BAB II TINJAUAN PUSTAKA - POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/166/jbptppolban-gdl... · 2018. 2. 21. · Menurut SNI 1725:2016, perhitungan pembebanan jembatan berdasarkan batas-batas

TUGAS AKHIR D4 - TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN

Mukhtar Luthfi Rabbani, Perancangan Struktur Jembatan Ramp-4 Ciawi ..... II-1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Jembatan

Jembatan secara umum adalah suatu bangunan konstruksi sipil yang

dibangun untuk menghubungkan dua bagian jalan yang terputus yang

diakibatkan oleh adanya rintangan seperti lembah, aliran sungai, danau, jalan

kereta api, jalan raya yang melintang tidak sebidang dan lain-lain. Menurut

Pasal 86 ayat (3) Peraturan Pemerintah No. 34 Tahun 2006 tentang Jalan,

menyebutkan bahwa yang dimaksud dengan jembatan adalah jalan yang

terletak di atas permukaan air dan/atau di atas permukaan tanah. Jembatan

dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu:

a. Menurut Penggunaan, yaitu: jembatan jalan raya, jembatan kereta api,

jembatan penyeberangan orang, dan jembatan lain-lain seperti saluran air,

pipa gas.

b. Menurut bahan jembatan, yaitu: jembatan kayu, jembatan batu, jembatan

beton, dan jembatan baja.

c. Menurut bentuk strukturnya, yaitu: jembatan balok gelagar biasa,

jembatan balok pelat girder, jembatan balok monolit beton bertulang,

jembatan gelagar komposit, jembatan rangka baja, dan jembatan balok

beton prategang (Pre Stress).

d. Menurut kelas muatan, yaitu: jembatan kelas standar (A/I), jembatan kelas

sub standar (B/II), jembatan kelas low standar (C/III).

II.2 Pembebanan Jembatan

Analisis pembebanan jembatan digunakan untuk mendapatkan

besarnya beban yang bekerja secara optimum dalam merancang elemen

struktur jembatan. Analisis pembebanan jembatan menggunakan acuan SNI

1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan. SNI tersebut adalah revisi

dari SNI 03-1725-1989, Pembebanan jembatan jalan raya, Pedoman

perencanaan. Ketentuan teknis yang direvisi antara lain distribusi beban D



dalam arah melintang, faktor distribusi beban T, kombinasi beban, beban

gempa, beban angin, dan beban fatik.

II.2.1 Filosofi Perencanaan Pembebanan

Jembatan harus direncanakan sesuai dengan keadaan batas yang

disyaratkan untuk mencapai target pembangunan, keamanan, dan aspek

layan, dengan memperhatikan kemudahan isnpeksi, faktor ekonomi, dan

estetika. Dalam perencanaan, kondisi atau keadaan batas disyaratkan

dengan melakukan pembatasan terhadap beberapa kondisi agar jembatan

sesuai dengan kinerja yang diinginkan. Keadaan batas tersebut adalah

sebagai berikut:

a. Keadaan batas daya layan

b. Keadaan batas fatik dan faktur

c. Keadaan batas kekuatan

d. Keadaan batas ekstrem

Menurut SNI 1725:2016, perhitungan pembebanan jembatan

berdasarkan batas-batas di atas menghasilkan dua belas (12) kombinasi

pembebanan. Kelompok pembebanan yang digunakan dalam perancangan

struktur jembatan menurut SNI 1725:2016 adalah sebagai berikut:

a. Beban Permanen

MS = Beban mati komponen structural dan non structural jembatan

MA = Beban mati perkerasan dan utilitas

TA = Gaya horizontal akibat tekanan tanah

PL = Gaya-gaya yang terjadi pada struktur jembatan yang

disebabkan oleh proses pelaksanaan, termasuk semua gaya yang

terjadi akibat perubahan statika yang terjadi pada konstruksi

segmental

PR = prategang

b. Beban Transien

SH = Gaya akibat susut/rangkak

TB = gaya akibat rem

TR = Gaya sentrifugal



TC = Gaya akibat tumbukan kendaraan

TV = Gaya akibat tumbukan kapal

EQ = Gaya gempa

BF = Gaya friksi

TD = Beban lajur “D”

TT = Beban truk “T”

TP = Beban pejalan kaki

SE = Beban akibat penurunan

ET = Gaya akibat temperature gradient

EUn = Gaya akibat temperature seragam

EF = Gaya apung

EWs = Beban angin pada struktur

EWL = Beban angin pada kendaraan

EU = Beban arus dan hanyutan

II.2.2 Faktor Beban dan Kombinasi Pembebanan

Gaya terfaktor yang digunakan dalam perencanaan harus dihitung

dengan menggunakan persamaan berikut.

Q = ∑ 𝜂𝑖 𝛾𝑖 𝑄𝑖

Keterangan :

𝜂𝑖 = faktor pengubah respon

𝛾𝑖 = faktor beban

𝑄𝑖 = gaya atau beban yang bekerja pada jembatan

Kombinasi pembebanan bertujuan untuk memperhitungkan gaya-

gaya yang bekerja akibat suatu kondisi tertentu. Faktor beban untuk setiap

pembebanan dan kombinasi pembebanan untuk jembatan harus diambil

sesuai dengan ketentuan menurut SNI 1725:2016 yang dapat dilihat pada

Tabel II.1. Kombinasi pembebanan beserta penjelasannya adalah sebagai

berikut:

Kuat I : Kombinasi pembebanan yang memperhitungkan gaya-gaya

yang timbul pada jembatan dalam keadaan normal tanpa



memperhitungkan beban angin. Pada keadaan batas ini, semua gaya

nominal yang terjadi dikalikan dengan faktor beban yang sesuai.

Kuat II : Kombinasi pembebanan yang berkaitan dengan

penggunaan jembatan untuk memikul beban kendaraan khusus yang

ditentukan pemilik tanpa memperhitungkan beban angin.

Kuat III : Kombinasi pembebanan dengan jembatan dikenai beban

angin berkecepatan 90 km/jam hingga 126 km/jam.

Kuat IV : Kombinasi pembebanan untuk memperhitungkan

kemungkinan adanya rasio beban mati dengan beban hidup yang besar.

Kuat V : Kombinasi pembebanan berkaitan dengan operasional

normal jembatan dengan memperhitungkan beban angin berkecepatan

90 km/jam hingga 126 km/jam.

Ekstrem I : Kombinasi pembebanan gempa. Faktor beban hidup 𝛾𝐸𝑄

yang memperhitungkan bekerjanya beban hidup pada saat gempa

berlangsung harus ditentukan berdasarkan kepentingan jembatan.

Ekstrem II : Kombinasi pembebanan yang meninjau kombinasi antara

beban hidup terkurangi dengan beban yang timbul akibat tumbukan

kapal, tumbukan kendaraan, banjir, atau beban hidrolika lainnya,

kecuali untuk kasus pembebanan akibat tumbukan kendaraan (TC).

Kasus pembebanan akibat banjir tidak boleh dikombinasikan dengan

beban akibat tumbukan kendaraan dan tumbukan kapal.

Layan I : Kombinasi pembebanan yang berkaitan dengan operasional

jembatan dengan semua beban mempunyai nilai nominal serta

memeperhitungkan adanya beban angin berkecepatan 90 km/jam hingga

126 km/jam. Kombinasi ini juga digunakan untuk mengontrol lendutan

pada gorong-gorong baja, pelat pelapis terowongan, pipa termoplastik

serta untuk mengontrol lebar retak struktur beton bertulang; dan juga

untuk analisis tegangan tarik pada penampang melintang jembatan

beton segmental. Kombinasi pembebanan ini juga harus digunakan

untuk investigasi stabilitas lereng.



Layan II : Kombinasi pembebanan yang ditujukan untuk mencegah

terjadinya pelelehan pada struktur baja dan selip pada sambungan akibat

beban kendaraan.

Layan III : Kombinasi pembebanan untuk menghitung tegangan tarik

pada arah memanjang jembatan beton pratekan dengan tujuan untuk

mengontrol besarnya retak dan tegangan utama tarik pada bagian badan

dari jembatan beton segmental.

Layan IV : Kombinasi pembebanan untuk menghitung tegangan tarik

pada kolom beton pratekan dengan tujuan untuk mengontrol besarnya

retak.

Fatik : Kombinasi pembebanan fatik dan fraktur sehubungan

dengan umur fatik akibat induksi beban yang waktunya tak terbatas. Tabel II.1 Kombinasi Pembebanan dan Faktor Beban

Keadaan batas

MA MS TA PR PL SH

TT TD TB TR TP

EU EWS EWL BF EUn TG ES

Gunakan salah satu

EQ TC TV

Kuat I γp 1,80 1,00 - - 1,00 0,50/1,20 γTG γES - - - Kuat II γp 1,40 1,00 - - 1,00 0,50/1,20 γTG γES - - - Kuat III γp - 1,00 1,40 - 1,00 0,50/1,20 γTG γES - - - Kuat IV γp - 1,00 - - 1,00 0,50/1,20 - - - - - Kuat V γp - 1,00 0,40 1,00 1,00 0,50/1,20 γTG γES - - - Ekstrem I γp γEQ 1,00 - - 1,00 - - - 1,00 - -

Ekstrem II γp 0,50 1,00 - - 1,00 - - - - 1,00 1,00

Daya layan I 1,00 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,00/1,20 γTG γES - - -

Daya layan II 1,00 1,30 1,00 - - 1,00 1,00/1,20 - - - - -

Daya layan III 1,00 0,80 1,00 - - 1,00 1,00/1,20 γTG γES - - -

Daya layan IV 1,00 - 1,00 0,70 - 1,00 1,00/1,20 - - - - -

Fatik (TD dan TR)

- 0,75 - - - - - - - - - -

Catatan: γp dapat berupa γMS, γMA, γTA, γPR, γPL, γSH tergantung beban yang ditinjau γEQ adalah faktor beban hidup kondisi gempa

Sumber: SNI 1725:2016



II.2.3 Beban Permanen

Massa setiap bagian bangunan harus dihitung berdasarkan dimensi

yang tertera dalam gambar rencana dan berat jenis bahan yang digunakan.

Berat dari bagian-bagian bangunan tersebut adalah massa dikalikan dengan

percepatan gravitasi (g). Percepatan gravitasi yang digunakan adalah 9,81

m/detik2. Besarnya kerapatan massa dan berat isi untuk berbagai macam

bahan ditampilkan pada Tabel II.2. Tabel II.2 Berat Isi Untuk Beban Mati

No. Bahan Berat isi (kN/m3)

Kerapatan massa (kg/m3)

1 Lapisan permukaan beraspal (bituminous wearing surfaces) 22,0 2245

2 Besi tuang (cast iron) 71,0 7240 3 Timbunan tanah dipadatkan

(compacted sand, silt, or clay) 17,2 1755

4 Kerikil dipadatkan (rolled gravel, macadam, or ballast) 18,8-22,7 1920-2315

5 Beton aspal (asphalt concrete) 22,0 2245 6 Beton ringan (low density) 12,25-19,6 1250-2000

7 Beton f’c < 35 MPa 22,0-25,0 2320 35 < f’c < 105 MPa 22 + 0,022 f’c 2240 + 2,29 f’c

8 Baja (steel) 78,5 7850 9 Kayu (ringan) 7,8 800

10 Kayu keras (hard wood) 11,0 1125 Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan

Pengambilan kerapatan massa yang besar, aman untuk suatu

keadaan batas akan tetapi tidak untuk keadaan yang lainnya. Untuk

mengatasi hal tersebut dapat digunakan faktor beban terkurangi. Akan

tetapi, apabila kerapatan massa diambil dari suatu jajaran nilai, dan nilai

yang sebenarnya tidak bisa ditentukan dengan tepat, perencana harus

memilih di antara nilai tersebut yang memberikan keadaan yang paling

kritis.

Beban mati jembatan merupakan kumpulan berat setiap komponen

struktural dan nonstruktural. Setiap komponen ini harus dianggap sebagai

suatu kesatuan aksi yang tidak terpisahkan pada waktu menerapkan faktor

beban normal dan faktor beban terkurangi.



II.2.3.1 Berat Sendiri (MS)

Berat sendiri adalah berat bagian elemen sendiri dan elemen

struktural lain yang dipikulnya. Hal ini termasuk berat bahan dan bagian

jembatan yang merupakan elemen struktural serta elemen nonstruktural

yang dianggap tetap. Faktor beban yang digunakan berat sendiri dapat

dilihat pada Tabel II.3. Tabel II.3 Faktor Beban Untuk Berat Sendiri

Tipe beban

Faktor beban (𝜸𝑴𝑺)

Keadaan Batas Layan (𝜸𝑺𝑴𝑺 ) Keadaan Batas Ultimate

(𝜸𝑼𝑴𝑺 )

Bahan Biasa Terkurangi

Tetap

Baja 1,00 1,10 0,90 Alumunium 1,00 1,10 0,90 Beton pracetak 1,00 1,20 0,85 Beton cor di tempat 1,00 1,30 0,75 Kayu 1,00 1,40 0,70

Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan

II.2.3.2 Beban Mati Tambahan (MA)

Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang menjadi

suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen nonstruktural dan

besarnya dapat berubah selama umur jembatan. Faktor beban yang

digunakan berat mati tambahan dapat dilihat pada Tabel II.4. Tabel II.4 Faktor Beban untuk Beban Mati Tambahan

Tipe beban

Faktor beban (𝜸𝑴𝑨)

Keadaan Batas Layan (𝜸𝑺𝑴𝑨 ) Keadaan Batas Ultimate

(𝜸𝑼𝑴𝑨 )

Keadaan Biasa Terkurangi

Tetap Umum 1,00(1) 2,00 0,70 Khusus (terawasi) 1,00 1,40 0,80

Catatan (1) : Faktor beban layan sebesar 1,30 digunakan untuk berat utilitas Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan

II.2.4 Beban Lalu Lintas

Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban

lajur “D” dan beban truk “T”. Beban lajur “D” bekerja pada seluruh lebar

jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen

dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya.



Beban truk “T” adalah suatu kendaraan berat dengan tiga gandar

yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam lalu lintas rencana. Tiap

gandar terdiri atas dua bidang kontak pembebanan yang disimulasikan

sebagai roda kendaraan berat. Hanya satu truk “T” diterapkan per lajur lalu

lintas rencana.

Secara umum, beban “D” akan menjadi beban penentu dalam

perhitungan jembatan yang mempunyai bentang sedang sampai panjang,

sedangkan beban “T” digunakan untuk bentang pendek dan lantai

kendaraan.

II.2.4.1 Beban Lajur “D” (TD)

Beban lajur “D” terdiri atas beban terbagi rata (BTR) yang

digabung dengan beban garis terpusat (BGT). Faktor beban yang

digunakan untuk beban lajur “D” dapat dilihat pada Tabel II.5. Tabel II.5 Faktor Beban Lajur “D”

Tipe Beban Jembatan

Faktor beban (𝜸𝑻𝑫) keadaan batas layan (𝜸𝑺

𝑻𝑫) keadaan batas

ultimate (𝜸𝑼𝑻𝑫)

Transien beton 1,00 1,80

boks girder baja 1,00 2,00

Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan Beban terbagi rata (BTR) ditempatkan sepanjang bentang

jembatan, sedangkan beban garis terpusat (BGT) ditempatkan pada tengah

bentang untuk mendapatkan reaksi maksimum. Ilustrasi beban BTR dan

BGT dapat dilihat pada Gambar II.1.

Gambar II.1 Beban Lajur “D”




Beban garis terpusat (BGT) dengan intensitas p kN/m harus

ditempatkan tegak lurus arah lalu lintas sebesar 49,0 kN/m. Sedangkan

beban terbagi rata (BTR) mempunyai intensitas q kPa dengan besaran

tergantung kondisi berikut:

Jika L ≤ 30 meter : q = 9,0 kPa

Jika L > 30 meter : q = 9,0 (0,5 + 15

𝐿) kPa

Keterangan:

q = intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan

L = panjang total jembatan terbebani (meter)

Distribusi beban lajur dalam arah melintang digunakan untuk

memperoleh momen dan geser dalam arah longitudinal pada gelagar

jembatan. Hal ini dilakukan dengan mempertimbangkan beban lajur “D”

tersebar pada seluruh lebar balok (tidak termasuk parapet, kerb, dan

trotoar) dengan intensitas 100% untuk panjang terbebani yang sesuai.

II.2.4.2 Beban Truk “T” (TT)

Beban truk “T” merupakan beban lalu lintas yang tidak dapat

digunakan bersamaan dengan beban “D”. Beban truk digunakan untuk

perhitungan perancangan struktur pelat lantai kendaraan jembatan. Faktor

beban yang digunakan untuk beban “T” dapat dilihat pada Tabel II.6. Tabel II.6 Faktor Beban “T”

Tipe Beban Jembatan

Faktor beban (𝜸𝑻𝑻) keadaan batas layan (𝜸𝑺

𝑻𝑻) keadaan batas ultimate (𝜸𝑼

𝑻𝑻)

Transien Beton 1,00 1,80 Boks Girder Baja 1,00 2,00

Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan Pembebanan truk terdiri atas kendaraan truk semi-trailer yang

mempunyai susunan dan berat gandar seperti pada Gambar II.2. Berat dari

tiap gandar disebarkan menjadi dua buah beban merata sama besar yang

merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak

antara dua gandar tersebut dapat diubah-ubah dari 4,00 m hingga 9,00 m

untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.



Beban angin juga bekerja pada badan truk untuk perencanaan pelat lantai

kendaraan.

Gambar II.2 Pembebanan Truk “T”

Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan Umumnya hanya ada satu kendaraan truk “T” yang dapat

ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana, terlepas dari panjang

jembatan atau susunan bentang. Kendaraan truk “T” harus ditempatkan di

tengah-tengah lajur lalu lintas rencana.

Bidang kontak roda kendaraan yang terdiri atas satu atau dua roda

diasumsikan mempunyai bidang persegi panjang dengan panjang 750 mm

dan lebar 250 mm. Untuk pembebanan truk “T”, faktor beban dinamis

(FBD) diambil sebesar 30%.

II.2.4.3 Beban Akibat Tumbukan Kendaraan (TC)

Beban akibat tumbukan kendaraan digunakan untuk perhitungan

perancangan parapet atau railing jembatan. Beban tumbukan pada railing

dihitung berdasarkan kinerja perencanaan. Kriteria kinerja railing dan

kinerja terhadap tumbukan dapat dilihat pada Tabel II.7.



Tabel II.7 Kriteria inerja Railing dan Kinerja Terhadap Tumbukan

Karakteristik Kendaraan

Mobil Truk

pickup

Satu unit truk

van

Truk trailer tipe van

Truk trailer tipe traktor-

tanker W (N) 7000 8000 20000 80000 220000 355000 355000 B (mm) 1700 1700 2000 2300 2450 2450 2450 G (mm) 550 550 700 1250 1630 1850 2050 Sudut tumbuk (θ)

20° 20° 25° 15° 15° 15° 15°

Kriteria kinerja Kecepatan (km/jam) KK-1 50 50 50 N/A N/A N/A N/A KK-2 70 70 70 N/A N/A N/A N/A KK-3 100 100 100 N/A N/A N/A N/A KK-4 100 100 100 80 N/A N/A N/A KK-5 100 100 100 N/A N/A N/A N/A KK-6 100 100 100 N/A N/A N/A 80

Sumber: SNI 1725:2016

II.2.4.4 Beban Rem (TB)

Gaya rem harus diambil yang terbesar antara dua hal berikut.

25% dari berat gandar truk desain atau;

5% dari berat truk rencana ditambah beban lajur terbagi rata BTR

Gaya rem harus diasumsikan untuk bekerja secara horizontal pada

jarak 1800 mm diatas permukaan jalan pada masing-masing arah

longitudinal dan dipilih yang menetukan.

II.2.5 Aksi Lingkungan

Beban aksi lingkungan diantaranya adalah pengaruh temperatur,

angin, banjir, gempa, dan penyebab alamiah lainnya. Pada penyusunan

tugas akhir ini, pengaruh aksi lingkungan yang diperhitungkan dalam

pembebanan jembatan adalah pengaruh beban angin dan beban gempa.

II.2.5.1 Beban Angin

Besarnya tekanan angin ditentukan berdasarkan asumsi kecepatan

angin dasar rencana (VB) yaitu sebesar 90 sampai 126 km/jam. Beban

angin harus diasumsikan terdistribusi secara merata pada permukaan

terekspos oleh angin. Luas area yang diperhitungkan adalah luas area dari



semua komponen, termasuk sistem lantai dan railing yang diambil tegak

lurus terhadap arah angin. Arah ini harus divariasikan untuk mendapatkan

pengaruh yang paling berbahaya terhadap struktur jembatan atau

komponen lainnya.

Jembatan atau bagian jembatan dengan elevasi rencana lebih

tinggi dari 10 meter di atas permukaan tanah/permukaan air, kecepatan

angin rencana, VDZ dihitung dengan persamaan berikut:

𝑉𝐷𝑍 = 2,5. 𝑉𝑜 (𝑉10

𝑉𝐵) ln (

𝑍

𝑍𝑜)

Keterangan:

VDZ = kecepatan angin rencana pada elevasi rencana, Z (km/jam)

V10 = kecepatan angin pada elevasi 10 m diatas permukaan

tanah/permukaan air rencana (km/jam)

VB = kecepatan angin rencana yaitu 90 hingga 126 km/jam pada elevasi

1000 mm

Z = elevasi struktur diukur dari permukaan tanah atau dari permukaan

air dimana beban angin dihitung (Z > 10 m)

Vo = kecepatan gesekan angin yang merupakan karakteristik

meteorologi dan besarannya dapat dilihat pada Tabel II.8 (km/jam)

Zo = panjang gesekan di hulu jembatan yang merupakan karakteristik

meteorologi dan besarannya dapat dilihat pada Tabel II.8 (mm)

Nilai kecepatan angin pada elevasi 10 meter diatas permukaan

tanah atau permukaan air (V10) dapat diperoleh dari:

Grafik kecepatan angin untuk berbagai periode ulang;

Survai angin pada lokasi jembatan; dan

Jika tidak ada data yang lebih baik, dapat diasumsikan V10 = VB = 90

s/d 126 km/jam. Tabel II.8 Nilai V0 dan Z0 untuk Berbagai Variasi Kondisi

Kondisi Lahan terbuka Sub urban Kota VO (km/jam) 13,2 17,6 19,3

ZO (mm) 70 1000 2500 Sumber: SNI 1725:2016 tentang Pembebanan untuk Jembatan



a. Beban Angin pada Struktur (EWS)

Untuk beban angin pada struktur (EWS), tekanan angin rencana dapat

dihitung dengan menggunakan rumus persamaan berikut:

𝑃𝐷 = 𝑃𝐵 (𝑉𝐷𝑍

𝑉𝐵)

2

Keterangan:

PD = tekanan angin rencana (MPa)

PB = tekanan angin dasar yang ditentukan berdasarkan Tabel II.9. Tabel II.9 Tekanan Angin Dasar

Komponen bangunan atas Angin tekan (MPa)

Angin hisap (MPa)

Rangka, kolom, dan pelengkung 0,0024 0,0012

Balok 0,0024 N/A Permukaan datar 0,0019 N/A


b. Beban Angin pada Kendaraan (EWL)

Jembatan harus direncanakan memikul gaya akibat tekanan

angin pada kendaraan. Beban angin yang bekerja pada kendaraan

(EWL) diasumsikan sebagai tekanan menerus sebesar 1,46 N/mm,

tegak lurus, dan berkerja 1800 mm di atas permukaan jalan.\

II.2.5.2 Pengaruh Gempa

Pengaruh gempa rencana hanya ditinjau pada keadaan batas

ultimit. Jembatan direncanakan memiliki kemungkinan kecil untuk runtuh

namun diperbolehkan mengalami kerusakan yang signifikan dan

gangguan terhadap pelayanan akibat gempa. Beban gempa diambil

sebagai gaya horizontal yang ditentukan berdasarkan perkalian antara

koefisien respon elastik (Csm) dengan berat struktur ekivalen yang

kemudian dimodifikasi dengan faktor modifikasi respon (Rd) dengan

formulasi sebagai berikut.

EQ =Csm

Rd× Wt

Keterangan:

EQ = gaya gempa horizontal statis (kN);



Csm = koefisien respons gempa elastis;

Rd = faktor modifikasi respon;

Wt = berat total struktur terdiri dari beban mati dan beban hidup yang

sesuai (kN).

Koefisien respons elastik Csm diperoleh dari peta percepatan

batuan dasar dan spektra percepatan sesuai dengan daerah gempa dan

periode ulang gempa rencana. Perhitungan pengaruh gempa terhadap

jembatan termasuk beban gempa, cara analisis, peta gempa, dan detail

struktur mengacu pada SNI 2883:2016 Standar perencanaan ketahanan

gempa untuk jembatan.

II.3 Struktur Atas Jembatan

Bangunan atas/struktur atas jembatan merupakan komponen utama

yang berfungsi langsung menerima beban lalu lintas yang melewatinya yang

kemudian disalurkan pada bangunan bawah/struktur bawah (substructures).

II.3.1 Parapet

Parapet berfungsi untuk mengurangi terjadinya kecelakaan ketika

suatu kendaraan meninggalkan jalan atau pengaman jembatan. Parapet

terbuat dari beton bertulang. Perancangan parapet yang dilakukan termasuk

kedalam perencanaan beton betulang dengan menggunakan perencanaan

balok bertulang ganda.

Menurut surat edaran menteri pekerjaan umum dan perumahan

rakyat nomor: 07/SE/M/2015 tentang pedoman persyaratan umum

perencanaan jembatan, pengaman lalu lintas pada bangunan/struktur

jembatan harus:

a. Menahan kendaraan-kendaraan pada jembatan yang memperhitungkan

tingkat risikonya;

b. Memperkecil percepatan kendaraan dan mengalihkan dengan baik

kendaraan-kendaraan yang mengalami kejutan;

c. Menempel dengan kuat pada penghalang di jalan pendekat dengan

kekakuan yang sesuai;



d. Mempunyai kekuatan struktural yang cukup selama pengaruh kejut dari

kendaraan untuk memperkecil risiko jeruji-jeruji menusuk ke dalam

ruang penumpang;

e. Mudah diperbaiki atau diganti dengan cepat;

f. Dapat menerima pergerakan bangunan akibat panas, rotasi dan lainnya.

Sambungan-sambungan harus sedemikian sehingga mencegah

timbulnya bising dan getaran, terutama di daerah perkotaan;

g. Sedemikian rinci agar sesuai dengan bangunan dan menghindarkan

adanya halangan pandangan dari kendaraan atau halangan terhadap

jarak pandang pada persimpangan;

h. Dirinci untuk membatasi gaya-gaya hidrodinamis dan terjebaknya

benda hanyutan pada waktu jembatan terendam banjir dengan periode

ulang 25 tahun.

Dimensi parapet tingkat 1 yang disyaratkan berdasarkan surat

edaran menteri pekerjaan umum dan perumahan rakyat nomor:

07/SE/M/2015 tentang pedoman persyaratan umum perencanaan jembatan,

dapat dilihat pada Gambar II.3.

Gambar II.3 Contoh Tipikal Penghalang Beton

Sumber: Pedoman Persyaratan Umum Perencanaan Jembatan Kriteria pemilihan kinerja harus ditentukan dalam perancangan

pengaman lalu lintas atau parapet. Kriteria kinerja tersebut adalah sebagai

berikut:

Kinerja 1 = Digunakan pada jalan dengan kecepatan rencana rendah



dan volume kendaraan yang sangat rendah, jalan lokal

dengan kecepatan rencana rendah.

Kinerja 2 = Digunakan pada jalan lokal dan kolektor dengan kondisi

baik seperti jumlah kendaraan berat yang sedikit dan

rambu kecepatan sedikit.

Kinerja 3 = Digunakan pada jalan arteri dengan kecepatan rencana

tinggi dengan campuran kendaraan berat yang sangat

rendah dan kondisi jalan baik.

Kinerja 4 = Digunakan pada jalan arteri dengan kecepatan rencana

tinggi, jalan bebas hambatan, jalan ekspress, dan jalan

antar kota dengan campuran truk dan kendaraan berat.

Kinerja 5 = Digunakan sesuai dengan kriteria kinerja 4 jan jika

kendaraan berat memiliki porsi besar terhadap lalu lintas

harian atau saat kondisi jalan mengharuskan kriteria

kinerja railing yang tinggi.

Kinerja 6 = Digunakan pada jalan yang dapat dilalui truk tipe tanker

atau kendaraan dengan beban gravitasi yang cukup besar.

II.3.2 Pelat Lantai

Pelat lantai merupakan komponen jembatan yang memiliki fungsi

utama untuk mendistribusikan beban sepanjang potongan melintang

jembatan. Sistem struktur pelat dapat dianalisis baik sebagai pelat satu arah

ataupun dua arah. Rasio sisi panjang (Ly) dan sisi pendek (Lx) menentukan

apakah pelat termasuk satu arah atau dua arah. Pelat satu arah mempunyai

perbandingan, 𝐿𝑦

𝐿𝑥> 2

Sedangkan pelat dua arah mempunyai rasio 𝐿𝑦

𝐿𝑥≤ 2

Tebal minimum pelat lantai (ts) harus memenuhi kedua ketentuan,

yaitu ts ≥ 200 mm dan ts ≥ (100+40.l) mm. Dimana (l) merupakan bentang

pelat yang diukur dari pusat ke pusat tumpuan dalam meter. Analisis



perancangan pelat lantai kendaraan dibagi menjadi dua parameter, yaitu

perancangan terhadap lentur dan perancangan terhadap geser.

II.3.3.1 Perancangan Pelat Lantai Terhadap Lentur

Kekuatan pelat lantai terhadap lentur harus ditentukan seperti

halnya dengan balok dalam hal asumsi, faktor reduksi kekuatan, dan

syarat minimum yang tercantum dalam RSNI T-12-2004. Untuk

menentukan luas tulangan tarik dan tekan pada pelat lantai jembatan

terhadap lentur harus memenuhi persyaratan perencanaan kekuatan pelat

terhadap lentur (Mu ≤ ϕMn). Gambar 5 menunjukkan diagram tegangan

dan regangan pada beton bertulang ganda.

Gambar II.4 Diagram Tegangan dan Regangan Balok Bertulang Ganda

Dimana:

h = tinggi balok (mm)

b = lebar balok (mm)

c = garis netral (mm)

εc = regangan beton (0,003)

εs = regangan baja tulangan tarik

εs′ = regangan baja tulangan tekan

Cc = gaya tekan beton (N)

Cs′ = gaya tekan baja tulangan tekan (N)

Ts = gaya tarik baja tulangan (N)

d = tinggi efektif balok yang ditentukan dari serat tekan terluar sampai

dengan titik berat tulangan tarik (mm)



d’ = jarak serat tekan terluar sampai dengan titik berat tulangan tekan

(mm)

As = luas tulangan tarik (mm2)

As′ = luas tulangan tekan (mm2)

a = tinggi balok tegangan persegi ekivalen (mm) = β1 x c

Mn = momen nominal penampang (Nmm)

f’c ≤ 30 MPa → β1 = 0,85

f’c > 30 MPa → β1 = 0,85 − 0,008 × (fc′ − 30)

Dari diagram (iii) diatas, dengan asumsi baja tulangan tekan sudah leleh

maka:

fs’ = fy

Mu ≤ ϕMn

Mu = ϕ(0,85. fc’. a. b. (d –a

2) + As’. fy. (d – d’)

Keseimbangan gaya horizontal ∑ H = 0

Cc + Cs’ = Ts

0,85 × f’c × a × b + As’ × fs′ = As × fy

a =(As − As′)

0,85. fc′. b. fy

Kontrol terhadap asumsi tulangan tekan leleh εs’ ≥ εc

Gambar II.5 Regangan Tulangan Ganda

εs’: (c – d’) = εc: c

εs’ = (c – d’

c) εc; εc = 0,003



Bila tulangan tekan belum leleh (fs < fy), maka besarnya tegangan

tulangan tekan (fs’)

fs’ = εs’. Es = (c − d’

c) . εc. Es

dan besarnya Mu adalah sebagai berikut:

Mu = ϕ [0,85. fc’. a. b. (d –a

2) + As’. fs’. (d – d’)]

dengan nilai a =(As.fy−As′.fs′)

0,85.fc′.b

Kontrol daktalitas (rasio penulangan) untuk tulangan ganda sebagai

berikut:

a. Rasio penulangan minimum (ρmin)

Pelat lantai yang ditumpu balok atau dinding memiliki nilai rasio

penulangan minimum berdasarkan RSNI T-12-2004 adalah sebagai

berikut

(ρmin) =√fc′

4 × fy atau

1,0

fy

Dari persamaan di atas, diambil yang paling besar nilainya.

b. Rasio penulangan maksimum (ρmax)

ρmax = 0,75 × ρb + ρ′fs′

fy (McCormac, Jack C. 2000)

II.3.3.2 Perancangan Tulangan Pembagi

Tulangan pembagi atau tulangan lentur sejajar lalu lintas dapat

ditentukan dengan persentase dari luas tulangan tarik utama

Persentase = 55

√𝑙(𝑚𝑎𝑘𝑠. 55%, min. 30%)

II.3.3.3 Perancangan Pelat Lantai Terhadap Geser Lentur

Perancangan pelat lantai terhadap geser mengacu terhadap RSNI

T-12-2004. Kekuataan pelat lantai terhadap geser harus ditentukan sesuai

dengan ketentuan: Apabila keruntuhan geser dapat terjadi sepanjang lebar

pelat lantai dan keruntuhan geser dapat terjadi pada lebar yang cukup

besar, kuat geser pelat harus dihitung sesuai dengan kuat geser pada balok

(фVn ≥ Vu). Faktor reduksi kuat geser (ф) = 0,7. Besarnya kuat geser pelat



lantai yang disumbangkan oleh beton bertulang tanpa tulangan geser

adalah:

Vc =1

6(√fc

′ b d)

Dimana:

fc' = mutu beton (MPa)

b adalah lebar pelat lantai = 1000 mm

d adalah jarak dari serat tekan ke pusat tulangan tarik (mm)

II.3.3.4 Perancangan Pelat Lantai Terhadap Geser Pons

Apabila keruntuhan geser dapat terjadi di sekitar tumpuan atau

beban terpusat, maka kuat rancang geser pelat lantai harus diambil sebesar

фVn. Nilai tersebut dapat dihitung dengan ketentuan sebagai berikut:

Pu < фVno

Pu = 1,8 ∗ PTT

PTT = (1 + FBD) ∗ 11,25

Vno = Pn = u ∗ d (fcv + 0,3 ∗ fpe)

Keterangan:

Vno = kuat geser dari suatu pelat lantai

Beban truk = 112,5 kN atau 11,25 ton

FBD = faktor beban dinamis (30%)

PTT = beban roda truk pada pelat lantai

u = panjang efefktif dari keliling geser kritis

fcv = 16

× (1 +2

β) × √fc′ ≤ 0,34 × √fc′

β = perbandingan antara dimensi terpanjang dengan dimensi

terpendek dari luas efektif geser kritis penampang yang dibebani

fpe = tegangan tekan dalam beton akibat gaya prategang efektif



Gambar II.6 Ilustrasi Beban Truk

Sumber: M. Noer Ilham, 2008

II.3.3 Gelagar Utama

Gelagar utama atau gelagar memanjang merupakan komponen

utama yang berfungsi untuk mendistribusikan beban-beban secara

longitudinal dan biasanya didesain untuk dapat menahan deformasi atau

lendutan. Perancangan gelagar utama ini mengacu pada Manual Konstruksi

dan Bangunan 021/BM/2011 tentang Perencanaan Struktur Beton Pratekan

untuk Jembatan.

Budiadi, 2008 dalam Desain Praktis Beton Prategang menjelaskan

bahwa untuk memberikan tekanan pada beton pratekan dilakukan sebelum

atau setelah beton dicetak/dicor. Kedua kondisi tersebut membedakan

sistem pratekan, yaitu Pre-Tension (pratarik) dan Post-Tension (pascatarik).

Perancangan gelagar utama ini direncanakan menggunakan sistem

prategang dengan metode post-tension. Post tensioning merupakan

konstruksi beton yang dicor dulu dan dibiarkan mengeras sebelum diberi

gaya prategang. Prinsip kerja pascatarik dapat dilihat pada Gambar II.7.



Gambar II.7 Prinsip Post Tensioning

Sumber: Post Tensioning Institute Budiadi, 2008 dalam Desain Praktis Beton Prategang menjelaskan

bahwa perancangan struktur untuk tahap batas kekuatan (strength limit

state) menetapkan bahwa aksi desain (Ru) harus lebih kecil dari kapasitas

bahan dikalikan dengan faktor reduksi kekuatan ϕ (ϕRn) atau Ru ≤ ϕRn.

Dengan demikian secara berurutan untuk Momen, Putir, dan Geser, berlaku

Mu ≤ ϕMn, Tu ≤ ϕTn, dan Vu ≤ ϕVn

II.3.3.1 Dimensi PCI-Girder

Dimensi penampang PCI-Girder yang digunakan dalam

perancangan ini disesuaikan dengan dimensi penampang yang ada di

pasaran. Dalam hal ini, PCI-Girder yang digunakan adalah PCI-Girder

yang diproduksi oleh perusahaan PT. WIKA Beton. Dimensi PCI-Girder

yang diproduksi oleh PT. WIKA Beton dapat dilihat pada Gambar II.8

dan Tabel II.10.



Gambar II.8 Penampang PCI-Girder Wika Beton

Sumber: PT. Wika Beton Tabel II.10 Ukuran Dimensi Penampang PCI-Girder Wika Beton

Notasi Unit H (cm) 90 125 160 170 210 230

h1 mm 75 75 125 200 200 200 h2 mm 75 75 75 120 120 120 h3 mm 100 100 100 250 250 250 h4 mm 125 125 225 250 250 250 h5 mm 62.5 62.5 21 50 50 50 h6 mm - - - 40 40 40 A mm 170 170 180 200 200 200 B mm 350 350 550 800 800 800 B1 mm - - - 600 600 600 C mm 650 650 650 700 700 700

Sumber: PT. Wika Beton

II.3.3.2 Tahap Pembebanan

Pembebanan pada beton pratekan atau prategang mengalami

beberapa tahap, yaitu transfer dan service. Tahap pembebanan tersebut

harus dilakukan pengecekan atas kondisi serat tertekan dan serat tertarik

dari setiap penampang. Pada tahap tersebut berlaku tegangan ijin yang

berbeda-beda sesuai kondisi beton dan tendon. (Budiadi, 2008).

a. Tahap Transfer

Menurut Budiadi (2008), tahap transfer adalah tahap pada saat

beton sudah mulai mengering dan dilakukan penarikan kabel prategang.

Pada saat ini biasanya yang bekerja hanya beban mati struktur, yaitu berat

struktur ditambah beban pekerja dan alat. Pada saat ini beban hidup belum

bekerja sehingga momen yang bekerja adalah momen minimum,



sementara gaya yang bekerja adalah maksimum karena belum ada

kehilangan gaya prategang.

Komponen beton prategang pada saat transfer gaya prategang,

tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh melampaui nilai

0,60 𝑓𝑐𝑖’, dimana fci’ adalah kuat tekan beton yang direncanakan pada

umur saat dibebani atau dilakukan transfer gaya prategang yang

dinyatakan dalam satuan MPa. Sedangkan tegangan tarik dalam

penampang beton tidak melebihi nilai 0,5√𝑓𝑐𝑖′, dinyatakan dalam satuan

MPa.

b. Tahap Service

Kondisi service adalah kondisi pada saat beton pratekan

digunakan sebagai komponen struktur. Kondisi ini dicapai setelah semua

kehilangan gaya prategang dipertimbangkan. Pada saat ini beban luar

pada kondisi yang maksimum sedangkan gaya pratekan mendekati harga

maksimum. Pada setiap tahanan di atas ditentukan hasil analisis untuk di

evaluasi. Hasil analisis dapat berupa perhitungan tegangan atau kontrol

terhadap harga, misalnya lendutan terhadap ijin, nilai retak terhadap suatu

nilai batas dan lain sebagainya. Perhitungan tegangan dilakukan untuk

desain terhadap kekuatan; sedangkan kontrol terhadap harga dilakukan

untuk desain kekuatan, daya layan, ketahanan terhadap api ataupun tahap

batas yang lain.

Tegangan tekan dalam penampang beton, akibat semua kombinasi

beban tetap tidak boleh lebih dari nilai 0,45 fc’. Sedangkan tegangan tarik

yang diijinkan terjadi pada penampang beton, untuk beton prategang

penuh tidak boleh lebih dari 0,5√𝑓𝑐′, dinyatakan dalam satuan MPa.



II.3.3.3 Gaya Prategang

Gaya prategang yang terjadi dalam analisis perancangan PCI-

Girder dihitung dengan dua kondisi, yaitu kondisi awal dan kondisi akhir

atau kondisi saat jacking.

1. Kondisi Awal

Kondisi awal gaya prategang merupakan kondisi gaya prategang

yang diakibatkan oleh beban mati balok itu sendiri. Diagram tegangan

pada kondisi awal dapat dilihat pada Gambar II.9.

Gambar II.9 Diagram Tegangan pada Kondisi Awal

Sumber: M. Noer Ilham (2008) Perhitungan gaya prategang pada kondisi awal menggunakan

persamaan berikut:

fa = 0 =−Pt

A+

Pt x es

Wa−

Mbalok

Wa

fb = −0,60 fci′ =−Pt

A−

Pt x es

Wb+

Mbalok

Wb

Dimana:

fa : Tegangan di serat atas (MPa)

fb : Tegangan di serat bawah (MPa)

fci′ : Kuat tekan beton pada kondisi awal saat transfer (MPa)

Pt : Gaya prategang awal (N)

es : Eksentrisitas tendon (mm)

M : Momen akibat beban sendiri balok (Nmm)

Wa : Tahanan momen pada serat atas (mm3)

Wb : Tahanan momen pada serat bawah (mm3)



2. Kondisi Akhir (Jacking)

Kondisi akhir adalah kondisi dimana gaya prategang yang dimaksud

adalah kondisi gaya prategang pada saat jacking. Perhitungan gaya

prategang pada kondisi saat jacking menggunakan persamaan berikut:

Pj = Pt

0,85

Pj = 0,8 x Pbl x nt

Dimana:

Pj : Gaya prategang akibat jacking (N)


Pbl : Gaya putus satu tendon (N)

nt : Jumlah tendon (buah)

Persentase tegangan leleh yang timbul pada baja (% Jacking Force):

Po = Pt

0,85 x 0,80 x Pbs< 80%

Pj = Po x ns x Pbs

Dimana:

Po : Presentase tegangan leleh yang timbul pada baja (%)


Pbs : Beban putus minimal satu strand (N)

Pj : Gaya prategnag akibat jacking (N)

ns : Jumlah strand (buah)

II.3.3.4 Lintasan Inti Tendon

Lintasan inti tendon pada penampang PCI-Girder ditinjau setiap

satu meter. Ilustrasi lintasan inti tendon dapat dilihat pada Gambar II.10.

Gambar II.10 Ilustasi Lintasan Inti Tendon

Sumber: M. Noer Ilham, 2008



Perhitungan lintasan inti tendon menggunakan persamaan berikut:

Y = 4 × es ×X

L2 × (L − X)

Dimana:

Y : Jarak lintasan tendon ke tititk berat penampang (mm)

es : Eksentrisitas tendon (mm)

X : Tinjauan lintasan kabel (m)

L : Panjang bentang balok prategang (m)

II.3.3.5 Sudut Angkur

Persamaan yang digunakan untuk menghitung sudut angkur

adalah sebagai berikut:

Y = 4 × fi ×X

L2× (L − X),

dy

dx= 4 × f ×

L − 2X

L2

α = arc tg (dy

dx)

Dimana:

α : sudut angkur (Rad)

fi : eksentrisitas (mm)

II.3.3.6 Tata Letak Masing-masing Tendon

Tatak letak masing-masing tendon pada PCI-Girder

menggunakan persamaan berdasarkan M. Noer Ilham (2008) dalam

Perhitungan Balok Prategang Jembatan Srandakan Kulon Progo

Yogyakarta. Persamaan perhitungan tata letak masing-masing tendon


Zi = Zi′ − (4 × fi ×X

L2× (L − X))

Dimana:

Zi : Posisi masing-masing tinjauan tendon (mm)

Zi′ : Posisi masing-masing tendon di tumpuan bentang (mm)



II.3.3.7 Kehilangan Tegangan

Kehilangan tegangan gaya prategang dalam tendon untuk setiap

waktu harus diambil sebagai jumlah dari kehilangan seketika dan

kehilangan yang tergantung waktu. Secara umum kehilangan prategang

dapat disebabkan oleh beberapa hal berikut:

a. Kehilangan akibat gesekan angkur

Kehilangan ini diakibatkan adanya blok-blok pada angkur pada saat

gaya pendongkrak ditransfer ke angkur. Kehilangan gaya prategang

akibat dudukan angkur diperhitungan sebesar 3% dari gaya prategang

yang dihasilkan akibat proses transfer.

b. Kehilangan akibat friksi

Kehilangan tegangan akibat friksi antara tendon dan selongsong beton

dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

fo = fxe−(μα+KL)

Dimana

fo = tegangan baja prategang pada saat jacking sebelum seating

fx = tegangan baja prategang di titik x sepanjang tendon

e = nilai dasar logaritmik natural naverian

α = perubahan sudut total dari profil layout kabel dalam radian dari

titik jacking

μ = koefisien friksi

K = koefisien wobble

L = panjang baja prategang diukur dari titik jacking

c. Perpendekan Elastis Beton (ES)

Jika tendon yang dimiliki lebih dari satu dan tendon-tendon

tersebut ditarik secara berurutan, maka prategang secara bertahap

bekerja pada beton, perpendekan beton bertambah setiap kali kabel

diikatkan kepadanya, dan kehilangan gaya prategang akibat

perpendekan elastis berbeda-beda pada tendon. Tendon yang pertama

ditarik akan mengalami kehilangan terbesar akibat perpendekan beton



karena pemberian gaya prategang yang berurutan untuk tendon-tendon

yang lain. Tendon yang ditarik terakhir tidak akan mengalami

kehilangan gaya prategang akibat perpendekan elastis beton, karena

seluruh perpendekan telah terjadi pada saat gaya prategang di tendon

terakhir diukur. Nilai kehilangan prategang akibat perpendekan elastis

pada pascatarik dapat menggunakan persamaan berikut:

ES = n x Pn tendon

Ac

Dimana:

Pn tendon : Besaran jacking untuk setiap tendon (N)

n : Es

Ec

d. Kehilangan Akibat Susut Beton

Besarnya susut beton dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-

faktor tersebut meliputi proporsi campuran, tipe agregat, tipe semen,

waktu perawatan, waktu antara akhir perawatan eksternal dan

pemberian prategang, ukuran komponen struktur serta kondisi

lingkungan. Rumus umum kehilangan tegangan akibat susut

berdasarkan Budiadi.A (2008) dalam buku desain praktis beton

prategang adalah sebagai berikut:

SH = εcs × Es

Dimana:

εcs = regangan susut sisa total, εcs =200×10−6

log10(t+2)

t = umur beton pada saat transfer gaya prategang (hari)

Es = Modulus elastisitas baja

e. Kehilangan Akibat Rangkak Beton

Deformasi atau aliran lateral akibat tegangan longitudinal disebut

rangkak (creep). Kehilangan gaya prategang akibat rangkak pada beton

harus diperhitungkan dari analisis regangan rangkak yang tergantung

pada waktu. Perkiraan kehilangan tegangan akibat rangkak dapat



dihitung dengan menggunakan rumusan dari Budiadi.A (2008) dalam

buku desain praktis beton prategang sebagai berikut:

CR = εce × Es × fc

Dimana:

εce = Regangan elastis

fc = Tegangan tekan beton pada level baja

Es = Modulus elastisitas baja

f. Kehilangan Akibat Relaksasi Baja

Budiadi, 2008 dalam Desain Praktis Beton Prategang menjelaskan

bahwa relaksasi baja terjadi pada baja prategang dengan perpanjangan

tetap selama suatu periode yang mengalami pengurangan gaya

prategang. Pengurangan gaya prategang tergantung lamanya waktu

berjalan dan rasio tegangan awal fpi terhadap gaya prategang akhir fpy.

Besarnya kehilangan tegangan akibat relaksasi baja adalah sebagai

berikut.

∆fre = C[Kre − J(Δfsh + ∆fcr + ∆fES)]

Dimana:

C = Faktor relaksasi, tergantung pada jenis kawat baja prategang

Kre = Koefisien relaksasi,

J = Faktor waktu

Δfsh = kehilangan tegangan akibat susut

∆fcr = kehilangan tegangan akibat rangkak

∆fES = kehilangan tegangan akibat perpendekan elastis

g. Kehilangan Total

T.Y. Lin (1982) merekomendasikan kehilangan tegangan total

untuk pascatarik yaitu terdiri dari 1% perpendekan elastis, 5% rangkak

pada beton, 6% susut pada beton, dan 8% relaksasi baja sehingga

kehilangan total untuk struktur pascatarik adalah 20%. Menurut manual

perencanaan struktur beton pratekan untuk jembatan, menyatakan

bahwa perhitungan kehilangan total prategang untuk pascatarik adalah

sebagai berikut:



∆fT = ∆fA + ∆ff + ∆fES + ∆fre + ∆fcr + ∆fsh

Dimana:

∆fT = total kehilangan (MPa)

∆fA = kehilangan akibat gesekan angkur (MPa)

∆ff = kehilangan prategang akibat friksi (MPa)

∆fES = kehilangan akibat perpendekan elastis (MPa)

∆fre = kehilangan akibat relaksasi baja (MPa)

∆fcr = kehilangan akibat rangkak (MPa)

∆fsh = kehilangan akibat susut (MPa)

II.3.3.8 Bursting Steel

Bursting steel merupakan tambahan penulangan yang berfungsi

sebagai penahan gaya radial untuk mencegah terjadinya retak/pecah pada

saat stressing. Bursting steel dipasang pada angkur hidup maupun angkur

mati. Perhitungan bursting steel mengacu pada M. Noer Ilham (2008)

dalam Perhitungan Balok Prategang Jembatan Srandakan Kulon Progo

Yogyakarta. Persamaan yang digunakan dalam perhitungan bursting steel


Ptn = 0,30 × (1 − rn) × Pj

n =

Ptn

(0,85 × fs)

As

Dimana:

Ptn : Gaya yang diakibatkan oleh pelat angkur pada pengikat ujung

tendon baik dari arah vertikal maupun horizontal (N)

rn : Rasio perbandingan lebar pelat angkur baik dari arah vertikal

maupun horizontal

Pj : Gaya prategang akibat jacking pada masing-maisng kabel (N)

n : Jumlah sengkang yang diperlukan baik dari arah vertikal maupun

horizontal

fs : Tegangan ijin tarik baja sengkang (MPa)

As : Luas penampang sengkang (mm2)



II.3.3.9 Shear Connector

Perancangan shear connector dalam tugas akhir ini mengacu pada

M. Noer Ilham (2008) dalam Perhitungan Balok Prategang Jembatan

Srandakan Kulon Progo Yogyakarta.

Persamaan tegangan geser horizontal akibat gaya lintang adalah sebagai

berikut:

fv = Vi ×Sxc

bv × Ic

dimana:

Vi = Gaya lintang pada penampang yang ditinjau

Sxc = Momen statis luasan pelat terhadap titik berat penampang

komposit

bv = lebar bidang gesek (lebar bidang kontak antara pelat dan balok)

Ic = Momen Inersia komposit

Untuk menghitung Sxc dapat menggunakan persamaan berikut:

Sxc = beff × ho × (Ytc −ho

2)

Dimana:

beff = Lebar efektif pelat

ho = tebal pelat

Ytc = jarak titik berat dari serat atas penampang komposit

Jarak antar shear connector dihitung menggunakan persamaan berikut:

s = fs × Ast × (kt

fv × bv)

Dimana:

fs = tegangan ijin baja shear connector = 0,578 fy

kt = koefisien gesek pada bidang kontak, (1 s/d 1,4)

II.3.3.10 Lendutan Pada PCI-Girder

Nilai lendutan pada PCI-Girder berdasarkan buku Desain Praktis

Beton Prategang dihitung lendutan keatas akibat prategang (camber)

dengan persamaan berikut:

a =P × L2

48 EI(−5e1 + e2)



Keterangan:

a = lendutan ke atas

P = Gaya prategang

L = Panjang bentang

E = Modulus elastisitas beton

I = Momen inersia penampang

e1,e2 = eksestrisitas pada penampang

Lendutan kebawah akibat beban luar dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

δQ =5 × Q × L4

384 × E × I

δP =P × L3

48 × E × I

Keterangan:

δQ = lendutan ke bawah akibat beban merata

δP = ledutan kebawah akibat beban terpusat

Q = beban merata

P = beban terpusat

E = Modulus elastisitas beton

I = Momen inersia penampang

Lendutan yang diijinkan dihitung menggunakan persamaan berikut:

δijin =L

300

II.3.3.11 Penulangan Terhadap Lentur

Berdasarkan RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur

Beton untuk Jembatan untuk penulangan arah memanjang balok

prategang digunakan persamaan dibawah ini.

As = 0,004 × A

ntul =As

14 × π × D2

Dimana:

As : Luas tulangan (mm2)



A : Luas bagian penampang yang ditinjau (mm2)

ntul : Jumlah tulangan yang diperlukan

D : Diameter tulangan yang dipakai (mm)

II.3.3.12 Penulangan Terhadap Geser

Perhitungan penulangan terhadap geser pada PCI-Girder ini

mengacu pada Budiadi, A (2008) dalam buku Desain Praktis Beton

Prategang.

1. Kuat Geser

Kuat geser pada balok prategang dihitung menggunakan

persamaan berikut ini:

Vc = (√fc′

20+

5 × Vu × dp

Mu) × bw × dp

Dengan syarat Vc min < Vc < Vc maks

Vc min =1

6× √fc′ × bw × dp

Vc maks = 0,4 × √fc′ × bw × dp

Keterangan:

f’c : Kuat tekan beton (MPa)

Vu : Gaya geser ultimit balok prategang

Mu : Momen balok prategang (N)

𝑏𝑤 : Lebar badan balok (mm)

𝑑𝑝 : Jarak dari serat terluar titik berat tulangan prategang (mm)

2. Kuat Geser Web

Kuat geser web pada balok prategang dapat dihitung

menggunakan persamaan berikut:

Av = 75 × √f′c × bw × s

1200 × fys

Dengan ketentuan nilai Av tidak boleh kurang dari:



Av min = bw × s

3 × fys

Dimana:

Av : Luas tulangan sengkang (mm2)

Av min : Luas tulangan sengkang minimum (mm2)

fys : Tegangan leleh tulangan (MPa)

s : Jarak sengkang (mm)

Kuat geser badan web dihitung menggunakan persamaan berikut:

Vcw = bw × dp (0,29√f′c + 0,3fpe) + Vp

Keterangan:

Vcw : Kuat geser web (N)

fpe : Tegangan akibat gaya prategang efektif (MPa)

Vp : Geser akibat prategang (N)

Untuk menentukan sengkang dapat menggunakan persamaan berikut:

s =Av × fy × dp

Vs

Kuat geser yang disumbangkan oleh kuat geser web menggunakan

persamaan berikut:

Vs =Vu

φ− Vcw

Keterangan:

𝑉𝑠 : Kuat geser yang disumbangkan oleh geser web (N)

𝜑 : Faktor reduksi geser sebesar 0,7

3. Kuat Geser Lentur

Geser lentur merupakan kombinasi dari geser dan lentur di dekat

tengah bentang. Hal yang mempengaruhinya yaitu kekuatan geser

penampang yang merupakan fungsi dimensi penampang, mutu bahan, dan

momen yang menyebabkan keretakan pertama pada penampang (Mcr).

Kuat geser lentur pada balok prategang dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:



Vci =√fc′

20× bw × dp + Vd +

Vi × Mcr

Mmaks

Tetap nilai Vci tidak boleh kurang dari:

Vci =1

7× √fc′ × bw × dp

Keterangan:

Vci : Kuat geser lentur (N)

dp : Jarak dari serat tekan terluar ke tulangan prategang (mm)

Vd : Gaya geser akibat beban mati (N)

Vi : Gaya geser pada penampang yang ditinjau (N)

Mmaks : Momen maksimal akibat beban luar (Nmm)

Mcr : Momen retak (Nmm)

Nilai momen retak dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:

Mcr =I

yt× (

√fc′

2+ fpe − fd)

Keterangan:

I : Inersia penampang (mm4)

yt : Jarak titik berat pusat penampang ke serat tekan terluar (mm)

fpe : Tegangan prategang efektif (MPa)

fd : Tegangan akibat beban mati (MPa)

Kuat geser yang disumbangkan oleh kuat geser lentur dihitung

menggunakan persamaan berikut:

Vs =Vu

φ− Vcw

Keterangan:

Vs : Kuat geser yang disumbangkan oleh geser web (N)

φ : Faktor reduksi geser sebesar 0,7

II.3.3.13 Penulangan Terhadap Puntir

Struktur gelagar utama yang perlu dikontrol terhadap puntir

merupakan gelagar yang letaknya paling tepi yang menahan pelat

diatasnya. Persamaan yang digunakan dalam pengecekan tulangan puntir

berdasarkan SNI 2847:2013 adalah sebagai berikut:



Tu ≤ φ × 0,083 × √fc′ × (Acp2

Pcp) × √1 +

fpe

0,33√fc′

Keterangan:

Tu : Momen puntir terfaktor (kNm)

f′c : Kuat tekan beton karakteristik (MPa)

A2cp : Luas yang dibatasi oleh keliling luar penampang beton (mm2)

Pcp : Keliling luas penampang beton (mm)

fpe : Tegangan prategang awal (kN)

φ : Faktor reduksi untuk puntir sebesar 0,7

II.3.4 Diafragma

Gelagar melintang atau diafragma merupakan pengikat antar gelagar

memanjang yang didesain untuk dapat menahan deformasi atau lendutan

melintang dari rangka struktur atas dan membantu pendistribusian bagian

dari beban vertikal antara gelagar memanjang. Analisis diafragma

menyesuaikan manual serta standar yang berlaku. Perhitungan diafragma

dilakukan dengan menggunakan perencanaan balok dengan tulangan ganda.

Pada perancangan diafragma diperlukan pengecekan terhadap

komponen struktur lentur tinggi. Menurut SNI-03-2847-2002, persyaratan

komponen struktur lentur tinggi adalah ln/d < 5, dengan ln adalah bentang

bersih diafragma dan d adalah tinggi diafragma. Nilai kuat geser Vn untuk

komponen struktur lentur tinggi tidak boleh diambil lebih besar daripada:

Vn <2

3× √fc

′ × b × d untuk ln/d < 2

Vn <1

18× (10 +

ln

d) × √fc

′ × b × d untuk 2< ln/d < 5

Jika nilai Vu<Vn maka penampang dikatakan aman terhadap geser.

Sementara jika nilai Vu≥Vn maka perlu digunakan tulangan geser dengan

persamaan dibawah ini.

Vs = [Av

s(

1 +lnd

12) +

Avh

s2(

11 −lnd

12)] fy × d



Dimana:

Av = Luas tulangan geser yang tegak lurus terhadap tulangan tarik untuk

bentang jarak s (mm2), Av > (0,0015) x b x s

Avh = Luas tulangan geser yang tegak lurus terhadap tulangan tarik untuk

rentang jarak s2 (mm2), Avh > (0,0025) x b x s2

s = Jarak antar tulangan geser vertikal (mm), s < d/5 atau 500

s2 = Jarak antar tulangan geser horizontal (mm), s2 < d/3 atau 500

II.3.5 Tumpuan Perletakan

Menurut pedoman 10/SE/M/2015 tentang Perancangan Bantalan

Elastometer untuk Perletakan Jembatan, perletakan harus mampu memikul

dan menyalurkan beban dari bagian struktur atas ke bagian struktur bawah

tanpa terjadi kerusakan. Kemampuan perletakan untuk memikul beban dan

pergerakan dari perletakan harus sesuai dengan asumsi yang dibuat dalam

perancangan jembatan secara keseluruhan dan persyaratan khusus

didalamnya. Karakteristik bantalan elastomer (elastomer bearing pad)

menurut pedoman 10/SE/M/2015 tentang Perancangan Bantalan

Elastometer adalah sebagai berikut:

a. Terdiri dari dua atau lebih lapisan elastometer dan pelat baja yang

bekerja secara komposit

b. Tipikal beban maksimum pada arah vertikal sebesar 5000 kN

c. Membutuhkan modifikasi untuk dapat menahan gaya memanjang

jembatan

d. Membutuhkan modifikasi untuk dapat menahan gaya melintang

jembatan

e. Tipikal perpindahan maksimum sebesar 50 mm

f. Memungkinkan perputaran

g. Baik untuk menahan beban gempa sebagai peredam (buffer)



II.4 Struktur Bawah Jembatan

Bangunan bawah/struktur bawah jembatan merupakan komponen

struktur jembatan yang langsung berdiri di atas tanah dan menyangga

bangunan atas/struktur atas jembatan. Struktur bawah berfungsi untuk

memikul seluruh beban struktur atas dan beban lain yang ditimbulkan oleh

tekanan tanah, aliran air, tumbukan, gesekan pada tumpuan, dan sebagainya

yang kemudian akan didistribusikan ke bagian pondasi. Selanjutnya beban-

beban yang diterima pondasi tersebut akan didistribusikan lagi ke tanah dasar.

II.4.1 Pier Head

Kepala pilar jembatan atau pier head berfungsi sebagai penopang

struktur atas jembatan yang menghubungkan pilar dengan struktur atas

jembatan. Perhitungan perancangan pier head dilakukan dengan

menggunakan perancangan balok T tulangan ganda. Kondisi balok T dalam

keadaan dalam momen positif dan negative dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar II.11 Balok T Dalam Momen Positif Dan Negatif

Untuk mengetahui apakah balok tersebut sebagai balok T murni

atau balok persegi adalah sebagai berikut:

a. Jika c ≤ ts; direncanakan sebagai balok persegi

Gambar II.12 Diagram Regangan dan Tegangan Balok T kondisi Balok T sebagai Balok

Persegi



b. Jika c > ts; direncanakan sebagai balok T murni

Gambar II.13 Diagram Regangan dan Tegangan Balok T kondisi Balok T Murni

Gambar II.14 Penyederhanaan Balok T



II.4.2 Pilar

Analisis pilar atau kolom menyesuaikan manual serta standar yang

berlaku, diantaranya adalah Manual Konstruksi Bangunan No.

009/BM/2008 tentang Perencanaan Struktur Beton Bertulang untuk

Jembatan serta RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur Beton untuk

Jembatan. Kolom merupakan elemen struktur yang berfungsi menyalurkan

beban dari lantai atau balok ke sistem fondasi. Konsep dasar perhitungan

kolom dapat diuraikan sebagai berikut:

Perbedaan mendasar antara kolom dengan balok adalah pada kolom

samping momen pada penampang bekerja pula gaya aksial (bisa tekan

bisa tarik);

Biasanya arah momen pada kolom berbalik dan/atau berubah (uniaxial

dan biaxial bending);

Selain dari pada itu, semua asumsi dan ketentuan dasar kolom tetap

sama dengan apa yang kita kenal berlaku pada balok yang mengalami beban

luar berupa momen lentur.

II.4.2.1 Prinsip Perencanaan

Perencanaan komponen struktur yang dibebani kombinasi lentur

dan aksial didasarkan atas keseimbangan tegangan dan kompatibilitas

regangan dengan anggapan sebagai berikut:

Bidang rata yang tegak lurus sumbu tetap rata setelah mengalami

lentur

Beton tidak diperhitungkan dalam memikul tegangan tarik

Distribusi tegangan tekan ditentukan dari hubungan tegangan-

regangan beton

Regangan batas beton yang tertekan diambil sebesar 0,003

Diasumsikan bahwa tegangan beton = 0,85 fc’ terdistribusi merata

pada daerah tekan ekivalen sejarak a = β.c dari tepi tertekan terluar

tersebut.

Komponen struktur yang dibebani kombinasi aksial tekan dan

lentur harus direncanakan terhadap momen maksimum yang dapat



menyertai beban aksial. Beban aksial terfaktor Pu dengan eksentrisitas

yang ada, tidak boleh melampaui kuat rancang beban aksial ϕPn(max),

dimana:

1) Untuk komponen dengan tulangan spiral:

ϕPn(max) = 0,85ϕ[0,85fc′(Ag − Ast) + fyAst]

2) Untuk komponen dengan tulangan pengikat (ties):

ϕPn(max) = 0,85ϕ[0,85fc′(Ag − Ast) + fyAst]

3) Momen maksimum terfaktor, Mu harus diperbesar untuk

memperhitungkan efek kelangsingan.

II.4.2.2 Perancangan Kolom Pendek

Kolom pendek dapat direncanakan dengan momen lentur

tambahan akibat kelangsingan sama dengan nol. Hal ini dapat diartikan

bahwa perencanaan kolom pendek dapat mengabaikan momen akibat

pengaruh kelangsingan. Dengan demikian, perencanaan kolom pendek

bisa dilakukan secara langsung dari hasil analisis struktur, dengan

memperhitungkan pengaruh interaksi antara beban aksial terfaktor dengan

momen lentur terfaktor.

Diagram Interaksi Kolom

Menurut Manual Perencanaan Struktur Beton Bertulang untuk

Jembatan, diagram interaksi kolom secara umum dihitung dengan

sejumlah distribusi regangan. Titik-titik dalam diagram interaksi

dihitung berdasarkan nilai P dan M. Diagram interaksi kolom dapat

dilihat pada Gambar II.15.



Gambar II.15 Diagram Interaksi Kolom

Sumber: Manual Perencanaan Struktur Beron Bertulang Untuk Jembatan

II.4.2.3 Perancangan Kolom Langsing

Perencanaan suatu elemen struktur tekan harus dikelompokkan

sebagai kolom tidak bergoyang dan kolom bergoyang. Kolom dapat

dianggap tidak bergoyang bila:

a. Pembesaran momen-momen ujung akibat pengaruh orde-dua tidak

melebihi 5%.

b. Suatu tingkat pada struktur boleh dianggap tak bergoyang bila:

Q =∑ Pu ∆o

Vulc< 0,05

Dimana:

∑Pu = jumlah beban vertikal terfaktor pada tingkat yang ditinjau

Vu = gaya geser total pada tingkat yang ditinjau

Δo = simpangan relative antar tingkat orde-pertama akibat Vu

Pengaruh kelangsingan kolom dapat ditentukan sebagai berikut:

a. Pengaruh kelangsingan dapat diabaikan untuk komponen struktur

tekan tak bergoyang bila nilai:

klu

r≤ 34 − (12

M1

M2)



b. Untuk elemen struktur tekan bergoyang, pengaruh kelangsingan dapat

diabaikan apabila:

klu

r≤ 22

Faktor panjang tekuk (klu) dipengaruhi oleh jenis kekangan

terhadap rotasi dan translasi ujung-ujung kolomnya (Manual Perencanaan

Struktur Beton Bertulang untuk Jembatan, 2008). Nilai faktor panjang

tekuk dapat dilihat pada Tabel II.11. Tabel II.11 Faktor Panjang Tekuk

Jika adanya pengaruh kelangsingan suatu kolom, momen lentur

pada kolom langsing harus dinaikkan dengan suatu nilai pembesaran

momen pada kolom tak bergoyang dan kolom bergoyang.

a. Pembesaran momen untuk kolom tak bergoyang

Pembesaran nilai momen ujung terfaktor (Mc) dapat dilakukan

dengan mengalikan M2 dengan faktor pembesaran momen

Mc = δns × M2

Dimana:

M2 = nilai M2 tidak boleh lebih kecil dari (M2 ≥ M2min)

M2min = Pu(15+0,03h)

δns =Cm

1−Pu

0,75Pc

> 1,0



b. Pembesaran momen untuk kolom bergoyang

Pembesaran momen M1 dan M2 pada ujung-ujung elemen struktur

tekan harus diambil sebesar:

M1 = M1ns + δsM1s

M2 = M2ns + δsM2s

Dimana:

M1 ns : Momen ujung terfaktor yang lebih kecil pada komponen

struktur tekan yang tidak menimbulkan goyangan kesamping

yang berarti.(akibat beban vertical)

M1 s : Momen ujung terfaktor yang lebih kecil pada komponen

struktur tekan yang menimbulkan goyangan kesamping yang

berarti.(akibat beban lateral/gempa)

M2 ns : Momen ujung terfaktor yang lebih besar pada komponen

struktur tekan yang tidak menimbulkan goyangan kesamping

yang berarti.(akibat beban vertical)

M2 s : Momen ujung terfaktor yang lebih besar pada komponen

struktur tekan yang menimbulkan goyangan kesamping yang

berarti.(akibat beban lateral/gempa)

δs : faktor pembesaran momen

𝛿𝑠 =1

1−𝑄≥ 1,0 dengan Q = indeks stabilitas

Apabila 𝛿𝑠 > 1,5 maka nilai 𝛿𝑠 =1

1−∑ 𝑃𝑢

0,75 ∑ 𝑃𝑐

≥ 1,0

Σ Pu : Jumlah total gaya vertikal terfaktor yang bekerja pada suatu

tingkat lantai kendaraan.

Σ Pc : Jumlah total kapasitas tekan kolom-kolom bergoyang pada

satu tingkat lantai kendaraan.

Documents

BAB II TINJAUAN PUSTAKA - POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/166/jbptppolban-gdl... · 2018. 2. 21. · Menurut SNI 1725:2016, perhitungan pembebanan jembatan berdasarkan batas-batas