1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12
DESAIN JEMBATAN BARU PENGGANTI JEMBATAN KUTAI KARTANEGARA DENGAN SISTEM BUSUR Hilmy Gugo Septiawan, Ir. Djoko Irawan, MS. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
[email protected] Abstrak - Jembatan Kutai Kartanegara (Kukar) adalah jembatan yang melintas di atas sungai Mahakam dan merupakan jembatan gantung dengan total panjang bentang utama 470 meter dengan lebar 9 meter. Kondisi eksisting jembatan adalah jembatan tipe gantung, kondisi ini jelas membutuhkan pemeliharaan yang berkala untuk mencegah terjadinya gejala korosi utamanya pada kabel suspensi. Sebagai alternatif lain untuk mengganti Jembatan Kutai Kartanegara yang roboh dapat dipilih dengan menggunakan jembatan sistem busur. Karena dengan mempertimbangkan faktor psikologis masyarakat setempat dan juga untuk tingkat perawatan tidak serumit jembatan gantung. Pemberian bentuk busur pada jembatan tipe ini dimaksudkan untuk mengurangi momen lentur pada jembatan sehingga penggunaan bahan menjadi lebih efisien. Dasar – dasar perencanaan jembatan mengacu pada peraturan BMS 1992 dan R-SNI T 2005, sedangkan perencanaan struktur menggunakan peraturan AISC – LRFD. Pada tahap awal adalah perhitungan lantai kendaraan dan trotoar. Kemudian dilakukan perencanaan dimensi gelagar memanjang dan melintang, serta perhitungan shear connector. Analisa konstruksi pemikul utama dan konstruksi sekunder dilakukan dengan menggunakan program SAP 2000. Setelah didapatkan gaya-gaya dalam yang bekerja dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Kemudian memasuki tahap akhir dari perencanaan struktur atas dilakukan perhitungan dimensi perletakan dan dilanjutkan dengan staging analysis (analisa pelaksanaan) pada struktur atas. Dari hasil perencanaan didapatkan profil dan dimensi yang dipakai pada jembatan. Kata kunci : Jembatan busur rangka baja
I. 1.1
PENDAHULUAN Latar Belakang
Jembatan
Kutai Kartanegara (Kukar) adalah jembatan yang melintas di atas sungai Mahakam dan merupakan jembatan gantung dengan total panjang bentang utama 470 meter. Penggunaan tipe jembatan gantung pada kondisi eksisting jelas membutuhkan pemeliharaan yang berkala untuk mencegah terjadinya gejala korosi utamanya pada kabel suspensi. Pemeliharaan jembatan tipe gantung ini cukup rumit dan membutuhkan biaya yang mahal, diduga runtuhnya jembatan Kukar salah satunya disebabkan karena kurangnya perawatan. Untuk konstruksi jembatan gantung yang penyangga utamanya berupa kabel suspensi dan kabel hanger harus memperhatikan sambungan diantara keduanya, karena akan berakibat fatal jika sambungan tersebut over stress atau kelebihan beban yang berakibat putusnya kabel. Sebagai alternatif lain untuk mengganti Jembatan Kutai Kartanegara yang roboh dapat dipilih dengan menggunakan jembatan sistem busur. Karena dengan mempertimbangkan faktor psikologis masyarakat setempat dan juga untuk tingkat perawatan tidak serumit jembatan gantung. Pemberian bentuk busur pada jembatan tipe ini dimaksudkan untuk mengurangi momen lentur pada jembatan sehingga penggunaan bahan menjadi lebih efisien. Selain itu jembatan busur memiliki nilai lebih dalam bentuk arsitekturalnya dan memberikan kesan monumental sehingga dapat dijadikan ikon kota Tengarong maupun Samarinda. 1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana merencanakan jembatan busur rangka baja yang baik serta memenuhi persyaratan yang ditentukan? 2. Dengan merencanakan jembatan busur rangka baja perlu adanya desain yang baik. Hal itu meliputi : - Bagaimana prosedur dan perencanaan jembatan busur rangka baja?
2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 -
Bagaimana analisa struktur bangunan atas pada tahap pelaksanaan (staging analysis)?
1.3
Batasan Masalah Perencanaan Jembatan Kutai Kartanegara meliputi : 1. Perencanaan dimensi dan analisa struktur busur rangka batang dengan mempertimbangkan tahapan pelaksanaan. 2. Perencanaan dimensi bangunan pelengkap jembatan. 3. Perencanaan tidak membahas tentang perhitungan anggaran biaya, metode pelaksanaan secara detail dan perencanaan bangunan bawah jembatan. Tidak memperhitungkan aspek hidrologi, aspek lalu lintas dan aspek geometri jembatan. II. 2.1
TINJAUAN PUSTAKA Umum Pada kondisi eksisting jembatan Kutai Kartanegera didesain dengan menggunakan metode jembatan gantung (suspension bridge). Karena terdapat beberapa kelemahan pada kondisi eksisting jembatan maka dalam tugas akhir ini jembatan Kutai Kartanegara didesain ulang dengan menggunakan busur rangka baja dengan lantai kendaraan di tengah (a half- through arch). Pertimbangan dalam pemilihan bentuk dan jenis konstruksi busur sangat dipengaruhi oleh kondisi tanah dasar, besarnya beban, panjang bentang maupun segi estetikanya. Jembatan Kutai Kartanegara merupakan suatu bangunan struktur yang menjadi sarana dalam akses transportasi untuk menghubungkan kota Samarinda dengan Tengarong. Jembatan ini mempunyai panjang bentang total 470 m, dengan karakter seperti itu maka sistem pemikul struktur utamanya dipilih menggunakan busur rangka dengan menggunakan bahan baja. 2.2 2.2.1
Bagian-bagian Jembatan Rangka Busur Deck Girder Deck girder atau lantai jembatan termasuk ke dalam struktur bangunan atas (Upper-Structure). Bagian ini berfungsi langsung untuk memikul beban lalu-lintas dan melindungi terhadap keausan. Dan biasanya untuk jembatan lengkung baja konstruksi deck menggunakan pelat dari beton bertulang atau pelat baja orthotropic. 2.2.2 Batang Lengkung Merupakan bagian dari struktur yang penting sekali karena seluruh beban di sepanjang beban jembatan dipikul olehnya. Dan bagian struktur ini mengubah gaya-gaya yang bekerja dari beban vertikal dirubah menjadi gaya horizontal/
tekan sehingga menjadi keuntungan sendiri bagi jembatan tersebut. Dengan kelebihan utama dari jembatan busur yaitu adanya gaya tekan yang mendominasi gaya pada jembatan busur dan dengan adanya teknologi beton, baja, maupun komposit yang semakin maju, pada penggunaan material tersebut dapat mengurangi bobot jembatan dan meningkatkan panjang lantai jembatan. (Chen, WaiFah, Duan, Lian. Bridge Engineering Handbook. London. 2000) Selain harus memiliki kekuatan yang cukup, rangka batang juga harus memiliki tinggi lengkung busur yang cukup dan ideal. Sehingga kekuatan busur dapat optimum. Tinggi lengkung busur tergantung pada panjang bentang jembatan. Contoh beberapa jembatan yang ada di dunia yang menggunakan sistem busur antara lain : • The Modern Britannia Bridge, di Anglesey, North Wales. Jembatan ini memiliki panjang bentang busur 461 meter dengan tinggi lengkung busur 40 meter. Sehingga perbandingan tinggi busur dengan panjang bentang adalah 1 : 11,5. Jembatan ini merupakan jembatan busur rangka baja. • Wanxian Yangtze Bridge, di China. Jembatan ini memiliki panjang bentang 425 meter dengan tinggi lengkung busur 85 meter. Sehingga perbandingan tinggi busur dengan panjang bentang adalah 1 : 5. Jembatan ini merupakan jembatan beton rangka busur dan merupakan yang terpanjang. Dari beberapa contoh di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa perbandingan tinggi muka tampang busur dengan panjang bentang jembatan adalah berkisar 1 : 11,5 s/d 1 : 4,6. Untuk tinggi tampang busur jembatan rangka batang adalah 1 1 sekitar hingga . Lebar jembatan rangka batang 40 25 agar busur kaku, maka harus direncanakan memiliki perbandingan lebar dan panjang lebih kurang sama dengan 1 : 20. 2.3 Analisis Sistem Rangka Baja Pada Struktur Jembatan Busur Rangka Baja Rangka batang adalah susunan elemenelemen yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak berubah bentuknya ketika diberi gaya-gaya dari luar. Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai pemikul beban utama adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Pada struktur yang stabil deformasi yang terjadi relatif kecil, dan lentur tidak akan terjadi selama gaya-gaya luar berada pada titik simpul. (Dien Aristadi, 2006)
3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 III.
4.4.2 Tulangan Kerb Data perencanaan kerb : h = 200 mm. Dipasang tulangan ∅ 12-100 (As pasang = 1.130,97 mm2). Tulangan pembagi dipasang tulangan susut dengan ∅ 8-100 (As pasang = 502,65 mm2).
METODOLOGI start
Pengumpulan data dan literatur : 1.Data umum jembatan, data eksisting, data tanah. 2.Buku-buku yang berkaitan. 3.Peraturan-peraturan yang berkaitan.
Mendesain lay out awal jembatan
Merencanakan dimensi awal jembatan 1. Menentukan tinggi penampang 2. Menentukan lebar jembatan
Menentukan pembebanan jembatan : 1. Beban mati 2. Beban hidup 3. Beban angin 4. Beban gempa
Analisa struktur 1. Analisa tegangan terhadap beban-beban 2. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja 3. Pemodelan struktur dengan program SAP 2000
Kontrol kestabilan struktur : 1. Kontrol tekuk 2. Kontrol geser 3. Kontrol lendutan
Apakah profil memenuhi kontrol tekuk, geser dan lendutan?
Not OK
Gambar 3. Tulangan kerb OK
Staging analysis
Penggambaran hasil perencanaan
Finish
4.4.3 Perhitungan Kolom Sandaran Direncanakan kolom sandaran dengan dimensi 20x20x120 cm. Dengan pipa sandaran Ø 2”. Maka dipasang tulangan lentur 4 Ø12 mm dan tulangan geser Ø10-100 mm.
Gambar 1. Diagram alur perancangan
IV. PERHITUNGAN PELAT LANTAI KENDARAAN 4.1 Tebal Pelat Lantai Kendaraan Tebal pelat beton = 25,4 cm, dengan tinggi bondek 5,4 cm, penulangan pelat digunakan D16-150 untuk tulangan utama dan D13-200 untuk tulangan susut dan pembagi.
Gambar 4. Tulangan kolom sandaran
Gambar 2. Tulangan pelat lantai
V. PERENCANAAN GELAGAR Perencanaan gelagar jembatan ini menggunakan profil baja dengan mutu BJ 55, dengan ketentuan sebagai berikut : • Tegangan leleh → fy = 410 MPa • Tegangan ultimate → fu = 550 MPa
4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 • • •
Modulus Elastisitas, E = 2 x 106 kg/cm2 Jarak gelagar memanjang = 1,75 m Jarak gelagar melintang = 5 m
5.1
Perencanaan Gelagar Memanjang Untuk perencanan gelagar memanjang dipilih profil WF dengan dimensi 450 x 200 x 9 x 14. • Kontrol Penampang a. Badan : h = d–2(tf +r) = 450 – 2 ( 14 + 18 ) = 386 mm 1680 h tw ≤
fy 1680
386
410 9 ≤ 42,89 ≤ 82,97 → OK
b. Sayap : 170 b 2 tf ≤
200
fy 170
2 x 14
≤ 410 7,14 ≤ 8,40 → OK Penampak kompak : Mn = Mp
Lp
Kontrol Tekuk Lateral E = 1,76 × i y fy = 1,76 × 4,40 ×
200000 410
= 171,04 cm Lb = 500 cm Lr = 641,82 cm (Tabel) Lp < Lb < Lr → Bentang Menengah
Cb =
2 = 231,72 × 1 / 4 × 5 − 0,5 × 35,04 × (1 / 4 × 5) = 262,28 kNm
Mmax = MB = Va . 0,5 . L – 0,5 . qu . (1/2 L)2 2 = 231,72 × 0,5 × 5 − 0,5 × 35,04 × (1 / 2 × 5) = 469,81 kNm
2,5. Mmax + 3.M
+ 4.M + 3.M A B C
< 2,3
12,5 × 469,81 Cb =
2,5 × 469,81 + 3 × 262,28 + 4 × 469,81 + 3 × 262,28
= 1,27 < 2,3 Mp= Zx . fy = 2.535 × 4.100 = 10.393.500 kgcm = 103.935 kgm
Mr = Sx.(fy-fr)= 1.489 × (4100 − 700) = 5.062.600kgcm = 50.626 kgm Mn = Cb Mr + ( Mp − Mr ) Lr − Lb Lr − Lp Mn 641,82 − 500 = 1,27 50.626 + (103.935 − 50.626) 641,82 − 171,04 Mn = 84.628,82 kgm < Mp = 103.935 kgm Maka, diambil Mn = 84.628,82 kgm = 8.462.882 kgcm Mu = MD + ML2 = 62,37 + 329,06 = 391,43 kNm = 3.990.156 kgcm
Mu = 3.990.156 kg.cm Ф Mn = 0,9 × 8.462.882 = 7.616.593,36 kgcm Mu < Ф Mn...OK 5.2
Perencanaan Gelagar Memanjang Untuk perencanan awal gelagar melintang dipilih profil WF Box dengan dimensi : 800 x 600 x 22 x 38. Kontrol Penampang • Badan : h = d–2(tf +r) = 800 – 2 ( 38 + 0 ) = 724 mm h 1680 ≤ tw fy
Pu = VD + VL = 49,90 + 238,35= 288,25 kN qu = qD + qL = 19,96 + 15,08 = 35,04 kN/m VA = VB = 0,5 . Pu + 0,5 . qu . L = 0,5 x 288,25 + 0,5 x 35,04 x 5 = 231,72 kN MA = MC = Va . ¼ . L – 0,5 . qu . (1/4 L)2
12,5 . Mmax
724 22 32,91 •
≤
1680
410 ≤ 82,97 → OK
Sayap : 170 b ≤ 2 tf fy 600 ≤
170
2 x 38 410 7,89 ≤ 8,40 → OK Penampak kompak : Mn = Mp
5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 Kontrol Tekuk Lateral Lb = 200 cm (dipasang pelat stifner sejarak 200 cm sebagai pengaku lateral untuk gelagar melintang) = 1,76 × i y
Lp
E fy
Nn = φc × Ag ×
I
= 637,927 cm Lb < Lp → Bentang Pendek Karena bentang pendek maka, Mn = Mp Mn = fy × Zx = 4.100 × 23.139,536 =94.872.097,60 kg.cm φMn = 0,9 x 94.872.097,6 = 85.384.888 kg.cm = 8.703,9 kNm Mu = MqD1 + ML = 1.207,53 + 4.475,25 = 5682,78 kNm φMn ≥ Mu ....OK
L1 = L / 3 = 1400 / 3 = 466,67 cm I1 = momen inersia minimum penampang tunggal lk = momen inersia pelat kopel yang dipasang I1= Imin = Iy = 17.128,126 cm4 I
I 17.128,126 ≥ 10 × 1 × b = 10 × × 30 = 11.010,94 cm 4 kopel L 466,67 1
Direncanakan tebal pelat kopel, t = 12 mm maka : 1 × t × h 3 ≥ 11.010,94 12 1 × 1,2 × h 3 ≥ 11.010,94 12 11.010,94 h3 ≥ 0,1 h ≥3
Pelat kopel dihitung untuk menghubungkan antar gelagar melintang dengan profil WF Box 800×300×22×38 Nu = 121.029,25 kg (Frame 738Komb.DL+UDL+KEL+T) 1. Mencari Angka Kelangsingan Arah sumbu kuat (sumbu x) x
k .L i
x
x = 1 × 1400 = 43,52 32,17
λ
fy 43,52 410 = = 0,627 → 0,25 < λ < 1,2 α 200.000 π E 1,43 1,43 = = 1,212 ω = x 1,6 − 0,67.λ 1,6 − 0,67 × 0,627
λ = x α π
α
Nn = φc × Ag ×
fy = 0,85 × ω x
= 714.295,219 kg
I kopel ≥ 10 1 b L 1
Perhitungan Pelat Kopel
=
10
2. Kekakuan Pelat Kopel
410
λ
410 1,89
Nn= 714.295,219 kg > Nu = 121.029,25 kg …OK
= 1,76 × 16,41 × 200000
•
fy = 0,85 × ω y
36234 ×
38728 × 10
410 1,157
110.109,4
h ≥ 47,93 cm
Diambil h = 50 cm 3. Pemeriksaan Kekakuan Pelat Kopel Syarat kekakuan pelat kopel: τ ≤ τ’ σ ≤ σ’ σ1 ≤ σ’ Beban pada penampang: Akibat L τ Akibat M = L × e σ D×S
Harga L =
I
y
y
×L 1
dimana: = 1.113.513,421 kg
Nn= 1.113.513,421 kg > Nu = 121.029,25 kg …OK
D = 2% × P = 0,02 × 121.029,25 = 2.420,585 kg ω D=
y 1,861 ×P= × 121.029,25 = 2.858,581kg 80 80
Maka diambil nilai D terbesar yaitu = 2.858,581 kg Arah sumbu lemah (sumbu y) λ
y
=
k .Ly 1 × 1400 = = 85,31 i 16.41 y
λ y λ = α π
ω
y
fy 85,31 410 = = 1,229 → λ > 1,2 α 200.000 π E
= 1,25.λα
2
= 1,25 × 1,229 2 = 1,890
Sy = A × ½ b = 387,28 × ½ × 30 = 5.809,20 cm3 Iy = 2 (Iyo + A (½ b)2) = 2 (17.164,243 + 387,28 (15)2) = 208.604,486 cm4
6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 Gaya geser D : 2.858,581 × 5.809,20 × 466,67 = 37.149,24 kg 208.604,486 L 3 3 37.149,24 = × = 928,73kg / cm 2 τ = × 2 h×t 2 50 × 1,2 L=
τ ' = 0,6 ×
τ ≤ τ’
VI. KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA Bentuk konstruksi pemikul utama yang dipilih sesuai dengan kriteria yang ada pada bagian Bab I adalah konstruksi busur dengan batang tarik. Pendekatan pertama bentuk geometrik busur sebagai persamaan parabola.
fy 4100 = 0,6 × = 1640 kg / cm 2 1,5 1,5
..Ok!
Dipakai dimensi pelat kopel: t = 12 mm h = 50 cm ; b = 30 cm Jarak antar pelat kopel = 450 cm 4. Sambungan Las Pelat Kopel Sambungan las sudut : • Persyaratan ukuran las : Maksimum = tebal pelat – 1,6 = 12 – 1,6 = 10,4 mm Minimum = 5 mm (Buku LRFD, Tabel 7.1) • Maka digunakan las ukuran 10 mm te = 0,707 . a = 0,707 x 10 = 7,07 mm • Kuat rencana las sudut ukuran 10 mm per mm panjang ф .Rnw = ф. te. (0,60. fuw) → Mutu las fuw = 490 MPa = 0,75 x 7,07 x 0,60 x 490 = 1.558,935 N/mm • Tidak boleh melebihi kuat runtuh geser pelat ф .Rnw = ф. t. (0,60. fu) = 0,75 x 12 x 0,6 x 550 = 2.970 N/mm • Beban tarik terfaktor, Tu Tu = 106.544,99 kg (Frame 737) – (Kombinasi DL+UDLS+KELS+EQy) Panjang total las yang dibutuhkan, Lw Lw = Tu 107.145,07 × 10 = = 341,724 mm 2 x1.558,935 φ .R nw
Gambar 6. Rancangan jembatan busur rangka f = 54 m → syarat : :
1 6 1
≤
f L
≤
1 5
1 54 ≤ 270 5
6 : 0,167 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ....OK
1 h 1 ≤ ≤ ) 40 L 25 1 1 7 : ≤ ≤ 270 25 40 : 0,025 ≤ 0,026 ≤ 0,04 ....OK
H = 7 m → syarat :
6.1 Batang Tarik Panjang dari batang tarik dicari menggunakan pendekatan persamaan geometrik busur. Tabel 1. Panjang batang tarik Titik 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Dari hasil perhitungan : Gambar 5. Detail sambungan pelat kopel dengan profil WF
≤
L tarik 7.507 14.361 20.563 26.111 31.007 35.250 38.840 41.778 44.063 45.694 46.674 47.000
dengan sumbu
7 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 Vu = 31.921,25 kg (gaya geser gelagar memanjang) Mutu baut A325 fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 12 mm Mutu pelat BJ-55 Profil = 2L 90.90.12 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 12 mm
Batang tarik menggunakan profil Kabel Rod Bar M85 (Ø 82 mm). Dengan mutu Macalloy 520 Bar System. Fy = 520 Mpa; Fu = 660 Mpa 6.2
Kontruksi Busur
Kekuatan geser baut Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 2 x ( π/4 x 1,22) = 5.598,32 kg Kekuatan tumpu baut Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup = 0,75 x 2,4 x 1,2 x 1,2 x 5.500 = 14.256 kg
Gambar 7. Penampang busur • Kontrol Local Buckling a. Dimensi Flens b 600 = = 12,00 2 x 25 2 tf λR
=
625
=
625
= 30,87
b 2 tf
< λ R → OK
fy 410 b. Dimensi Web : • Untuk menghindari terjadinya flexural buckling pada badan. h = d – 2 (tf + r) = 750 – 2 (25 + 0) = 700 mm h 700 = = 31,82 h tw 22 < λ R → OK tw 665 665 = = = 32.84 λR 410 fy VII KONSTRUKSI SEKUNDER Dari hasil perhitungan didapat : Ikatan Angin Busur Atas 2L 150.150.15 Ikatan Angin Busur Bawah 2L 150.150.15 2L 175.175.15 Ikatan Angin Pada Lantai Kendaraan 2L 200.200.20 Bracing HB 400.400.13.21 HB 300.300.10.15 2L 200.200.20 VIII. 8.1
PERHITUNGAN SAMBUNGAN Sambungan Gelagar Melintang Gelagar Memanjang Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu
–
Yang menentukan adalah Vd = 5.598,32 kg (diambil yang terkecil) Jumlah baut yang diperlukan Vu 31.921,25 - n = = = 6 baut Vd 5.598,32 Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 36 mm ≤ 60 ≤ 180 mm 18 mm ≤ 40 ≤ 148 mm atau 200 mm 15 mm ≤ 40 ≤ 144 mm atau 150 mm L = 200 mm Kontrol Pelat Siku - Luas geser pelat siku Anv = Lmv x tL = (L – n/2 – d1) x tL = (200 – 3 – 14) x 13 /100 = 22,08 cm2 - Kuat rencana φ Rn = φ x 0,6 x fub x Anv = 0,75 x 0,6 x 8250 x 22,08 = 81.972 kg Karena 2 siku maka : 2 φ Rn > Vu 2 x 81.972 > 31.921,25 kg 163.944 kg > 31.921,25 kg → OK 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Tarik Busur Vu = 153.706,24 kg (gaya geser pada gelagar melintang) Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu
8 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 Mutu baut A325 fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 27 mm Mutu pelat BJ-55 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 25 mm Kekuatan geser baut Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72) = 14.170,74 kg Kekuatan tumpu baut Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup = 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg Yang menentukan adalah Vd= 14.170,74 kg (diambil yang terkecil)
-
Jumlah baut yang diperlukan Vu 153.706,24 n = = = 12 baut Vd 14.170,74 Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm Jadi : 81 mm ≤ 100 ≤ 375 mm 40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm 8.3 Sambungan Antar Batang Tarik Busur Cek Sambungan Profil WFB 750.400.22.32 Pu = 1.718.845,89 kg Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu Mutu baut A325 fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 27 mm Mutu pelat BJ-55 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 25 mm Vd
Rd
Kekuatan geser baut = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72) = 14.170,74 kg Kekuatan tumpu baut = φf x 2,4 x db x tp x fup = 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg
Sambungan pada 1 Flens n baut terpasang = 48 baut Vd = φ.Vd x n baut terpasang = 14.170,74 x 48 = 680.195,65 Kg Sambungan pada Badan n baut terpasang = 15 baut Vd = φ.Vd x n baut terpasang = 14.170,74 x 15 = 212.561,14 Kg Total Kekuatan Baut = 1.785.513,58 Kg Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 81 mm ≤ 100 ≤ 375 mm 40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm 33,8 mm ≤ 50 ≤ 300 mm atau 150 mm 8.4 Sambungan pada Rangka Batang (L = 100 m) Cek Sambungan Profil WFB 750.400.22.25 Pu = 874.622,15 kg Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu Mutu baut A325 fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 27 mm Mutu pelat BJ-55 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 25 mm - Kekuatan geser baut Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72) = 14.170,74 kg - Kekuatan tumpu baut Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup = 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg Yang menentukan adalah Vd= 14.170,74 kg (diambil yang terkecil) Jumlah baut yang diperlukan tiap flens : Pu 874.622,15 - n = = = 32 baut 2.Vd 2 × 14.170,74 Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 81 mm ≤ 80 ≤ 375 mm
9 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 40,5 mm ≤ 33,8 mm ≤
50 50
≤ 200 mm ≤ 300 mm atau 150 mm
8.5 Sambungan Pada Busur Cek Sambungan Profil WFB 750.750.38.38 Pu = 4.613.407,18 kg Kontrol Sambungan Baut Tipe Tumpu Mutu baut A325 fy = 585 MPa fu = 825 MPa db = 27 mm Mutu pelat BJ-55 fy = 410 MPa fu = 550 MPa tp = 25 mm - Kekuatan geser baut (2 bidang geser) Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 2 x ( π/4 x 2,72) = 28.341,49 kg Kekuatan geser baut (1 bidang geser) Vd = φf x 0,4 x fub x m x Ab = 0,75 x 0,4 x 8250 x 1 x ( π/4 x 2,72) = 14.170,74 kg - Kekuatan tumpu baut Rd = φf x 2,4 x db x tp x fup = 0,75 x 2,4 x 2,7 x 2,5 x 5.500 = 66.825,00 kg Pu / 2 = 2.306.703,59 kg - Kemampuan (2 bidang geser) n(baut) = 56,00 n .Vd = 56,00 x 28.341,49 kg = 1.587.123,18 kg - Kemampuan (1 bidang geser) n(baut) = 56,00 n.Vd = 56,00 x 14.170,74 kg = 793.561,59 kg - Kemampuan baut φ.Vd = 1.587.123,18 + 794.561,59 = 2.380.684,78 kg φ.Vd > Vu..... OK Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan : 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 81 mm ≤ 100 ≤ 375 mm 40,5 mm ≤ 50 ≤ 200 mm 33,8 mm ≤ 75 ≤ 300 mm atau 150 mm L = 650 mm • Kontrol kekuatan patah : Ag = 1.652,24 cm2 An = Ag-n x d x tf-n x d x tw
= 1.652,24 – ( 8 x 3,0 x 3,8) –(4 x 10 x 3,8) = 1.326,96 cm2 An = 85 % x Ag = 1404,40 cm2 46,43 x u = 1= 1= 0,929 L 650 Ae = u x An = 0,929 x 1.326,96 = 1.232,18 cm2 φ .Tn = φ x fu x Ae ..... (LRFD 10.1.12.b) = 0,75 x 5.500 x 1.232,18 = 5.082.752,65 kg > 4.613.407,18 kg φ .Tn > Pu ... OK IX.
STAGING ANALYSIS Staging analysis untuk perencanaan Jembatan Kutai Kartanegara dengan sistem busur ini dilakukan dengan program bantu SAP 2000. Analisa ini menggunakan salah satu fitur non-liniear staged construction, yaitu dimana jembatan dirancang bertahap dari mulai pendirian kolom portal akhir hingga erection untuk busur rangka puncak. Untuk metode pelaksanaan jembatan busur rangka ini mengunakan metode balance cantilever dengan dibantu tarikan kabel untuk menahan lendutan akibat berat sendiri. Sedangkan untuk pemasangan profil menggunakan crane ponton selama proses erection berlangsung. Untuk lebih jelasnya akan diberikan ilustrasi urutan tahapan pelaksanaan jembatan. Stage 1 Pembangunan dimulai dari struktur bawah yaitu : pemancangan, pembuatan pilar, dan abutment. Kemudian didirikan kolom portal akhir yang menumpu pada perletakan sendi, dilanjutkan dengan pemasangan segmen rangka busur. Pengerjaan dilakukan dua sisi.
Gambar 8. Stage 8 Stage 2 Dilanjutkan pengecekan terhadap frame rangka untuk side span jika terjadi kantilever sepanjang 1.λ = 5 m.
10 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12
Gambar 12. Stage 5 Gambar 9. Stage 2 Stage 3 Pemasangan frame rangka untuk main span sepanjang 1.λ= 5 m untuk mengimbangi berat rangka pada stage 2.
Stage 6 Pemasangan frame rangka untuk side span 4.λ = 20 m dan untuk main span 3.λ= 15 m.
Gambar 13. Stage 6
Gambar 10. Stage 3 Stage 4 Pemasangan frame rangka untuk side span 2.λ = 10 m dan untuk main span 1λ= 5 m.
Stage 7 Pemasangan frame rangka untuk side span 1.λ = 5 m dan untuk main span 1.λ= 5 m. Tambahan gaya tarikan kabel untuk side span sebesar 7.000 kN dan main span sebesar 1.500 kN.
Gambar 14. Stage 7
` Gambar 11. Stage 4 Stage 5 Temporary tower mulai didirikan untuk menopang berat struktur dengan mengandalkan kekuatan tarikan kabel. Kabel pada side span diberi tarikan sebesar 3.000 kN, sedangkan pada main span diberi gaya tarikan kabel sebesar 1.000 kN.
Stage 8 Pemasangan frame rangka untuk side span 4.λ = 20 m dan untuk main span 4.λ= 20 m.
Gambar 15. Stage 8
11 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 Stage 9 Pemasangan frame rangka untuk side span 1.λ = 5 m dan untuk main span 1.λ= 5 m. Tambahan gaya tarikan kabel untuk side span sebesar 5.000 kN dan main span sebesar 3.000 kN.
Stage 13 Tambahan gaya tarikan kabel untuk main span sebesar 3.000 kN.
Gambar 20. Stage 13
Gambar 16. Stage 9
Stage 14 Pemasangan frame rangka untuk main span 3.λ = 15 m.
Stage 10 Pemasangan frame rangka untuk side span 5.λ = 25 m.
Gambar 21. Stage 14
Gambar 17. Stage 10
Stage 15 Pemasangan frame rangka untuk side span 2.λ = 15 m.
Stage 11 Tambahan gaya tarikan kabel untuk side span sebesar 5.000 kN dan main span sebesar 3.000 kN. Gambar 22. Stage 15 Stage 16 Tambahan gaya tarikan kabel untuk main span sebesar 6.000 kN.
Gambar 18. Stage 11 Stage 12 Pemasangan frame rangka untuk main span 4.λ = 20 m.
Gambar 10.16 Stage 16 Stage 17 Pemasangan frame akhir rangka utama untuk main span.
Gambar 19. Stage 12 Gambar 10.17 Stage 17
12 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-12 DAFTAR PUSTAKA Stage 18 Pemasangan kabel penggantung, batang tarik serta gelagar memanjang.
Chen, Wai-Fah, Duan, Lian. 2000. Bridge Engineering Handbook. Boca Raton. London Departemen PU Bina Marga, 1992, Bridge Management System (BMS).
Gambar 10.18 Stage 18 Stage 19
Dien, Aristadi., 2006, Analisis Sistem Rangka Baja Pada Struktur Jembatan Busur Rangka Baja. http://www.pu.go.id/bapekin/hasil%20kajian//k ajian2.html.
Menghilangkan gaya tarikan kabel.
Gambar 10.19 Stage 19 XII. PENUTUP a. Kesimpulan Dari hasil perencanaan yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Mutu baja profil yang digunakan yaitu BJ55 (fy= 410 Mpa; fu=550 MPa), sedangkan mutu beton menggunakan fc’ 30 MPa. 2. Dimensi melintang lantai kendaraan lengkap dengan trotoar adalah 13 m untuk jalan 2 jalur 2 arah. Tinggi fokus busur adalah 7 m. 3. Pelat lantai kendaraan komposit, dengan tebal pelat beton bertulang 254 mm. Tulangan terpasang arah melintang D16-150 dan arah memanjang D13-200. 4. Gelagar memanjang WF 450.200.9.14, gelagar melintang WFB 800.600.22.38 dengan BJ 55, lendutan 1,521 cm (UDL+KEL) dan 1,736 cm (T)≤ 1,75 cm (Yijin). 5. Struktur utama busur berupa profil WFB 750.600.22.25; WFB 750.600.22.32; WFB 750.800.22.25; WFB 750.800.22.32; WFB 750.1500.38.38. 6. Rangka busur menggunakan profil WFB 750.800.22.25; WF 750.500.22.25; WF 750.500.22.32; WF 750.400.22.25; 750.400.22.32; WF 750.300.22.25; 7. Batang tarik menggunakan kabel rod bar M82. 8. Struktur sekunder berupa ikatan angin dengan dimensi profil yaitu 2L 150.150.15; 2L 175.175.15; 2L 200.200.20; L 175.175.15; L 100.100.10. 9. Perletakan berupa perletakan sendi dan rol.
Hool, G.A., & Kinne, W.S., 1943, Moveable And Long-Span Steel Bridges (Second Edition), New York & London, McGraw-Hill Book Company, Inc. Standar Nasional Indonesia (SNI) T-02-2005, Standar Pembebanan Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum. Standar Nasional Indonesia (SNI) T-03-2005, Perencanaan Struktur Baja Untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum. Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-17292002, Tata Cara Pelaksanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Departemen Pekerjaan Umum. Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-28472002, Tata Cara Peerhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Departemen Pekerjaan Umum. Troitsky, M. S. 1994. Planning and Design of Bridge. John Wiley & Sons, Inc. New York
Wardana, Panji Krisna., 2002, Aplikasi Metoda Perkuatan Jembatan Rangka Baja. http://pustaka.pu.go.id/katalogdetail. Zderic, Zeljco, 2008, Cantilever Erection of Arch Bridge. Kroasia
