TUGAS AKHIR PS-1380
MODIFIKASI PERENCANAAN JEMBATAN MALANG SARI MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA BATANG STATIS TAK TENTU
LINTANG PRIMA D. NRP 3104 100 104 Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Djoko Untung
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
TUGAS AKHIR PS-1380
MODIFIKASI PERENCANAAN JEMBATAN MALANG SARI MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA BATANG STATIS TAK TENTU
LINTANG PRIMA D. NRP 3104 100 104 Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Djoko Untung
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
FINAL PROJECT PS-1380
DESIGN MODIFICATION OF MALANG SARI BRIDGE USING CONTINOUS TRUSS SYSTEM
LINTANG PRIMA D. NRP 3104 100 104 Supervisor : Dr. Ir. Djoko Untung
DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING Faculty of Civil Engineering and Planning Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009
MODIFIKASI PERENCANAAN JEMBATAN MALANG SARI MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA BATANG STATIS TAK TENTU
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Bidang Studi Struktur Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Oleh : LINTANG PRIMA D. NRP. 3104 100 104
Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :
Dr.Ir. Djoko Untung
SURABAYA, 28 JULI 2009
i MODIFIKASI PERENCANAAN JEMBATAN MALANG SARI MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA BATANG STATIS TAK TENTU Nama mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: : : :
Lintang Prima D. 3104 100 104 Teknik Sipil Ir. Dr. Djoko Untung Abstrak
Tugas akhir ini berisikan analisa perhitungan dari perencanaan jembatan rangka dengan desain lantai kendaraan berada di bawah. Perencanaan ini dimulai dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan tujuan perencanaan hingga lingkup pembahasan, dan diikuti dengan dasar – dasar perencanaan dimana analisa didasarkan pada peraturan BMS dan AISC – LRFD. Dari data awal yang ada, jembatan didesain dengan mengambil bentang 120 m untuk Rangka Batang dan 15 meter untuk jembatan balok pratekan. Konstruksi statis tak tentu dicoba untuk diaplikasikan pada tugas akhir ini karena dengan bentang statis tak tentu dianggap lebih ekonomis dari bentang dua tumpuan karena momen yang terjadi pada bentang yang nantinya akan dijadikan beban titik pada rangka akan lebih kecil. Setelah itu dilakukan preliminary desain dengan menentukan dimensi – dimensi jembatan menggunakan bahan baja. Tahap awal perencanaan adalah perhitungan lantai kendaraan dan trotoar. Kemudian dilakukan perencanaan gelagar memanjang dan melintang, sekaligus perhitungan shear connector. Memasuki tahap konstruksi pemikul utama, dilakukan perhitungan beban – beban yang bekerja, kemudian dianalisa dengan menggunakan program SAP 2000. Setelah didapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Bersamaan dilakukan
ii perhitungan konstruksi pemikul utama juga dilakukan perhitungan konstruksi sekunder yang meliputi ikatan angin atas, bawah, dan portal akhir. Kemudian memasuki tahap akhir dari perencanaan struktur atas dilakukan perhitungan dimensi perletakan. Setelah selesai analisa dari struktur atas jembatan, dilakukan analisa perencanaan struktur bawah jembatan (abutment). Dari data tanah yang ada, substructure jembatan tersebut menggunakan pondasi tiang pancang, Dari analisa data tanah yang ada, maka dipilih pondasi dalam karena lapisan tanah yang kompeten untuk menerima beban adalah di atas 10 m. Kata kunci
:
Jembatan Rangka, Baja ,Statis tak Tentu, Abutment
iii DESIGN MODIFICATION OF MALANG SARI BRIDGE USING CONTINOUS TRUSS SYSTEM Name of Student NRP Departement Supervisor
: : : :
Lintang Prima D. 3104 100 104 Civil Engineering Ir.Dr. Djoko Untung. Abstract
In this final Assigment comprise the calculation analysis from alternative of planning of Continous trusses bridge construct by design dance the vehicle of below. This planning is started with the clarification of concerning background of election of bridge type, formulation of planning target till solution scope, and followed of planning base where analysis relied on regulation BMS and AISC – LRFD. From data of early existing, direct bridge is designed by taking to unfold 120 m and prestress bridge to unfold 15 m. Continous construction tried to applied in order to reduces weigh of structure because of reducing moment of structure. After it is conducted by preliminary design with determining bridge dimension use the steel substance. Early stage of planning is calculation dance the vehicle and pavement. Entering especial taker construction phase, done by of laboring burden calculation, then analysed by using program SAP 2000. After got reactions conducted calculation control the tension and extension calculation. At the same time conducted a especial taker construction calculation and also conducted calculation of construction sekunder covering wind tying for, wind tying of under, and end frame. Later to enter the phase of is end of upper structure planning, conducted by calculation of placement dimension. After finishing analysis from upper structure bridge, conducted by analysis of substructure planning (abutment). From existing land, the substructure bridge use the pilling foundation,.
iv From the ground data analysis is hence selected by the pilling foundation because geology which competence to accept the burden is above 10 m, is also seen from big of burden and energy support its land pursuant to method of Luciano de Court. After finishing dimension of abutment and restating, have been continued with the control of stability abutment
Keyword
:
Trusses Bridge, Steel, Continous construction, Abutment.
v KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan segala kemudahan dan hidayah-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan tugas akhir ini tanpa hambatan yang berarti. Pada kesempatan ini ijinkanlah penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya atas bimbingan dan dorongan tiada henti kepada : 1. Bapak Djoko Untung ,Ir. Dr. sebagai dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing dan meluangkan waktu serta sharing pengalamannya sebagai referensi dalam pengerjaan tugas akhir ini . 2. Bapak Hidayat Soegihardjo, Ir. MS. Dr. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil , FTSP – ITS Surabaya. 3. Bapak Soetoyo sebagai dosen wali yang selalu memberikan motivasi dan semangat selama menempuh pendidikan di Teknik Sipil ITS. Tulisan ini masih jauh dari sempurna, maka dari itu segala saran yang bersifat konstruktif sangat penulis harapkan demi tercapainya hasil yang terbaik bagi kita semua .
Surabaya, juni 2009
Lintang prima D.
vi
”Halaman ini sengaja dikosongkan”
vii LEMBAR PERSEMBAHAN Dalam kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan laporan tugas akhir ini sampai selesai, antara lain : 1. Kepada Allah SWT yang selalu memberikan jalan dan petunjuk-Nya dalam menjalani hidup ini. 2. Nabi Muhammad SAW yang dengan ijin-Nya telah mengubah dunia menjadi sangat indah melalui tuntunan ajaran Islam. 3. Keluargaku tercinta (papa, mama, mas serta adik adikku) yang tiada henti memberikan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan studinya di ITS. 4. Kepada seluruh dosen dan karyawan Teknik Sipil FTSPITS. 5. Spesial thanks to Akh “Sudarto” yang tidak pernah lelah memotivasi dan membantu penulis selama kuliah di ITS. 6. Kepada teman2 yang pernah menjadi partnerku Uwi’ (as roommate), Memed ( as jembatanmate), Miftah, Nora, Sari, Ike (as partner di HMS maupun diberbagai kegiatan), ida (as betonmate), dan teman-teman satu kontrakan, lets do the best for get the best. 7. Kepada Seluruh teman-teman S47 yang membantu dan menemani penulis selama kuliah di jurusan Teknik Sipil ITS. 8. Kepada rekan-rekan fungsionaris HMS berbagai angkatan ” rek soft skill dan Hard skill kudu seimbang”. 9. Kapada rekan-rekan Aktivis se-ITS dimanapun berada, keep fight. Masih banyak pihak yang penulis tidak bisa sebutkan satu per satu. Namun walau tidak disebutkan, penulis akan selalu mengingat peranan masing-masing pihak selamanya. Selain itu, banyak juga pihak yang mungkin merasa dirugikan baik sengaja
viii maupun tidak selama penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Tugas Akhir ini tentu tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan. Namun penulis telah berusaha semaksimal mungkin sesuai dengan kemampuannya. Oleh karena itu, penulis meminta maaf jika terdapat hal yang tidak sesuai dengan apa yang dikehendaki oleh pembaca. Bila ada yang kurang berkenan di hati, penulis meminta maaf. Penulis mengharapkan segala kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini di masa yang akan datang. Surabaya, Juni 2009
Lintang Prima D. 3104 100 104
ix DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR LEMBAR PERSEMBAHAN DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR
i v vii ix xiii xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Perumusan Masalah 1.3 Maksud dan Tujuan 1.4 Batasan Masalah
1 3 3 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum 2.2 Definisi 2.3 Keuntungan Jembatan Rangka. 2.4 Bagian – bagian Jembatan 2.4.1 Deck 2.4.2 Gelagar
5 5 6 6 6 8
BAB III METODOLOGI 3.1 Diagram Alir Metodologi 3.2 Pengumpulan Data 3.3 Studi Literatur 3.4 Pembebanan 3.4.1 Beban Tetap 3.4.2 Beban Lalu-Lintas 3.4.3 Beban Lingkungan 3.5 Sambungan 3.5.1 Pengelasan 3.5.2 Sambungan Baut
9 10 11 12 12 13 19 21 22 24
x
BAB IV PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN DAN TROTOAR 4.1 Perencanaan Lantai Kendaraan 25 4.1.1 Pembebanan 25 4.1.2 Penulangan Lantai Kendaraan 26 4.1.3 Kekuatan Pelat Lantai Terhadap Geser 29 4.2 Perencanaan Trotoar dan Sandaran 30 4.2.1 Perhitungan Trotoar 30 4.2.2 Perhitungan Sandaran 32 BAB V PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN 5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang 5.1.1 Pembebanan 5.1.2 Kontrol Kekuatan Lentur 5.1.3 Kontrol Lendutan 5.1.4 Kontrol Geser 5.2 Perencanaan Gelagar Melintang 5.2.1 Pembebanan 5.2.2 Menentukan Lebar Efektif Pelat Beton 5.2.3 Cek Kriteria Penampang 5.2.4 Menentukan Letak garis netral 5.2.5 Perhitungan Momen 5.2.6 Gaya Geser 5.2.7 Kontrol Lendutan 5.3 Perhitungan Shear Connector 5.3.1 Kekuatan Stud Connector 5.3.2 Jarak Pemasangan Shear Connector
37 39 40 42 43 45 45 49 49 49 51 52 53 54 54 56
BAB VI KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA 6.1 Umum 6.2 Konstruksi Rangka 6.2.1 Bentuk geometric Rangka 6.2.2 Penampang Rangka 6.3 Pembebanan
59 59 59 59 60
xi 6.3.1 Beban Mati 6.3.2 Beban Hidup 6.3.3 Beban Angin 6.3.4 Beban Gempa 6.4 Desain Rangka dan Kontrol Stabilitas Rangka 6.4.1 Batang Horisontal Atas 6.4.2 Batang Horisontak Bawah 6.4.3 Batang Diagonal 6.5 Kontrol Lendutan BAB VII KONSTRUKSI SEKUNDER 7.1 Ikatan Angin Atas 7.1.1 Sambungan 7.2 Ikatan Angin Bawah 7.2.2 Sambungan 7.3 Portal Akhir 7.3.1 Balok Portal Akhir 7.3.2 Kolom Portal Akhir BAB VIII PERHITUNGAN SAMBUNGAN DAN PERLETAKAN 8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar Memanjang 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Horizontal Bawah 8.3 Sambungan Konstruksi Rangka 8.3.1 Sambungan Batang Atas 8.3.2 Sambungan Batang Bawah 8.3.3 Sambungan Batang Diagonal 8.4 Kontrol Pelat Simpul 8.5 Perencanaan Perletakan BAB IX STRUKTUR BAWAH JEMBATAN 9.1 Abutment Tepi ( arah Glenmore) 9.1.1 Analisa Data tanah 9.1.2 Ketentuan dan Data Perencanaan 9.1.3 Pembebanan
60 61 64 66 68 68 69 71 72 75 80 85 87 89 90 93
103 106 107 107 110 112 115 118
125 125 126 128
xii 9.1.4 Desain Abutmen 9.1.5 Kontrol Stabilitas Abutmen 9.1.6 Perhitungan tiang Pondasi 9.1.7 Perencanaan Tulangan 9.2 Pilar Tengah 9.2.1 Analisa Data Tanah 9.2.2 Desain Pilar 9.2.3 Pembebanan 9.2.4 Kontrol Stabilitas Pilar 9.2.5 Penulangan Pilar
133 138 139 146 151 151 151 153 153 154
BAB XI PENUTUP 11.1 Kesimpulan
159
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
161 163
GAMBAR PERENCANAAN
xiii DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 8.1 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3 Tabel 9.4 Tabel 9.5 Tabel 9.6
Jumlah lajur lalu – lintas rencana Koefisien seret Cw Kecepatan angin rencana Vw Muller-Breslau Nilai SPT B3 Terhadap Parameter Tanah Perhitungan berat abutment dan momen Nilai V, Mx, My Perletakan Tepi Daya dukung tanah BH-1 berdasarkan Luciano Decourt (Ø60 cm) Nilai SPT B4 Terhadap Parameter Tanah Berat Pilar Tengah dan Momen yang Terjadi
xiii
16 21 17 118 125 135 141 143 151 152
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Gambar 5.7 Gambar 5.8 Gambar 5.9 Gambar 5.10 Gambar 5.11 Gambar 5.12 Gambar 5.13 Gambar 5.14 Gambar 5.15 Gambar 5.16
Perbandingan Bidang Momen Balok Statis Tak Tentu dan Statis Tertentu Diagram Alir Metodologi Tambahan Beban Hidup Beban lajur “D” Beban truck Faktor beban dinamis untuk KEL Gaya rem Pembebanan untuk pejalan kaki Jenis las tumpul Pemakaian las sudut Kombinasi las baji pasak dengan las sudut Sambungan baut Lantai kendaraan Momen distribusi arah melintang Lintasan kritis Trotoar Dimensi sandaran Detail perencanaan gelagar Pembebanan akibat beban KEL Pembebanan akibat beban truck Penampang gelagar memanjang Garis pengaruh akibat beban hidup Pembebanan hidup gelagar melintang Pembebanan gelagar melintang Pembebanan akibat beban UDL & KEL Pembebanan akibat beban truck (kondisi a) Pembebanan akibat beban truck (kondisi b) Garis netral Beban merata geser sebelum komposit Beban merata geser setelah komposit Gaya geser akibat UDL + KEL tak simetris Stud Connector Pemasangan shear connector
xi
2 9 13 14 15 17 18 18 22 23 24 24 25 26 30 31 33 37 39 40 41 43 45 46 47 48 48 51 53 53 54 56 57
Gambar 6.1 Gambar 6.2 Gambar 6.3 Gambar 6.4 Gambar 6.5 Gambar 6.6 Gambar 6.7 Gambar 7.1 Gambar 7.2 Gambar 7.3 Gambar 7.4 Gambar 7.5 Gambar 7.6 Gambar 7.7 Gambar 7.8 Gambar 7.9 Gambar 8.1 Gambar 8.2 Gambar 8.3 Gambar 8.4 Gambar 8.5 Gambar 8.6 Gambar 9.1 Gambar 9.2 Gambar 9.3 Gambar 9.4 Gambar 9.5 Gambar 9.6 Gambar 9.7 Gambar 9.8 Gambar 9.9 Gambar 9.10 Gambar 9.11 Gambar 9.12
Bentuk Rangka Penampang Rangka Pembebanan akibat beban ”P” (mati) Pembebanan Akibat UDL Pembebanan Akibat ”D” Pembebanan akibat beban ”P” (Hidup) Beban Angin Pada konstruksi Ikatan angin atas Sambungan ikatan angin atas Titik simpul 1 Titik simpul 2 Ikatan angin bawah Potongan I – I Portal akhir Bidang N dan bidang D pada portal akhir Sambungan balok ke busur Sambungan gelagar melintang – memanjang Penampang rangka Gaya yang terjadi pada palat simpul Detail sambungan pada pelat Simpul Perletakan tengah (sendi) Perletakan tepi (Rol) Letak Abutment Pembebanan akibat beban UDL & KEL Bentuk abutment Struktur bangunan bawah dan timbunan Tekanan tanah Aktif Konfigurasi tiang group potangan 1-1 Analisa tulangan dinding Abutmen Pembebanan pada pile cap Struktur Pilar jembatan Potongan 1-1(pilar) Analisa tulangan pilar
xii
59 59 61 62 63 64 65 75 80 80 83 85 85 89 90 98 106 109 115 115 122 123 126 129 131 134 137 140 146 147 148 152 154 155
xiii
