EVALUASI KINERJA JEMBATAN BERDASARKAN DATA REGANGAN SECARA MENERUS STUDI KASUS : JEMBATAN TOMANG INTERCHANGE

Kolokium Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan 2014

EVALUASI KINERJA JEMBATAN BERDASARKAN DATA REGANGAN SECARA MENERUS STUDI KASUS : JEMBATAN TOMANG INTERCHANGE Setyo H.(1), Septinurriandiani(1), Winarputro Adi R.(1), Achmad Riza C.(1) (1) Balai Jembatan dan Bangunan Pelengkap Jalan Puslitbang Jalan dan Jembatan, Kementerian Pekerjaan Umum, Bandung

Abstrak Jembatan Tomang Interchange merupakan salah satu jembatan strategis di Jakarta yang menghubungkan Tangerang dan Jakarta. Jembatan ini memikul beban lalu-lintas yang besar tiap harinya. Oleh karena itu, diperlukan monitoring secara berkala kinerja jembatan terhadap pembebanan selama masa layannya. Salah satu metode untuk mengevaluasi kinerja jembatan yaitu dengan melakukan pengamatan respons regangan secara menerus. Pada paper ini disajikan evaluasi kinerja jembatan Tomang Interchange ramp C dan D dengan menggunakan data regangan yang diukur secara menerus di lokasi jembatan. Berdasarkan pengamatan regangan, diperoleh hasil bahwa regangan yang terjadi akibat beban lalu-lintas masih berada dalam batas elastis dan masih dibawah regangan ijin material baja. Kemudian analisa fatik menunjukkan bahwa rentang regangan yang terjadi pada ramp C dan D hingga umur jembatan saat ini masih berada di bawah batas ijin fatik material. Asesmen jembatan secara berkelanjutan akan menjamin kinerja jembatan pada kondisi layan dan kepastian berfungsinya konektivitas jaringan jalan. Kata Kunci Jembatan Tomang Interchange, ramp C & ramp D, regangan, menerus

Abstract Tomang Interchange Bridge is one of a strategic infrastructure in Jakarta that connect Tangerang and Jakarta. This bridge serves heavy traffic each day during operational. So, It is important to monitor the bridge performance under such loads during service life. One of method to asses bridge performance is by conducting a strain measurement continuously in predefined time length. This paper summarizes the results of bridge performance evaluation in ramp C and D of Tomang Interchange through continuous strain measurement. Based on strain measurement, It is found that under service loads the strain responses still behaves in elastic limit and under the allowable strain of steel. Then, fatigue analysis shows that measured strain range in ramp C and D until current bridge ages still under fatigue limit of material. Sustainable bridge assessment will guarantee bridge performance during service life and certainty of road network function. Keywords Tomang Interchange Bridge, ramp C & ramp D, strain, continuous 1. Pendahuluan Jembatan Tomang Interchange merupakan salah satu infrastruktur strategis yang menghubungkan Jakarta dan Tangerang. Seiring dengan perkembangan perekonomian, peningkatan jumlah pengguna jalan tol maupun jumlah tonase terus meningkat pada jembatan dan pengaruh umur jembatan akan memberikan pengaruh terhadap elemen struktur dalam menerima beban lalu lintas. PT. Jasa Marga (Persero) Tbk sebagai operator jalan tol diwajibkan secara konsisten menjaga dan memelihara agar prasarana jalan tol dan jalan penghubungnya (jembatan) dapat berfungsi optimal, aman, nyaman, dan lancar dengan masa layanan maksimal dan harus terus menerus meningkatkan pelayanannya terhadap pemakai jalan tersebut. Pemeliharaan dapat dilakukan Winarputro Adi R., Setyo H., Septinurriandiani, Achmad Riza C.

1

Kolokkium Penelitian n dan Pengem mbangan Jalan n dan Jembata an 2014

dengan cara monitoring, m p perawatan, rehabilitasi, dan penin ngkatan kap pasitas agarr didapat ampuan pela ayanan yang lebih mantap p dan panjan ng. kema Sesuai dengan Bridge B Manag gement Systtem, perenca anaan dan aktivitas a pem meliharaan akkan dapat b dan optiimal apabila pihak penge elola jembata an mempunyyai data yang g lengkap, berjalan dengan baik at, dan aktua al tentang ko ondisi jalan tol t yang diop perasikan. Salah satu asset jalan tol yang vital akura bagi beroperasiny b ya jalan tol dengan baik adalah a jemba atan. Salah h satu cara untuk u dapat mengevalua asi kinerja je embatan yaitu dengan melakukan pe engukuran respo on jembatan secara menerus. Tim Balai Jemba atan dan Ba angunan Pelengkap Jala an, Pusat Pene elitian dan Pe engembanga an Jalan dan n Jembatan telah melakukan penguku uran respon jembatan secarra menerus d di jembatan Tomang Inte erchange ra amp C dan ramp r D dan hasilnya disampaikan pada tulisan ini. Diharapkan n melalui pe engukuran respon r jemb batan secara a menerus, diperoleh evalu uasi kinerja je embatan seb bagai dasar untuk u menen ntukan langka ah-langkah yyang diperlukkan.

2. Datta teknis Jembatan Tom mang Intech hange

Gamb bar 1 Jembattan Tomang Interchange e di Jakarta mbatan Data Teknis Jem Letak Jemba atan: a. L N Nama Jemba atan T Tahun Pemba angunan L Lokasi K Koordinat GP PS Awal Akhir Ramp C R P Panjang Jalan L Lebar jembattan L Lalu-lintas T Tipe struktur B Bentang P Pilar

: : : : :

Jembattan Tomang Interchange 1990 Km. 13+200 107°18′4 33,9″ LS 46,4″ BT 06°19′3 06°40’4 40,1″ LS 107°40′4 40,9″ BT

: : : : : :

296,6 m 6,05 m 1 jalur-1 arah ar boks baja & gelagar bo oks beton Gelaga 8 benta ang Beton bertulang b (7 pilar)

Winarrputro Adi R., Setyo H., Sep ptinurriandiani,, Achmad Riza a C.

2


Ramp D Panjang Jalan Lebar jembatan Lalu-lintas Tipe struktur Bentang Pilar

: : : : : :

595 m 6,05 m 1 jalur-1 arah Gelagar boks baja & gelagar boks beton 12 bentang Beton bertulang (11 pilar)

b. Bangunan Bawah (Sub Structure): Kepala Jembatan : Beton bertulang Pilar : Beton bertulang c. Struktur Perletakan (Landasan) Perletakan Baja 3. Metodologi pelaksanaan Instrumentasi

Gambar 2 Setup sensor pada Tomang IC Ramp C Secara umum, beberapa tahapan yang dilakukan untuk mencapai tujuan penelitian yaitu persiapan, instrumentasi sensor pada jembatan, pengukuran dan perekaman data, kemudian dengan data yang diperoleh dievaluasi kesesuaian dengan batas ketentuan teknis. Pengukuran regangan dinamis pada Jembatan Tomang IC Ramp C dilakukan pada 19 Mei 2013 pukul 00.00 sampai dengan 20 Mei 2013 pukul 24.00 (selama 2 x 24 Jam) dan Jembatan Tomang IC Ramp D dilakukan pada 22 Mei 2013 pukul 00.00 sampai dengan 23 Mei 2013 pukul 24.00 (selama 2 x 24 Jam). Pemasangan sensor regangan (strain gage) dilakukan pada gelagar boks baja dengan titik pengamatan pada daerah tumpuan dan daerah tengah bentang dengan tipikal konfigurasi sesuai dengan Gambar 2 dan Gambar 3. Untuk ramp C, pengamatan dilakukan pada bentang 6 dan untuk ramp D pengamatan dilakukan pada bentang 5.

Winarputro Adi R., Setyo H., Septinurriandiani, Achmad Riza C.

3


Gambar 3 Setup sensor pada Tomang IC Ramp D Evaluasi fatik Evaluasi fatik dilakukan dengan memperhitungkan tegangan atau regangan yang terjadi pada daerah lubang baut. Tegangan atau regangan yang terjadi perlu dikoreksi dengan memberikan faktor konsentrasi tegangan akibat keberadaan lubang baut. Adapun faktor koreksi untuk pelat baja berlubang yang dikenai beban lentur seperti dapat dilihat pada Gambar 4.


4


Gambar 4 Hubungan d/D dengan faktor konsentrasi tegangan (Kt) terhadap beban lentur [1] Regangan ukur yang diperoleh merupakan regangan akibat beban hidup sehingga perlu ditambahkan lagi regangan akibat beban mati dengan menggunakan analisis struktur. Kemudian regangan total yang diperoleh dikalikan dengan faktor pembesaran akibat adanya lubang baut dan faktor konsentrasi tegangan. Masing-masing tegangan dikelompokkan dengan rentang nilai regangan tertentu (strain range) untuk kemudian dilanjutkan dengan plotting strain range yang diperoleh dengan siklus beban yang terjadi pada kurva S/N. Kurva S/N merupakan grafik yang menunjukkan hubungan antara regangan atau tegangan pada siklus tertentu yang menyebabkan terjadinya fatik material. Pada analisis ini material baja dengan mutu SM 50Y(fy = 363 MPa) pada boks baja diasumsikan setara dengan baja ASTM A440 (fy = 345 MPa). Sehingga kurva S/N yang digunakan adalah kurva S/N baja ASTM A440 seperti pada Gambar 5. 0.03

Strain Amplitude

0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

1.E+07

N‐Cycles Gambar 5 Kurva S/N ASTM A440 [2]


5


4. Hasil dan pembahasan Perbandingan regangan ukur terhadap regangan izin baja Ramp C Berdasarkan data regangan ukur yang diperoleh di lapangan dibandingkan terhadap regangan izin baja serta regangan akibat beban mati dan beban hidup desain sehingga diperoleh contoh komparasi seperti terlihat pada Gambar 6. Pada Gambar 6 diperlihatkan data respon regangan pada STG 5 (memanjang) pada ramp C. Berdasarkan data pelaksanaan, mutu baja boks baja pada jembatan Tomang Interchange menggunakan baja mutu SM 50YA (fy = 363 MPa). Dengan menggunakan modulus elastisitas sama dengan 200.000 MPa dan angka keamanan sebesar 1,5 diperoleh regangan izin sebesar 1210 με. Kemudian dengan menggunakan regangan akibat beban mati sebesar 95 με (dari analisis struktur) dan regangan maksimum ukur sebesar 593 με diperoleh regangan maksimum sebesar 688 με < 1210 με. Nilai tersebut masih 50% terhadap regangan ijin baja sehingga struktur masih berespon dalam batas elastisnya (masih aman).

800.00

Regangan (10 ‐6 )

600.00 400.00 200.00 0.00 ‐200.00 ‐400.00 ‐600.00 31,997.0 32,468.0 32,939.0 33,410.0 33,881.0 34,352.0 34,823.0 35,294.0 35,765.0 36,236.0 36,707.0 37,178.0 37,649.0 38,120.0 38,591.0 39,062.0 39,533.0 40,004.0 40,475.0 40,946.0 41,417.0 41,888.0 42,359.0 42,830.0 43,301.0 43,772.0 44,243.0 44,714.0 45,185.0 45,656.0 46,127.0 46,598.0 47,069.0 47,540.0 48,011.0 48,482.0 48,953.0 49,424.0 49,895.0 50,366.0 50,837.0 51,308.0 51,779.0 52,250.0 52,721.0 53,192.0 53,663.0 54,134.0 54,605.0 55,076.0 55,547.0 56,018.0 56,489.0 56,960.0 57,431.0 57,902.0 58,373.0 58,844.0 59,315.0 59,786.0 60,257.0 60,728.0 61,199.0 61,670.0 62,141.0 62,612.0 63,083.0 63,554.0

‐800.00

1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 ‐200.00 ‐400.00 ‐600.00

regangan ukur regangan ijin baja regangan DL regangan DL+LL (BMS)

41,496.0 41,501.0 41,506.0 41,511.0 41,516.0 41,521.0 41,526.0 41,531.0 41,536.0 41,541.0 41,546.0 41,551.0 41,556.0 41,561.0 41,566.0 41,571.0 41,576.0 41,581.0 41,586.0 41,591.0 41,596.0 41,601.0 41,606.0 41,611.0 41,616.0 41,621.0 41,626.0 41,631.0 41,636.0 41,641.0 41,646.0 41,651.0 41,656.0 41,661.0 41,666.0 41,671.0 41,676.0 41,681.0 41,686.0 41,691.0 41,696.0 41,701.0 41,706.0 41,711.0 41,716.0 41,721.0 41,726.0 41,731.0 41,736.0 41,741.0 41,746.0 41,751.0 41,756.0 41,761.0 41,766.0 41,771.0

Regangan (10 ‐6)

Time (Sec)

Time (Sec)

Gambar 6 Perbandingan regangan ukur terhadap regangan izin baja dan desain (data STG-5) ramp C [3] Ramp D Dengan cara analisis yang sama diperoleh grafik perbandingan regangan ukur dan regangan izin baja seperti terlihat pada Gambar 7. Pada Gambar 7 tersebut memperlihatkan data respon regangan pada STG 1 (memanjang) pada ramp D. Dengan mutu baja SM 50YA (fy = 363 MPa), maka diperoleh regangan izin sebesar 1210 με dengan asumsi angka keamanan 1,5. Dengan menggunakan regangan akibat beban mati sebesar 101 με dan regangan maksimum ukur sebesar 272 με diperoleh regangan maksimum sebesar 373 με < 1210 με. Nilai tersebut masih 31% terhadap regangan ijin baja sehingga struktur masih berespon dalam batas elastisnya.


6


500

Regangan (10 ‐6 )

400 300 200 100 0 ‐100 ‐200

01 465 929 1,393 1,857 2,321 2,785 3,249 3,713 4,177 4,641 5,105 5,569 6,033 6,497 6,961 7,425 7,889 8,353 8,817 9,281 9,745 10,209 10,673 11,137 11,601 12,065 12,529 12,993 13,457 13,921 14,385 14,849 15,313 15,777 16,241 16,705 17,169 17,633 18,097 18,561 19,025 19,489 19,953 20,417 20,881 21,345 21,809 22,273 22,737 23,201 23,665 24,129 24,593 25,057 25,521 25,985 26,449 26,913 27,377 27,841 28,305 28,769 29,233 29,697 30,161 30,625 31,089 31,553

‐300

Time (Sec)

1400.00 1200.00 Regangan (10 ‐6)

1000.00 800.00 600.00

regangan ukur

400.00

regangan ijin baja

200.00

regangan DL

0.00

regangan DL+LL (BMS)

‐200.00 3,000 3,018 3,036 3,054 3,072 3,090 3,108 3,126 3,144 3,162 3,180 3,198 3,216 3,234 3,252 3,270 3,288 3,306 3,324 3,342 3,360 3,378 3,396 3,414 3,432 3,450 3,468 3,486 3,504 3,522 3,540 3,558 3,576 3,594 3,612 3,630 3,648 3,666 3,684 3,702 3,720 3,738 3,756 3,774 3,792 3,810 3,828 3,846 3,864 3,882 3,900 3,918 3,936 3,954 3,972 3,990

‐400.00

Time (Sec)

Gambar 7 Perbandingan regangan ukur terhadap regangan izin baja dan desain (data STG-1) ramp D [3] Analisis fatik Perhitungan fatik dilakukan dengan membandingkan karakteristik fatik material baja terhadap data regangan ukur dengan menggunakan bantuan kurva S/N. Pada analisis ini material baja SM 50Y diasumsikan setara dengan baja ASTM A440 (fy = 345 MPa). Selanjutnya berdasarkan hasil pengukuran lapangan diperoleh data regangan beserta frekuensi pada ramp C dan ramp D. Data tersebut diplot pada kurva S/N untuk baja A440 sehingga diperoleh hasil seperti tergambar pada Gambar 8. Berdasarkan Gambar 8, terlihat bahwa grafik hasil pengukuran lapangan berada dibawah batas fatik baja sehingga dapat dikatakan selama umur jembatan belum terjadi fatik.

0.03

Strain Amplitude

0.025

SN‐A440 data ukur ramp‐c

0.02

data ukur ramp‐d

0.015 0.01 0.005 0 1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

1.E+07

N‐Cycles

Gambar 8 Daerah regangan ukur ramp C dan D pada kurva S/N [3] Winarputro Adi R., Setyo H., Septinurriandiani, Achmad Riza C.

7


5. Kesimpulan Berdasarkan pengamatan regangan selama 2 x 24 jam pada Jembatan Tomang Interchange ramp C dan D, diperoleh hasil bahwa regangan yang terjadi pada boks baja akibat beban lalu-lintas masih berada dalam batas elastis dan masih di bawah regangan ijin baja. Kemudian, analisa fatik menunjukkan bahwa rentang regangan (strain range) yang terjadi pada serat bawah boks baja ramp C dan D hingga umur jembatan saat ini masih berada di bawah batas ijin fatik material baja.

Pustaka 1. Gambar hubungan d/D terhadap faktor konsentrasi tegangan pada pelat berlubang, http://www.mae.ncsu.edu/eischen/courses/mae316/docs/Appendix_C.pdf, diunduh pada 1 Maret 2014 2. Boyer H., (1986) Atlas of Fatigue Curves, ASM International 3. Balai Jembatan dan Bangunan Pelengkap Jalan, (2013), Laporan Pemeriksaan Simpang Susun Tomang Ramp C dan D pada Ruas Tol CTC 4. AASHTO LRFD Bridge Design Specification, 2012 5. Departemen Pekerjaan Umum,”Bridge management System (BMS) – Bridge Design Manual”, Direktorat Jenderal Bina Marga, 1992. 6. Bridge Design Manual Section 2 Design Metodology (BMS 6-M2), Directorate General of Highway Ministry of Public Works, Republic of Indonesia, 3 Desember 1992.


8

EVALUASI KINERJA JEMBATAN BERDASARKAN DATA REGANGAN SECARA MENERUS STUDI KASUS : JEMBATAN TOMANG INTERCHANGE

Recommend Documents