan plastis berdasarkan program ‘Shake’ dari

California Transportation Code ditentukan dengan rumus (1.a, 1.b) dan Gambar 3 sebagai berikut: Celastis= A R S C plastis= dengan pengertian: Celastis adalah koefisien geser dasar tanpa faktor daktilitas dan risiko (Z) Cplastis adalah koefisien geser dasar termasuk faktor daktilitas dan risiko (Z) A adalah percepatan/akselerasi puncak PGA di batuan dasar (g) R adalah respon batuan dasar; S adalah amplifikasi di permukaan sesuai tipe tanah; Z adalah faktor reduksi sehubungan daktilitas dan risiko


Gambar 3 Faktor reduksi pengaruh daktilitas dan resiko (z)

Dengan menghilangkan faktor Z dari spektra respon, diperoleh koefisien geser dasar elastic yang memberikan kebebasan untuk menentukan tingkat daktilitas serta tingkat plastis. Spektra tanpa faktor Z digunakan dalam analisis dinamis, karena versi spektra yang telah direduksi akan membingungkan. Analisis dinamis menggunakan faktor reduksi Rd sebagai pengganti faktor Z .Koefisien geser dasar elastis (A.R.S) diturunkan untuk percepatan/akselerasi puncak (PGA) wilayah gempa Indonesia dari respon


spektra “Shake” sesuai konfigurasi tanah.Perkalian tiga faktor A, R dan S menghasilkan spektra elastis dengan 5% redaman. Konfigurasi tanah terbagi dalam tiga jenis: tanah teguh dengan kedalaman batuan (0 m sampai dengan 3 m), tanah sedang dengan kedalaman batuan (3 m sampai dengan 25 m), tanah lembek dengan kedalaman batuan melebihi 25 m. Fondasi pada tanah lembek harus direncanakan lebih aman dari fondasi pada tanah baik. Koefisien geser dasar C 35lastic juga dapat ditentukan dengan rumus berikut: C elastic=

dengan syarat Celastis ≤2.5A

Dengan pengertian: A adalah akselerasi puncak dibatuan dasar (g) T adalah perioda alami struktur (detik); S adalah koefisien tanah Tabel koefisien tanah S (Tanah teguh) S1=1.0

S (tanah sedang) S2=1.2

S (tanah lembek) S3=1.5

Tabel 6 Akselerasi puncak PGA dibatuan dasar sesuai periode ulang PGA(g) Wilayah 1 Wilayah 2 Wilayah 3 Wilayah 4 Wilayah 5 Wilayah 6

50 tahun 0.34-0.38 0.29-0.32 0.23-0.26 0.17-0.19 0.10-0.13 0.03-0.06

100 tahun 0.40-0.46 0.35-0.38 0.27-0.30 0.20-0.23 0.11-0.15 0.04-0.08

200 tahun 0.47-0.53 0.40-0.44 0.32-0.35 0.23-0.26 0.13-0.18 0.04-0.09

500 tahun 0.53-0.60 0.46-0.50 0.36-0.40 0.26-0.30 0.15-0.20 0.05-0.10

1000 tahun 0.59-0.67 0.52-0.56 0.40-0.45 0.29-0.34 0.17-0.22 0.06-0.11



3.

Pengaruh Gaya Inersia Gaya inersia diperhitungkan pada setiap unit getar rencana (vibration unit)

yang sesuaidengan anggapan struktur untuk periode alami (T) yang dibahas lebih lanjut dalam sub bab 4.5.Perencanaan tahan gempa secara plastis (dengan koefisien gempa horizontal rencana) dan secara elasto-plastis (dengan tingkat daktilitas pilihan) menggunakan gaya inersia dalam dua arah horizontal yang saling tegak lurus. Untuk perencanaan tumpuan juga ditinjau gaya inersia dalam arah vertikal. Gaya inersia dalam dua arah horizontal bekerja umumnya dalam arah sumbu jembatan dan arah tegak lurus sumbu jembatan. Tetapi bila arah komponen horizontal tekanan tanah berlainan dengan arah sumbu jembatan dalam perencanaan bangunan bawah, gaya inersia harus mengikuti arah komponen horizontal tekanan tanah dan arah yang tegak lurus padanya (lihat Gambar 7).


Gambar 3 Arah gerakan gaya inersia

Gaya gempa dalam arah ortogonal dikombinasikan sebagai berikut: Kombinasi beban 1: 100% gaya gerakan memanjang ditambah 30% gaya gerakan melintang. Kombinasi beban 2: 100% gaya gerakan arah melintang ditambah 30% gerakan arah memanjang. 5.

Perumusan periode alami jembatan Rumus periode alami ditentukan berdasarkan sistem dinamis dengan satu

derajat kebebasan tunggal sebagai berikut: T=2π


Dengan pengertian: W adalah berat bangunan bawah jembatan dan bagian bangunan atas yang dipikul (tf); K adalah konstanta kekakuan (tf/m); g adalah gravitasi (9,8 m/s2). Bila gaya W bekerja dalam arah horizontal, deformasi simpangan horizontal δ pada bangunan atas menjadi sebagai berikut: δ= sehingga T= 2π

= 2π

= 2.01

Untuk menghitung periode ulang alami gempa pada jembatan tunggal digunakan cara spectral moda tunggal.Didalam perhitungannya digunakan teori getaran moda tunggal seperti dibawah ini:

Gambar 4 Model perhitungan periode alami (moda tunggal)


6.

Deformasi Jembatan dengn interaksi pondasi 6.1 Deformasi jembatan Dalam perhitungan periode alami, digunakan kekakuan yang menyebabkan

deformasi dalam struktur dengan/tanpa memperhitungkan interaksi tanah fondasi. Deformasi δ (dalam Rumus 5) ditentukan sebagai berikut: δ = δp + δ0 + θ0 h0 dengan pengertian: δp adalah deformasi lentur dari badan bangunan bawah (m); δ0 adalah simpangan lateral dari fondasi (m); θ0 adalah sudut rotasi dari fondasi (radial); h0 adalah tinggi terhadap permukaan tanah untuk gaya inersia bangunan atas (m). Bila badan bangunan bawah mempunyai penampang seragam, deformasi lentur δp ditentukan sebagai berikut:

δ=

+

dengan pengertian: WU adalah berat bagian bangunan atas yang dipikul oleh bangunan bawah yang ditinjau (tf, kN); Wp adalah berat badan bangunan bawah (tf, kN); EI adalah kekakuan lentur badan bangunan bawah (tf.m2 atau kN.m2); h adalah tinggi dari ujung bawah badan bangunan bawah terhadap kedudukan gaya inersia bangunan atas (m);


hp adalah tinggi badan bangunan bawah (m). Bila badan bangunan bawah mempunyai penampang tidak seragam atau berupa portal kaku, deformasi lentur δp ditentukan dengan memasukan berat bagian bangunan atas dan berat badan bangunan bawah dalam rumus berikut:

δp = W merupakan berat ekuivalen (tf, kN) yang ditentukan sebagai berikut: W = Wu + 0.3 Wp Simpangan lateral δ0 dan sudut rotasi θ0 dari fondasi (lihat Gambar 11) ditentukan sebagai berikut:

δp = θo = Arr = K θX Asr = Ky θx Ass = Ky Ars = Ky θx Dimana: H0 adalah gaya lateral pada permukaan tanah anggapan (tf, kN); M0 adalah momen gaya luar pada permukaan tanah anggapan (tf.m, kN.m);


θx adalah sudut rotasi fondasi keliling sumbu x (rad); Ky adalah konstanta pegas tanah dalam arah y (tf/m); Kθx adalah konstanta pegas rotasi fondasi keliling sumbu x; Kyθx adalah konstanta pegas dari fondasi akibat simpangan dalam arah y dan rotasi keliling sumbu x (tf); Ass,Asr,Ars dan Arr merupakan konstanta pegas tanah yang tergantung pada jenis fondasi yaitu tipe fondasi langsung, sumuran atau tiang.


zθ y X

Gambar 5 Diagram Beban 6.2 Koefisien reaksi tanah Koefisien reaksi tanah dasar (subgrade) diperoleh dari rumus berikut: kHo =

ED

kvo =

ED

GD=

V2SD


ED = 2(1+νD)GD Dengan pengerttian: kV0 adalah koefisien reaksi tanah dasar arah vertikal (kgf/cm3); ED adalah modulus dinamis deformasi tanah (kgf/cm2); νD adalah rasio Poisson dinamis tanah (~ 0,3-0,5); GD adalah modulus geser dinamis tanah (kgf/cm2); γt adalah berat isi tanah (tf/m3); g adalah percepatan gravitasi (=9,8 m/s2); VSD adalah kecepatan gelombang geser elastis tanah (m/s). Dimana VSD untuk lapisan i diperoleh dari rumus berikut: VSD = cv Vsi Cv = 0.8(Vsi<300m/s) Cv = 1.09(Vsi≥300m/s) Dengan pengertian: VSDi adalah kecepatan gelombang geser elastis rata-rata dari lapisan tanah i yang digunakan untuk perhitungan pegas tanah (m/s); Vsi adalah kecepatan gelombang geser elastis rata-rata untuk lapisan i sesuai rumus 15 (m/s); cv adalah faktor modifikasi berdasarkan regangan tanah. Parameter dinamis ditentukan berdasarkan nilai parameter statis N (SPT) sebagai berikut: Vsi = 100 N11/3(1≤Ni≤25)

lapisan kohesif

Vsi = 80 N11/3(1≤Ni≤50)

lapisan kepasiran


dengan pengertian: Ni adalah nilai N rata-rata (SPT) lapisan tanah ke-i; i lapisan ke-i bila tanah dibagi dalam n lapisan dari permukaan sampai tanah keras; (nilai SPT tanah keras : N≥25 untuk tanah kohesif atau N≥50 untuk tanah kepasiran). 6.3

Interaksi pondasi

Pondasi Tiang Konstanta pegas tanah yang digunakan untuk perhitungan interaksi fondasi tiang adalah sebagai berikut: Ky= nK1 KZ=nKVP KØX=Nk4+KVP KyØx=-nK2 KVP=ΑapEP/l Dengan pengertian: n

adalah jumlah tiang;

yi

adalah koordinat pangkal tiang pada kedudukan i;

K1,K2,K3,K4

adalah koefisien pegas tegak lurus sumbu tiang (tf/m,tf,tf,tf.m);

KVP

adalah koefisien pegas aksial tiang (tf/m);

AP

adalah luas netto tiang (m2);

EP

adalah modulus elastis tiang (tf/m2);


L

adalah panjang tiang (m);

α

adalah koefisien sesuai rumus 20 atau 21.

Besaran α dapat ditentukan berdasarkan konstanta pegas dengan rumus berikut: α=

λ

γ= λ=l Dengan pengertian: Ap

adalah luas penampang netto tiang (cm2);

Al

adalah luas penampang total tiang (cm2);

Ep

adalah modulus elastisitas tiang (kg/cm2);

L

adalah panjang tiang (cm);

V

adalah panjang keliling tiang (cm);

ks

adalah koefisien konstanta pegas reaksi tanah dasar ujung tiang

(kg/cm3); Cs

adalah modulus konstanta pegas geser permukaan tiang (kg/cm3).

Besaran α dapat dihitung dari rumus empiris: Tiang pipa baja : α = 0.027 (l/D) + 0.2 ≈nilai 0.2 – 3.0 Tiang beton prategang: α = 0.041 (l/D) – 0.27 ≈ nilai 0.1 – 3


II.4

Pembebanan pada Jembatan

Berdasarkan RSNI T-02-2005 beban-beban yang mempengaruhi struktur jembatan ada 4 (empat) menurut sumbernya yaitu: •

Beban tetap

•

Beban lalu lintas

•

Aksi lingkungan

•

Aksi-aksi lainnya

II.4.1 Beban Tetap Beban tetap adalah segala beban yang berasal dari berat sendiri jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan tetap yang dianggap merupakan satu kesatuan yang tetap dengannya .Berikut beban tetap yang dipikul oleh jembatan: 1. Berat Sendiri/Dead Load Beban sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktur ditambah dengan elemen non structural yang dianggap tetap.Faktor berat beban sendiri dapat dilihat di RSNI T-02-2005. JANGKA WAKTU

Tetap

FAKTOR BEBAN K

Baja Aluminium 1.0 Beton Pracetak 1.0 Beton dicor ditempat 1.0 Kayu 1.0

K Biasa

Terkurangi

1.1 1.2 1.3 1.4

0.9 0.85 0.75 0.7


Berat sendiri dari bagian bangunan adalah berat dari bagian tersebut dan elemen-elemen struktural lain yang dipikulnya. Termasuk dalam hal ini adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural,ditambah dengan elemen non struktural yang dianggap tetap. 2. Beban Mati Tambahan/Super Imposed Dead Load Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah selama umur jembatan. Faktor beban untuk beban mati tambahan JANGKA WAKTU

Tetap

FAKTOR BEBAN K

Keadaan Umum 1.0 Keadaan Khusus 1.0

K Biasa

Terkurangi

2.0 1.4

0.7 0.8

3. Pengaruh penyusutan dan rangkak Pengaruh penyusutan dan rangkak harus diperhitungkan dalam perencanaan jembatan beton.Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati dari jembatan.Apabila rangkak dan penyusutan bisa mengurangi pengaruh muatan lainnya, maka harga dari rangkak dan penyusutan harus diambil minimum (misalnya: pada waktu transfer dari beton prategang.


Faktor beban akibat penyusutan dan rangkak JANGKA WAKTU

K

FAKTOR BEBAN K

Tetap

1.0

1.0

Pengaruh rangkak dan penyusutan harus diperhitungkan dalam perencanaan jembatan-jembatan beton.Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati dari jembatan.ASpabila rangkak dan penyusutan

bisa mengurangi pengaruh

muatan lainnya,maka harga dari rangkak tersebut harus diambil minimum (misalnya : pada waktu transfer dari beton prategang).  Pengaruh prategang Prategang akan menyebabkan pengaruh sekunder pada komponen-komponen yang terkekang pada bangunan statis tak tentu.Pengaruh sekunder tersebut harus diperhitungkan baik pada batas layan ataupun batas ultimit Prategang harus diperhitungkan sebelum (selama pelaksanaan) dan sesudah kehilangan tegangan dan kombinasinya dengan beban-beban lainnya Faktor Beban akibat engaruh prategang JANGKA WAKTU Tetap

FAKTOR BEBAN

1.0

1.0 (1.15 pada prapenegangan)


 Tekanan tanah Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat tanah yang ditentukan berdasarkan kepadatan,kadar kelembapan,kohesi sudut geser dalam dan lain sebagainya. JANGKA WAKTU

Tetap

DESKRIPSI K

Tekanan Tanah Vertikal

1.0

Tekanan Tanah Lateral

1.0 1.0 1.0

FAKTOR BEBAN K Biasa 1.25 (1) 1.25 1.40

Terkurangi

0.8 0.7

Lihat penjelasan 1) Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat tanah.Sifat-sifat tanah (kepadatan,kadar kelembapan,kohesi sudut geser dalam dan lain-lain sebagainya) bisa diperoleh dari hasil pengukuran dan pengujian tanah; 2) Tekanan tanah lateral mempunyai hubungan yang tidak linier dengan sifat-sifat bahan tanah.

 Pengaruh tetap pelaksanaan Merupakan

beban yang muncul akibat metode dan urutan-urutan

pelaksanaan jembatan. Beban ini biasanya mempunyai kaitan dengan aksi-aksi lainnnya seperti pra-penegangan dan berat sendiri. Dalam hal ini, pengaruh faktor ini tetap harus dikombinasikan dengan aksi-aksi tersebut dengan faktor beban yang sesuai. Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan diatur pada RSNI-T 022005 5.4.3.


Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan

JANGKA WAKTU Tetap

FAKTOR BEBAN K 1.0

Biasa 1.25

K Terkurangi 0.8

II.4.2 Beban Lalu Lintas − Beban lajur ‘D’ Beban lajur ‘D’ bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan itu sendiri.

Gambar 6 Beban Lajur


Faktor beban akibat beban lajur “D” JANGKA WAKTU

K

FAKTOR BEBAN K

Transien

1.0

1.8

− Beban Truck T Pembebanan truck ‘T’ terdiri dari kendaraan truk semi trailer yang mempunyai susunan dan berat As seperti tertulis dalam Gambar. Berat dari masing-masing As disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontrak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as tersebut bias diubah-ubah antara 4.0 sampai 9.0 m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.

Faktor beban akibat pembebanan truk “T” JANGKA WAKTU Transien

FAKTOR BEBAN

1.0

1.8


Gambar 7 − Gaya Rem Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu lintas harus diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem diatur dalam RSNI-T 02-2005 6.7. Faktor beban akibat gaya rem JANGKA WAKTU Transien

FAKTOR BEBAN

1.0

1.8

− Pembebanan Pejalan Kaki Semua elemen dari trotoar atau jembatan

penyeberangan yang langsung

memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal. Trotoar pada jembatan jaaln raya harus direncanakn untuk memikul beban per m2 dari luas yang dibebani. Luas yang dibebani adaalh luas yang terkait dengan elemen


bangunan yang ditinjau.Untuk jembatan,pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki jangan diambil secara bersamaan pada keadaan batas ultimit. JANGKA WAKTU

FAKTOR BEBAN

Transien

1.0

1.8

II.4.3 Aksi-Aksi Lingkungan − Beban Angin Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Koefisien seret angin dan kecepatan angin rencana diatur dalam RSNI-T-022005.7.6.

Faktor beban akibat beban angin JANGKA WAKTU Transien

TEW

FAKTOR BEBAN

1.0

1.2

= 0.0006* CW * (VW)2 Ab Koefisien seret Cw adalah:


Tipe Jembatan Bangunan atas massif b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d ≥ 6.0

Cw 2.1 1.5 1.25

Bangunan atas rangka 1.2 b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif

Jangka Waktu Daya Layan Ultimit

II.5

Faktor Beban Sampai 5 km dari pantai >5km dari pantai 30 m/s 25 m/s 35 m/s 30 m/s

Sambungan Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi,pelat buhu)

dan alat pengencang (baut dan las). II.5.1 Perencanaan Sambungan Kuat rencana setiap komponen sambungan tidak boleh kurang dari beban terfaktor yang dihitung.Perencanaan sambungan harus memenuhi syarat berikut : a) Gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gayagaya yang bekerja pada sambungan. b) Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan. c) Sambungan dan komponen sambungan yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya.


II.5.2 Perencanaan Sambungan Baut Sambungan dengan menggunakan baut tegangan tinggi, mempunyai kelebihan di dalam segi ekonomis dan penampilan dibandingkan penggunaan paku keling.

II.5.3 Perencanaan Sambungan Las Proses pengelasan merupakan proses penyambungan dua potong logam dengan pemanasan sampai keadaan plastis atau cair dengan atau lain seperti las tumpul, las sudut dan las pengisi.

 Las tumpul Las tumpul (groove weld) terutama dipakai untuk menyambung batang struktur yang bertemu pada satu bidang.


 Las Sudut Las sudut (filled wild) bersifat ekonomis secara keseluruhan, mudah dibuat dan mampu beradaptasi serta merupakan jenis las yang banyak diapakai dibandingkan jenis las dasar lain.

II.6

Pondasi Tiang Pancang Tiang Pancang adalah bagian konstruksi bangunan yang terbuat dari

kayu, beton dan atau baja yang digunakan untuk mentransmisikan /meneruskan beban-beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah didalam massan tanah. Untuk mendesain Pondasi Tiang Pancang mutlak diperlukan:  Data tentang tanah dasar  Daya dukung single pile/group pile  Analisa negative friction,karena negative skin friction mengakibatkan beban tambahan Untuk itu diperlukan pengujian sondir dan boring untuk memperoleh data tanah,

serta diperlukan

perhitungan

daya

dukung

berdasarkan

metode

kalendering/pemancangan dan test pembebanan. Secara umum pondasi tiang mempunyai ketentuan-ketentuan perencanaan sebagai berikut:  Mampu meneruskan gaya-gaya vertikal yang bekerja padanya untuk diteruskan kelapisan tanah pendukung/bearing layers.


 Dengan adanya hubungan antara kepala-kepala tiang satu dengan lainnya mampu

menahan

perubahan-perubahan

bentuk

tertentu

kearah

mendatar/tegak lurus terhadap as tiang.

II.7

Dasar Perencanaan Pondasi direncanakan dengan baik sehinga gaya luar yang bekerja pada

kepala tiang tidak melebihi gaya dukung tiang yang diijinkan, adanya gaya geser negatif dan gaya-gaya yang lain (perbedaan tekanan tanah aktif dan pasif) juga perlu diperhitungkan didalam merencanakan pondasi tiang pancang. II.7.1 Pemilihan Tiang Pancang Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan didalam pemilihan tiang pancang adalah: a. Tipe tanah dasar yang meliputi jenis tanah dasar dan ciri-ciri topografinya. b. Jenis bangunan yang akan dibuat c. Alasan teknis pada waktu pelaksanaan pemancangan Tiang pancang dibagi atas dua kelompok yaitu: 1. Displacement pile, dimana dalam pemancangannya tidak dilakukan penggalian tanah, melainkan terjadi pemindahan tanah disekitar tiang yang diakibatkan oleh desakan tiang sewaktu pemancangan. 2. Replacement pile, dimana didalam pemasangan dilakukan penggalian lebih dahulu yang dapat menggunakan berbagai cara dan peralatan, kemudian ditempat galian diganti dengan bahan tiang pancang.


Didalam pemilihan tiang pancang juga perlu diperhatiakn kondisi topografi tanah dasar, berikut adalah ciri topografi tanah dasar yang perlu dipertimbangkan didalam pemilihan tiang pancang:  Kondisi permukaan/surface condition  Kondisi drainase/drainage condition  Adanya gangguan/obstructions  Kondisi bangunan disekeliling/adjacent structures  Bangunan kelautan/marine structures II.7.2 Penentuan panjang tiang Dalam menentukan panjang tiang harus dicakup faktor-faktor jenis dan fungsi bangunan atas, mekanisme beban dan pelaksanaannya. Penentuan panjang tiang didasarkan atas tumpuan ujung dan tumpuan geser, hal ini disebabkan karena konstruksi bagian atas banyak ragamnya dan juga keadaan tanah banyak macamnya. Apabila tiang geser dipakai pada tanah yang jelek maka penurunan akan terjadi masalah. Dengan memperhatikan luas dan macam bangunan atas, penggunaan tiang geser masih dapat dipertimbangkan karena panjang tiang berpengaruh kepada biaya konstruksi. II.7.3 Perhitungan Daya Dukung Tanah Tanah merupakan kumpulan partikel-partikel yang ukurannya dapat mencakup rentang yang sangat luas. Sebagai pemikul utama beban struktur maka diharapkan tanah ketika mengalami pembebanan tidak mengalami kegagalan (shear failure) geser dan penurunan (settlement).Jikalaupun hal itu terjadi harus


berada pada batas yang dapat ditolerir. Karena kegagalan geser tanah dapat menimbulkan distorsi bangunan yang berlebihan dan bahkan keruntuhan. Penurunan yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan struktural pada kerangka bangunan.

II.7.4 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok Daya

dukung

tiang

kelompok

dipengaruhi

oleh

lapisan

tanah

dibawahnya.Pada tanah lempung dan tanah pasir, daya dukung tiang sangat berbeda jauh, hal ini diakibatkan oleh nilai N dari tanah tersebut. Daya dukung tiang tunggal akan sangat berbeda dibandingkan daya dukung tiang kelompok khususnya pada tanah lempung. Didalam daya dukung tiang geser kelompok pada lapisan lempung tidak sama dengan daya dukung tiang secara individu dikalikan jumlah tiang dalam kelompok, melainkan akan lebih kecil yang akan meneruskan gaya-gaya kelapisan pendukung. Terzaghi dan Peck (1967) mendasarkan pendekatannya atas kekuatan bahwa tiang-tiang dan tanah-tanah diantaranya merupakan satu kesatuan yang akan meneruskan gaya-gaya kelapisan pendukung. Gaya-gaya dukungnya dihitung dengan rumus: Pkelompok

=

ab.Pf + 2 η (a + b) TS

Pf

=

qo

Ts

=

= cNc + qNq + ½ γ BNγ

kekuatan geser rata-rata, untuk lapisan lempung jenuh –Ts

= ½ qu


Pemancangan tiang pada lapisan pasir akan menyebabkan perubahan kepadatan lapisan di sekitarnya dan diantara masing-masing tiang sehingga akan mempengaruhi penentuan gaya dukungnya. Untuk menghitung gaya dukung tiang pada lapisan pasir dapat digunakan rumus Mayerhof yang dimodifikasi oleh A.I.J (Architectural Institute of Japan): Qa

= 1/3

(tm)

Qa

= gaya dukung yang diijinkan (ton)

Ap

=

(untuk pipa, D = diameter luas)(m2)

= B2 (untuk persegi,B = lebar) (m2) = HB (tiang H, H = tinngi badan, L = lebar flens) Yp

= n D (untuk pipa) (m) = 2B (untuk persegi) (m) = 2 (H + B) (Tiang H) (m)

N

=

II.7.5 Letak tiang Letak tiang harus diperhitungkan dengan baik supaya beban yang diterima oleh setiap tiang sama besarnya Jarak minimum tiang pada umumnya dadalah dari masing-masing sumbu tiang 2.5-3 x diameter tiang. Apabila jarak antara sumbu tiang < 2.5x diameter tiang, maka pengaruh kelompok tiang akan cukup besar pada tiang geser, sehingga daya dukung setiap tiang didalam kelompok akan lebih kecil dari daya dukung tiang secara individu. Ini berarti bahwa efisiensi akan menurun, sehingga


kemampuan tiang tidak dapat dimanfaatkan semaksimal mungki. Sebaliknya apabila jaraknya > 2.5x diameter tiang maka pengaruh kelompok tiang akan cukup kecil.

≥2.5

1.25D untuk tiang pancang

≥2.5

a’3D

Gambar 8 Perletakan Tiang II.7.6 Perhitungan Beban Vertikal Ekivalen Gaya vertikal hanya dipikul oleh tiangnya sendiri


a’3D

II.8

Data Perencanaan Data-data perencanaan yang diasumsikan penulis adalah jembatan yang

akan direncanakan adalah jembatan yang melewati sungai, dimana panjang sungai sungainya adalah 20 m dan lebar melintang jembatan adalah 12 m. Jembatan yang akan direncanakan adalah jembatan beton prategang yang tahan gempa. Fungsi jalan adalah jalan ibukota kabupaten/jalan kelas I dengan medan datar, berada pada wilayah gempa 3 berdasarkan peta gempa 2002, diamana kualitas beton yang akan dipakai 35 Mpa, tegangan leleh baja fy = 250Mpa (Bj 41).


BAB II. Tinjauan Pustaka

Recommend Documents