LAPORAN TUGAS AKHIR
KAJIAN KOMPARATIF SISTEM BENTANG SEDERHANA VERSUS SISTEM BENTANG MENERUS TERINTEGRAL PADA STRUKTUR GUIDEWAY MONOREL
Oleh :
KHRISNA VIERANANDA
BAGUS RIYANTO
15002125
15002140
Dosen Pembimbing :
Ir. Iswandi Imran, M.Sc., Ph. D. Ir. Biemo W. Soemardi M.Sc., Ph.D.
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
TUGAS AKHIR KAJIAN KOMPARATIF SISTEM BENTANG SEDERHANA VERSUS SISTEM BENTANG MENERUS TERINTEGRAL PADA STRUKTUR GUIDEWAY MONOREL
oleh
Khrisna Vierananda
Bagus Riyanto
15002125
15002140
DISETUJUI oleh PEMBIMBING I
PEMBIMBING II
Ir. Iswandi Imran, MSc, Ph.D
Ir. Biemo W. Soemardi, MSc, Ph.D
MENGETAHUI
KOORDINATOR TUGAS AKHIR
KETUA PROGRAM STUDI
KELOMPOK KEPAKARAN STRUKTUR
TEKNIK SIPIL
Dr. Ir. Made Suarjana
Dr. Ir. Herlien D. Setio
BANDUNG, FEBRUARI 2007
ii
ABSTRAK KAJIAN KOMPARATIF SISTEM BENTANG SEDERHANA VERSUS SISTEM BENTANG MENERUS TERINTEGRAL PADA STRUKTUR GUIDEWAY MONOREL, Khrisna Vierananda (15002125) dan Bagus Riyanto (15002140), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2007. Salah satu bagian yang penting pada struktur monorel adalah bagian guideway. Ada beberapa sistem struktur guideway terkait dengan hubungan antar elemen struktur pada tumpuannya, yaitu bentang sederhana, bentang menerus tak terintegral, dan bentang menerus terintegral. Berdasarkan desain akhir yang ada dan adanya beberapa alternatif sistem struktur guideway, maka penulis merasa perlu untuk mengkaji kinerja/performance sistem struktur guideway yang lain, yang dianggap paling memenuhi berbagai macam tuntutan seperti ekonomis, efisien, bernilai estetis, performa dan gangguan minimum baik selama masa konstruksi maupun masa operasional. Dalam tugas akhir ini akan dibandingkan antara sistem bentang sederhana dengan sistem bentang menerus terintegral. Sistem bentang sederhana adalah sistem dimana tidak ada kontinuitas antara girder dengan girder dan antara girder dengan pier. Sistem bentang menerus terintegral adalah istem dimana menggunakan girder yang menerus dan telah menyatu dengan pier yang berperilaku seperti portal. Sistem ini berperilaku seperti portal. Desain kriteria yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini diambil langsung dari Desain Kriteria Laporan Perencanaan yang dikeluarkan oleh PT. ADHI KARYA tentang struktur Guideway Monorel section Asia Afrika, Jakarta, tahun 2004. Pada studi ini diambil salah satu section Green Line yang berlokasi di daerah Kuningan Sentral yaitu section 20, Sta.6+080 s/d Sta.6+200 sebagai lokasi kajian. Pada tahap desain elemen-elemen struktur yang akan dikaji berupa girder, pier, pierhead, bearing, diafragma, dan ekspansion joint Ditinjau dari aspek struktur, kerugian sistem bentang menerus terintegral adalah adanya kekangan antara girder dan pier yang bersifat monolit menyebabkan deformasi akibat gaya prategang, temperatur, efek susut dan rangkak beton yang terbesar terjadi pada pier terluar. Kekurangan sistem bentang sederhana girder memerlukan jumlah tendon yang lebih banyak karena seluruh momen dan tegangan yang besar ditengah bentang. Sistem ini juga memerlukan perangkat tambahan yaitu diafragma. Ditinjau aspek pelaksanaannya, sistem bentang menerus terintegral memiliki tingkat kesulitan yang lebih akibat adanya aplikasi continuity tendon dan pemasangan tulangan yang padat didaerah interior untuk membentuk satu kesatuan sistem portal. Ditinjau aspek kenyamanannya, sistem bentang menerus terintegral memberikan tingkat kenyamanan yang lebih baik yang disebabkan berkurangnya daerah sambungan antar bentang. Ditinjau aspek biaya bahan konstruksinya, untuk bentang sederhana berjumlah Rp.612 juta sedangkan bentang menerus terintegral menghasilkan total biaya Rp. 484 juta. Kata kunci : Bentang sederhana dan Bentang menerus terintegral.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan karunia dan rahmat-Nya sehingga akhirnya laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan tepat waktu, sesuai dengan apa yang direncanakan dan diharapkan. Tugas Akhir merupakan kegiatan menjelang akhir pendidikan sarjana teknik di program studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung. Di program studi Teknik Sipil, Tugas Akhir pada dasarnya merupakan latihan pemahaman menyeluruh mengenai bidang ilmu Teknik Sipil, yang merangkum bagian-bagian yang dipelajari secara terpisah-pisah dalam kurikulum, dengan mendalami salah satu bidang kepakaran yang tersedia. Dalam hal ini bidang kepakaran yang kami dalami adalah Rekayasa Struktur. Seiring dengan bertambahnya penduduk di Jakarta, dibutuhkan suatu moda transportasi baru yang cepat, aman dan tidak menambah beban kemacetan di Jakarta. Moda baru tersebut adalah Monorel. Terkait dengan hal tersebut, Tugas Akhir yang berjudul “Kajian Komparatif Sistem bentang Sederhana Versus Sistem Bentang Menerus Terintegral Pada Struktur Guideway Monorel”, ini mencoba memperoleh gambaran yang lebih rinci sistem struktur guideway dengan membandingkan dua sistem struktur yang dapat digunakan. Proses penyusunan laporan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini Penulis bermaksud mengucapkan terima kasih kepada: 1. Program PHK-A3 Teknik Sipil ITB yang memberikan kesempatan bagi Penulis untuk bergabung dalam program tugas akhir ini 2. Ir. Iswandi Imran, MSc, Ph.D dan Ir. Biemo W. Soemardi, MSc, Ph.D selaku dosen pembimbing 3. Dr. Ir. Made Suarjana dan Dr. Ir. Awal Surono selaku dosen penguji 4. Serta semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini belum sepenuhnya sempurna, mengingat keterbatasan pengetahuan yang Penulis miliki serta berbagai kendala lainnya. Untuk itu, kritik dan saran yang membina sangat Penulis harapkan demi perbaikan laporan ini kelak. Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir ini memenuhi syarat dan dapat bermanfaat pula bagi pembacanya. Bandung, Februari 2007 Penulis
iv
Kupersembahkan untuk Allah SWT, atas segala karunia dan nikmat yang telah diberikan padaku. Bapak dan Ibu atas segala curahan cinta dan kasih sayang yang diberikan selama hidupku. Mbak Ina dan De Adi, makasih udah jadi kakak dan ade yang baik buatku. Mas Bonie, makasih mas udah jadi figur kakak cowo buat aku. Emak, yang ga pernah berhenti menasihatiku dan memberikan dukungan untukku Keluarga besarku, Uwa Last, Uwa Komar, Bulik Tatik, Uwa Elin, Uwa Otong, Uwa Tuti, Uwa Iyah, para sepupu tercinta, dan keponakan-keponakaku yang luculucu. Melati, yang telah hadir di saat yang tepat. Makasih udah sabar banget dan ngerti banget sama aku. Kamu… Keluarga Besar Imam Bonjol 41, makasih udah jadi keluarga baruku selama 4 tahun terakhir ini. Bogel, tengkyu berat atas kerjasamanya ya! Wira, yang udah sabar menjawab segala pertanyaan-pertanyaan bodoh kita. Ebi, Tania, Rita, Dea, dan Icha. Makasih atas semua yang pernah kita lalui. Tak ketinggalan juga Faiza, Andrani, dan Risca. Tanpa kalian semua, aku ga akan seperti ini. TEAM TURBO : Suker (dan Renni juga), Unchu, Keong, Woro, dan Memes. Kok bisa ada manusia macam kalian? Tak tergantikan dan tak terlupakan. Rian si Jablai, Bank Tongki, Romy, Andar, Ijal, Jabal, Renal, Oji, Nia, Fika, dan Manda, yang telah menjadi TEAM TURBO EKSTRA!! Loe asik gw nyantai loe usik gw bantai. Alamanda C-50, atas tempat tidur, makan, minum, es krim, internet, dan semua fasilitasnya. Makasi ya Mama dan Papa Woro. B 1063 AB, D 1193 DV, dan B 2492 OJ yang telah mengantarkanku menuju tempa-tempat terindah selama masa kuliahku. TM + Family : Ubay,Kiky, dan Leni. Kebersamaan kita dulu tak terupakan. Dede, Zaki, Adhiet, Nina,Ncos, Cumay,Stanno, dan Ghozy. Inilah hasil perjuangan kita. Makasih ya untuk kebersamaannya di studio monorel tercinta. Rini partner KP-ku, Jade yang suka bawa bekal makan siang, Stella, Putri, Sofi, dan Ibu-Ibu 02 lainnya yang ga bisa disebutkan satu-satu. Bos 2002, Dimas, Ki Ageung Serang, Gillmar, Dadan, Salman, Edwin, Budi, Lukas, Ijem, Anjar, Manto, Fitrah, Srigala, Buna dan bos-bos lainnya yang masih banyak lagi. Sukses ya buat kalian! Teman-teman HMS 98-2005, yang udah jadi keluarga besarku di ITB. HMS-ku yang udah memberiku banyak pelajaran yang bermanfaat. Jayalah selalu, dan tetaplah menjadi himpunan terbaik di ITB.
Tak ada manusia yang sempurna, namun tak ada salahnya menuju kesempurnaan
-VIAN-
v
I would like to thanks to : Allah SWT, atas segala karuniaNya selama hidupku Ayahanda Parmin dan Ibunda Nuryati, terima kasih untuk semuanya, katakata takkan mampu mengungkapkannya Mbak Netty, Ayu dan Nova I love u sist Dosen-Dosen ku, Pak Is, Pak Biemo, Pak Made, Pak Awal, terima kasih atas semua ilmu yang telah diberikan. Wira si Bali apa jadinya TA kami tanpa penampakan dirimu… nuhun pisan wir.. Al-Mu’minun-ers, Teman-teman saat berbahagia dan pengganggu kerja TA… Citta penyemangat TA dan pelipur lara disaat susah Noeniq dan Putri teman sepanjang masa… Edwin, Tommy, Salman, Dadan, Ucil, Soni, Stella, Nia, Fika, Sofi, sahabat sahabatku dikala suka dan duka, terima kasih atas persahabatan ini, tanpa kalian hidupku takkan bermakna… meski lebih banyak makna hura-hura hingga tertunda kelulusan ini… Vian, patner TA ku, teman berbagi keluh kesah dan berbagi tugas akhir hehe thanks berat ya Datul, Ivan, Cecep, Rahma,dan Adi yang telah menjadi advisor selama ini. Dede, Zacki, Adhiet, Nina, Ncos, Cumay, Stanno, Ghozy, teman seperjuangan semonorel sestudio semuanya, terima kasih banyak atas semua dukungannya. Manto, Budi, Ridwan, Maki, Fitrah, Buna, Jefry, Andri, Cecep Muhtaj, Rommy, Iqbal, Amar, seneng banget bisa wisuda bareng kalian. Bos-bis 2002, Ki Ageng Serang, Gilmar, Ijal, Ijem, Uncu, Jade, Suker, Andar, Anjar, Shiro, n semua yang tidak bisa disebutkan satu per satu, semoga sukses semuanya…. HMS ITB, Kuabdikan jiwa dan ragaku padamu seumur hidupku…
Terima Kasih Terima Kasih dan Terima Kasih
Bagus (bogel) Bacalah dengan (menyebut) nama Tuhan-mu yang menciptakan Dia telah menciptakan manusia dari segumpal darah Bacalah, dan Tuhan-mulah Yang Maha Pemurah Yang mengajar manusia dengan perantaraan kalam Dia mengajarkan kepada manusia apa yang tidak diketahuinya (Al-Alaq 1-5) vi
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………………... ii ABSTRAK ........................................................................................................................... iii KATA PENGANTAR .......................................................................................................... iv DAFTAR ISI ....................................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR............................................................................................................ ix DAFTAR TABEL ................................................................................................................. x Bab I ....................................................................................................................................I-1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................................I-1 1.2 Permasalahan ........................................................................................................I-2 1.3 Tujuan ...................................................................................................................I-3 1.4 Batasan ..................................................................................................................I-3 1.5 Metodologi ............................................................................................................I-3 1.6 Sistematika Penulisan ...........................................................................................I-5 Bab II ................................................................................................................................. II-1 2.1 Umum ................................................................................................................. II-1 2.2 Guideway Monorel ............................................................................................. II-1 2.3 Sistem Struktur Guideway .................................................................................. II-4 2.3.1 Bentang Sederhana ...................................................................................... II-4 2.3.2 Bentang Menerus Tak Terintegral ............................................................... II-4 2.3.3 Bentang Menerus Terintegral ...................................................................... II-4 Bab III ............................................................................................................................... III-1 3.1 Durabilitas .......................................................................................................... III-1 3.2 Pembebanan dan Efek-Efek yang Mempengaruhi ............................................. III-2 3.2.1 Dead Load .................................................................................................. III-2 3.2.2 Transit Vehicle Live Load .......................................................................... III-2 3.2.2.1 Beban Vertikal Kendaraan .................................................................. III-2 3.2.2.2 Beban Impak ....................................................................................... III-3 3.2.2.3 Beban Rem (LFe&LFn) ...................................................................... III-4 3.2.2.4 Beban Hunting “Snake Load”(HL) ..................................................... III-4 3.2.2.5 Beban Sentrifugal ................................................................................ III-5 3.2.2.6 Beban Buffer ....................................................................................... III-5 3.2.3 Beban Angin ............................................................................................... III-5 3.2.4 Efek Temperatur ......................................................................................... III-6 3.2.5 Efek Rangkak dan Susut pada beton .......................................................... III-7 3.2.5.1 Rangkak pada beton, CR ..................................................................... III-7 3.2.5.2 Susut pada beton, SH .......................................................................... III-7 3.2.6 Perbedaan Penurunan ................................................................................. III-8 3.2.7 Beban Gempa ............................................................................................. III-8 3.2.8 Collision Load .......................................................................................... III-11 3.3 Kombinasi Pembebanan .................................................................................. III-12 3.4 Spesifikasi Material ......................................................................................... III-13 3.4.1 Beton......................................................................................................... III-13 3.4.2 Tulangan ................................................................................................... III-14 3.4.3 Tendon Prategang ..................................................................................... III-15 3.5 Tegangan Ijin ................................................................................................... III-15 3.5.1 Beton......................................................................................................... III-15 3.5.1.1 Tegangan Tekan yang diijinkan ........................................................ III-15
vii
3.5.1.2 Tegangan Tarik yang diijinkan ......................................................... III-16 3.5.2 Tendon Prategang ..................................................................................... III-16 3.5.3 Tulangan struktural ................................................................................... III-16 3.5.4 Tegangan pada daerah pengangkuran....................................................... III-16 3.6 Selimut Beton Minimum ................................................................................. III-16 3.6.1 Balok dan Girder ...................................................................................... III-17 3.6.2 Kolom ....................................................................................................... III-17 3.6.3 Beton yang berhubungan dengan tanah .................................................... III-17 Bab IV ..............................................................................................................................IV-1 4.1 Umum ................................................................................................................IV-1 4.2 Bentang Sederhana.............................................................................................IV-2 4.2.1 Girder ..........................................................................................................IV-2 4.2.2 Pierhead ......................................................................................................IV-4 4.2.3 Pier ..............................................................................................................IV-5 4.2.4 Perangkat Tambahan di Luar Struktur Utama ............................................IV-8 4.2.4.1 Bearing ................................................................................................IV-8 4.2.4.2 Ekspansion Joint..................................................................................IV-8 4.2.4.3 Diafragma ............................................................................................IV-8 4.3 Bentang Menerus Terintegral ............................................................................IV-9 4.3.1 Girder ........................................................................................................IV-10 4.3.2 Pierhead ....................................................................................................IV-11 4.3.3 Pier ............................................................................................................IV-12 4.3.4 Perangkat Tambahan di Luar Struktur Utama ..........................................IV-14 4.4 Resume Perbandingan Desain Kedua Bentang ................................................IV-15 Bab V ................................................................................................................................. V-1 5.1 Umum ................................................................................................................. V-1 5.2 Aspek Struktur .................................................................................................... V-1 5.3 Aspek Kenyamanan ............................................................................................ V-4 5.4 Aspek Pelaksanaan.............................................................................................. V-4 5.5 Aspek Biaya ........................................................................................................ V-7 5.5.1 Biaya Bahan................................................................................................. V-7 5.5.1.1 Analisis Volume Bahan........................................................................ V-7 5.5.1.2 Analisis Harga Satuan Bahan ............................................................... V-9 5.5.1.3 Total Biaya Bahan .............................................................................. V-10 5.5.2 Biaya Produksi........................................................................................... V-10 5.5.3 Biaya Peralatan .......................................................................................... V-11 5.5.4 Biaya Upah ................................................................................................ V-11 5.5.5 Biaya Transportasi ..................................................................................... V-11 5.5.6 Overhead .................................................................................................... V-12 5.5.7 Biaya Tak Terduga .................................................................................... V-12 Bab VI ..............................................................................................................................VI-1 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... xi
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1-1 Bagan Alur Metodologi ...................................................................................I-4 Gambar II-1 Guideway pada alinyemen lurus dan melengkung ....................................... II-2 Gambar II-2 Guideway yang terintegrasi dengan pemandangan kota .............................. II-2 Gambar II-3 Pelaksanaan Konstruksi Guideway............................................................... II-3 Gambar II-4 Jenis-jenis Desain Guideway ........................................................................ II-4 Gambar II-5 Struktur Guideway di Kuala Lumpur ........................................................... II-5 Gambar III-1 Standar Hitachi ........................................................................................... III-2 Gambar III-2 Aplikasi Live Load pada girder .................................................................. III-2 Gambar III-3 Aplikasi Beban Hunting pada girder .......................................................... III-4 Gambar III-4 Aplikasi beban angin pada girder ............................................................... III-6 Gambar III-5 Aplikasi beban angin pada kereta............................................................... III-6 Gambar III-6 Aplikasi beban penurunan .......................................................................... III-8 Gambar III-7 Design Response Spectra ........................................................................... III-9 Gambar III-8 Revisi Design Response Spectra .............................................................. III-10 Gambar III-9 Aplikasi beban gempa arah-x dan arah-y ................................................. III-11 Gambar III-10 Aplikasi Collision load pada pier ........................................................... III-12 Gambar IV-1 Penampang Maelintang Guideway ............................................................IV-2 Gambar IV-2 Eksentrisitas Tendon ..................................................................................IV-3 Gambar IV-3 Desain Daerah Angkur ...............................................................................IV-3 Gambar IV-4 Bagan Proses Desain Girder ......................................................................IV-4 Gambar IV-5 Pemodelan girder, bearing, diafragma, pierhead, dan pier pada bentang sederhana ..........................................................................................................................IV-5 Gambar IV-6 Bagan Proses Desain Pier ..........................................................................IV-6 Gambar IV-7 Pemodelan pier dengan beban LL+I pada kedua sisi, yang tiap sisinya dilalui 4 kereta .............................................................................................................................IV-6 Gambar IV-8 Desain tulangan vertikal dan penampang kolom .......................................IV-7 Gambar IV-9 Desain confinement kolom ........................................................................IV-7 Gambar IV-10 Pemodelan bentang menerus terintegral ................................................IV-10 Gambar IV-11 Desain daerah pengangkuran .................................................................IV-11 Gambar IV-12 Desain tulangan vertikal dan penampang kolom eksterior ....................IV-13 Gambar IV-13 Desain confinement kolom eksterior .....................................................IV-13 Gambar IV-14 Desain tulangan vertikal dan penampang kolom interior ......................IV-14 Gambar IV-15 Desain confinement kolom interior........................................................IV-14 Gambar V-1 Flat bed ......................................................................................................... V-5 Gambar V-2 Pemecahan Girder menjadi 4 bagian ............................................................ V-6 Gambar V-3 Proses Erection Girder .................................................................................. V-6
ix
DAFTAR TABEL Tabel II-1 Spesifikasi Guideway standar Hitachi .............................................................. II-3 Tabel III-1 Beban Impak .................................................................................................. III-3 Tabel III-2 Kombinasi Pembebanan masa layan ............................................................ III-12 Tabel III-3 Kombinasi Pembebanan Ultimate ................................................................ III-13 Tabel III-4 Kekuatan Minimum Beton umur 28 hari ..................................................... III-14 Tabel III-5 Tegangan leleh minimum baja ..................................................................... III-14 Tabel III-6 Karakteristik Tendon Prategang................................................................... III-15 Tabel IV-1 Tabel Eksentrisitas span tendon dan continuity tendon ...............................IV-10 Tabel IV-2 Tabel perbandingan bentang sederhana dan menerus terintegral ................IV-15 Tabel V-1 Tabel hasil akhir kedua bentang ....................................................................... V-2 Tabel V-2 Volume Penulangan ......................................................................................... V-8 Tabel V-3 Volume Bahan .................................................................................................. V-9 Tabel V-4 Harga Satuan Bahan ......................................................................................... V-9 Tabel V-5 Perkiraan Total Biaya Bahan ......................................................................... V-10
x
