ANALISIS PERBANDINGAN ELEMEN PELENGKUNG PADA PEMBANGUNAN JEMBATAN LEHO KAWASAN PESISIR KABUPATEN KARIMUN, KEPULAUAN RIAU MENGGUNAKAN METODE AISC2010- LRFD DENGAN METODE ASD
TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi Syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil
Disusunoleh : CHRISNA MARIANA SARAGIH 13 0424 008
5
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK SIPIL DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Kabupaten Karimun merupakan salah satu Kabupaten yang terletak di Provinsi Kepulauan Riau. Pembangunan Jembatan Leho yang terletak di Kecamatan Tebing Kabupaten Karimun bertujuan untuk menghubungkan pelabuhan Karimun dengan Bandara Sei Bati. Pembangunan Jembatan Leho ini di rencanakan dengan bentuk Strukur Pelengkung (Arch Bridge) termasuk pada tipe jembatan pelengkung mengikat (tied arch) dan merupakan salah satu proyek yang sedang dikerjakan oleh Dinas Pekerjaan Umum Kabupaten Karimun. Selain untuk menghubungkan Kota Karimun dengan Bandara Sei Bati, jembatan ini di design untuk menjadi Landmark bagi Kabupaten Karimun Pemodelan jembatan yang disesuaikan dengan bentuk yang sebenarnya serta berdasarkan data yang diperoleh dari pihak pelaksana dilapangan. Modelisasi struktur dan menganalisa gaya-gaya dalam yang terjadi dengan bantuan software SAP2000 v.14. Perhitungan pembebanan pada jembatan berdasarkan peraturan RSNI T-02-2005, serta menganalisis perbandingan balok pelengkung mengacu pada metode AISC 2010-LRFD dengan metode ASD. Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa gaya yang terjadi pada elemen lengkung pada Jembatan Leho ini adalah gaya aksial tekan serta dilakukan perbandingan yang diperoleh dari analisis dengan metode AISC2010-LRFD dengan metode ASD Kata kunci: Jembatan Leho, jembatan pelengkung, pelengkung mengikat
ABSTRACT Karimun is one of the districts in the province of Riau Islands. Leho bridge construction, located in District Tebing Karimun Regency Karimun aims to connect the port with Sei Bati Airport. Leho Bridge Construction is planned to form the structure of the arch (Arch Bridge) included on the type of tying arch bridge (tied arch) and is one of the projects being undertaken by the Public Works Department Karimun. In addition to linking the city with the airport Sei Bati Karimun, the bridge is designed to be landmarks for Karimun Modeling bridges that are tailored to the actual form and based on data obtained from the implementers in the field. Modelisasi structure and analyze internal forces that occur with the help of software SAP2000 v.14. Calculation of loading on the bridge by regulation RSNI T-02-2005, and analyzing comparison refers to a method of arch beams 2010 AISC-LRFD with ASD method. From the analysis it can be concluded that the force that occurs on the curved elements are the Leho bridge tap axial force as well as the comparison obtained from the analysis with AISC2010-LRFD method with ASD method Keywords: Leho Bridge, Arch bridge, Tied arch
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana Teknik dari Universitas Sumatera Utara dengan judul “Analisis Perbandingan Elemen Pelengkung Pada Pembangunan Jembatan Leho Kawasan Pesisir Kabupaten Karimun, Kepulauan Riau Menggunakan Metode AISC2010LRFD Dengan Metode ASD”. Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak baik moril maupun materil. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang setulusnya kepada : 1. Bapak Dr. H. Nurdin Basirun, S.Sos, M.Si, selaku Bupati Karimun. 2. Bapak Dr. H.T.S Arif Fadillah, S.Sos, M.Si, selaku Sekretaris Daerah Kabupaten Karimun. 3. Bapak Djunaidy, S.Sos, M.Si, selaku Kepala Badan Perencanaan Pembangunan Daerah Kabupaten Karimun. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara dan juga yang merupakan penguji, yang turut memberikan masukan dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini; 5. Bapak Ir. Syahrizal, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara; 6. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator PPSE, Departemen Teknik Sipil; 7. Bapak Ir. Sanci Barus, MT selaku merupakan pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini; 8. Bapak M.Agung Putra Handana, ST., MT, selaku Penguji, yang turut memberikan masukan dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini;
Universitas Sumatera Utara
9. Kedua Orang Tuaku tercinta S Saragih (+) dan E br Silalahi, terutama Ibu yang luar biasa yang selalu memberi dukungan dan kasih sayangnya dan juga Doa yang selalu menyertai dan mendukung penulis. Buat Kakak dan Adik ( K’ Christine, Kalam christianus dan Sylvia Gusrini ) terima kasih kuucapkan atas dorongan dan doanya. 10. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 11. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuannya selama ini kepada saya. 12. Seluruh pegawai BAPPEDA Kab.Karimun yang telah memberikan bantuannya selama ini kepada saya. 13. Sahabat saya Sari, Eli, Sri Elfina, Ayu, Devi yang selalu memberikan dukungan dan tempat saya berkeluh kesah. 14. Teman-teman saya seluruh ekstensi 2012 dan ekstensi 2013: Yogi, Merin, Bintua, Vero, Astri, Harry, Salim, Edo,Eva, Dila,
dan teman-teman
Estensi yang lain yang selalu memberi semangat, bantuan dan dukungan. 15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan dari penulis. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran jika ada kesilapan agar penulis dapat meningkatkan kemampuan menulis pada masa akan datang. Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis dan berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat khususnya bagi penulis dan bagi semua pembaca pada umumnya. Medan,
2016
Hormat Saya Penulis
Chrisna Mariana Saragih NIM:130424008
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI ABSTRAK ..........................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ........................................................................................
ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. ix DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xii BAB I
PENDAHULUAN ..............................................................................
1
I.1 Umum ..........................................................................................
1
I.2 Latar belakang .............................................................................
2
I.3 Permasalahan ...............................................................................
3
I.4 Maksud dan tujuan ......................................................................
3
I.5 Pembatasan masalah ....................................................................
4
1.6 Metodologi penelitian ..................................................................
5
1.7 Sistematika penulisan ...................................................................... 5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................
7
II.1 Pengertian jembatan ....................................................................
7
II.2 Jenis-jenis jembatan.....................................................................
7
II.3 Struktur Jembatan ........................................................................
8
II.4 Jembatan Pelengkung ..................................................................
9
II.4.1 Tipe-tipe jembatan pelengkung ....................................... 12
Universitas Sumatera Utara
II.4.2 Elemen-elemen struktur atas jembatan pelengkung baja tipe Tied arch ...................................................................................... 14 II.5 Pembebanan jembatan ................................................................. 16 II.5.1 Beban Mati....................................................................... 17 II.5.1.1 Berat sendiri ......................................................... 17 II.5.2 Beban mati tambahan ............................................... 19 II.5.2 Beban lalu lintas .............................................................. 19 II.5.2.1 Lajur lalu lintas rencana .........................................20 II.5.2.2 Beban lajur “D” ......................................................21 II.5.2.3 Beban truk “T” .......................................................25 II.5.3 Gaya rem .......................................................................... 27 II.5.4 Pembebanan untuk pejalan kaki ...................................... 29 II.5.5 Beban angin .........................................................................30 II.5.6 Beban gempa........................................................................32 II.6 Material baja, metode perhitungan LRFD dan metode Perhitungan ASD ......................................................................... 36 II.6.1 Material baja .........................................................................36 II.6.2 Metode perhitungan ASD .....................................................37 II.6.3 Metode perhitungan LRFD ...................................................38 II.6.3.1 Komponen batang tarik ............................................42 II.6.3.2 Komponen batang tekan ...........................................44 II.6.3.3 Balok lentur ..............................................................49 II.7 Program SAP 2000 .........................................................................54 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 56
Universitas Sumatera Utara
III.1 Diagram alir .............................................................................. 56 III.2 Studi Literatur ........................................................................... 57 III.3 Data teknis jembatan ................................................................ 58 III.4 Data material ............................................................................ 59 III.5 Pemodelan struktur ................................................................... 60 III.6 Analisa dan Output Komputer .................................................. 61 III.6.1 Kombinasi Pembebanan .................................................. 61 III.6.2 Analisa dengan program komputer SAP 2000 V.14 ....... 63 III.6.3 Pembebanan jembatan .........................................................64 BAB IV Pembahasan ........................................................................................ 76 IV.1 Hasil ........................................................................................... 76 IV.2 Perbandingan hasil Gaya-gaya dalam yang diperoleh dari analisa menggunakan SAP2000 v 14 berdasarkan pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi…………………………… 76 IV.3 Analisa batang tekan dengan menggunakan metode ................. ASD dengan metode AISC 2010-LRFD ..................................... 90 IV.4 Perbandingan stress ratio batang tekandengan menggunakan .... metodeASD dengan metode AISC 2010-LRFD ..........................123 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 124 V.1 Kesimpulan .................................................................................. 124 V.2 Saran ............................................................................................ 125
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1.
Jembatan pelengkung baja (Anonim 2, 2011)
Gambar 2.2.
Jembatan pelengkung dengan deck (Anonim 2, 2011)
Gambar 2.3.
Jembatan pelengkung menerus (Anonim 2, 2011)
Gambar 2.4.
Jembatan pelengkung mengikat (Anonim 2, 2011)
Gambar 2.5.
Beban lajur “ D” (Anonim 1, 2005)
Gambar 2.6
Hubungan antara beban terbagi rata dengan panjang total (Anonim 1, 2005)
Gambar 2.7
Penyebaran pembebanan pada arah melintang (Anonim 1, 2005)
Gambar 2.8
Pembebanan truk “T” (500 kN) (Anonim 1, 2005)
Gambar 2.9
Gaya rem per lajur 2.75 meter (KBU) (Anonim 1, 2005)
Gambar 2.10
Pembebanan untuk pejalan kaki (Anonim 1, 2005)
Gambar 2.11
Wilayah gempa Indonesia untuk periode (Anonim 3, 2008)
Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Pembebanan truk “T” (500 kN)
Gambar 3.2.
Aksi gaya angin terhadap kendaraan
Gambar 3.3.
Koefisien geser dasar (C) elastis untuk analisis dinamis, periode ulang 500 tahun
Gambar 4.1
Grafik perbandingan gaya aksial tekan pada arch bridge (sisi depan) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.2
Grafik perbandingan gaya aksial tekan pada arch bridge (sisi belakang) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3
Grafik perbandingan gayageser (lintang) pada arch bridge (sisi depan) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.4
Grafik perbandingan gayageser (lintang) pada arch bridge (sisi belakang) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.5
Grafik perbandingan momen pada arch bridge (sisi depan) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.6
Grafik perbandingan momen pada arch bridge (sisi belakang) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.7
Grafik perbandingan gaya aksial tekan pada arch bridge akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.8
Grafik perbandingan momen pada arch bridge pada arch bridge akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.9
Grafik perbandingan gaya lintang pada arch bridge pada arch bridge akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan yang terjadi
Gambar 4.10
Grafik Lendutan padaarch bridge dan tie beammenggunakan SAP2000 v 14
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Faktor beban untuk berat sendiri
Tabel 2.2
Berat isi untuk beban mati [ kN/m³ ]
Tabel 2.3
Faktor beban untuk beban mati tambahan
Tabel 2.4
Jumlah lajur lalu lintas rencana
Tabel 2.5
Faktor distribusi untuk pembebanan truk “T”
Tabel 2.6
Faktor beban akibat gaya rem
Tabel 2.7
Faktor beban akibat pembebanan untuk pejalan kaki
Tabel 2.8
Koefisien seret Cw
Tabel 2.9
Kecepatan angin rencana Vw
Tabel 2.10
Faktor kepentingan
Tabel 2.11
Spesifikasi material baja untuk keperluan desain (SNI)
Tabel 2.12
Faktor tahanan
Tabel 2.13
Peta petunjuk pemakaian rumus perencanaan batang tekan
Tabel 3.1
Kombinasi pembebanan untuk batas daya layan
Tabel 3.2
Faktor kombinasi pembebanan untuk keadaan batas daya layan
Tabel 3.3
Faktor kombinasi pembebanan untuk keadaan batas ultimit
Tabel 4.1
Gaya aksial tekan pada bagian lengkung (arch rib)sisi depan akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.2
Gaya aksial tekan pada bagian lengkung (arch rib) sisi belakang akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.3
Gaya geser (lintang) pada bagian lengkung (arch rib) sisi depan akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4
Gaya geser (lintang) pada bagian lengkung (arch rib) sisi belakang akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.5
Gaya dalam Momen pada bagian lengkung (arch rib)sisi depan akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.6
Gaya dalam Momen pada bagian lengkung (arch rib)sisi belakang
akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan Tabel 4.7
Gaya aksial tekan pada bagian lengkung (arch rib)sisi belakang akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.8
Gaya dalam Momen pada bagian lengkung (arch rib) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.9
Gaya geser (lintang) pada bagian lengkung (arch rib) akibat pembebanan dan kombinasi pembebanan
Tabel 4.10
Rekapitulasi perhitungan batang tekan dengan metode ASD
Tabel 4.11
Rekapitulasi perhitungan batang tekan dengan metode LRFD
Tabel 4.12
Perbandingan stress ratio dengan metode AISC 2010-LRFD dan Metode ASD
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
As
= luas penampang profil baja, mm2
E
= modulus elastisitas baja, MPa
G
= modulus geser, MPa
= angka poisson
= koefisien pemuaian, peroC
fcr
= tegangan tekan kritis, MPa
fy
= tegangan leleh profil baja, MPa
Tu
= gaya tarik aksial terfaktor, N
Nn
= kuat aksial nominal, N
Ae
= luas penampang efektif, mm2
An
= luas penampang netto, mm2
fu
= tegangan tarik putus, MPa
= faktor tahanan
Pn
= kuat nominal batang tekan, N
Cw
= warping constant, mm6
J
= momen inersia polar, mm4
Vn
= kuat geser nominal, N
Vu
= gaya geser batas atau gaya geser terfaktor maksimum, N
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1
Dokumentasi Penelitian
Lampiran 2
Gambar Kerja
Lampiran 3
Data Input SAP
Lampiran 4
Output SAP
Universitas Sumatera Utara
