PERENCANAAN BEBERAPA TYPE JEMBATAN RANGKA BAJA DIBANDINGKAN DENGAN RANGKA BAJA AUSTRALIA PADA JEMBATAN TANJUNG SELAMAT MEDAN (PERENCANAAN)

PERENCANAAN BEBERAPA TYPE JEMBATAN RANGKA BAJA DIBANDINGKAN DENGAN RANGKA BAJA AUSTRALIA PADA JEMBATAN TANJUNG SELAMAT MEDAN (PERENCANAAN)

Tugas Akhir

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh:

BUDIMAN PARLINDUNGAN 040404083

Dosen Pembimbing :

Ir. Sanci Barus, MT 19520901 198112 1 001

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan yang Maha Pengasih dan Penyayang, atas segala rahmat dan karunia-Nya, serta penyertaan-Nya. Akhirnya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sesuai rencana perkuliahan di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir dengan judul “ Perencanaan Beberapa Tipe Jembatan Rangka Baja Dibandingkan Dengan Rangka Baja Australia pada Jembatan Tanjung Selamat Medan” ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan untuk memenuhi syarat ujian sarjana serta sebagai sebuah masukan bagi dunia Teknik Sipil khususnya pada perencanaan Jembatan Rangka Baja. Referensi untuk hal ini sendiri bisa dibilang masih cukup sedikit, hal ini bisa terlihat dari sulitnya menemukan referensi yang membahas masalah Jembatan Rangka Baja dengan detail.

Saya menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, dan bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, maka saya ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak-bapak Dosen Pembanding Tugas Akhir yang telah memberikan pengarahan dan masukan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. 5. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah berjasa besar kepada semua anak didiknya. 6. Kedua orang tua penulis tersayang yang tak pernah lelah berDoa dan memberikan segala yang terbaik, kasih sayang yang tak berkesudahan.

Universitas Sumatera Utara

Ayahanda S.Sihombing, dan ibunda Rosida Siregar. Juga kepada semua keluarga besar saya yang selalu mendukung study. 7. Kepada adek-adek Stambuk 2005 (Hedy, Sondang, Grace), 2006 (Benny Sandhika (bensandh), Malvin, Sammy, Alboin), Stambuk 2007 (Raynelda, Rustxel, Alfin, Alin), Stambuk 2008 (Deyva, Itin, Putri), 2009 (Carter, Sahala, Yessica). 8. Rekan – rekan Teknik Sipil, terutama teman –teman angkatan 2004, Samuela, Erwin, Perdi, Joko, Grace, Immanuel, Erwin, Mejen, Meydi, Robby, Agustina, Emir, Beny, Roni, Muti, Indah, Leo, Roy, (bantuanbantuan hebat kalian) dan anak kosan Pepeng House (thanx so much, everyone!!); lainnya serta semua orang yang telah banyak membantu namun tidak dapat disebutkan (sorry can’t mention all of you one by one, ‘cause it would be a horrible long list!!). Sekali lagi, terima kasih yang sebesar-besarnya. Semoga Tuhan membalas dan memberikan rahmat serta karunia-Nya atas semua bantuan dan dukungannya.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan, baik dari segi penulisan maupun pembahasan, oleh karena keterbatasan pengetahuan, pengalaman, dan referensi yang dimiliki. Untuk itu, kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan menambah masukan bagi dunia teknik sipil.

Medan, April 2010 Penulis

Budiman Parlindungan

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Telah diketahui bahwa pada saat ini banyak variasi Jembatan rangka baja telah dibangun di berbagai belahan dunia dan setiap variasi Jembatan memiliki kekuatan struktur dan nilai ekonomis yang berbeda. Setiap model rangka tentu memiliki sifat yang berbeda juga. Hal ini disebabkan perbedaan pengaku, letak lantai Jembatan, Jenis Perletakan, dan proses pemasangan di lapangan. Pada saat pelaksanaan dan pembangunan Jembatan dibutuhkan ketelitian yang jeli agar tidak terjadi pemborosan material, misalnya penentuan faktor aman yang memadai agar tidak menghasilkan profil yang boros namun tetap aman, menentukan ukuran profil yang efektif agar tidak terjadi penambahan pelat pengisi yang banyak, mengatur pola baut yang seimbang, dan lain sebagainya. Untuk itulah pengetahuan akan sifat-sifat struktur baja dan metode perencanaan sangat perlu dipahami. Dalam tugas akhir ini, penulis berusaha meninjau perbandingan rangka baja pada Jembatan Tanjung Selamat Medan 60m dengan mendesain 2 jenis model rangka baja yang berbeda yaitu rangka model warren trus dengan pengaku lateral dan rangka jenis K-truss. Analisis yang dilakukan dengan menggunakan konsep teori beban layan. Pada akhirnya, penulis berusaha menghasilkan volume rangka baja yang ekonomis dari segi berat material (kg) yang dibandingkan dengan Jembatan rangka baja type Australia di lapangan. Dari hasil yang diperoleh, terlihat bahwa volume rangka baja pada Jembatan warren truss dan K-truss yang dihasilkan oleh penulis lebih rendah daripada volume rangka baja Jembatan Australia.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ………………………………………………………..

i

ABSTRAK.......................................................................................................... iii DAFTAR ISI …………………………………………………………………. iv DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….. vii DAFTAR TABEL …………………………………………………………… ix DAFTAR NOTASI ……………………………………………………………

x

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………………………………………................

1

1.2 Permasalahan……………………………….……....................... 3 1.3 Maksud dan Tujuan ……………………………………………

3

1.4 Pembatasan Masalah

3

…………………………………………

1.5 Metodologi Penelitian ……………………………………....... .. 4

BAB 2 PERATURAN PERENCANAAN 2.1 Klassifikasi Jembatan Rangka baja……………………………… 5 2.1.1

Jembatan Rangka baja lantai atas………………………

5

2.1.2

Jembatan Rangka naja lantai bawah……………………

6

2.1.3

Jembatan Rangka Baja terbuka..…...……...…………... 8

2.1.4

Jembatan Rangka Baja tertutup.………………………..

8

2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Baja…………….……………

9

2.2.1 Lantai Jembatan.……….……………………………….. 9 2.2.2

Rangka Jembatan…… .……………………………........ 15

Universitas Sumatera Utara

2.2.3

Gelagar Jembatan………………………………………. 16

2.2.4

Ikatan angin…………………………………………….. 16

2.2.5 Abutment jembatan……………………………………... 16 2.2.6 Pondasi Jembatan………………………………………... 16 2.3

Beban Jembatan ………………..........................………………. 17 2.3.1 Beban Mati………………….............……………………. 17 2.3.2 Beban Hidup/Lalu Lintas.…...…………………………… 18 2.3.3 Beban Angin....................................................................... 21 2.3.4 Kejut.................................................................................. 22 2.3.5 Gaya Rem............................................................................ 22

2.4 Persamaan Perencanaan……..………………………………….. 23 2.4.1 Batang Tarik......................................................................... 23 2.4.2 Batang Tekan...................................................................... 25

BAB 3 PENGAMBILAN DATA LAPANGAN 3.1 Posisi Jembatan.....................…………………………..…….…. 28 3.2 Gometris Jembatan............................……………......…………. 28 .

BAB 4

3.3

Mutu Bahan................................................…………………...... 28

PERENCANAAN DIMENSI JEMBATAN 4.1 Perencanaan Lantai Jembatan............................................................ 30 4.2. Perencanaan Gelagar Jembatan....................................................... 31 4.2.1 Gelagar Memanjang............................................................ 31 4.2.2 Gelagar Melintang.............................................................. 33

Universitas Sumatera Utara

4.3 Perencanaan Shear Connector(Penghubung Geser)……………… 37 4.4 Perencanaan Gelagar Induk ……………..….............................… 39 4.4.1 Perhitungan Beban Jembatan.............………...…............ 39 4.4.1.1 Berat Sendiri............................................................. 39 4.4.1.2 Beban Angin............................................................. 40 4.4.1.3 Beban Kendaraan.....................................................

42

4.4.1.4 Beban Tambahan...................................................... 42 4.5 Dimensi Rangka Baja Jembatan I.................................................. 43 4.5.1 Batang Atas.......................................................................

43

4.5.2 Batang Bawah...................................................................

48

4.5.3 Batang Diagonal................................................................

51

4.5.4 Batang Vertikal.................................................................. 58 4.6 Perhitungan Baut Rangka Jembatan I............................................ 59 4.7 Dimensi Rangka Baja Jembatan II................................................

62

4.7.1 Batang Atas.......................................................................

62

4.7.2 Batang Bawah...................................................................

63

4.7.3 Batang Diagonal................................................................

64

4.7.4 Batang Vertikal.................................................................

68

4.8 Perhitungan Baut Rangka Baja Jembatan II.................................

69

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……………………………………………………. 75 5.2 Saran …………………………………………………………… 76 DAFTAR PUSTAKA

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2-1

Jembatan rangka bawah

6

Gambar 2-2

Jembatan rangka atas

7

Gambar 2-3

Rangka modifikasi warren

7

Gambar 2-4

Rangka jenis warren trus dan pratt

8

Gambar 2-5

Jenis dek gelombang lantai jembatan

11

Gambar 2-6

Penghubung geser jenis kanal dan paku

12

Gambar 2-7

Intensitas beban D

19

Gambar 2-8

Distribusi beban D untuk lebar penampang jembatan

20

Gambar 2-9

Distribusi beban T

21

Gambar 2-10 Contoh potongan lubang pada pelat

24

Gambar 4-1

Potongan penampang lantai jembatan

30

Gambar 4-2

Penampang gelagar memanjang

33

Gambar 4-3

Penampang melintang batang 7

43

Gambar 4-4

Penampang melintang batang 6

46

Gambar 4-5

Penampang melintang batang 5

46

Gambar 4-6

Penampang melintang batang 4

47

Gambar 4-7

Penampang melintang batang 3 dan 2

47

Gambar 4-8

Penampang melintang batang 1

47

Gambar 4-9

Penampang melintang batang 46

49

Gambar 4-10 Penampang melintang batang 44

50

Gambar 4-11 Penampang melintang batang 42

50

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4-12 Penampang melintang batang 40

51

Gambar 4-13 Penampang melintang batang 38

51

Gambar 4-14 Penampang melintang batang 14

53

Gambar 4-15 Penampang melintang batang 16 dan 18

57

Gambar 4-16 Penampang melintang batang 20 dan 22

58

Gambar 4-17 Penampang melintang batang 24,26,28,30,dan 34

58

Gambar 4-18 Penampang melintang batang vertikal

59

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel-1

Panjang tekuk rangka batang

15

Tabel-2

Berat isi untuk beban mati

18

Tabel-3

Dimensi batang atas jembatan I

46

Tabel-4

Dimensi batang bawah jembatan I

50

Tabel-5

Dimensi batang diagonal jembatan I

57

Tabel-6

Jumlah baut jembatan I

61

Tabel-7

Dimensi rangka atas jembatan II

63

Tabel-8

Dimensi rangka bawah jembatan II

64

Tabel-9

Dimensi rangka diagonal jembatan II

66

Tabel-10

Dimensi rangka vertikal jembatan II

69

Tabel-11

Jumlah baut jembatan II

71

Tabel-12

Daftar berat rangka jembatan I

72

Tabel-13

Daftar berat rangka jembatan II

73

Tabel-14

Daftar berat jembatan revisi tambahan

74

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Ec’

= Modulus elastisitas beton

f ’c

= Mutu beton

Wc

= berat jenis beton

Le

= Panjang efektif struktur tekan

Ac

= Luas penampang pelat beton komposit

wr

= lebar rata-rata dari gelombang pelat lantai baja yang ditumpu

ns

= Jumlah penghubung geser jenis paku pada arah melintang

ds

= Diameter penghubung geser jenis paku

hr

= Tinggi dek baja gelombang

Asc

= Luas penampang penghubung geser jenis paku

fu

= Tegangan putus penghubung geser jenis paku

Qn

= Kuat nominal geser untuk penghubung geser

rs

= Faktor reduksi penhubung geser

Hs

= Tinggi penghubung geser jenis paku

Lc

= Panjang penghubung geser kanal

tf

= Tebal pelat sayap

tw

= Tebal pelat badan

N

= gaya normal tarik pada rangka batang

An

= Luas penampang bersih yang terkecil

σr

= tegangan rata-rata.

Ag

= luas penampang bruto

Universitas Sumatera Utara

tp

= Tebal penampang pelat

d

= Diameter lubang baut

n

= Banyaknya lubang dalam garis potongan lubang

s

= Jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen

u

= Jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu struktur

σizin

= Tegangan izin profil

λ

= Angka kelangsingan struktur = Faktor tekuk yang bergantung pada kelangsingan (λ)

DL

= beban mati dan berat sendiri

LL

= beban hidup/beban kendaraan

WL

= beban angin

E

= Modulus elastisitas baja

Lk

= Panjang tekuk batang tekan

i

= jari-jari kelembaman

fu

= Tegangan putus baja

fy

= Tegangan leleh baja

Mqbs

= Momen akibat berat sendiri

Ml

= Momen akibat beban hidup

qbs

= Berat sendiri struktur

qt

= Berat sendiri pelat lantai

µ

= Koefisien kejut

Mth

= Momen akibat beban tambahan

Ix

= Momen inersia arah sumbu-x

Wxn

= Tahanan penampang arah-x

Universitas Sumatera Utara

qek

= Beban ekivalen/pengganti

qll

= Beban per merter panjang akibat berat kendaraan

beff

= Lebar efektif penampang beton komposit

n

= Angka ekivalensi

Fpr

= Luas Penampang profil

Feq

= Luas ekivalen pengganti

Ybc

= jarak titik berat baja terhadap bagian terbawah komposit

Yac

= jarak titik berat baja terhadap bagian paling atas komposit

Ixc

= Inersia penampang komposit

σa

= Tegangan pada sisi teratas baja

σb

= Tegangan pada sisi terbawah baja

G

= Berat total jembatan

Ø

= Diameter baut

RA

= Reaksi perletakan di titik A

RB

= Reaksi perletakan di titik B

Wbr

= Angin vertikal jembatan yang tidak terkena bidang kendaraan

Wm

= Angin vertikal jembatan yang terkena bidang kendaraan

K

= Beban total akibat angin vertikal

Ha

= Angin horizontal pada bagian atas

Hb

= Angin horizontal pada bagian bawah

σl

= Tegangan leleh profil

P(-)

= Gaya tekan

P(+)

= Gaya tarik

ix

= jari-jari inersia arah-x

Universitas Sumatera Utara

iy

= jari-jari inersia arah-y

Iy

= Momen inersia arah Y

λy

= kelangsingan arah-y

λx

= kelangsingan arah-x

Ny

= Gaya pikul batang arah-y

Nx

= Gaya pikul batang arah-x

Pmax = Beban total yang mampu dipikul profil

σ’

= Tegangan akibat beban kelelahan(fetiq)

Pgs

= Kekuatan geser baut penyambung

Pds

= Kekuatan desak tumpuan

Universitas Sumatera Utara