MODEL PENURUNAN KONDISI JEMBATAN GELAGAR BETON BERTULANG
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
R. ASEP ACHMAD MUCHYIDIN NIM : 25002047 Program Studi Magister Teknik Sipil Bidang Rekayasa dan Manajemen Infrastruktur
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2005
(+) 1 CD ROM disimpan di Bagian Pengadaan
Untuk Ayahanda dan Ibunda ku Untuk Kakak-Kakak ku Untuk Pendamping Hidup ku - Ratna Kumalasari dan Generasi Penerus ku - R. Muhammad Afzaal Rizwaan
i
ABSTRAK MODEL PENURUNAN KONDISI JEMBATAN GELAGAR BETON BERTULANG Oleh R. Asep Achmad Muchyidin NIM : 25002047 Proses perencanaan yang tepat sangat menentukan dalam pencapaian suatu kegiatan pemeliharaan yang efektif dan efisien agar tingkat pelayanan yang harus disediakan oleh suatu bangunan infrastruktur dapat terpenuhi. Salah satu hal yang diperlukan dalam suatu proses perencanaan adalah adanya kemampuan dari pihak pengambil keputusan dalam memperoleh informasi yang berkaitan dengan perkiraan kondisi suatu bangunan infrastruktur pada masa yang akan datang agar aspek penganggaran, pembiayaan dan kebijakan dapat ditentukan secara tepat sesuai dengan kebutuhan sehingga tidak terjadi kegiatan pemeliharaan yang terlalu cepat ataupun terlalu lambat. Perkiraan mengenai kondisi suatu bangunan infrastruktur pada masa yang akan datang dapat diperoleh melalui suatu model penurunan kondisi dari bangunan infrastruktur tersebut. Model penurunan kondisi bangunan infrastruktur jembatan yang saat ini dipakai dalam program sistem manajemen jembatan Integrated Bridge Management System (IBMS), didalam penghitungannya hanya mempertimbangkan aspek umur dari bangunan jembatan tersebut saja dan tanpa mempertimbangkan aspek-aspek lainnya yang menurut pengamatan diperkirakan mempengaruhi penurunan kondisi tersebut. Analisa dilakukan terhadap data dari jembatan-jembatan yang berada pada ruas jalan propinsi di propinsi Jawa Barat dengan tipe bangunan atas gelagar beton bertulang (GTI). Data jembatan tersebut mencatat data-data mengenai panjang bentang jembatan, lebar jembatan, umur jembatan dan beban lalu-lintas AADT yang diasumsikan mempengaruhi perubahan nilai kondisi serta data nilai kondisi jembatan yang akan dianalisa perubahannya. Hasil analisa data menunjukkan bahwa variabel-variabel bebas yang diasumsikan mempengaruhi perubahan nilai kondisi jembatan secara bersama-sama mempengaruhi variabel terikat yaitu perubahan nilai kondisi. Apabila dianalisa lebih lanjut terhadap masing-masing variabel bebas dalam mempengaruhi variabel terikat, diperoleh hasil bahwa variabel bebas umur dan beban lalu-lintas AADT mempengaruhi secara signifikan terhadap variabel terikat perubahan nilai kondisi. Perbandingan hasil perkiraan perubahan nilai kondisi antara perubahan nilai kondisi berdasarkan persamaan hasil analisa menggunakan metoda ordered-probit dan perubahan nilai kondisi berdasarkan model yang dipakai dalam IBMS dengan perubahan nilai kondisi berdasarkan data yang terkumpul menunjukkan bahwa nilai perkiraan perubahan nilai kondisi yang dihasilkan oleh metoda orderedprobit lebih mendekati nilai kondisi yang ada. Kata kunci (keywords): model penurunan kondisi, penurunan kondisi jembatan.
ii
ABSTRACT DETERIORATION MODEL OF REINFORCED CONCRETE GIRDER BRIDGE By R. Asep Achmad Muchyidin NIM : 25002047 Serviceability level of an infrastructure is highly depending on a planning of the infrastructure maintenance program. The ability to predict future condition of an infrastructure is a very important aspect in order to make an effective and efficient maintenance program so the budgeting and treatment decision making can be made accurately. Future infrastructure condition prediction can be obtained by using an infrastructure deterioration model, and for bridge infrastructure deterioration model, Integrated Bridge Management System (IBMS) use a deterioration model which only take bridge age aspect into account. This study is tried to develop a bridge deterioration model which take more aspect other than age into account. This study is limited to the reinforced concrete girder bridge on the provincial road of West Java, and the data collected are length of span, width, age, traffic load represented by AADT (Average Annual Daily Traffic) which are assumed to have an effect on bridge deterioration. The study shows that the independent variables that assumed have an effect on bridge deterioration, the most significant are bridge age and traffic load AADT. A comparison of ordered probit base deterioration model and IBMS deterioration model shows that the ordered probit base deterioration model is more accurate to predict future bridge deterioration. Keywords: deterioration model, bridge deterioration.
iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan berkahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Dalam kesempatan ini pula perkenankan penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Ir. Muhamad Abduh selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis, 2. Dr. Ir. Bambang Sugeng dan Dr. Ir. Herlien D. Setio selaku tim penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk perbaikan dalam penulisan karya tulis ini, 3. Seluruh staf pengajar program studi Rekayasa dan Manajemen Infrastruktur yang telah membagi ilmunya kepada penulis, 4. Seluruh karyawan tata usaha Program Magister Teknik Sipil yang telah memberikan kelancaran kepada penulis selama masa perkuliahan hingga selesai, 5. Ibu Udjianna S. Pasaribu yang telah berkenan meluangkan waktunya dan berbagi ilmunya dengan penulis, 6. Dinas Bina Marga Propinsi Jawa Barat yang telah bersedia memberikan data-datanya, 7. Pak Toni Heryana dan Ranto Permana atas segala sumbangan pikirannya serta Ibu Diah atas luangan waktunya, 8. Rekan-rekan RMI 2002 atas diskusi dan dukungan morilnya, 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalasnya dan mencatatnya sebagai amal ibadah.
Kritik dan saran sangat penulis harapkan untuk perbaikan tesis ini serta penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.
Bandung, Agustus 2005
Penulis
v
DAFTAR ISI ABSTRAK ...........................................................................................................
i
ABSTRACT ......................................................................................................... ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS.................................................................. iii UCAPAN TERIMAKASIH................................................................................. iv DAFTAR ISI........................................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI ............................................................ viii DAFTAR TABEL................................................................................................ ix DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG....................................................... x Bab I
Bab II
Pendahuluan I.1
Latar Belakang ..........................................................................
1
I.2
Identifikasi Permasalahan .........................................................
2
I.3
Tujuan Penelitian....................................................................... 5
I.4
Manfaat Penelitian..................................................................... 5
I.5
Batasan atau Lingkup Kajian ....................................................
6
Studi Literatur II.1 Faktor-Faktor Yang Berpengaruh Pada Penurunan Kondisi Suatu Bangunan Infrastruktur Jembatan .............................................
7
II.2 Perbedaan Sifat Antar Bangunan Infrastruktur Jembatan Sejenis ................................................................................................... 12 II.3 Pengaruh dari Faktor-Faktor yang Tidak Terukur terhadap Penurunan Kondisi Bangunan Infrastruktur Jembatan ............. 12 II.4 Pengaruh dari Bentuk Konstruksi terhadap Penurunan Kondisi Bangunan Infrastruktur Jembatan ............................................. 13 II.5 Tata cara Pemberian Nilai Kondisi Bangunan Infrastruktur Jembatan.................................................................................... 13 Bab III
Program Penelitian dan Metodologi III.1 Program Penelitian .................................................................... 18 III.2 Metode yang Digunakan ........................................................... 19 III.3 Jenis dan Sumber Data .............................................................. 20 III.4 Teknik Analisis Data................................................................. 20
vi
Bab IV
Presentasi dan Analisis Data IV.1 Presentasi Data .......................................................................... 26 IV.2 Analisis Data ............................................................................. 32 IV.3 Rangkuman Hasil Analisa Data ................................................ 47
Bab V
Kesimpulan dan Saran V.1 Kesimpulan................................................................................ 60 V.2 Saran.......................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 64
vii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A
Data awal jembatan ..................................................................... 65 A.1 Data awal tahun 2001............................................................ 65 A.2 Data awal tahun 2002............................................................ 68 A.3 Data awal tahun 2003............................................................ 71
Lampiran B
Data perubahan nilai kondisi ....................................................... 74 B.1 Data perubahan tahun 2001-2002 ......................................... 74 B.2 Data perubahan tahun 2002-2003 ......................................... 77
Lampiran C
Data komposisi kendaraan ........................................................... 80
Lampiran D
Langkah perhitungan peluang perubahan dan nilai Uin ............... 83 D.1 Nilai kondisi awal 0 .............................................................. 83 D.2 Nilai kondisi awal 1 .............................................................. 85 D.3 Nilai kondisi awal 2 .............................................................. 86
Lampiran E
Langkah perhitungan standar error .............................................. 87 E.1 Nilai kondisi awal 0 ............................................................... 87 E.2 Nilai kondisi awal 1 ............................................................... 88 E.3 Nilai kondisi awal 2 ............................................................... 89
viii
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI Gambar I.1
Tipikal kurva kerusakan ...........................................................
3
Gambar III.1
Diagram alir tahapan penelitian ................................................ 19
Gambar IV.1
Persentase jumlah jembatan berdasarkan nilai kondisi awal .... 27
Gambar IV.2
Persentase perubahan nilai kondisi berdasarkan nilai kondisi awal ................................................................................................... 28
Gambar IV.3
Diagram alir analisa data dalam pembuatan model ordered-probit ................................................................................................... 33
Gambar IV.4
Grafik “Umur” dan “Beban” untuk NKawal=0 .......................... 48
Gambar IV.5
Grafik “Umur” dan “Beban” untuk NKawal=1 .......................... 50
Gambar IV.6
Grafik “Umur” dan “Beban” untuk NKawal=2 .......................... 52
Gambar IV.7
Perbandingan hasil dengan model IBMS untuk NKawal=0........ 55
Gambar IV.8
Perbandingan hasil dengan model IBMS untuk NKawal=1........ 57
Gambar IV.9
Perbandingan hasil dengan model IBMS untuk NKawal=2 ....... 58
ix
DAFTAR TABEL Tabel IV.1 Variabel bebas yang dipergunakan dalam penelitian...................... 26 Tabel IV.2 Penilaian nilai kondisi berdasarkan IBMS ...................................... 27 Tabel IV.3 Hasil estimasi parameter ................................................................. 31 Tabel IV.4 Hasil uji Kolmogorov-Smirnov NK=0 ........................................... 35 Tabel IV.5 Hasil uji signifikansi simultan NK=0 ............................................. 35 Tabel IV.6 Hasil uji signifikansi parameter individual NK=0 .......................... 36 Tabel IV.7 Hasil uji signifikansi parameter individual dengan variabel LUAS 37 Tabel IV.8 Hasil perhitungan dengan LIMDEP untuk NK=0 .......................... 37 Tabel IV.9 Hasil uji Kolmogorov-Smirnov NK=1 ........................................... 39 Tabel IV.10 Hasil uji signifikansi simultan NK=1 ............................................. 40 Tabel IV.11 Hasil uji signifikansi parameter individual NK=1 .......................... 40 Tabel IV.12 Hasil uji signifikansi parameter individual dengan variabel LUAS 41 Tabel IV.13 Hasil perhitungan dengan LIMDEP untuk NK=1 .......................... 42 Tabel IV.14 Hasil uji Kolmogorov-Smirnov NK=2 ........................................... 44 Tabel IV.15 Hasil uji signifikansi simultan NK=2 ............................................. 44 Tabel IV.16 Hasil uji signifikansi parameter individual NK=2 .......................... 45 Tabel IV.17 Hasil uji signifikansi parameter individual dengan variabel LUAS 46 Tabel IV.18 Hasil perhitungan dengan LIMDEP untuk NK=2 .......................... 46 Tabel IV.19 Model Uin untuk masing-masing NKawal ........................................ 47 Tabel IV.20 Matrik peluang perubahan Nilai Kondisi ....................................... 53
x
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN Nama
Pemakaian pertama kali pada halaman
AADT
Average Annual Daily Traffic
6
CM
Condition Mark
2
IBMS
Integrated Bridge Management System
2
MLE
Maximum Likelihood Estimation
22
NK
Nilai Kondisi
27
Pvalue
Probability value
25
Sig
Significance
23
H0
Hipotesis nol
24
H1
Hipotesis alternatif
24
i
Nilai kondisi awal
21
j
Perubahan nilai kondisi
22
L
Fungsi Likelihood
22
Nilai kondisi terendah/runtuh
21
LAMBANG
m 2
N(µ,σ )
Distribusi normal dengan rata-rata dan variansi tertentu 23
p
Peluang perubahan nilai kondisi
23
U
Fungsi perubahan nilai kondisi yang bernilai kontinu
21
X
Variabel bebas yang mempengaruhi U
21
Z
Perubahan nilai kondisi
21
α
Nilai tingkat signifikansi
23
β
Nilai parameter variabel bebas X
21
γ
Nilai batas threshold
21
ε
Error/residu dari fungsi U
21
60
Bab V Kesimpulan dan Saran
V.1 Kesimpulan Dari hasil analisa terhadap data nilai kondisi jembatan yang dihimpun dari program IBMS dari tahun 2001 sampai dengan 2003, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
(1) Selain dari faktor usia jembatan, terdapat beberapa faktor lainnya yang mempengaruhi penurunan kondisi bangunan infrastruktur jembatan. Terlihat dari hasil perhitungan bahwa variabel-variabel bebas yang diasumsikan mempengaruhi penurunan kondisi jembatan seperti panjang bentang, lebar jembatan, umur dan beban, benar-benar merupakan penjelas yang signifikan terhadap perubahan nilai kondisi sebagaimana terlihat dari hasil uji signifikansi parameter secara simultan.
(2) Dari semua variabel bebas yang dijadikan sebagai asumsi awal mempengaruhi penurunan kondisi bangunan infrastruktur jembatan, terdapat dua variabel bebas yang benar-benar berpengaruh secara signifikan terhadap perubahan nilai kondisi jembatan yaitu umur jembatan dan beban lalu-lintas yang melewatinya (AADT).
(3) Untuk masing-masing nilai kondisi awal jembatan terdapat persamaan perubahan nilai kondisi yang berbeda sesuai dengan data yang dikumpulkan dan dianalisa sebagaimana terlihat pada tabel dibawah ini.
Model Perubahan Nilai Kondisi (Uin) NKawal=0
U0 = -1.224+1.142X3+1.078X4
NKawal=1
U1 = -1.040+0.987X3+1.232X4
NKawal=2
U2 = 0.416+2.100X3+1.219X4
NKakhir=0
NKakhir=1
NKakhir=2
NKakhir=3
U0 < 0 0 ≤ U0 < 1.953 1.953 ≤ U0 U1 < 0
0 ≤ U1 U2 < 0
0 ≤ U2
(4) Persamaan perubahan kondisi untuk masing-masing nilai kondisi awal tersebut dapat dipakai hanya untuk individu jembatan yang datanya
61
berhasil dihimpun dan dianalisa serta hanya untuk perkiraan perubahan nilai kondisi untuk satu tahun kedepan. Hal ini berkaitan dengan nilai parameter yang dihasilkan berasal dari data yang terhimpun tersebut.
(5) Untuk nilai kondisi awal 0 batas minimum dan maksimum dari data umur dan beban yang dianalisa adalah umur minimum 8 tahun, umur maksimum 58 tahun, beban minimum 343 kendaraan per hari dan beban maksimum 17,240 kendaraan per hari. Untuk nilai kondisi awal 1 batas minimum dan maksimum dari data umur dan beban yang dianalisa yaitu umur minimum 9 tahun, umur maksimum 42 tahun, beban minimum 239 kendaraan per hari dan beban maksimum 17,240 kendaraan per hari. Untuk nilai kondisi awal 2 batas minimum dan maksimum dari data umur dan beban yang dianalisa yaitu umur minimum 3 tahun, umur maksimum 58 tahun, beban minimum 1,062 kendaraan per hari dan beban maksimum 14,717 kendaraan per hari.
NKawal=0
Umur (tahun) Beban AADT (kend/hari) Minimum Maksimum Minimum Maksimum 8 58 343 17,240
NKawal=1
9
42
239
17,240
NKawal=2
3
58
1,062
14,717
(6) Matrik peluang perubahan nilai kondisi untuk jangka waktu 1 tahun kedepan yang diperoleh dari hasil analisa dan dapat dipergunakan untuk proses optimasi dalam perencanaan kegiatan pemeliharaan dan rehabilitasi adalah:
0
1
2
3
0
0.54
0.30
0.16
0
1
0
0.53
0.47
0
2
0
0
0.63
0.37
3
0
0
0
1.00
62
(7) Berdasarkan nilai standar error prediksi perubahan nilai kondisi yang diperoleh untuk masing-masing nilai kondisi awal maka dapat dikatakan bahwa model perkiraan perubahan nilai kondisi yang dihasilkan berdasarkan metoda ordered-probit model lebih mendekati nilai kondisi jembatan yang ada untuk data nilai kondisi jembatan dengan masingmasing nilai kondisi awalnya sebagaimana terlihat pada tabel dibawah ini.
Ordered-probit IBMS Standar error NKawal=0 0.400616808 1.144906464 Standar error NKawal=1 0.400000000 0.721110255 Standar error NKawal=2
0.500000000
1.507556723
V.2 Saran Saran yang dapat diberikan berkaitan dengan penelitian dalam pembuatan model penurunan kondisi bangunan jembatan ini adalah sebagai berikut:
(1) Dapat dilakukannya penelitian untuk waktu pengamatan yang lebih panjang terhadap data perubahan nilai kondisi dan data dari variabelvariabel bebas yang mempengaruhinya sehingga dapat dipakai untuk memprediksikan perubahan nilai kondisi jembatan dalam jangka waktu kedepan yang lebih panjang.
(2) Dapat dilakukannya penelitian untuk data jembatan yang diperoleh dari wilayah lain atau data jembatan yang berada pada status jalan lainnya sehingga diharapkan dapat diperoleh model perkiraan perubahan nilai kondisi yang lebih umum.
(3) Dapat dilakukannya penelitian untuk variabel bebas lainnya yang diasumsikan berpengaruh terhadap penurunan kondisi jembatan misalnya kandungan garam dalam udara yang dikaitkan dengan lokasi dimana jembatan tersebut berada apakah berada di daerah pantai atau berada pada lokasi lainnya.
63
(4) Perlu adanya pembagian penilaian kondisi jembatan yang lebih detail dan terukur agar dapat dihindari penilaian yang subyektif dalam menilai kondisi bangunan jembatan.
(5) Dapat dilakukannya penelitian untuk perubahan nilai kondisi jembatan ini terhadap tipe bangunan atas lainnya selain tipe gelagar beton bertulang (GTI).
(6) Dapat dilakukannya penelitian sampai dengan diperolehnya hasil optimasi yang dapat dipergunakan dalam perencanaan kegiatan pemeliharaan dan rehabilitasi dari matrik peluang perubahan nilai kondisi yang diperoleh.
64
DAFTAR PUSTAKA 1.
Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia, (1993), Sistem Manajemen Jembatan: Panduan Rencana dan Program IBMS, Jakarta: Direktorat Jenderal Bina Marga, A4-5 - A4-6.
2.
Ghozali, Imam., (2002), Statistik Non-Parametrik – Teori dan Aplikasi dengan Program SPSS, Semarang: Badan Penerbit Undip, 35 – 40.
3.
Hidayat, L., Purnomo, J., (2002), “Pemeliharaan Jembatan dan Bangunan Pelengkap Jalan”, Makalah Teknik Seminar-Lokakarya Pemeliharaan Jalan, 1 – 5.
4.
Hudson, W.R., Haas, R., Uddin, W., (1997), Infrastructure Management, New York: McGraw-Hill, 18 – 42.
5.
Madanat, S., Mishalani, R., Wan Ibrahim, W.H., (1995), “Estimation on Infrastructure Transition Probabilities from Condition Rating Data”, Journal of Infrastructure Systems 1.2, 120-125.
6.
Nakhrowi, Nakhrowi Jalal., (2002), Penggunaan Teknik Ekonometri, Jakarta: PT. RajaGrafindo Persada, 268 – 273.
7.
Pusat Litbang Prasarana Transportasi, (2004), “Evaluasi Keruntuhan Jembatan Cipunagara A (Lama) Ruas Jalan Pantura”, Laporan, 1 – 17.
8.
Woodward, R.J., (1999), Bridge Management Systems: Extended Review of Existing Systems and Outline Framework for a European System, Transport Research Laboratory, 30 – 35.
