STUDI PERENCANAAN STRUKTUR JEMBATAN BETON BOX GIRDER PRATEGANG SEGMENTAL DENGAN METODE KESETIMBANGAN BEBAN (LOAD BALANCING) (STUDI KASUS : SUNGAI BRANTAS DI LAHAN BARAT KAMPUS 3 UMM)
SKRIPSI Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
OLEH : PAJAR ACHMAD YOFFYAN NOOR 201110340311088
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: PAJAR ACHMAD YOFFYAN NOOR
NIM
: 201110340311088
Jurusan
: TEKNIK SIPIL
Fakultas
: TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Tugas akhir dengan judul : STUDI
PERENCANAAN
STRUKTUR
JEMBATAN
BETON
BOX
GIRDER
PRATEGANG SEGMENTAL DENGAN METODE KESETIMBANGAN BEBAN (LOAD BALANCING) STUDI KASUS : SUNGAI BRANTAS DI LAHAN BARAT KAMPUS 3 UMM adalah hasil karya saya sendiri, dan bukan karya tulis orang lain. Dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan atau daftar pustaka. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar saya bersedia mendapat sangsi akademis .
Malang, 21 Desember 2015 Yang Menyatakan,
Pajar Achmad Yoffyan Noor
i KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, dengan mengucapkan puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan nikmat, serta hidayahnya tak lupa sholawat serta salam pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Studi Perencanaan Struktur Jembatan Beton Box Girder Prategang Segmental dengan Metode Kesetimbangan Beban (Load Balancing) Studi Kasus : Lahan Barat Kampus 3 UMM Sungai Brantas Sengkaling Kabupaten Malang ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini dilaksanakan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil di Universitas Muhammadiyah Malang. Adapun penyusunan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan semua pihak, baik secara moril maupun materil. Pada kesempatan ini dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada : 1. Kedua orang tua Bapak Karly dan Mama Wagini dan saudara penulis Afrilyadi Eko Wibowo, Akhmad Deden Triyadi Handoko serta semua keluarga yang telah memberikan dukungan tanpa henti. 2. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang 3. Ir. Rofikatul Karimah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang dan selaku dosen pembimbing I Tugas Akhir. 4. Ir. Yunan Rusdianto, MT selaku dosen pembimbing II Tugas Akhir 5. Ir. Charil Saleh, MT selaku Dosen wali
ii 6. Semua Dosen Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membimbing penulis diperkuliahan dari awal sampai sekarang. 7. Bu Dilla T.U jurusan yang telah banyak membantu penulis dalam mengurus persyaratan dan berkas-berkas dalam proses Tugas Akhir 8. Kawan-kawan seperjuangan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang yang setia mendukung, berdoa, dan bersama selama berkuliah di kampus ini. 9. Serta semua pihak yang membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk serta masukan yang diberikan sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang diharapkan. Besar harapan semoga Tugas Akhir yang penulis susun dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan yang luas bagi pembacanya.
Malang,
Agustus 2015
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................
i
DAFTAR ISI ...............................................................................................
iii
DAFTAR TABEL .......................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. viii DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xii
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................
3
1.3 Batasan Masalah ...............................................................................
4
1.4 Tujuan Perencanaan .........................................................................
4
1.5 Manfaat Perencana ...........................................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................
6
3.1 Umum..............................................................................................
6
3.2 Jembatan Box Girder Segmental .....................................................
7
3.3 Perencanaan Awal ...........................................................................
8
3.4 Pembebana pada Jembatan..............................................................
9
3.5 Penulangan Melintang Box Girder..................................................
20
3.6 Beton Prategang ..............................................................................
22
3.7 Perencanaan dengan Metode Load Balancing ................................
30
3.8 Daerah Aman Kabel ........................................................................
34
3.9 Lintasan Inti Tendon atau Kabel Baja .............................................
36
iv 3.10 Kehilangan Gaya Prategang ..........................................................
36
3.11 Perencanaan End Block ................................................................
41
3.12 Perencanaan Penulangan Geser ....................................................
43
3.13 Perencanaan Sambungan antar Segmen........................................
45
3.14 Tegangan pada Box Girder ...........................................................
45
3.15 Lendutan pada Box Girder ............................................................
46
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN .............................................
47
3.1 Lokasi Perencanaan .........................................................................
47
3.2 Data-data Teknis .............................................................................
48
3.3 Spesifikasi Bahan untuk Struktur ....................................................
50
3.4 Jenis dan Sumber Data ....................................................................
51
3.5 Teknik Analisis Data .......................................................................
51
3.6 Diagram Alir Perencanaan ..............................................................
52
BAB IV URAIAN PERENCANAAN ........................................................
54
4.1 Data Umum Jembatan .....................................................................
54
4.2 Data Material ...................................................................................
55
4.3 Dimensi Box Girder Prategang .......................................................
57
4.4 Potongan Penampang Box Girder ...................................................
58
4.5 Pembebanan pada Jembatan............................................................
59
4.6 Perencanaan Tulangan Melintan Box Girder ..................................
80
4.7 Perencanaan Gaya Prategang dan Jumlah Tendon..........................
94
4.8 Analisa Daerah Aman Kabel...........................................................
98
4.9 Posisi Tendon Terhadap Box Girder ............................................... 104 4.10 Analisa Kehilangan Gaya Prategang ............................................ 111
v 4.11 Perencanaan Pembesian End Block .............................................. 121 4.12 Perencanaan Tulangan Geser ........................................................ 128 4.13 Perencanaan Sambungan Antar Segmen ...................................... 131 4.14 Tegangan Pada Box Girder ........................................................... 136 4.15 Kontrol Tegangan Terhadap Kombinasi Pembebanan ................. 148 4.16 Lendutan Box Girder .................................................................... 150 BAB V KESIMPULAN .............................................................................. 158 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 159 LAMPIRAN ................................................................................................ 160
vi DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Faktor Beban Untuk Beban Mati (Berat Sendiri) .......................
10
Tabel 2.2 Faktor beban untuk beban mati tambahan ..................................
11
Tabel 2.3 Faktor beban akibat beban lajur “D” ..........................................
11
Tabel 2.4 Jumlah lajur lalu lintas rencana ..................................................
12
Tabel 2.5 Pembebanan Truk “T” ................................................................
15
Tabel 2.6 Faktor Beban Akibat Gaya Rem .................................................
16
Tabel 2.7 Faktor Beban Akibat Pembebanan untuk Pejalan Kaki..............
17
Tabel 2.8 Koefisien Seret Cw .....................................................................
19
Tabel 2.9 Kecepatan Angin Rencana Vw ...................................................
19
Tabel 2.10 Jenis Tendon Baja Prategang ...................................................
28
Tabel 4.1 Berat Jenis Bahan .......................................................................
55
Tabel 4.2 Pendimensian Box Girder...........................................................
58
Tabel 4.3 Pembebanan Mati Tambahan .....................................................
69
Tabel 4.4 Resume Momen dan Gaya Geser pada Jembatan .......................
77
Tabel 4.5 Momen pada Jembatan ...............................................................
78
Tabel 4.6 Gaya Geser pada Jembatan .........................................................
79
Tabel 4.7 Beban Mati Tambahan................................................................
82
Tabel 4.8 Resume Momen pada Setiap Pembebanan .................................
85
Tabel 4.9 Momen Maksimum setiap Plat Box Girder ................................
86
Tabel 4.10 Rangkuman Eksentrisitas Selubung CGS ................................ 102 Tabel 4.11 Selubung Batas Atas dan Batas Bawah Tendon....................... 102
vii Tabel 4.12 Eksesntrisitas Masing-masing Tendon ..................................... 105 Tabel 4.13 Lintasan Posisi Tendon ............................................................ 106 Tabel 4.14 Sudut Angkur ........................................................................... 107 Tabel 4.15 Tata Letak dan Jalur Kabel....................................................... 108 Tabel 4.16 Lintasan Tendon dan Daerah Aman Kabel .............................. 110 Tabel 4.17 Posisi Layout Tendon ............................................................... 113 Tabel 4.18 Perbedaan Sudut Vertikal (radian) ........................................... 114 Tabel 4.19 Menghitung Rasio Tegangan Setelah Friksi ............................ 114 Tabel 4.20 Rangkuman Kehilangan Sebagian Gaya Prategang ................. 120 Tabel 4.21 Tabelisasi Angkur Hidup dan Angkur Mati ............................. 121 Tabel 4.22 Momen Statis Luasan Bagian Atas .......................................... 122 Tabel 4.23 Momen Statis Luasan Bagian Bawah....................................... 123 Tabel 4.24 Perhitungan Sengkang Arah Vertikal....................................... 126 Tabel 4.25 Perhitungan Sengkang Arah Horizontal................................... 127 Tabel 4.26 Rekapitulasi Kebutuhan Sengkang........................................... 129 Tabel 4.27 Desain Shear Key pada Setiap Sambungan.............................. 135 Tabel 4.28 Momen Akibat Temperatur ...................................................... 147 Tabel 4.29 Kombinasi Pembebanan Tegangan Ijin.................................... 149 Tabel 4.30 Rekapitulasi Lendutan Akibat Kombinasi Pembebanan .......... 156
viii DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Konsep Tata Ruang Lahan Barat Kampus 3 UMM ...............
2
Gambar 2.1 Jenis Jembatan yang Umum ..................................................
6
Gambar 2.2 Tipe Penampang Box Girder .................................................
7
Gambar 2.3 Jembatan Box Girder dan Metode Pelaksanaan ....................
8
Gambar 2.4 Beban Lajur “D” ....................................................................
13
Gambar 2.5 Beban “D” : BTR s Panjang yang dibebani ...........................
13
Gambar 2.6 Penyebaran Beban Arah Melintang .......................................
14
Gambar 2.7 Pembebanan Truk “T” ...........................................................
15
Gambar 2.8 Gaya Rem per Lajur 2,75 m (KBU) ......................................
17
Gambar 2.9 Pembebanan Untuk Pejalan Kaki ..........................................
17
Gambar 2.10 Grafik Gaya Rem per Lajur 2,75m ......................................
18
Gambar 2.11 Peta Gempa Indonesia .........................................................
20
Gambar 2.12 Diagram Alir Perencanaan Tulangan pada Plat Jembatan ..
21
Gambar 2.13 Ilustrasi Aplikasi Beton Prategang ......................................
23
Gambar 2.14 Distribusi Tegangan Sepanjang Beton Prategang Eksentris
24
Gambar 2.15 Momen Tahanan Internal pada Balok Prategang ................
25
Gambar 2.16 Balok Prategang dengan Tendon Parabola ..........................
26
Gambar 2.17 Strand (7-wires strand) ........................................................
28
Gambar 2.18 High-Strength Bar ...............................................................
28
Gambar 2.19 Garfik Analisa Tegangan dan Lenturan ..............................
30
Gambar 2.20 Keseimbangan Gaya-gaya pada Arah Vertikal ...................
31
Gambar 2.21 Daerah Selubung Beton Prategang ......................................
34
ix Gambar 2.22 Daerah Aman Kabel ............................................................
35
Gambar 2.23 Lintasan Kabel Terhadap Balok Beton................................
36
Gambar 2.24 Zona Angker Ujung untuk Tendon Terlekat .......................
42
Gambar 3.1 Foto Satelit Lokasi Jembatan .................................................
47
Gambar 3.2 Site Plan Bangunan Jembatan ................................................
47
Gambar 3.3 Potongan Melintang Sungai ...................................................
48
Gambar 3.4 Potongan Memanjang Jembatan ............................................
48
Gambar 3.5 Penampang Melintang Segmen Tengah Jembtan ..................
49
Gambar 4.1 Potongan Melintang Jembatan ...............................................
54
Gambar 4.2 Dimensi Box Girder ...............................................................
57
Gambar 4.3 Titik Berat Box Girder ...........................................................
58
Gambar 4.4 Pembebanan Berat Sendiri .....................................................
59
Gambar 4.5 Dimensi Pipa Sandaran ..........................................................
60
Gambar 4.6 Pembebanan pada Pipa Sandaran ..........................................
60
Gambar 4.7 Penulangan Kerb ....................................................................
62
Gambar 4.8 Gaya Luar yang dialami Kerb ................................................
63
Gambar 4.9 Diagram Regangan-Tegangan ...............................................
64
Gambar 4.10 Sketsa Penulangan Kerb ......................................................
65
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Gaya Rem dan Bentang ..........................
72
Gambar 4.12 Gaya Rem yang Bekerja pada Jembatan ............................. 73 Gambar 4.13 Gaya Angin yang Bekerja pada Jembatan ........................... 75 Gambar 4.14 Dimensi Box Girder ............................................................ 80 Gambar 4.15 Pembebanan akibat Berat Sendiri (MS) .............................. 81 Gambar 4.16 Momen akibat Berat Sendiri ................................................ 81
x Gambar 4.17 Pembebanan akibat Berat Mati Tambahan (MA) ................ 82 Gambar 4.18 Momen akibat Berat Mati Tambahan (MA) ........................ 82 Gambar 4.19 Beban Truk .......................................................................... 83 Gambar 4.20 Pembebanan akibat Beban Truk .......................................... 83 Gambar 4.21 momen akibat Beban Lalu Lintas ........................................ 84 Gambar 4.22 Pembebenan akibat Beban Kombinasi ................................ 84 Gambar 4.23 Momen akibat Beban Kombinasi ........................................ 84 Gambar 4.24 Penulangan Arah Melintang ................................................ 93 Gambar 4.25 Lintasan Tendon Prategang ................................................. 94 Gambar 4.26 Diagram Gaya Prategang ..................................................... 94 Gambar 4.27 Momen setiap Segmen ........................................................ 99 Gambar 4.28 Daerah Aman Lintasan Kabel ............................................. 103 Gambar 4.29 Posisi Tendon Tengah bentang............................................ 104 Gambar 4.30 Posisi Tendon di Tumpuan .................................................. 104 Gambar 4.31 Lintasan CGS Arah Memanjang Jembatan ......................... 106 Gambar 4.32 Jalur Masing-masing Kabel ................................................. 108 Gambar 4.33 Jalur Tendon di Tengah Bentang ......................................... 109 Gambar 4.34 Jalur Tendon di Tumpuan.................................................... 109 Gambar 4.35 Letak CGS Terhadap Daerah Aman Kabel ......................... 110 Gambar 4.36 Kehilangan Gaya Prategang Akibat Friksi .......................... 115 Gambar 4.37 Total Kehilangan Gaya Prategang Setiap Segmen .............. 121 Gambar 4.38 Daerah Momen Statis Bagian Atas...................................... 122 Gambar 4.39 Daerah Momen Statis Bagian Bawah .................................. 123 Gambar 4.40 Nomor Pembagian End Block Tendon ................................ 124
xi Gambar 4.41 Plat Angkur untuk Bursting Force ....................................... 124 Gambar 4.42 Plat Angkur dan Sengkang Untuk Bursting Force .............. 127 Gambar 4.43 Potongan Melintang Tulangan Sengkang ............................ 130 Gambar 4.44 Potongan Memanjang Tulangan Sengkang ......................... 130 Gambar 4.45 Daerah Tumpuan Potongan Melintang ................................ 130 Gambar 4.46 Daerah Lapangan Potongan Melintang ............................... 131 Gambar 4.47 Daerah End Block Potongan Memanjang ........................... 131 Gambar 4.48 Shear Key pada Sambungan Box Girder ............................. 132 Gambar 4.49 Potongan Shear Key pada Sambungan Box Girder ............. 132 Gambar 4.50 Tegangan pada Saat Transfer .............................................. 137 Gambar 4.51 Tegangan Pada Saat Transfer .............................................. 138 Gambar 4.52 Tegangan Akibat Temperatur .............................................. 146
159 DAFTAR PUSTAKA
Badan Standardisasi Nasional (BSN)., 2004. Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan (RSNI T – 12 – 2004). Badan Standardisasi Nasional (BSN)., 2005. Standar Permbebanan untuk Jembatan (RSNI T – 02 – 2005). Dewi, S.M., 2003. Beton Prategang.Sidoarjo : Citramedia. Dipohusodo, Istimawan. 1993. Struktur Beton Bertulang. Jakarta : Gramedia Ilham, Noer 2008. Perhitungan Box Girder Beton Prestress Studi Kasus Gajayana Fly Over. Yogyakarta Lin T.Y., Ned H. Burns., 2000a. Desain Struktur Beton Prategang jilid 1. Surabaya : Erlangga. Nawy, E.G., Bambang., 2001. Beton Prategang (suatu pendekatan mendasar) Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Supriyadi, Bambang., Muntohar, Agus Setyo., 2007. Jembatan. Yogyakarta : Beta Offset
