PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR BENTANG PANJANG DENGAN DESAIN SKALA PENUH (STUDI KASUS PADA MODEL JEMBATAN KJI : Dragon Arch) TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Oleh : Mery Anggriani Putri Suharto 201110340311065
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
i
LEMBAR PENGESAHAN JUDUL : PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR BENTANG PANJANG DENGAN DESAIN SKALA PENUH (STUDI KASUS PADA MODEL JEMBATAN KJI : Dragon Arch) Nama
: Mery Anggriani Putri Suharto
NIM
: 201110340311065 Pada hari Sabtu 29 Agustus 2015, telah diuji oleh tim penguji :
1. Zamzami Septiropa, ST. MT. Dosen Penguji I
………………
2. Moh. Abduh, ST. MT.
…………………
Dosen Penguji II
Dosen Pembimbing I,
Dosen Pembimbing II,
(Ir. Erwin Rommel, MT)
(Ir. Lukito Prasetyo, MT)
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. Rofikatul Karimah, MT)
ii
KATA PENGANTAR Segala puja dan puji bagi ALLAH SWT atas semua nikmat dan karuniaNya yang tak terhingga yang diperuntukkan bagi semua hamba-Nya. Shalawat dan salam juga bagi NABI MUHAMMAD SAW berserta keluarga, para sahabat dan kaumnya yang setia hingga akhir zaman. Tugas akhir ini penulis tulis dengan judul PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR BENTANG PANJANG DENGAN DESAIN SKALA PENUH (Studi Kasus Pada Model Jembatan KJI : Dragon Arch) untuk memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang. Dalam masa perkuliahan sampai penulisan tugas akhir ini tentunya banyak suka duka yang terjadi, namun berkat bantuan berbagai pihak kami dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, untuk itu tidak lupa kami sampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Muhadjir Effendy, M.AP selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang 2. Bapak Ir. Sudarman, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang 3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang 4. Bapak Ir. Erwin Rommel, MT. selaku Dosen Pembimbing I 5. Bapak Ir. Lukito Prasetyo, MT. selaku Dosen Pembimbing II iii
6. Bapak Ir. Yusuf Wahyudi, MT. Selaku Dosen Wali 7. Seluruh Staf Jurusan Teknik Sipil, Staf Laboratorium Teknik Sipil dan Staf TU Fakultas Teknik. 8. Seluruh teman-teman yang telah membantu. Akhir kata penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan tugas akhir ini dan semoga tugas akhir ini membawa manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dibidang ketekniksipilan.
Malang, 29 Agustus 2015
Penulis
iv
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii SURAT PERNYATAAN ........................................................................................ iii LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................. iv KATA PENGANTAR .............................................................................................. v ABSTRAK .............................................................................................................. vii DAFTAR ISI.......................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xv DAFTAR TABEL .................................................................................................. xx BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang .................................................................................................. 1 1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................. 3 1.3. Tujuan Perencanaan .......................................................................................... 3 1.4. Batasan Masalah ............................................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5 2.1. Umum ............................................................................................................... 5
v
2.1.1. Teori Umum Jembatan Busur ............................................................... 5 2.1.2. Jenis-jenis Jembatan Busur ................................................................... 6 2.1.3. Jembatan Busur Virendeel .................................................................. 11 2.1.4. Sistem Konstruksi Jembatan ............................................................... 13 2.1.5. Sruktur Jembatan Busur ...................................................................... 14 2.2. Pembebanan Pada Jembatan Busur ................................................................. 14 2.2.1. Beban Tetap ........................................................................................ 15 2.2.2. Beban Lalu Lintas ............................................................................... 16 2.2.3. Aksi Lingkungan ................................................................................. 26 2.3. Analisa Perencanaan Jembatan Busur Baja .................................................... 28 2.3.1. Perencanaan Struktur Jembatan Baja dengan metode LRFD ............. 28 2.3.1.1. Stabilitas Batang Tarik ........................................................... 30 2.3.1.2. Stabilitas Batang Tekan ......................................................... 30 2.3.1.3. Stabilitas Batang Lentur ......................................................... 32 2.3.1.4. Faktor Beban dan Kombinasi Beban ..................................... 32 2.3.1.5. Perencanaan Sambungan........................................................ 34 BAB III METODOLOGI ...................................................................................... 41 3.1. Metode Analisis .............................................................................................. 41 vi
3.2. Metode Penyusunan ........................................................................................ 41 3.2.1. Studi Literatur ..................................................................................... 41 3.2.2. Pengumpulan Data .............................................................................. 42 3.3. Data Perencanaan ........................................................................................... 42 3.3.1. Data Konstruksi .................................................................................. 42 3.3.2. Material Konstruksi ............................................................................ 43 3.4. Diagram Alir ................................................................................................... 44 3.4.1. Diagram Alir Perencanaan Struktur Atas............................................ 45 BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR ATAS ................................................. 46 4.1. Data Perencanaan Jembatan ............................................................................ 46 4.2. Perencanaan Pelat Lantai Kendaraan dan Trotoar .......................................... 48 4.2.1. Perhitungan Pelat Lantai Kendaraan ................................................... 48 4.2.1.1. Kriteria Desain ........................................................................ 48 4.2.1.2. Pembebanan pada Lantai Kendaraan ...................................... 48 4.2.2. Perhitungan Lantai Trotoar .................................................................. 50 4.2.2.1. Kriteria Desain ....................................................................... 50 4.2.2.2. Pembebanan Pada Lantai Trotoar ........................................... 50 4.2.3. Anaalisa Statika .................................................................................. 51 vii
4.2.4. Hasil Analisa Staadpro ........................................................................ 54 4.2.5. Penulangan Pelat Lantai Kendaraan ................................................... 55 4.2.6. Perhitungan Sandaran dan Penulangan Pelat Lantai Trotoar .............. 60 4.2.6.1. Perencanaan Sandaran............................................................. 60 4.2.6.2. Penulangan Pelat Lantai Trotoar ............................................. 65 4.3. Perencanaan Gelagar ....................................................................................... 68 4.3.1. Perencanaan Gelagar Memanjang (Stringer) ...................................... 68 4.3.1.1. Kriteria Desain ........................................................................ 68 4.3.1.2. Pembebanan ............................................................................ 69 4.3.1.3. Analisa Staadpro ..................................................................... 74 4.3.1.4. Kontrol Penampang ................................................................ 75 4.3.1.5. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)................ 78 4.3.2. Perencanaan Gelagar Melintang ......................................................... 81 4.3.2.1. Kriteria Desain ........................................................................ 81 4.3.2.2. Pembebanan ............................................................................ 82 4.3.2.3. Analisa Perhitungan ................................................................ 82 4.3.2.4. Kontrol Penampang ................................................................ 85 4.3.2.5. Perhitungan Penghubung Geser (Shear Connector)................ 89 viii
4.3.3. Perencanaan Gelagar Induk Tepi ........................................................ 91 4.3.3.1. Kriteria Desain ........................................................................ 91 4.3.3.2. Pembebanan ............................................................................ 92 4.3.3.3. Hasil Analisa Staadpro ............................................................ 96 4.3.3.4. Kontrol Penampang ................................................................ 98 4.4. Konstruksi Pemikul Utama ........................................................................... 103 4.4.1. Umum
....................................................................................... 103
4.4.2. Perencanaan Batang Penggantung .................................................... 104 4.4.2.1. Data Profil ............................................................................. 105 4.4.4.2. Kontrol Penampang .............................................................. 105 4.4.3. Perencanaan Konstrksi Busur .......................................................... 107 4.4.3.1. Kriteria Desain....................................................................... 107 4.4.3.2. Pembebanan ......................................................................... 108 4.4.3.3. Hasil Analisa Staadpro .......................................................... 109 4.4.3.4. Kontrol Penampang .............................................................. 110 4.4.3.5. Perencanaan Stiffener ........................................................... 112 4.5. Perencanaan Pengaku Ikatan Angin .............................................................. 117 4.5.1. Ikatan Angin Atas
......................................................................... 118 ix
4.5.1.1. Pembebanan ......................................................................... 118 4.5.1.2. Hasil Analisa Staadpro .......................................................... 118 4.5.1.3. Kontrol Penampang .............................................................. 120 4.5.1.4. Perencanaan Stiffener ........................................................... 123 4.5.2. Ikatan Angin Bawah ......................................................................... 125 4.5.2.1. Pembebanan ......................................................................... 125 4.5.2.2. Hasil Analisa Staadpro .......................................................... 125 4.5.1.3. Kontrol Penampang .............................................................. 126 4.6. Perencanaan Sambungan
......................................................................... 129
4.6.1. Sambungan pada Gelagar Memanjang ............................................. 130 4.6.2. Sambungan antar gelagar Melintang dan Box Tepi .......................... 134 4.6.3. Sambungan antar Gelagar Box Tepi ................................................. 138 4.6.4. Sambungan antar Gelagar Box Tepi dan Batang Penggantung ........ 144 4.6.5. Sambungan antar Batang Penggantung .............................................. 148 4.6.6. Sambungan antar Gelagar Box Busur ............................................... 151 4.6.7. Sambungan antar Box Busur dan Pengaku Ikatan Angin ................. 156 4.6.8. Sambungan Ujung Box Tepi dan Ujung Box Busur ......................... 161 4.7. Perencanaan Perletakan
......................................................................... 165 x
BAB V PENUTUP................................................................................................ 169 5.1. Kesimpulan ................................................................................................... 169 5.2. Saran ............................................................................................................. 170 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 171 LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Jembatan Busur Langer ...................................................................... 6 Gambar 2.2. Jembatan Busur Lohse........................................................................ 7 Gambar 2.3.
Jembatan Pelengkung Truss dan Pelengkung Nielse ........................ 7
Gambar 2.4. Jembatan Busur Tipe “Deck Arch” .................................................... 8 Gambar 2.5.
Jembatan Busur Tipe “Through Arch” ............................................. 9
Gambar 2.6.
Jembatan Busur Tipe “A Half-Through Arch” ............................... 11
Gambar 2.7.
Beban Lajur “D” ........................................................................... 18
Gambar 2.8.
Beban “D”; BTR vs panjang yang dibebani .................................... 19
Gambar 2.9.
Penyebaran Beban Arah Melintang ................................................. 20
Gambar 2.10. Pembebanan Truk “T” ..................................................................... 21 Gambar 2.11. Gaya Rem Perlajur ......................................................................... 23 Gambar 2.12. Pembebanan Untuk Pejalan Kaki ................................................... 23 Gambar 2.13. Faktor Beban Dinamis untuk BGT Pembebanan Lajur “D” ............ 25 Gambar 2.14. Aksi Lingkungan Pada Beban Angin ............................................... 26 Gambar 2.15. Las Tumpul
........................................................................... 35
Gambar 2.16. Las Sudut
........................................................................... 35
xii
Gambar 3.1. Layout Jembatan Busur Bentang Panjang ........................................ 42 Gambar 4.1. Pelat Lantai Kendaraan .................................................................... 48 Gambar 4.2. Kondisi 1 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 51 Gambar 4.3. Kondisi 2 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 52 Gambar 4.4. Kondisi 3 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 52 Gambar 4.5. Kondisi 4 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 52 Gambar 4.6. Kondisi 5 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 53 Gambar 4.7. Kondisi 6 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 53 Gambar 4.8. Sandaran pada Jembatan .................................................................. 61 Gambar 4.9. Trotoar .............................................................................................. 65 Gambar 4.10. Denah Gelagar Memanjang Jembatan .............................................. 68 Gambar 4.11. Profil WF Gelagar Memanjang ........................................................ 69 Gambar 4.12. Pembebanan Truk ........................................................................... 71 Gambar 4.13. Pembebanan Truk pada Potongan Gelagar Memanjang .................. 72 Gambar 4.14. Gaya Rem ......................................................................................... 72 Gambar 4.15. Gaya Rem Per Lajur ........................................................................ 73 Gambar 4.16. Momen Akibat Beban Truk ............................................................. 74 Gambar 4.17. Gaya Geser Akibat Beban Truk ...................................................... 74 xiii
Gambar 4.18. Displacement Akibat Beban Truk .................................................... 75 Gambar 4.19. Penghubung Geser pada Gelagar Memanjang ................................. 80 Gambar 4.20. Skema Gelagar Melintang ................................................................ 81 Gambar 4.21. Profil WF Gelagar Melintang ........................................................... 82 Gambar 4.22. Distribusi Beban Mati pada Gelagar Melintang ............................... 82 Gambar 4.23. Pembebanan Akibat Beban Truk ...................................................... 83 Gambar 4.24. Distribusi Beban Hidup pada Gelagar Melintang kondisi a ............. 84 Gambar 4.25. Distribusi Beban Hidup pada Gelagar Melintang kondisi b............. 84 Gambar 4.26. Shear conection pada gelagar melintang .......................................... 90 Gambar 4.27. Perecanaan Gelagar Induk Tepi Box ................................................ 91 Gambar 4.28. Profil Box pada Gelagar Induk Tepi ................................................ 92 Gambar 4.29. Faktor Beban Dinamis Beban BGT untuk Pembebanan Lajur “D” . 94 Gambar 4.30. Penyebaran Pembebanan pada Arah Melintang ............................... 94 Gambar 4.31. Pembebanan Akibat Beban D Kondisi a .......................................... 95 Gambar 4.32. Pembebanan Akibat Beban D Kondisi b .......................................... 95 Gambar 4.33. Pembebanan Akibat Beban D Kondisi c .......................................... 95 Gambar 4.34. Momen Akibat Beban Kombinasi pada Kondisi a ........................... 96 Gambar 4.35. Gaya Geser Akibat Beban Kombinasi pada Kondisi a..................... 96
xiv
Gambar 4.36. Lendutan Akibat Beban Kombinasi pada Kondisi a ........................ 97 Gambar 4.37. Pengaku pada Profil Box Induk Tepi ............................................. 100 Gambar 4.38. Skema jembatan busur.................................................................... 103 Gambar 4.39. Profil Steel Pipe
......................................................................... 105
Gambar 4.40. Pembebanan pada Strutur Pelengkung ........................................... 109 Gambar 4.41. Profil Box pada Penampang Busur ................................................ 110 Gambar 4.42. Penampang Box dengan Stiffener .................................................. 114 Gambar 4.43. Pembebanan Ikatan Angin Atas ..................................................... 118 Gambar 4.44. Momen Maksimum pada Ikatan Angin Atas ................................. 118 Gambar 4.45. Gaya Geser Maksimum pada Ikatan Angin Atas ........................... 119 Gambar 4.46. Lendutan Maksimum pada Ikatan Angin Atas ............................... 119 Gambar 4.47. Profil Box pada Penampang Ikatan Angin Atas ............................. 120 Gambar 4.48. Penampang Box dengan Stiffener .................................................. 123 Gambar 4.49. Pembebanan Ikatan Angin Bawah ................................................. 125 Gambar 4.50. Gaya Aksial pada Ikatan Angin Bawah ......................................... 125 Gambar 4.51. Profil WF pada Penampang Ikatan angin bawah ........................... 126 Gambar 4.52. Sambungan antar Gelagar Memanjang dan Melintang .................. 133 Gambar 4.53. Sambungan antar Gelagar Melintang dan Box Tepi ...................... 137 xv
Gambar 4.54. Sambungan antar Gelagar Box Tepi .............................................. 143 Gambar 4.55. Sambungan antar Batang Penggantung dan Box Tepi ................... 147 Gambar 4.56. Sambungan antar Batang Penggantung .......................................... 150 Gambar 4.57. Sambungan antar Box Busur .......................................................... 155 Gambar 4.58. Sambungan antar Box Busur dan Pengaku Ikatan Angin Atas ...... 160 Gambar 4.59. Sambungan Ujung Busur Box dan Tepi Box ................................. 164 Gambar 4.60. Dimensi Bantalan Elastomer .......................................................... 168
xvi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.
Faktor Beban untuk Berat Sendiri.................................................... 15
Tabel 2.2.
Faktor Beban untuk Beban Mati Tambahan..................................... 16
Tabel 2.3.
Faktor Beban akibat Beban Lajur “D” ............................................. 17
Tabel 2.4.
Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana ................................................... 17
Tabel 2.5.
Pembebanan Truk “T” ...................................................................... 20
Tabel 2.6.
Faktor Beban Akibat Gaya Rem ...................................................... 21
Tabel 2.7.
Faktor Beban untuk Pejalan Kaki ..................................................... 23
Tabel 2.8.
Faktor Beban Untuk Beban Trotoar ................................................. 24
Tabel 2.9.
Faktor Beban Untuk Beban Angin ................................................... 26
Tabel 2.10.
Koefesien Seret Cw .......................................................................... 27
Tabel 2.11.
Kecepatan Angin Rencana Vw ......................................................... 27
Tabel 4.1.
Beban Mati pada Lantai Kendaraan ................................................. 49
Tabel 4.2.
Beban Hidup pada Lantai Kendaraan ............................................... 49
Tabel 4.3.
Beban Mati pada Trotoar .................................................................. 50
Tabel 4.4.
Beban Hidup Pada Trotoar ............................................................... 51
Tabel 4.5.
Momen Tumpuan Pada Lantai Kendaraan ....................................... 54
xvii
Tabel 4.6.
Momen Lapangan Pada Lantai Kendaraan ...................................... 54
Tabel 4.7.
Gaya Dalam Akibat Beban Kombinasi pada Gelagar Tepi .............. 97
Tabel 4.8.
Panjang Batang Penggantung ......................................................... 104
Tabel 4.9.
Panjang Busur Persegmen .............................................................. 108
Tabel 4.10.
Gaya Dalam Pada Struktur Pelengkung ......................................... 109
xviii
DAFTAR PUSTAKA Septiawan, Hilmy Gugo. 2013, Desain Jembatan Baru Pengganti Jembatan Kutai Kartanegara dengan Sistem Busur, digilib.its.ac.id. Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (sesuai SNI 03-1729-2002). Jakarta: Erlangga. Setiawan, Agus. 2013. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD edisi 2. Jakarta: Erlangga. Setyawan, Faizal Oky. 2009, Perencanaan Jembatan Malangsari Menggunakan Struktur Jembatan Busur Rangka Tipe Through Arch, digilib.its.ac.id. Standar Nasional Indonesia (SNI) T-02-2005, Standar Pembebanan Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum. Standar Nasional Indonesia (SNI) T-03-2005, Perencanaan Struktur Baja untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum Standar Nasional Indonesia (SNI)
03-1729-2002, Tata Cara Pelaksanaan
Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Departemen Pekerjaan Umum Surat Edaran Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat No. 10/SE/M/2015, Tentang Pedoman Perancangan Bantalan Elastomer Untuk Perletakan Jembatan.
xix
