TUGAS AKHIR PERENCANAAN ULANG STRUKTUR JEMBATAN MERR II-C DENGAN MENGGUNAKAN BALOK PRATEKAN MENERUS (STATIS TAK TENTU) OLEH : ABDUL AZIZ SYAIFUDDIN 3107 100 525
DOSEN PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. I GUSTI PUTU RAKA TAVIO, ST. MT. PhD
Latar Belakang Jembatan MERR II-C adalah salah satu pendukung dari pembangunan Jalan Middle East Ring Road IIC (MERR IIC) Surabaya sepanjang 6,45 Km, yang dimulai dari Bundaran atau Persimpangan Pondok Candra (Kelurahan Tambak Sumur, Waru, Sidoarjo) sampai dengan Persimpangan Jalan Arief Rahman Hakim (Deles, Klampis Ngasem, Surabaya). Jembatan ini melintasi sungai Jagir yang lebarnya ± 65 m. Struktur jembatan dibangun dengan menggunakan Balok Beton Pratekan I dengan bentang 35 – 35 - 25 – 22 m. Jembatan MERR II-C tersebut direncanakan ulang dengan menggunakan Beton Pratekan dengan bentang menerus (statis tak tentu) dengan bentang
37 – 46
– 37. Dipilihnya Jembatan Beton Pratekan dengan bentang menerus pada perencanaan ini adalah dalam segi dimensi. Jika dibandingkan dengan pemakaian alternatif balok lain seperti statis tertentu, akan menghasilkan dimensi yang cukup besar .
Batasan Masalah • Merencanakan preliminary design pada jembatan • Merencanakan struktur bangunan atas pada jembatan beton pratekan bentang menerus • Merencanakan bentuk gelagar balok dengan penempatan tendon yang tepat pada jembatan beton pratekan • Merencanakan perletakan dan bangunan bawah yang meliputi abutmen dan tiang pancang yang sesuai dengan persyaratan dalam Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Bridge Management System • Penggambarkan hasil dari desain struktur jembatan
Tujuan • Merencanakan preliminary design jembatan beton pratekan bentang menerus. • Mendapatkan hasil perencanaan struktur bangunan atas terhadap jembatan dengan desain yang memenuhi batasan keamanan dan kenyamanan yang disyaratkan. • Menuangkan hasil desain struktur dalam bentuk gambar kerja berdasarkan hasil perhitungan.
Ruang Lingkup Pembahasan Mengingat keterbatasan waktu dalam penyusunan tugas akhir ini, maka ada batasan masalah sbb: – Perancangan struktur primer dan sekunder bangunan atas jembatan. – Perancangan struktur bangunan bawah jembatan dan pondasi. – Perancangan sistem perletakan jembatan – Penggambaran mengunakan program bantu Auto Cad – Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan – Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan – Tidak menganalisa dampak pilar jembatan terhadap aliran sungai. – Tidak merencanakan metode pelaksanaan.
Data Teknis Jembatan • • • • • •
– Data-data asli : Nama Jembatan Jenis Jembatan Lokasi Jembatan Panjang jembatan Lebar jembatan Lebar jalan
• • • • •
– Data-data modifikasi : Jenis Jembatan = Balok Beton Pratekan menerus tiga bentang (statis tak tentu) Panjang jembatan = 120 meter (37 – 46 – 37) Lebar jembatan = 2 × 14,5 meter Lebar jalan = 10 meter
= Jembatan MERR II-C Surabaya = Jembatan Pratekan 5 tumpuan (statis tertentu) = Surabaya = 117 meter (35 – 35 – 25 – 22) = 2 × 14,5 meter = 10 meter
M.A.N
Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m
Tiang Pan L = 28 m
Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m
Gambar Tampak Samping Jembatan Modifikasi/Rencana
+5.122
+5.044
+6.061 +2.489
551 M.A.N
- 5.061
Gambar Tampak Samping Jembatan Original
Data Bahan Gelagar Utama Mutu bahan : - Beton fc’ = 45 Mpa - Tulangan baja fy = 390 Mpa - Kabel pratekan = Uncoated Seven-wire Stress-relieved Strand grade 270 diameter 0,600 in. dengan kuat tarik ultimate (UTS) = 1860 Mpa Diafragma Mutu bahan : - Beton -Baja tulangan
fc’ = 40 Mpa fy = 320 Mpa
Perletakan Bahan : Karet (elastomer bearing pad) Sandaran, Trotoar, Plat Lantai, Abutment dan Pilar Mutu bahan : - Beton fc’ = 30 Mpa - Baja tulangan fy = 240 Mpa
Tegangan Ijin Bahan • Beton – Beton Pratekan fc’ = 45 Mpa Pada waktu transfer • Tekan (σci) = 0,6 fc’ = 0,6 × 45= 27 Mpa • Tarik (σti) = 0,25 = 0,25 × = 1,68 Mpa Pada waktu service load (pembebanan penuh) = 0,45 fc’= 0,45 × 45= 20,25 Mpa • Tekan (σcs) • Tarik (σts ) = 0,50 = 0,50 × = 3,35 Mpa – Beton bertulang fc’ = 30 Mpa
• Baja – Baja prategang Grade 270 ( fpu = 1860 Mpa ) • Pada waktu jacking = 0,85 × fpu = 0,85 × 1860 = 1581 Mpa • Setelah diangker = 0,70 × fpu = 0,70 × 1860 = 1302 Mpa – Baja tulangan fy = 240 Mpa
Pembebanan • Aksi dan beban tetap – Berat Sendiri – Beban Mati Tambahan – Pengaruh Penyusutan dan Rangkak – Pengaruh Prategang – Pengaruh Tetap Pelaksanaan • Beban lalu-lintas – Beban Lajur “D” • Beban Terbagi Rata (UDL) – L < 30m : q = 8 Kpa – L > 30 m : q = 8 (0,5 + 15/L) Kpa • Beban Garis P = 44 kN/m
Pembebanan – Beban Truk “T” T = 100 kN – Faktor beban dinamik • Pembebanan truk “T” DLA = 0,3 • Pembebanan lajur “D” untuk KEL tergantung dari panjang bentang sebagai berikut: : DLA = 0,4 – LE < 50 m – 50 < LE < 90 m : DLA = 0,525 – 0,0025 L – LE > 90 m : DLA = 0,3
Pembebanan • Aksi lingkungan – Beban Angin – Pengaruh Gempa – Aliran Air dan hanyutan
• Aksi-aksi lainnya – Gesekan Pada Perletakan
Metode Pelaksanaan • Balok Prategang mengggunakan Balok Pracetak segmental • Sebelum Balok distressing, balok diletakan dulu diatas landasan yang dibuat terlebih dahulu diatas port al. Seperti terlihat digambar : A
B
D
C
+6.061 1 4
1 4
1 10
1 10
1
1 10
M.A.N
10
1
1 4
10
- 5.061 1 10
Gambar Layout pemasangan balok girder
• Setelah balok segmental tertata diatas tumpuan, maka balok distressing dari dua arah. • Supaya balok bergerak pada satu sisi saat terjadi stressing, maka balok di ikat pada tumpuan tengah. Misal pada tumpuan B.
Perencanaan Tulangan LANTAI KENDARAAN Tebal minimum pelat lantai kendaraan menurut BMS 1992 (Pasal 6.7.1.2) aspal beton d4 d3 balok memanjang b1
ts ≥ 200 mm ts ≥ 100 + 40.b1 = 100 + 40.1,85 = 174 Dimana : ts = tebal pelat lantai kendaraan b1 = bentang pelat lantai antara pusat tumpuan Jadi, digunakan tebal pelat = 200 mm
Gambar Penulangan Pelat Lantai
Preliminari Desain • Penentuan Bentang Jembatan
Bentang 40 – 40 – 40
Bentang 38 – 44 – 38
Bentang 37 – 46 – 37
Perencanaan Gelagar Utama • Penentuan Dimensi Balok Girder Penentuan dimensi balok didapat dari perhitungan dengan rumus pendekatan sbb: h= Kemudian kita cari panjang jembatan dengan menggunakan momen pada tumpuan. Mtump = 527916 kgm q balok = 2,1×0,6×2402,67 = 3027,364 kg/m Mp = 1/8 × q × l2 527916 = 1/8 × 3027,364 × l2 L = = 37,35 Dari analisa tersebut didapat bentang jembatan (L) = 37,35 m h= = 1,67 m ≤ h ≤ 2,37 m Direncanakan h = 1,85 m
• Pembebanan – Berat Sendiri Balok Girder
– Diaframa
– Plat lantai kendaraan + Aspal + Air hujan
– Beban Hidup
• Kombinasi 1
• Kombinasi 2
• Kombinasi 3
• Kombinasi 4
• Kombinasi 5
• Perhitungan Gaya Prategang
• Perencanaan Jumlah Kabel - Besar gaya pratekan untuk satu kabel (fpe) : fpe = 70% . 18600 = 13020 Kg/cm2 - Luas perlu (Aps) = = 76,8 cm2 - Jumlah kabel (n) = = 55,37 - Jadi digunakan 2 tendon @ 18 strand , dan 1 tendon @ 22 strand = 58 strand
• Perhitungan Daerah Limit Kabel batas bawah (diukur dari kern bawah) batas atas (diukur dari kern atas) • Perencanaan Lintasan Kabel
• Perhitungan Momen Sekunder dan Garis C (C-Line) Pada Balok Pratekan menerus akan terjadi perubahan Garis C pada saat dilakukan jacking pada tendon. Hal ini disebabkan karena adanya reaksi atau gaya sekunder ditumpuan dalam yang disebabkan oleh prategang eksentris. • Perhitungan Kehilangan Prategang – Kehilangan prategang akibat perpendekan elastis – Kehilangan prategang akibat gesekan kabel – Kehilangan prategang akibat slip angker – Kehilangan prategang akibat rangkak beton – Kehilangan prategang akibat susut beton – Kehilangan prategang akibat relaksasi
• Kontrol Tegangan a. Tegangan saat awal (Initial Stage) - Pada Tumpuan fct = − Fo − Fo . eoo . Ya + M G . Ya Ac I I fcb = − Fo + Fo . eoo . Yb − M G . Yb Ac I I - Pada Lapangan fct = − Fo + Fo . eoo . Ya − M G . Ya Ac I I fcb = − Fo − Fo . eoo . Yb + M G . Yb Ac I I
(Serat Atas) (Serat Bawah)
(Serat Atas) (Serat Bawah)
TENDON 1 BEKERJA SEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI
TENDON 1 & 2 BEKERJA SEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI
b. Tegangan saat peralihan gaya prategang (transfer) - Pada Tumpuan fct = − Fo − Fo . eoo . Ya + M P . Ya Ac I I fcb = − Fo + Fo . eoo . Yb − M P . Yb Ac
I
(Serat Atas) (Serat Bawah)
I
- Pada Lapangan fct = − Fo + Fo . eoo . Ya − M P . Ya Ac I I fcb = − Fo − Fo . eoo . Yb + M P . Yb Ac I I
(Serat Atas) (Serat Bawah)
TENDON 1 & 2 BEKERJA SEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI + PLAT
SEMUA TENDON BEKERJA SETELAH KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI + PLAT
c. Tegangan saat beban hidup bekerja (Service) - Pada Tumpuan fct = − Fo − Fo . eoo . Ya + M T . Ya (Serat Atas) Ac I I fcb = − Fo + Fo . eoo . Yb − M T . Yb (Serat Bawah) Ac I I - Pada Lapangan fct = − Fo + Fo . eoo . Ya − M T . Ya (Serat Atas) Ac I I fcb = − Fo − Fo . eoo . Yb + M T . Yb (Serat Bawah) Ac I I SEMUA TENDON BEKERJA SETELAH KOMPOSIT TERHADAP BEBAN TOTAL (SERVICE) 17858000 N
• Kontrol Momen Batas dan Momen Retak • Kontrol Tegangan Pada Blok Angker • Kontrol Lendutan
Perencanaan Abutmen & Pier Head • Pembebanan – Beban Vertikal • Akibat Beban Mati Bangunan Atas • Akibat Beban Hidup Bangunan Atas • Akibat Berat Sendiri dan Tanah – Beban Horisontal • Akibat Tekanan Tanah • Akibat Gaya Gesekan • Akibat Gaya Rem dan Traksi • Akibat Gaya Gempa Bumi • Akibat Beban Angin • Akibat Aliran Air dan Hanyutan (Untuk ditengah sungai)
KOMBINASI PEMBEBANAN • Kombinasi I Mati+Hidup • Kombinasi II Mati + Gesekan + Angin + Aliran & hanyutan • Kombinasi III Mati + Hidup + Rem + Gesekan + Angin • Kombinasi IV Mati + Gempa + Tekanan Tanah
Hasil Perhitungan ABUTMEN A-1
2 D16 6D-16 5 D16 D32-150 D32-150 D16-150
D16-150 D16-150 D32-150
4 D16
D16-250
D16-250
4D-16
D32-100
D16-125
Tiang Pancang Ø 60 cm L = 28 m
ABUTMEN A-2
2D-16 6D-16 4D-16
D16-100
D16-150 D32-125
D16-150
D16-150
D32-125
D16-250 D16-250
D16-100
ng Ø 60 cm
D32-75
PIER HEAD D32-150
D16-150 D16-250
4 D16
D16-250
4 D16
D32-100
D16-125
Tiang Pancang Ø 6 L = 28 m
KESIMPULAN DAN SARAN 1. Pada perencanaan balok dengan bentang menerus, momen yang terjadi pada balok lebih kecil dari pada yang terjadi pada balok sederhana. Sehingga dimensi dan jumlah tendon yang dipakai bisa lebih optimum. 2. Untuk perencanaan struktur beton pratekan dengan menggunakan bentang menerus (statis tak tentu) sebaiknya menggunakan dimensi balok yang non-prismatis. Hal ini sisebabkan besar momen yang terjadi pada daerah lapangan lebih kecil dari pada daerah tumpuan, sehingga dengan penggunaan dimensi yang non prismatis besar tegangan akibat eksentrisitas tendon di lapangan dan di tumpuan bisa hampir sama. 3. Jumlah kehilangan prategang dengan menggunakan bentang menerus (statis tak tentu) lebih besar dibandigkan dengan balok sederhana, sehingga diperlukan perhatian lebih pada saat pelaksanaan. Agar jumlah kehilangan yang terjadi mendekati perhitungan rencana karena sangat beresiko terhadap kegagalan struktur/runtuh
