Tugas Akhir
PERENCANAAN JEMBATAN BRANTAS – KEDIRI DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM BUSUR BAJA Nama : Mohammad Zahid Alim Al Hasyimi NRP : 3109100096 Dosen Konsultasi : Ir. Djoko Irawan, MS. Dr. Ir. Djoko Untung
Please Enjoy our presentation !!
PENDAHULUAN – LATAR BELAKANG Current State • Dibangun sejak tahun 1940 • Struktur utama gelagar komposit (Baja-Beton-Kayu) • Pilar berupa truss baja • Lebar jembatan 6 m • Bentang jembatan 161 m
• Struktur utama balok beton pratekan • Pilar dari beton • Lebar jembatan 12 m • Bentang jembatan 190 m
PENDAHULUAN – LATAR BELAKANG Current State Jembatan Balok Beton Pratekan • Bentang max 1 balok 40 m • Terdapat pilar jembatan
Mengganggu Arus Aliran Sungai
Maintenance Lebih Susah Beban terbesar yang diterima oleh pilar suatu jembatan adalah rangkak dan susut dari material beton pilar itu sendiri (Priyo Suprobo).
PENDAHULUAN – LATAR BELAKANG Ideal State
Adanya Jembatan Baru
Lebar Jembatan 12 m Struktur Utama Tidak Membutuhkan Pilar ditengah jembatan • Tidak mengganggu aliran sungai • Lebih efisien dari segi material Perencanaan Jembatan Baru dengan Struktur Utama Busur Rangka Baja dengan Lebar Jembatan 12 m.
PENDAHULUAN
PERMASALAHAN Permasalahan umum :
Bagaimana cara merencanakan struktur Jembatan Brantas Kediri dengan menggunakan sistem busur baja ?
PENDAHULUAN
TUJUAN
Tujuan umum :
Dapat merencanakan struktur Jembatan Brantas Kediri dengan menggunakan sistem busur baja.
PENDAHULUAN
BATASAN MASALAH 1.
2. 3. 4. 5.
Perencanaan hanya ditinjau dari aspek teknis saja secara struktural dan tidak dilakukan analisis dari segi biaya maupun waktu. Perhitungan sambungan dibatasi pada bagian-bagian tertentu yang dianggap mewakili secara keseluruhan. Tidak membahas tentang metode pelaksanaan di lapangan. Tidak memperhitungkan kondisi beban pada waktu pelaksanaan. Tidak memperhitungkan perencanaan saluran drainase jembatan, instalasi/jaringan listrik, finishing dsb.
TINJAUAN PUSTAKA
Struktur Jembatan Busur
1. Deck Girder Struktur jembatan bagian atas yang menerima langsung beban lalu lintas yang bekerja dan melindungi terhadap keausan.
2. Batang Lengkung Bagian utama jembatan yang mengubah gaya-gaya yang bekerja dari beban vertikal menjadi gaya horizontal tekan/tarik.
3. Pier/Abutment Peir/abutment merupakan struktur bagian bawah jembatan yang berfungsi menyangga deck secara langsung ke tebing atau tepi sungai dan menyalurkan beban-beban yang diterima oleh deck ke bagian pondasi.
TINJAUAN PUSTAKA
Ukuran Pokok Busur
1. Tinggi fokus busur antara 1/6 L hingga 1/5 L. 2. Tinggi tampang busur antara 1/40 L hingga 1/25 L. 3. Lebar jembatan minimum adalah 1/20 L. Dengan L adalah bentang total jembatan busur (Ir. Harwijono (alm), Dr. Ir. Hidajat Sugihardjo, MS dan Ir. Djoko Irawan, MS., Diktat Kuliah Jembatan Bentang Panjang, 2007)
METODOLOGI A
Mulai
DIAGRAM ALIR
Pembebanan pada perletakan : 1. Reaksi bangunan atas 2. Beban aksi lingkungan
1. Pengumpulan Data 2. Studi Literatur
1. Data Topografi 2. Data Hidrologi 3. Data umum jembatan
Dalam pengerjaan tugas akhir ini, langkah - langkah yang dapat dilakukan sesuai pada diagram alir disamping.
Mendesain layout awal jembatan
Not OK !!
Perencanaan dimensi perletakan
Kontrol stabilitas perletakan
Preliminary Desain Bangunan Atas
Perencanaan Struktur sekunder : 1. Tiang sandaran 2. Plat lantai kendaraan 3. Balok memanjang 4. Balok melintang
Perencanaan Bangunan bawah : 1. Abutment dan pilar 2. Pondasi tiang pancang
Analisis data tanah Perencanaan Struktur Utama : 5. Penggantung busur 6. Lengkung busur
Pembebanan struktur utama : 1. Beban mati 2. Beban hidup 3. Beban aksi lungkungan Not OK !! Analisis gaya-gaya pada struktur utama menggunakan alat bantu software SAP 2000
Perencanaan abutment dan pilar : 1. Analisis kedalaman scouring 2. Perencanaan dimensi abutment dan pilar
Pembebanan pada abutment : 1. Beban mati 2. Reaksi bangunan atas 3. Beban akibat tanah 4. Beban aksi lingkungan
Kontrol stabilitas abutment Kontrol kekuatan dan kestabilan struktur utama
OK !!
OK !!
Perencanaan tiang : 1. Diameter tiang 2. Konfigurasi tiang 3. Jumlah tiang
`A
Finish
Not OK !!
METODOLOGI
DATA PERENCANAAN Data Perencanaan Jembatan : 1. Panjang Jembatan 2. Tinggi Bebas Jembatan 3. Lebar Jembatan 4. Konstruksi Jembatan 5. Ukuran Busur
Data Perencanaan Bahan : 1. Mutu Beton (fc’) 2. Profil Baja BJ 50
: 190 meter : 3.5 meter : 12 meter : Jembatan Busur Baja Dengan Batang Tarik : Tinggi fokus (f) = 38 m (1/5 Bentang) Tinggi Tampang (t) = 5 m (1/38 Bentang) Tinggi Tampang (t) = 7.6 m (1/25 Bentang : 35 Mpa (fy) = 290 Mpa (fu) = 500 MPa
METODOLOGI
Kondisi Eksisting Jembatan
PERENCANAAN
Pembebanan Jembatan Beban Lalu Lintas
Beban Tetap Berat Sendiri
Beban Mati Tambahan
Tekanan Tanah
Beban Lajur “D”
Beban Truk
Beban Lingkungan Beban Angin
Beban Dinamis (DLA)
Beban Pedestrian
Beban Gempa
PERENCANAAN
Pelat Lantai Pembebanan : Beban Mati + Beban hidup Truk (DLA) 1. 2. 3.
Tebal Lantai Kendaraan 22 cm Tebal Lapisan Aspal 5 cm Tulangan pelat lantai : Arah Melintang (tul. Utama) D16 – 200 Arah Memanjang (tul. Susut suhu) D12 – 250 Mutu beton fc’ 35 Mpa Mutu baja tulangan ulir fy 320 Mpa Aspal 5cm D16 - 200
D12 - 250 Gambar Perencanaan Pelat Lantai
PERENCANAAN
Gelagar Memanjang - Melintang Pembebanan : Beban Mati + Beban hidup (“D”/Truk) Stuktur Lentur : • Kontrol terhadap tekuk lokal • Kontrol terhadap tekuk lateral • Kontrol Lendutan • Kontrol geser
1. Gelagar Memanjang menggunakan profil : WF 600 x 300 x 12 x 20 Jarak antar gelagar memanjang = 1.2 m 2. Gelagar Melintang menggunakan profil : WF 1000 x 400 x 16 x 36 Jarak antar gelagar melintang = 9.5 m
Komposit : Shear Connector D30 mm, jarak 320mm
PERENCANAAN
Konstruksi Pemikul Utama • Kontruksi pemikul utama merupakan bagian terakhir dari kontruksi atas jembatan yang menerima seluruh beban yang ada pada lantai kendaraan kemudian diteruskan ke tumpuan. • Bentuk kontruksi pemikul utama yang dipilih sesuai dengan adalah kontruksi busur dengan batang tarik. • Preliminary design jembatan busur ini ditentukan dengan syarat dan ketentuan yang berlaku untuk mendapatkan dimensi kontruksi busur yang cukup kaku dan dinamis. Dimensi kontruksi yang telah ditentukan nantinya akan diinputkan ke dalam program SAP 2000 sebagai ukuran dimensi jembatan busur.
PERENCANAAN
Konstruksi Sekunder Rencana struktur ikatan angin atas
Rencana struktur ikatan angin bawah
PERENCANAAN
Konstruksi Batang Penggantung • Batang Penggantung (Produksi ANVIL – International inc.) • Batang Rod diameter 4.5”
Gambar Batang Penggantung dan Pengencang
PERENCANAAN
Konstruksi Pemikul Utama • Struktur Busur Utama Profil Box hanya untuk struktur busur bawah dan busur atas, sedangkan untuk busur diagonal dan vertikal tetap menggunakan profil WF fabrikasi b = 400 mm d = 800 mm tf = tebal sayap tw = tebal badan
Gambar Profil Box WF
Gambar Profil WF fabrikasi
PERENCANAAN
Konstruksi Pemikul Utama Perencanaan busur utama dibagi menjadi 3 segmen yang dianggap mampu mewakili busur lainnya. II
III
IV V
I
Gambar Pembagian Segmen Busur
PERENCANAAN
Permodelan pada SAP 2000
PERENCANAAN
Pembebanan pada SAP 2000 Beban Mati : Beban Pelat beton Beban Aspal Beban Kerb
Berat struktur sekunder langsung diinput dalam analisa SAP 2000
PERENCANAAN
Pembebanan pada SAP 2000 Beban Beban Hidup Hidup : : Beban Beban terbagi area rata berupa berupa Beban Beban BGTlajur BTR
PERENCANAAN
Pembebanan pada SAP 2000 Beban Angin Gempa: : (Statik Ekivalen – RSNI T-04-2004 B) Tew1 = Beban Angin yang menabrak konstruksi busur Tew2 = Beban Angin yang menabrak kendaraan
PERENCANAAN
Pembebanan pada SAP 2000 Beban Temperatur :
Temperatur maksimum : 40oC Temperatur minimum : 15oC ∆T : 25 oC
PERENCANAAN
Output Analisa SAP 2000 Output SAP 2000 berupa Gaya Aksial pada struktur busur
PERENCANAAN
Perencanaan Rangka Busur Rangka utama busur menerima gaya aksial tekan - tarik Kontrol penampang profil akibat gaya aksial tekan: • Kontrol kelangsingan penampang • Kontrol kelangsingan struktur • Kontrol kekuatan penampang Kontrol penampang profil akibat gaya aksial tarik: • Kontrol kelangsingan penampang • Kontrol kuat rencana leleh • Kontrol kuat rencana putus • Kontrol Block Shear Pada penampang busur yang menggunakan profil box WF, perlu dikontrol pelat kopel sebagai pelat penyambung profil
PERENCANAAN
Perencanaan Rangka Busur • Ikatan Angin Atas direncanakan untuk menerima gaya aksial tarik dan tekan akibat beban angin maupun gempa. • Ikatan Angin Bawah hanya direncanakan untuk menerima gaya aksial tarik dari beban angin saja, sedangkan ketika gaya aksial tekan bekerja dianggap profil ikatan angin bawah tidak menerima beban. • Pada portal akhir dikontrol untuk portal bergoyang karena terdapat beban angin dan gempa yang mengakibatkan goyangan pada struktur jembatan. • Bracing Busur dikontrol sebagai batang tarik dan juga tekan.
PERENCANAAN
Perencanaan Rangka Busur Hasil analisa penampang konstruksi busur berdasarkan output gaya aksial dari SAP 2000 : Profil busur atas, bawah dan batang tarik :
Menggunakan profil Box WF 800 x 400 Profil busur vertikal dan diagonal :
Menggunakan profil WF 800 x 400 Profil busur sekunder : • Ikatan Angin Atas • Ikatan Angin Bawah • Bracing Busur • Balok Portal Akhir • Kolom Portal Akhir
= WF 300 x 250 x 9 x 14 = WF 250 x 150 x 8 x 12 = WF 200 x 125 x 8 x 12 = WF 500 x 275 x 12 x 19 = WF 800 x 400 x 9 x 19
PERENCANAAN
Perencanaan Lawan Lendutan (Camber) Syarat lendutan jembatan (RSNI T-03-2005)
∆ijin = 1/800 L
Lendutan dihitung dari lendutan struktur busur akibat beban hidup pada analisa SAP 200 + perpanjangan vertikal dari batang penggantung akibat beban hidup. Lendutan yang terjadi ditengah bentang akibat beban hidup sebesar : 12.27 cm < ∆ijin = 23.75 cm Lawan lendutan besarnya direncanakan 2x dari lendutan aktual akibat beban hidup. Sehingga lawan lendutan pada struktur busur di tengah bentang direncanakan sebesar 24.54 cm
PERENCANAAN
Perencanaan Perletakan Perletakan jembatan sederhana : Sendi
– Rol Baja
Tabel Muller - Breslau h/S2
b/aS3
W
3
4
0.2222 ah2S3
4
4.2
0.2251 ah2S3
5
4.6
0.2286 ah2S3
6
5
0.2315 ah2S3
Perletakan Sendi
Perletakan dengan dimensi penampang kontak 85 cm x 85 cm
Perletakan Rol
PERENCANAAN
Perencanaan Abutmen Beban yang bekerja seluruh beban dari stuktur atas tanpa adanya Load Factor baik beban mati, hidup ataupun lingkungan. Jenis tanah dasar : Pasir padat Sehingga tanah keras letaknya cukup dangkal yaitu pada kedalaman 16 m dari permukaan tanah. Abutmen direncanakan ditanam hingga dibawah dasar sungai untuk menghindari adanya gerusan pada tanah disekitar abutmen (Scouring). Kedalaman scouring rencana yaitu 1.6 m, sehingga abutmen ditanam hingga kedalaman -8.6 m dibawah permukaan tanah.
PERENCANAAN
Perencanaan Abutmen
Notasi h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 H
(m) 1.7 7.4 0.3 1.2 0.75 1.5 1.5 5.35 10.6
Notasi b1 b2 b3 b4 Bx By
(m) 1.5 0.5 0.5 2.25 6 15
PERENCANAAN
Perencanaan Pondasi Direncanakan menggunakan pondasi Bor Pile Injection, yaitu pondasi dengan diameter dasar yang lebih besar daripada diameter ujung. Ini berguna sebagai daya dukung ujung tiang akibat beban yang ada. Digunakan Bor Pile diameter ujung 1m dan diameter dasar 2m dengan jumlah 10 buah yang ditanam hingga kedalaman 16 m.
Konfigurasi pemasangan tiang bor
KESIMPULAN
• Tebal pelat lantai beton = 220 mm, tebal aspal 5 mm. • Gelagar memanjang menggunakan profil WF 600 x 300 x 12 x 20. • Gelagar melintang menggunakan profil WF 1000 x 400 x 16 x 36 dan komposit dengan pelat lantai yang dihubungkan dengan shear connector diameter 30 mm dengan jarak 32 cm. • Penggantung menggunakan baja Rod diameter 4.5 in. • Perencanaan profil rangka busur : Segmen Busur
Segmen 1
Segmen 2
Segmen 3
Busur Atas
Box 800x400x12x16
Box 800x400x12x22
Box 800x400x12x25
Busur Bawah
Box 800x400x16x38
Box 800x400x12x22
Box 800x400x12x16
Busur Diagonal
WF 800x400x6x12
WF 800x400x6x12
WF 800x400x6x9
Busur Vertikal
WF 800x400x9x19
WF 800x350x9x12
WF 800x350x9x12
Box 800x400x12x25
Box 800x400x9x12
Box 800x400x6x12
Batang Tarik
KESIMPULAN
• Lendutan ditengah bentang akibat beban hidup yaitu sebesar 12.27 cm. Untuk perencanaan lawan lendutan (Camber) digunakan 2 kali besar lendutan aktual sehingga besar lawan lendutan ditengah bentang jembatan sebesar 24.54 cm. • Perencanaan profil sekunder : Ikatan angin atas = WF 300 x 250 x 9 x 4 Ikatan angin bawah = WF 250 x 150 x 8 x 12 Balok portal akhir = WF 500 x 275 x 12 x 19 Bracing busur = WF 200 x 125 x 8 12 • Perletakan yang digunakan berupa perletakan baja mutu BJ 50 dengan luas penampang dimensi 85 x 85 cm. • Kedalaman scouring yang direncanakan untuk abutmen yaitu sedalam 1.6 meter. Abutmen ditanam hingga melebihi dasar sungai yaitu hingga kedalaman – 8.6 meter • Pondasi yang digunakan berupa tiang bor dengan diameter 1 m sejumlah 10 buah yang ditanam mulai dari dasar abutmen hingga kedalaman -16 meter (posisi tanah keras).
Tugas Akhir / 3109100096
