Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4) Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010
PERENCANAAN JEMBATAN TUKAD YEH POH DENGAN BALOK PELENGKUNG BETON BERTULANG. I Nyoman Sutarja1, I Ketut Swijana2 1
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran. (E-mail :
[email protected] atau
[email protected]) 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran.
ABSTRAK Jembatan Tukad Yeh Poh yang berlokasi di lingkungan Pusat Pemerintahan Kabupaten Badung direncanakan untuk menunjang sirkulasi transportasi Puspem sendiri dengan coridor sebelah barat. Jembatan ini akan menjadi jalur utama disebelah barat Puspem yang menghubungkan ke daerah Kecamatan Mengwi bagian selatan. Dengan didasari pertimbangan 1) kondisi geometri lokasi; 2) kondisi tanah dasar; 3) kebutuhan fungsional; 4) estetika; 5) ekonomi dan kemudahan pemeliharaan; 6) konstruksi serta pertimbangan pelaksanaan beserta 7) Undang-undang yang berlaku, maka dipilih sebagai struktur utama adalah balok pelengkung dari beton bertulang, dengan bentang jembatan total 60 m (15m setengah balok pelengkung beton bertulang + 30m balok pelengkung beton bertulang + 15m setengah balok pelengkung beton bertulang). Struktur didesain dengan pendekatan LRFD, analisis elastis. Dari hasil analisis menunjukkan bahwa pada pelengkung dominan terjadi tegangan tekan, dengan perpindahan puncak balok pelengkung maksimum ke arah sumbu memanjang jembatan (arah x) sebesar 10,819 mm; kearah tegak lurus sumbu memanjang (arah y) sebesar 22,423 mm serta kearah vertikal (arah z) sebesar 6,274 mm (kebawah). Demikian pula dari desain didapatkan tulangan minimum (1%), baik pada pangkal maupun pada puncak balok pelengkung. Hal ini menunjukkan pemilihan struktur balok pelengkung beton bertulang sebagai struktur utama adalah sangat baik, mengingat beton sangat kuat menerima gaya tekan dibandingkan menerima gaya tarik. Kata kunci : Perencanaan, jembatan, tukad yeh poh, balok pelengkung, boton bertulang
1. PENDAHULUAN Jembatan Tukad Yeh Poh yang berlokasi di lingkungan Pusat Pemerintahan Kabupaten Badung direncanakan untuk menunjang sirkulasi transportasi Puspem sendiri dengan coridor sebelah barat. Jembatan ini akan menjadi jalur utama disebelah barat Puspem yang menghubungkan ke daerah Kecamatan Mengwi bagian selatan. Dengan didasari pertimbangan 1) kondisi geometri lokasi jembatan, 2) kondisi tanah dasar; 3) kebutuhan fungsional; 4) estetika; 5) ekonomi dan kemudahan pemeliharaan; 6) konstruksi serta pertimbangan pelaksanaan besrta 7) Undang-undang yang berlaku, maka dipilih sebagai struktur utama adalah balok pelengkung dari beton bertulang dengan model True Arch yaitu jembatan pelengkung dimana konstruksi pelengkungnya berada dibawah lantai kendaraan Dengan menggunakan balok pelengkung, momen yang terjadi pada gelegar akibat beban akan jauh lebih kecil. Timbulnya momen yang lebih kecil akan sangat menguntungkan karena beton tidak kuat menerima gaya tarik. Sebaliknya pada balok pelengkung akan timbul gaya normal tekan yang cukup besar. Hal ini akan diimbangi oleh kekuatan beton yang memang tahan menerima gaya tekan. Lingkup yang dibahas dari hasil perencanaan dalam tulisan ini hanya perilaku balok pelengkung beton bertulang akibat beban-beban yang bekerja selama umur bangunan.
2. DASAR PERENCANAAN DAN METODE 2.1 Jembatan pelengkung Setelah Jembatan dengan balok gelegar, Jembatan Pelengkung merupakan tipe jembatan tertua kedua dan sekaligus merupakan struktur yang klasik. Menurut bentuknya Jembatan Pelengkung memilki tiga variasi bentuk14) :
Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
S - 45
I Nyoman Sutarja dan I Ketut Swijana
1.
True Arch yaitu apabila konstruksi pelengkung ada di bawah lantai kendaraan.
Gambar 1 True arch
2.
Tied Arch yaitu apabila konstruksi pelengkung ada di atas lantai kendaraan.
3.
Gambar 2 Tied arch 4.
Half True Arch yaitu gabungan dari True Arch dengan Tied Arch yang konstruksi pelengkungnya ada dibawah dan diatas lantai kendaraan .
Gambar 3 Half true arch
2.2 Pelengkung terjepit non prismatis Dalam perencanaan konstruksi pelengkung untuk Jembatan Tukad Yeh Ngongkong ini dipilih pelengkung terjepit non prismatis. Pelengkung dengan batang non prismatis, besarnya harga n sebagai perbandingan antara momen inersia penampang pada suatu titik dengan momen inersia penampang pada puncak lengkungan, tidak sama dengan satu. Besarnya momen inersia penampang pada suatu titik tertentu akan bervariabel dan merupakan fungsi dari x, sehingga :
n =
Ix ≠1 Ic
Salah satu cara untuk menganalisa konstruksi pelengkung dengan batang non prismatis adalah dengan membagi lengkungan menjadi bagian-bagian kecil dengan jarak yang sama terhadap sumbu longitudinal pelengkung. Semakin banyak bagian atau potongan yang ditentukan, semakin teliti hasil yang diperoleh. Tinjau suatu konstruksi seperti terlihat pada Gambar 4 :
Icx Ix
y
f
x L Gambar 4, Penampang pelengkung
S - 46
Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Perencanaan Jembatan Tukad Yeh Poh Dengan Balok Pelengkung Beton Bertulang
Penyelesaian dilakukan dengan anggapan-anggapan sebagai berikut : 1.
Tiap potongan merupakan suatu bagian yang kecil, sehingga dapat dianggap sebagai batang lurus. Dengan demikian konstruksi pelengkung secara keseluruhan akan terbagi atas beberapa garis lurus yang patah-patah, seperti terlihat pada Gambar 5,
Potongan
x Gambar 5, Pembagian pias pelengkung 2.
Karena tiap potongan merupakan suatu bagian yang kecil, maka panjang segmen dapat ditentukan menurut persamaan Phytagoras, yaitu :
ds = dx 2 + dy 2 M
N
ds V dy HA
dx MA VA Gambar 6,Pias pelengkung
Pelengkung terjepit pada kedua sisinya dapat dianalisa secara lengkap apabila gaya desak, gaya lintang dan momen di sembarang penampang yang tegak lurus terhadap sumbu kelengkungannya tersebut telah diketahui. Gaya desak (N), biasanya dalam bentuk dorongan adalah gaya total yang bekerja tegak lurus terhadap penampang di titik beratnya. Gaya lintang (V) adalah gaya total yang bekerja sejajar dengan penampang. Momen (M) adalah momen total terhadap titik kerja (N) pada penampang tegak. Gaya desak, gaya lintang dan momen di sembarang penampang suatu lengkungan terjepit dapat secara mudah ditentukan melalui hukum-hukum statika jika keenam reaksi pada kedua tumpuan terjepitnya diketahui. Dengan meninjau seluruh kerangka sebagai suatu benda bebas (free body), ada enam bilangan yang belum diketahui sedangkan hanya tersedia tiga persamaan bebas statika, sehingga lengkungan terjepit bersifat statis tak tentu derajat tiga .
2.3 Pembebanan pada jembatan Dalam perencanaan jembatan ini, untuk menganalisa konstruksi bangunan atas jembatan pelengkung, beban-beban yang digunakan sebagai dasar analisa adalah sesuai dengan Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-022005 ), yang antara lain meliputi : 1) beban tetap, 2) beban lalu lintas, 3) gaya rem, 4) beban trotoar dan sandaran dan 5) beserta RSNI3 tentang standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan.
2.4 Data bahan. Mutu beton digunakan f’c = 20 Mpa ( K 250 ), dengan modulus elastisitas beton ECJ diambil sebagai berikut : ECJ = Wc
1,5
( 0,0043
f cm ). Sedangkan mutu baja fy = 240 Mpa ( baja tulangan polos BJTP dengan kekuatan leleh
minimum 240 Mpa untuk diameter lebih kecil dari 12 mm) dan mutu baja fy = 320 Mpa (baja tulangan deform BJTD
Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
S - 47
I Nyoman Sutarja dan I Ketut Swijana
dengan kekuatan leleh minimum 320 Mpa untuk diameter lebih besar atau sama dengan 12 mm). Modulus elastisitas baja tulangan Es = 2 × 105 Mpa
2.5 Metode perencanaan Struktur jembatan dianalisa secara elastis dengan pemodelan struktur pelengkung portal 3 dimensi. Sedangkan bagian-bagian komponen struktur didesain dengan menggunakan metoda kekuatan batas.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 7, Situasi Jembatan
Gambar 7a, Tampak Jembatan. Gambar 7a, merupakan tampak jembatan hasil perencanaan untuk menunjang kelancaran transportasi di sebelah barat Puspem, panjang jembatan 60 m (15 m setengah pelengkung beton bertulang + 30 m pelengkung penuh beton bertulang + 15 m setengah pelengkung beton bertulang) dengan lebar jembatan adalah 7 m lantai kendaraan dan 2 x 1 m trotoar ( gambar 7b.)
S - 48
Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Perencanaan Jembatan Tukad Yeh Poh Dengan Balok Pelengkung Beton Bertulang
. Gambar 7b, Potongan Melintang Jembatan Struktur utama berupa 3 balok pelengkung beton bertulang (seperti gb. 8), dengan data dimensi balok pada pangkal 900/1500 mm, pada puncak 900/800, panjang total jembatan 60m (15m + 30m + 15m) dan tinggi (f) 12 m.
Gambar 8, Model 3D struktur jembatan pelengkung.
Gambar 9, Hasil analisis dan desain Stuktur jembatan pelengkung dianalisis secara elastis 3 dimensi seperti pada gambar 8., dengan beban-beban yang bekerja sesuai dengan bab 2 dari tulisan ini. Selanjutnya dilakukan desain dengan metode kekuatan batas sesuai
Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
S - 49
I Nyoman Sutarja dan I Ketut Swijana
aturan Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-12-2004 ) tentang perencanaan struktur beton untuk jembatan. Dari analisis, yang menentukan untuk desain pelengkung adalah kombinasi beban mati, beban hidup dan beban gempa yang dianalisis dinamis (gambar 9). Dari hasil analisis menunjukkan bahwa pada pelengkung dominant terjadi tegangan tekan, dengan perpindahan puncak balok pelengkung maksimum ke arah sumbu memanjang jembatan (arah x) sebesar 10,819 mm; kearah tegak lurus sumbu memanjang (arah y) sebesar 22,423 mm serta kearah vertikal (arah z) sebesar 6,274 mm (kebawah). Demikian pula dari desain didapatkan tulangan minimum (1%), baik pada pangkal maupun pada puncak balok pelengkung. Hal ini menunjukkan pemilihan struktur balok pelengkung beton bertulang sebagai struktur utama adalah sangat baik, mengingat beton sangat kuat menerima gaya tekan dibandingkan menerima gaya tarik.
4. Kesimpulan Dari hasil analisis dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan : 1. Arsitektur jembatan berupa pelengkung dapat memberikan nilai keindahan yang merupakan nilai tambah bagi Puspem Badung disamping berfungsi sebagai prasarana transportasi.. 2. Sistem struktur balok pelengkung beton bertulang yang dirancang, telah memenuhi syarat kekuatan untuk memikul beban-beban yang ditetapkan dalam peraturan yang berlaku. 3. Geometri struktur jembatan pelengkung beton bertulang sangat baik, karena pada pelengkung dominan timbul tegangan tekan dan tulangan minimum. Hal ini sangat menguntungkan karena beton sangat kuat menerima gaya tekan.
DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Anonim, (1992), Design Methodology, Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 2,Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Section and Design of Superstructures, Substructures, and Foundations. Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 3, Dirjen Bina Marga, Anonim, (1992), Design of Earthquake Resistant Bridge Structures, Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 4, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Design of Concrete Member, Bridge Management System, Bridge Design Manual, bagian 5,Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Persyaratan Umum Perencanan, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 1, Dirjen Bina Marga. Anonim (1992), Beban jembatan, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 2, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Analisis struktural, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 3, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Pondasi, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 4, Dirjen Bina Marga. Anonim, (1992), Perencanaan Beton struktural, Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, bagian 6, Dirjen Bina Marga. Anonim, (2005), Pembebanan Untuk Jembatan, Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-02-2005 ), Dirjen Bina Marga. Anonim, (2004), Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan, Rancangan Standar Nasional Indonesia ( RSNI T-12-2004 ), Dirjen Bina Marga. Anonim (2004), Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan, Rancangan Standar Nasional Indonesia 3 ( Revisi SNI 03-2833-1992 ), Dirjen Bina Marga. Bangash, M.Y.H., (1992), Structural Details in Concrete, Blackwell Scientific Publitions, London C. Melbourne, (1995), Arch bridges, Proceedings of the First International Conference on Arch Bridges held at Bolton, UK on 3-6 September 1995, London, Thomas Telford. Clough & Penzien, (1982), Dinamika Struktur, Erlangga, Jakarta. Mario Paz, (19850, Dinamika Struktur, Teori dan Perhitungan, Erlangga, Jakarta. Walter Podolny JR., Muller. Jean M. (1982), Construction anegmental Brige, John Wiley & Sons, New York
S - 50
Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
