Upload
deny-tri-achmadi-zulkarnain
View
532
Download
73
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Perencanaan techniq
Citation preview
PERENCANAAN TEKNIK JEMBATAN
KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DIREKTORAT JENDRAL BINA MARGA
DIREKTORAT BINA TEKNIK
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadlirat yang maha kuasa, karena atas berkah dan
rahmat Nya Buku Ajar Perencanaan Jembatan ini dapat tersusun. Buku ini disusun dengan
tujuan untuk memberikan dasar dasar pengetahuan kepada perencana dan pelaksana
bangunan jembatan, dengan harapan hasil rancang bangun dan pelaksanaan di lapangan dapat
memberikan solusi yang tepat untuk mengatasi permasalahan penyelenggaraan infrastruktur
jembatan
Pada buku ini disajikan secara berurutan dari konsep desain, dasar perencanaan,
struktur atas jembatan, struktur bawah jembatan, fondasi jembatan dan bangunan pelengkap.
Isi buku juga memuat contoh soal dan permasalahan yang mungkin timbul di lapangan,
dengan harapan buku ini dapat memberikan tuntunan bagi perancang dan pelaksana jembatan
agar dapat melaksanakan pekerjaan perancangan jembatan satu paket lengkap termasuk
fondasinya.
Dengan tersusunnya buku ini, penghargaan dan ucapan terima kasih kami sampaikan
kepada semua pihak yang berperan aktif dalam membantu terlaksananya penyusunan buku.
Sebagai akhir kata, kami berharap semoga buku ini bermanfaat bagi upaya rekayasa teknik
dalam pembangunan jembatan .
Jakarta, Juni 2010
Penyusun
iii
PERENCANAAN TEKNIK JEMBATAN
TIM PENYUSUN:
P e n a s e h a t: Ir. Danis H. Sumadilaga, M. Eng. Sc.
P e n a n g g u n g J a w a b:
Ir. Herry Vaza, M. Eng. Sc.
K o n t r i b u t o r: Ir. Herry Vaza, M. Eng. Sc. Ir. Drs. Andi Indiarto, MT. Anis Rosyidah S, ST. MT.
Monang Saut Reynold P, ST. MT. Asep Hilmansyah, ST. MT.
DR. Ir. Sudaryono, MM.
iv
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.......................................................................................... .................... ii TIM PENYUSUN.......................................................................................... .......................... iii DAFTAR ISI.......................................................................................... .................................. iv I . PENDAHULUAN.......................................................................................... .................... 1 II. KRITERIA DESAIN JEMBATAN………………………………….. .............................. 3
2.1 Pokok-pokok Perencanaan………………………………….. ...................................... 3 2.2 Rujukan Perencanaan………………………………….. .............................................. 4 2.3 Parameter Perencanaan………………………………….. ........................................... 5 2.4 Tahapan Perencanaan Jembatan………………………………….. ............................ 18
III.PEMBEBANAN JEMBATAN………………………………….. .................................... 24 3.1 Aksi Beban Tetap………………………………….. .................................................. 24 3.2 Beban Lalu Lintas………………………………….. ................................................. 31 3.3 Aksi Lingkungan………………………………….. ................................................... 46 3.4 Aksi-Aksi Lainnya………………………………….. ................................................ 65 3.5 Kombinasi Beban………………………………….. .................................................. 67
IV.STRUKTUR ATAS JEMBATAN………………………………….. ............................... 75
4.1 Umum………………………………….. .................................................................... 75 4.2 Konsep Desain………………………………….. ...................................................... 81 4.3 Perhitungan Struktur Atas Jembatan………………………………….. ..................... 82
V.STRUKTUR BAWAH JEMBATAN………………………………….. ......................... 115 5.1 Umum………………………………….. .................................................................. 115 5.2 Konsep Desain………………………………….. .................................................... 126 5.3 Perhitungan Struktur Bawah Jembatan………………………………….. ............... 127
VI. PONDASI JEMBATAN………………………………….. ........................................... 149 6.1 Umum………………………………….. .................................................................. 149 6.2 Konsep Desain………………………………….. .................................................... 171 6.4 Perhitungan Struktur Pondasi………………………………….. .............................. 175
VII. BANGUNAN PELENGKAP JEMBATAN………………………………….. ............ 185 7.1 Trotoar dan Sandaran Jembatan ………………………………….. ......................... 185 7.2 Bearing………………………………….. ................................................................ 185 7.3 Expansion joint………………………………….. ................................................... 188 7.4 Fender Jembatan………………………………….................................................... 190 7.5 Slope Protection………………………………….. .................................................. 192
1
BAB I PENDAHULUAN
Jembatan adalah prasarana lalu-lintas yang berfungsi untuk menghubungkan jalan yang
terputus oleh sungai, lembah, laut, danau ataupun bangunan lain dibawahnya. Ada sekitar
95.000 buah jembatan (ekivalen 1220 km) di Indonesia antara lain 60.000 jembatan (550
km) di jalan kabupaten, perdesaan & perkotaan serta 35.000 jembatan (670 km) di ruas jalan
nasional & provinsi dengan jenis jembatan dan panjang yang bervariasi.
Gambar A.1 Distribusi jembatan berdasarkan bentang jembatan dan jenis jembatan
Kebijakan pemerintah dalam upaya mempercepat program pembangunan prasarana
transportasi darat khususnya jembatan diarahkan pada standarisasi bangunan atas, baik
dengan cara menyediakan stok komponen bentang standar maupun penyediaan standar
konstruksi jembatan yang kemudian dapat dibuat lapangan. Teknologi pembangunan
jembatan telah mengalami perkembangan yang pesat dari tahun ke tahun mulai dari peraturan
perencanaan, teknologi bahan (beton, baja, kabel), teknologi perencanaan, pelaksanaan,
pemeliharaan sampai teknologi rehabilitasi. Sehingga penguasaan teknologi jembatan
tersebut mutlak dibutuhkan untuk pembangunan jembatan, baik jembatan standar atau
sederhana maupun jembatan dengan teknologi khusus, demikian juga untuk pembangunan
jembatan di daerah perkotaan dengan kondisi lahan yang terbatas dan lalu-lintas yang harus
tetap operasional.
Jembatan terbagi menjadi 3 bagian utama struktur, yaitu struktur atas (superstruktur) dan
struktur bawah (substruktur) dan pondasi jembatan. Bangunan atas dan bangunan bawah
saling menunjang satu sama lainnya dalam menahan beban dan meneruskannya ke tanah
dasar melalui fondasi. Di samping struktur utama tersebut, terdapat bangunan lainnya
Bagian–bagian superstruktur terdiri dari perletakan sampai ke bagian atas struktur jembatan
seperti rangka, gelagar, lantai. Superstruktur adalah bagian dari jembatan yang langsung
2
berhubungan dengan beban yang bekerja di atasnya yaitu kendaraan yang melewatinya.
Sedangkan bagian–bagian dari substruktur adalah mulai dari perletakan ke bagian bawah
jembatan yaitu kepala dan pilar jembatan yang ditahan oleh fondasi. Bagian–bagian tersebut
adalah bagian–bagian yang langsung berhubungan dengan tanah dasar sebagai penerus gaya–
gaya yang bekerja pada jembatan.
Untuk mendapatkan struktur jembatan yang aman, sebelum di lakukan pembangunan
jembatan perlu di lalui proses perencanaan dengan tujuan agar jembatan yang dibangun dapat
digunakan sesuai dengan fungsinya, ekonomis dan mampu menahan beban sesuai dengan
umur rencananya. Perencanaan jembatan harus mengacu pada teori-teori yang relevan, kajian
dan penelitian yang memadai serta aturan / tata cara yang berlaku di Indonesia, termasuk
aturan pembebanan, bahan jembatan, fondasi dan beban gempa yang diperhitungkan terhadap
jembatan.
Perencanaan struktur atas meliputi pemilihan tipe struktur atas, proses perencanaan dan
perhitungan struktur sesuai dengan peraturan yang berlaku. Untuk mempermudah proses
perencanaan teknis, telah tersedia standar struktur atas untuk bentang jembatan lebih kecil
dari 60 meter. Dengan adanya standar tersebut, perhitungan teknis tidaklah dibutuhkan.
Sedangkan pada jembatan yang belum ada standarnya (lebih besar 60 meter) haruslah
dilakukan perhitungan struktur sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Beban-beban dari struktur atas kemudian diteruskan ke struktur bawah. Perencanaan struktur
bawah meliputi pemilihan tipe kepala jembatan dan pilar, proses perencanaan dan
perhitungan struktur sesuai dengan peraturan yang berlaku termasuk juga beban gempa.
Perencanaan pondasi meliputi pemilihan tipe pondasi yang sesuai dengan karakteristik beban
dan tanah untuk mendapatkan daya dukung yang dipersyaratkan. Pada pondasi kriteria
keamanan ditentukan dari daya dukung, untuk pondasi dangkal di samping daya dukung juga
dibutuhkan tinjauan terhadap stabilitas pondasi termasuk juga metode mengantisipasi dan
mencegah gerusan.
Di samping struktur utama tersebut di atas, terdapat bangunan pelengkap lainnya yang
berfungsi menunjang operasional jembatan antara lain sandaran dan trotoar, fender, slope
protection, rambu lalu lintas dan lainnya.
3
BAB II KRITERIA DESAIN JEMBATAN
2.1 Pokok-Pokok Perencanaan
Suatu jembatan yang baik adalah jembatan yang memiliki atau telah memenuhi kriteria–
kriteria desain yang menjadi dasar dari pembuatan sebuah jembatan. Jembatan direncanakan
untuk mudah dilaksanakan serta memberikan manfaat bagi pengguna lalu lintas sesuai
dengan pokok-pokok perencanaan :
• Kekuatan dan Stabilitas Struktur
Unsur-unsur tersendiri harus mempunyai kekuatan memadai untuk menahan beban
ULS-keadaan batas ultimate, dan struktur sebagai kesatuan keseluruhan harus
berada stabil pada pembebanan tersebut. Beban ULS didefenisikan sebagai beban-
beban yang mempunyai 5% kemungkinan terlampaui selama umur struktur rencana.
• Kenyamanan dan Keamanan
Bangunan bawah dan pondasi jembatan harus berada tetap dalam keadaan layan
pada beban SLS-keadaan batas kelayanan. Hal ini berarti bahwa struktur tidak boleh
mengalami retakan, lendutan atau getaran sedemikian sehingga masyarakat menjadi
khawatir atau jembatan menjadi tidak layak untuk penggunaan atau mempunyai
pengurangan berarti dalam umur kelayanan. Pengaruh-pengaruh tersebut tidak
diperiksa untuk beban ULS, tetapi untuk beban SLS yang lebih kecil dan lebih
sering terjadi dan didefenisikan sebagai beban-beban yang mempunyai 5%
kemungkinan terlampaui dalam satu tahun.
• Kemudahan (pelaksanaan dan pemeliharaan)
Pemilihan rencana harus mudah dilaksanakan. Rencana yang sulit dilaksanakan
dapat menyebabkan pengunduran tak terduga dalam proyek dan peningkatan biaya,
sehingga harus dihindari sedapat mungkin.
• Ekonomis
Rencana termurah sesuai pendanaan dan pokok-pokok rencana lainnya adalah
umumnya terpilih. Penekanan harus diberikan pada biaya umur total struktur yang
mencakup biaya pemeliharaan, dan tidak hanya pada biaya permulaan konstruksi.
4
• Pertimbangan aspek lingkungan, sosial dan aspek keselamatan jalan
• Keawetan dan kelayanan jangka panjang.
Bahan struktural yang dipilih harus sesuai dengan lingkungan, misalnya jembatan
rangka baja yang digalvanisasi tidak merupakan bahan terbaik untuk penggunaan
dalam lingkungan laut agresif garam yang dekat pantai.
• Estetika
Struktur jembatan harus menyatu dengan pemandangan alam dan menyenangkan
untuk dilihat. Penampilan yang baik umumnya dicapai tanpa tambahan dekorasi.
2.2 Rujukan Perencanaan
Perencanaan jembatan mengacu pada peraturan-peraturan yang berlaku di Indonesia. Rujukan
terhadap perencanaan yang berlaku :
A. Perencanaan struktur jembatan harus mengacu pada :
- Peraturan Perencanaan Jembatan (Bridge Design Code) BMS’92 dengan revisi
pada :
1) Bagian 2 Pembebanan jembatan, SK.SNI T-02-2005 (Kepmen PU No.
498/KPTS/M/2005)
2) Bagian 6 Perencanaan Struktur Beton jembatan, SK.SNI T-12-2004 (Kepmen
PU No. 260/KPTS/M/2004)
3) Bagian 7 Perencanaan Struktur baja jembatan SK.SNI T-03-2005 (Kepmen
PU No. 498/KPTS/M/2005
- Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan (Revisi SNI 03-2883-
1992)
B. Perencanaan Jalan Pendekat dan oprit harus mengacu kepada :
1) Standar perencanaan jalan pendekat jembatan (Pd T-11-2003)
2) Standar-standar perencanaan jalan yang berlaku
C. Untuk perhitungan dan analisa harga satuan pekerjaan mengikuti Panduan Analisa
Harga Satuan No. 028/T/Bm/1995, Direktorat Jenderal Bina Marga Departemen
Pekerjaan Umum.
D. Dalam merencanakan teknik Prosedur Operasional Standar (POS) bidang jembatan
yang harus diikuti adalah :
1) POS Penyusunan Kerangka Acuan Kerja
2) POS Survey Pendahuluan
5
3) POS Survey Lalu Lintas
4) POS Survey Geodesi
5) POS Survey Geoteknik
6) POS Survey Hidrologi
7) POS Perencanaan Teknis Jembatan
8) PSO Penyampaian DED Perencanaan Teknis
9) POS Sistematika Laporan
10) POS Penyelenggaraan Jembatan Khusus
E. Pedoman Teknis Penjabaran RKL atau UKL dan untuk penerapan pertimbangan
lingkungan agar mengaci pada dokumen RKL atau UKL dan SOP
F. Ketentuan-ketentuan lain yang relevan bila tercakup dalam ketentuan-ketentuan di
atas harus mendapat persetujuan pemberi tugas.
2.3 Parameter Perencanaan
Dalam merencanakan jembatan dibutuhkan parameter untuk dapat menentukan tipe bangunan
atas, bangunan bawah dan pondasi, lokasi/letak jembatan, material.
Gambar B.1. Potongan memanjang jembatan
A. Umum
- Umur Rencana Jembatan
Umur rencana jembatan estándar adalah 50 tahun dan jembatan khusus adalah 100
tahun. Umur rencana untuk jembatan permanen minimal 50 tahun. Umur rencana
dipengaruhi oleh material/bahan jembatan dan aksi lingkungan yang
mempengaruhi jembatan. Jembatan dengan umur rencana lebih panjang harus
6
direncanakan untuk aksi yang mempunyai periode ulang lebih panjang. Hubungan
antara umur rencana periode ulang adalah:
Pr = Kemungkinan bahwa aksi tertentu akan terlampaui paling sedikit sekali
selama umur rencana jembatan
D = Umur rencana ( th. )
R = Periode ulang dari aksi ( th. )
Tabel B.1. Hubungan antara periode ulang dengan umur rencana
No Umur rencana (tahun)
Pereode ulang (tahun)
Keadaan Batas Layan Keadaan Batas Ultimate
1 50 20 1000
2 100 20 2000
- Pembebanan jembatan
Pembebanan jembatan sesuai SK.SNI T-02-2005 menggunakan BM 100.
- Geometrik
Lebar jembatan ditentukan berdasarkan kebutuhan kendaraan yang lewat setiap
jam, makin ramai kendaraan yang lewat maka diperlukan lebar jembatan lebih
besar.
Tabel B.2. Penentuan Lebar Jembatan
Untuk memberikan keamanan dan kenyamanan bagi pemakai jembatan, maka
lebar lantai jembatan ditentukan sebagai berikut:
a) Lebar jembatan minimum jalan nasional kelas A adalah 1+7+ 1 meter
b) Kelas B = 0,5 + 6,0 + 0,5 meter
c) Tidak boleh lebih kecil dari lebar jalan.
d) Memenuhi standar lebar lajur lalu lintas sebesar n ( 2,75 ~ 3,50 )m, dimana n
= jumlah lajur lalu lintas.
( )11 1 Dr RP = + −
LHR Lebar jembatan (m) Jumlah lajurLHR < 2.000 3,5 – 4,5 1
2.000 < LHR < 3.000 4,5 – 6,0 2
3.000 < LHR < 8.000 6,0 – 7,0 2
8.000 < LHR < 20.000 7,0 – 14,0 4
LHR > 20.000 > 14,0 > 4
LHR Lebar jembatan (m) Jumlah lajurLHR < 2.000 3,5 – 4,5 1
2.000 < LHR < 3.000 4,5 – 6,0 2
3.000 < LHR < 8.000 6,0 – 7,0 2
8.000 < LHR < 20.000 7,0 – 14,0 4
LHR > 20.000 > 14,0 > 4
7
- Superelevasi/kemiringan Lantai Jembatan
Kemiringan melintang lantai jembatan adalah 2%. Kemiringan memanjang
jembatan adalah tanjakan atau turunan pada saat melalui jembatan.
Perbandingan kemiringan dari tanjakan serta turunan tersebut disyaratkan sebagai
berikut:
Perbandingan 1:30 untuk kecepatan kendaraan > 90 km/jam
Perbandingan 1:20 untuk kecepatan kendaraan 60 s/d 90 km/jam
Perbandingan 1:10 untuk kecepatan kendaraan < 60 km/jam
Jembatan pada ruas jalan nasional dengan kemiringan memanjang jembatan
maksimum adalah 1:20 atau 5%. Ketentuan tersebut di atas menyatakan bahwa
semakin besar kecepatan kendaraan, maka semakin landai pula tanjakan atau
turunan yang diberikan pada jembatan. Hal ini memang diberikan dengan tujuan
agar pada saat kendaraan akan masuk ke badan Jembatan kendaraan tersebut tidak
"jumping", yang secara otomatis akan memberikan beban kejut tumbukan vertikal
pada struktur jembatan. Struktur Jembatan tidak diperhitungkan terhadap beban
tumbukan akibat jumping kendaraan. Jembatan hanya diperhitungkan menahan
beban kejut kendaraan yang melaju.
- Ruang Bebas Vertikal dan Horizontal
Ruang bebas adalah jarak jagaan yang diberikan untuk menghindari rusaknya
struktur atas jembatan karena adanya tumbukan dari benda-benda hanyutan atau
benda yang lewat di bawah jembatan. Clearance (ruang bebas) vertikal diukur dari
permukaan air banjir sampai batas paling bawah struktur atas jembatan. Besarnya
clearance bervariasi, tergantung dari jenis sungai dan benda yang ada di bawah
jembatan. Nilai ruang bebas di bawah jembatan ditentukan sebagai berikut:
C = 0,5 m ; untuk jembatan di atas sungai pengairan
C = 1,0 m ; untuk sungai alam yang tidak membawa hanyutan .
C = 1,5 m ; untuk sungai alam yang membawa hanyutan ketika banjir
C = 2,5 m ; untuk sungai alam yang tidak diketahui kondisinya.
C = 5,1 m ; untuk jembatan jalan layang.
C ≥ 15 m; untuk jembatan di atas laut dan di atas sungai yang digunakan untuk
alur pelayaran. jenis sungainya, jalan : 5 m, laut 15 m ).
Horizontal clearance ditentukan berdasarkan kemudahan navigasi kapal
ditentukan US Guide Specification, horizontal clearance minimum adalah
8
• 2 – 3 kali panjang kapal rencana, atau
• 2 kali lebih besar dari lebar channel
Gambar B.3. Clearance pada jembatan diatas selat / laut / sungai yang dilewati kapal
Gambar B.4. Clearance pada jembatan layang
- Bidang permukaan jalan yang sejajar terhadap permukaan jembatan
Pemberian syarat bidang datar dari permukaan jalan yang menghubungkan antara
jalan dengan jembatan dilakukan untuk meredam energi akibat tumbukan dari
kendaraan yang akan melewati jembatan. Bila hal ini tidak diberikan,
dikhawatirkan akan berakibat pada rusaknya struktur secara perlahan – lahan
akibat dari tumbukan kendaraan – kendaraan terutama kendaraan berat seperti truk
atau kendaraan berat lainnya.
Energi kejut yang diberikan pada strukur akan meruntuhkan struktur atas, seperti
gelagar dan juga lantai kendaraan. Tentu saja untuk menguranginya maka
diberikan jarak berupa jalan yang datar mulai dari kepala jembatan sejauh
minimum 5 meter ke arah jalan yang di beri struktur pelat injak untuk
pembebanan peralihan dari jalan ke jembatan.
9
Gambar B.5. Potongan melintang jembatan
Untuk melindungi agar kendaraan yang lewat jembatan dalam keadaan aman, baik
bagian kendaraan maupun barang bawaannya, maka tinggi bidang kendaraan
ditentukan sebesar minimum 5 m yang diukur dari lantai jembatan sampai bagian
bawah balok pengaku rangka bagian atas ( Top lateral bracing )
- Lokasi dan Tata letak Jembatan.
Lokasi jembatan menghindarkan tikungan di atas jembatan dan oprit.
Peletakan jembatan dipengaruhi oleh pertimbangan – pertimbangan
a) Teknik (aliran sungai, keadaan tanah)
• Aliran air dan alur sungai yang stabil (tidak berpindah-pindah)
• Tidak pada belokan sungai
• Tegak lurus terhadap sungai
• Bentang terpendek (lebar sungai terkecil)
b) Sosial (tingkat kebutuhan lalulintas)
c) Estetika (keindahan)
Untuk kebutuhan estetikapada daerah tertentu/pariwisata dapat berupa bentuk
parapet dan railing maupun lebar jembatan dapat dibuat khusus atas
persetujuan pengguna jasa.
10
Jembatan Jembatan
Bentang pendek Bentang
panjang
Gambar B.6. Sungai dan penampang sungai
Pada daerah transisi atau daerah perbatasan antara bukit dengan lembah aliran
sungai biasanya berkelok-kelok, karena terjadinya perubahan kecepatan air dari
tinggi ke rendah, ini mengakibatkan bentuk sungai berkelok-kelok dan sering
terjadi perpindahan alur sungai jika banjir datang. Untuk itu penempatan jembatan
sedapat mungkin tidak pada aliran air yang seperti ini, karena jembatan akan cepat
rusak jika dinding sungai terkikis air banjir, dan jembatan menjadi tidak berfungsi
jika aliran air sungai berpindah akibat banjir tersebut.
Pada dasarnya, penentuan letak jembatan sedapat mungkin tidak pada belokan jika
bagian bawah dari jembatan tersebut terdapat aliran air. Hal tersebut dilakukan
agar tidak terjadi scouring (penggerusan) pada kepala jembatan, namun jika
terpaksa dibuat pada bagian belokan sungai maka harus di bangun bangunan
pengaman yang dapat berupa perbaikan dindin sungai dan perbaikan dasar sungai
pada bagian yang mengalami scouring (penggerusan).
Penempatan jembatan diusahakan tegak lurus terhadap sungai, untuk
mendapatkan bentang yang terpendek dengan posisi kepala jembatan dan pilar
yang sejajar terhadap aliran air. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya
gerusan pada pilar, yang akan mempengaruhi kinerja pilar jembatan. Bila scouring
telah terjadi dikhawatirkan pilar yang seharusnya menopang struktur atas
jembatan akan rusak sehingga secara otomatis akan merusak struktur jembatan
secara keseluruhan.
11
L
Agar pembuatan jembatan lebih ekonomis, diusahakan mencari bentang yang
terpendek diantara beberapa penampang sungai.
Karakteristik lokasi jembatan yang ideal adalah:
1. Secara geologis lokasi pondasi untuk kepala jembatan dan pilar harus baik.
Dibawah pengaruh pembebanan, permukaan tanah yang mendukung harus
bebas dari faktor geseran (slip) dan gelinding (slide). Pada kedalaman yang
tidak terlalu besar dari dasar sungai terdapat lapisan batu atau lapisan keras
lainnya yang tidak erosif, dan aman terhadap gerusan air sungai yang akan
terjadi.
2. Batasan sungai pada lokasi jembatan harus jelas, jembatan diusahakan
melintasi sungai secara tegak lurus.
3. Bagian punggung atau pinggir harus cukup kuat, permanen dan cukup tinggi
terhadap permukaan air banjir.
4. Untuk mendapatkan suatu harga fondasi yang rendah, usahakan mengerjakan
pekerjaan fondasi tidak di dalam air, sebab pekerjaan fondasi dalam air
mahal dan sulit.
- Penentuan bentang
Bentang jembatan (L) adalah jarak antara dua kepala jembatan.
Gambar B.7. Potongan memanjang jembatan
Ada 2 cara dalam menentukan bentang dalam pembangunan jembatan, yaitu untuk
sungai yang merupakan limpasan banjir dan sungai yang bukan limpasan banjir.
Hal tersebut dilakukan karena berdasar pada apakah alur sungai itu akan
membawa hanyutan – hanyutan berupa material dari banjir dari suatu kawasan,
atau sungai tersebut hanyalah digunakan sebagai aliran sungai biasa yang tentunya
tidak membawa hanyutan – hanyutan besar dari banjir. Material – material yang
dibawa pada saat banjir sangat beraneka ragam tentunya, baik jenis maupun
12
2a bL +
=
L
b a
Kepala jembatan
Muka Air Banjir
L
b a
Kepala jembatan
Muka Air Banjir
L b=
ukurannya sangatlah bervariasi. Oleh sebab itu pada sungai yang dijadikan
limpasan banjir penentuan bentang akan sedikit lebih panjang dibandingkan
dengan sungai yang bukan limpasan banjir.
Untuk Kondisi: - Bukan sungai limpasan banjir - Air banjir tidak membawa hanyutan
Gambar 8 : Bentang jembatan
Untuk Kondisi: • sungai limpasan banjir • Air banjir membawa hanyutan
Dimana : L = Bentang jembatan a = Lebar dasar sungai b = Lebar permukaan air banjir
- Material
a. Beton
Lantai jembatan dan elemen struktural bangunan atas lainnya menggunakan
mutu beton minimal K-350, untuk bangunan bawah adalah K-250 termasuk
isian tiang pancang.
b. Baja tulangan
Baja tulangan menggunakan BJTP 24 untuk D<13, dan BJTD 32 atau BJTD
39 untuk D≥13, dengan variasi diameter tulangan dibatasi paling banyak 5
ukuran.
13
B. Perencanaan Bangunan Atas
- Pemilihan Bangunan Atas
Sebelum pembuatan jembatan perlu dilakukan perencanaan dengan tujuan agar
jembatan yang dibanguan dapat digunakan sesuai dengan fungsinya, tidak boros
dan mampu menahan beban sesuai dengan umur rencana.
Perencanaan jembatan perlu mempertimbangkan faktor ekonomis. Bentang
ekonomis jembatan ditentukan oleh penggunaan/pemilihan tipe struktur utama dan
jenis material yang optimum.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Apabila tidak direncanakan secara khusus, maka dapat digunakan bangunan aas
jembatan standar Bina Marga seperti :
Box culvert (single, double, triple) bentang1 s/d 10 m
Voided Slab, bentang 6 s/d 16m.
Gelagar Beton Bertulang Tipe T, bentang 6 s/d 25 m
Gelagar Beton Pratekan Tipe I dan box, bentang 16 s/d 40 m
Gelagar Komposit Tipe I dan Box Bentang 20 s/d 40m.
Rangka Baja Bentang 40 s.d 60m.
Gambar B.8 Penentuan Tipe Jembatan Berdasarkan Bentang Jembatan
14
- Acuan Perencanaan Teknis
a) Perencanaan struktur atas menggunakan Limit States atau Rencana Keadaan
Batas berupa Ultimate Limit States (ULS) dan Serviceability Limit States
(SLS)
b) Lawan lendut dan lendutan dari struktur atas jembatan harus dihitung dengan
cermat, baik untuk jangka pendek maupun jangka panjang agar tidak elampaui
batas yang diizinkan yaitu simple beam <L/800 dan kantilever L/400.
c) Memperhatikan perilaku jangka panjang material dan kondisi lingkungan
jembatan berada khususnya selimut beton, permeabilitas beton, atau tebal
elemen bajadan galvanis terhadap resiko korosi ataupun potensi degradasi
material.
C. Perencanaan Bangunan Bawah
Struktur bawah terbagi menjadi dua bagian yaitu abutment (kepala jembatan) dan
pilar.
- Pemilihan Bangunan Bawah
Pemilihan bangunan bawah dipengaruhi oleh hal-hal berikut :
• Memiliki dimensi yang ekonomis
• Terletak pada posisi yang Aman, terhindar dari kerusakan akibat :gerusan
arus air, penurunan tanah, longsoran lokal dan global.
• Kuat menahan beban berat struktur atas , beban lalu lintas ,beban angin dan
beban gempa.
• Kuat menahan tekanan air mengalir, tumbukan benda hanyutan, tumbukan
kapal, dan tumbukan kendaraan
Berdasarkan pertimbangan tersebut di atas, secara garis besar tipe-tipe bangunan
bawah yang dapat digunakan adalah sebagai berikut:
15
JENIS PANGKAL TINGGI TIPIKAL (m)
0 10 20 30 PANGKAL TEMBOK PENAHAN GRAVITASI
3 4
PANGKAL TEMBOK PENAHAN KANTILEVER
Optional Tie-Back
8
PANGKAL TEMBOK PENAHAN KONTRAFORT
6 8
PANGKAL KOLOM ‘SPILL-THROUGH’
PANGKAL BALOK CAP TIANG SEDERHANA
PANGKAL TANAH BERTULANG
5
15
Gambar B.9. Tipikal jenis kepala jembatan
16
JENIS PILAR TINGGI TIPIKAL (m)
0 10 20 30 PILAR BALOK CAPTIANG SEDERHANA dua baris tiang adalah umumnya minimal
PILAR KOLOM TUNGGAL dianjurkan kolom sirkular pada aliran arus
5
15
PILAR TEMBOK ujung bundar dan alinemen tembok sesuai arah aliran membantu mengurangi gaya aliran dan gerusan lokal
5
25
PILAR PORTAL SATU TINGKAT (KOLOM GANDA ATAU MAJEMUK) dianjurkan kolom sirkular pada aliaran arus pemisahan kolom dengan 2D atau lebih membantu kelancaran aliran arus
5
15
PILAR PORTAL DUA TINGKAT
15
25
PILAR TEMBOK – PENAMPANG I penampang ini mempunyai karateristik tidak baik terhadap aliran arus dan dianjurkan untuk penggunaan di darat
25
Gambar B.10. Tipikal jenis pilar jembatan
- Acuan Perencanaan Teknis
a) Perencanaan bangunan bawah menggunakan Limit States atau Rencana
Keadaan Batas berupa Ultimate Limit States (ULS) dan Serviceability Limit
States (SLS)
b) Struktur bangunan bawah harus direncanakan berdasarkan perilaku jangka
panjang material dan kondisi lingkungan antara lain: selimut beton yang
digunakan minimal 30 mm (daerah normal) dan minimal 50 mm (daerah
agresif)
17
D. Perencanaan pondasi jembatan
- Pemilihan Pondasi
Bentuk fondasi yang tepat untuk mendukung struktur bawah jembatan harus
dipilih berdasarkan besarnya beban struktur bawah dan atas jembatan yang
ditahan oleh fondasi, jenis dan karakter tanah, serta kedalaman tanah kerasnya.
Pemilihan pondasi dipengaruhi oleh hal-hal berikut :
• Disarankan tidak menggunakan fondasi langsung pada daerah dengan
gerusan/scouring yang besar, jika terpaksa berikan perlindungan fondasi
terhadap scouring.
• Hindari peletakkan fondasi pada daerah gelincir local dan gelincir global,
jika kepala jembatan atau pilar jembatan harus diletakkan pada lereng
sungai.
• Hindari penyebaran gaya dari fondasi kepala jembatan jatuh ke lereng/tebing
sungai.
• Gunakan fondasi sesuai dengan kondisi tanah dibawah kepala atau pilar
jembatan
Berdasarkan pertimbangan tersebut di atas, secara garis besar tipe-tipe fondasi
yang dapat digunakan adalah sebagai berikut:
Tabel B.3. Pemilihan bentuk fondasi
Butir Pondasi
Langsung Sumuran
Tiang Pancang Tiang Bored
Baja Tiang H
Baja Tiang Pipa
Tiang Beton
Bertulang Pracetak
Tiang Beton Pratekan Pracetak
Beton bertulang
Diameter Nominal (mm)
- 3000 100 x 100
sampai 400 x 400
300 sampai
600
300 sampai
600
400 sampai
600
800 sampai 1200
Kedalaman Maksimum (m)
5 15 tidak
terbatas tidak
terbatas 30 60 60
Kedalaman Optimum (m)
0.3 sampai
3
7 sampai
9
7 sampai
40
7 sampai
40
12 sampai
15
18 sampai
30
18 sampai
30
Beban Maksimum ULS (kN) untuk keadaan biasa
20000 + 20000 + 3750 3000 2400 3200 6000
Variasi Optimum beban ULS (kN)
- - 500
sampai 1500
600 sampai 1500
500 sampai 1000
500 sampai 5000
500 sampai 7000
18
- Acuan Perencanaan Teknis
a) Perencanaan pondasi menggunakan Working Stress Design (WSD)
b) Faktor keamanan (Safety Factor) (SF) untuk tiang pancang, SF Point bearing
=2,5 ~ 3 dan SF Friction =3~ 5
c) Faktor keamanan (Safety Factor) (SF) untuk fondasi Sumuran dangkal dan
fondasi dangkal SF Daya dukung = 1,5~3, SF Geser = 1,5 ~ 2 dan SF Guling
= 1,5 ~ 2
E. Perencanaan Jalan Pendekat
- Tinggi timbunan tidak boleh melebihi H izin sebagai berikut:
a. H kritis = (c.Nc + γ.D.Nq)/γ
b. H izin = H kritis/ SF, di mana SF = 3.
- Bila tinggi timbunan melebihi H izin, harus direncanakan dengan sistem
perkuatan tanah dasar yang ada.
2.4 Tahapan Perencanaan Jembatan.
Untuk menjamin desain jembatan memenuhi kriteria desain di atas, maka desain jembatan
harus mengikuti proses desain sebagai berikut:
1. Melakukan survey pendahuluan untuk mengumpulkan data-data dasar perencanaan
dan untuk mengetahui letak jembatan.
2. Membuat pradesain/ rancangan awal berdasarkan hasil survey pendahuluan
3. Melalukan pengkajian hasil pradesain, dan jika perlu melakukan survey kembali
untuk memastikan:
c. Lebar dan Bentang jembatan. d. Perlu tidaknya pilar. e. Letak kepala jembatan f. Posisi struktur atas jembatan terhadap muka air banjir atau permukaan air laut
tertinggi atau bangunan lain yang ada dibawahnya g. Bahan – beban lain/khusus yang mungkin bekerja pada jembatan h. Metoda konstruksi yang akan digunakan
4. Menentukan desain akhir dari struktur atas dan bawah jembatan
5. Menentukan beban – beban yang bekerja pada jembatan
6. Melakukan perhitungan analisa struktur
7. Menentukan dimensi tiap elemen jembatan
8. Membuat gambar hasil perencanaan.
19
Gambar B.11. Tahapan proses desain jembatan
20
2.4.1 Perencanaan Struktur Atas
1. Tahapan Pengumpulan data – data yang diperlukan
- Fungsi jembatan; berhubungan dengan syarat kenyamanan
- Umur rencana; berhubungan dengan material yang akan digunakan dan
bahan pengawetnya
- Lebar jalan dan klas jalan; lebar jembatan dan pembebanan
- Jenis jembatan ( viaduk, aquaduk); penentuan clearance ( sungai :
tergantung
- Bahan yang akan digunakan; berhubungan dengan kesedianaan material
- Peta situasi; penentuan posisi jembatan terhadap jalan dan sungai
- Lokasi jembatan ( di kota / di daerah mana ); berhubungan dengan
peninjauan gempa
- Data tanah ; peninjauan gempa dan jenis pondasi
- Topografi sungai ; penentuan bentang, perlu tidaknya pilar, penentuan letak
pilar, penentuan letak kepala jembatan.
- Jenis sungai ; penentuan letak kepala jembatan, Clearance, perlu tidaknya
pilar
- Muka air banjir / rintangan dibawah jembatan; posisi struktur atas
- Kecepatan arus air banjir; gaya pada pilar
- Kecepatan angin; gaya pada struktur atas dan bawah
2. Pembuatan bentuk / arsitek jembatan
- Penempatan letak jembatan terhadap sungai/rintangan dibawahnya; tegak
lurus , terpendek, perlu analisa antara memindahkan sungai, melengkungkan
jalan, atau jembatan serong )
- Penentuan bentang jembatan; perlu analisa mahal mana pembuatan kepala
jembatan atau struktur atas
- Penentuan perlu tidaknya pilar; mahal mana antara pembuatan pilar dengan
struktur atas bentang panjang .
- Penentuan type struktur atas ( Gelagar, box, rangka, kabel, kombinasi rangka
atau Gelagar dengan kabel )
- Penentuan type struktur bawah ; bentuk pilar dan kepala jembatan
21
3. Pemodelan struktur
- Penentuan type hubungan struktur atas dan bawah ; kaku, sendi, rol
- Pemodelan hubungan antar elemen pembentuk jembatan ; jepit, sendi
- Pembuatan model analisa; model mekanika.
4. Preliminary design ( Pra desain)
- Penentuan ukuran struktur atas dan bawah
- Penentuan / perkiraan dimensi bagian –bagian struktur atas
- Penentuan / perkiraan dimensi bagian –bagian struktur bawah
5. Analisa struktur
Analisis struktur dilakukan untuk mendapatkan gaya-gaya dalam dengan pembebanan
yang direncanakan. Analisis ini dapat diselesaikan dengan menggunakan software.
Analisis statik
• Dilakukan untuk dua kondisi, yaitu kondisi batas layan dan kondisi batas
ultimate (dengan faktor-faktor beban yang disesuaikan)
• Model dibuat untuk keseluruhan struktur dengan berbagai kondisi pembebanan,
termasuk beban angin yang dianggap pendekatan angin statik dan gempa statik
ekivalen jembatan.
Analisis dinamik
Dilakukan untuk jembatan khusus dengan :
• Gempa dinamis, menggunakan simulasi pada komputer.
• Angin dinamis, menggunakan simulasi pada komputer dan analisa model pada
wind tunnel test di laboratorium uji
Analisis pada masa konstruksi
• Dilakukan sesuai dengan tahap-tahap pengerjaan struktur sehingga setiap
elemen struktur terjamin kekuatan maupun kekakuannya selama masa
konstruksi.
22
2.4.2 Perencanaan Struktur Bawah
1. Menentukan letak Kepala jembatan dan pilar, berdasarkan Bentuk penampang
sungai, permukaan air banjir, jenis aliran sungai, dan statigrafi tanah.
2. Menentukan bentuk dan dimensi awal kepala dan pilar jembatan yang sesuai
dengan ketinggian dan kondisi sungai.
3. Menentukan bentuk fondasi yang sesuai dengan kondisi tanah dibawah kepala dan
pilar jembatan
4. Menentukan beban-beban yang bekerja pada kepala dan pilar jembatan.
5. Melakukan perhitungan mekanika teknik untuk mendapatkan gaya-gaya dalam.
6. Menentukan dimensi akhir dan penulangan berdasarkan gaya-gaya dalam tersebut.
Gambar E.21. Diagram alir proses desain struktur bawah jembatan
PENENTUAN BEBAN-BEBAN YANG BEKERJA • Beban mati dan bean lalu lintas pada struktur atas • Beban angin dan beban gempa pada struktur atas • Beban air dan tumbukan pada Pilar jemabatan
EVALUASI DATA
PRADESAIN a. Type/model struktur b Lebar jembatan c. Bentang jembatan d. Posisi / letak Pilar/pylon dan kepala jembatan e. Bentuk Pilar/Pylon dan kepala jembatan f. Posisi struktur atas terhadap MAB/HWS/bangunan lain yang ada
dibawahnya g. Bahan Pilar/Pylon dan dan kepala jembatan
Perhitungan strukturDesain akhir Modifikasi
Gambar
SURVEY
PENGUMPULAN DATA • Penampang sungai • Permukaan air banjir dan
normal
23
2.4.3 Perencanaan Pondasi
1. Menentukan letak /posisi fondasi dibawah rencana kepala jembatan atau pilar,
2. Melakukan penyelidikan tanah pada tempat dimana kepala dan pilar jembatan
akan diletakkan.
3. Menentukan bentuk fondasi yang sesuai dengan kondisi tanah dibawah kepala dan
pilar jembatan
4. Menentukan beban-beban yang bekerja pada fondasi, yang berasal dari aksi
kepala dan pilar jembatan .
5. Melakukan perhitungan mekanika untuk mendapatkan gaya-gaya luar dari tekanan
tanah, gaya reaksi sebagai daya dukung tanah, dan gaya-gaya dalam pada tubuh
pondasi.
6. Menentukan dimensi dan pendetailan penampang berdasarkan gaya-gaya dalam
tersebut.
7. Pengecekan kapasitas pondasi yang didasarkan kepada:
8. Kapasitas fondasi harus proposional sesuai dengan bahan yang di gunakan.
9. Kapasitas fondasi ditentukan oleh kapasitas tanah.
10. Kapasitas fondasi ditentukan oleh kestabilan tanah pendukungnya, termasuk
keruntuhan akibat gelincir.
11. Kontrol ketahanan fondasi terhadap kemungkinan : geser, guling dan penurunan,
jika fondasi tidak didudukkan pada lapisan tanah yang keras,
24
BAB III PEMBEBANAN JEMBATAN
Perhitungan pembebanan rencana mengacu pada BMS’92 dengan revisi Bagian 2
menggunakan RSNI T-02-2005, meliputi beban rencana permanen (tetap), lalu lintas, beban
akibat lingkungan, dan beban pengaruh aksi-aksi lainnya.
3.1. Aksi dan beban tetap a. Umum
1) Masa dari setiap bagian bangunan harus dihitung berdasarkan dimensi yang tertera
dalam Gambar C. dan kerapatan masa rata-rata dari bahan yang digunakan;
2) Berat dari bagian-bagian bangunan tersebut adalah masa dikalikan dengan
percepatan gravitasi g. Percepatan gravitasi yang digunakan dalam standar ini
adalah 9,8 m/dt2. Besarnya kerapatan masa dan berat isi untuk berbagai macam
bahan diberikan dalam Tabel C.3;
3) Pengambilan kerapatan masa yang besar mungkin 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 masa diambil
dari suatu jajaran harga, dan harga yang sebenarnya tidak bisa ditentukan dengan
tepat, maka Perencana harus memilih-milih harga tersebut untuk mendapatkan
keadaan yang paling kritis. Faktor beban yang digunakan sesuai dengan yang
tercantum dalam standar ini dan tidak boleh diubah;
4) Beban mati jembatan terdiri dari berat masing-masing bagian struktural dan
elemen-elemen non-struktural. Masing-masing berat elemen ini harus dianggap
sebagai aksi yang terintegrasi pada waktu menerapkan faktor beban biasa dan yang
terkurangi. Perencana jembatan harus menggunakan kebijaksanaannya di dalam
menentukan elemen-elemen tersebut;
25
b. Berat sendiri
Tabel C. 2 Faktor beban untuk berat sendiri
JANGKA WAKTU
FAKTOR BEBAN K Biasa Terkurangi
Tetap
Baja, aluminium 1,0 Beton pracetak 1,0 Beton dicor ditempat 1,0 Kayu 1,0
1,1 1,2 1,3 1,4
0,9 0,85 0,75 0,7
Berat sendiri dari bagian bangunan adalah berat dari bagian tersebut dan elemen-
elemen struktural lain yang dipikulnya. Termasuk dalam hal ini adalah berat bahan dan
bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non
struktural yang dianggap tetap.
Tabel C. 3 Berat isi untuk beban mati [ kN/m³ ]
No.
Bahan
Berat/Satuan Isi
(kN/m3)
Kerapatan Masa
(kg/m3)
1 Campuran aluminium 26.7 2720
2 Lapisan permukaan beraspal
22.0 2240
3 Besi tuang 71.0 7200
4 Timbunan tanah dipadatkan
17.2 1760
5 Kerikil dipadatkan 18.8-22.7 1920-2320
6 Aspal beton 22.0 2240
7 Beton ringan 12.25-19.6 1250-2000
8 Beton 22.0-25.0 2240-2560
9 Beton prategang 25.0-26.0 2560-2640
10 Beton bertulang 23.5-25.5 2400-2600
11 Timbal 111 11 400
12 Lempung lepas 12.5 1280
13 Batu pasangan 23.5 2400
14 Neoprin 11.3 1150
15 Pasir kering 15.7-17.2 1600-1760
16 Pasir basah 18.0-18.8 1840-1920
17 Lumpur lunak 17.2 1760
26
18 Baja 77.0 7850
19 Kayu (ringan) 7.8 800
20 Kayu (keras) 11.0 1120
21 Air murni 9.8 1000
22 Air garam 10.0 1025
23 Besi tempa 75.5 7680
c. Beban mati tambahan / utilitas
Tabel C. 4 Faktor beban untuk beban mati tambahan
1) Pengertian dan persyaratan
Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban
pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat
berubah selama umur jembatan.Dalam hal tertentu harga KMA yang telah
berkurang boleh digunakan dengan persetujuan Instansi yang berwenang. Hal ini
bisa dilakukan apabila instansi tersebut mengawasi beban mati tambahan sehingga
tidak dilampaui selama umur jembatan. Pasal ini tidak berlaku untuk tanah yang
bekerja pada jembatan. Faktor beban yang digunakan untuk tanah yang bekerja
pada jembatan ini diperhitungkan sebagai tekanan tanah pada arah vertikal.
2) Ketebalan yang diizinkan untuk pelapisan kembali permukaan
Kecuali ditentukan lain oleh Instansi yang berwenang, semua jembatan harus
direncanakan untuk bisa memikul beban tambahan yang berupa aspal beton
setebal 50 mm untuk pelapisan kembali dikemudian hari. Lapisan ini harus
ditambahkan pada lapisan permukaan yang tercantum dalam Gambar C..
Pelapisan kembali yang diizinkan adalah merupakan beban nominal yang
dikaitkan dengan faktor beban untuk mendapatkan beban rencana.
3) Sarana lain di jembatan
27
Pengaruh dari alat pelengkap dan sarana umum yang ditempatkan pada jembatan harus
dihitung setepat mungkin. Berat dari pipa untuk saluran air bersih, saluran air kotor dan
lain-lainnya harus ditinjau pada keadaan kosong dan penuh sehingga kondisi yang paling
membahayakan dapat diperhitungkan.
d. Pengaruh penyusutan dan rangkak
Tabel C. 5 Faktor beban akibat penyusutan dan rangkak
Pengaruh rangkak dan penyusutan harus diperhitungkan dalam perencanaan jembatan-
jembatan beton. Pengaruh ini dihitung dengan menggunakan beban mati dari
jembatan. Apabila rangkak dan penyusutan bisa mengurangi pengaruh muatan
lainnya, maka harga dari rangkak dan penyusutan tersebut harus diambil minimum
(misalnya pada waktu transfer dari beton prategang).
Pengaruh prategang
Tabel C. 6 Faktor beban akibat pengaruh prategang JANGKA WAKTU
FAKTOR BEBAN
SPRK U
PRK
Tetap 1,0 1,0 (1,15 pada prapenegangan)
Prategang akan menyebabkan pengaruh sekunder pada komponen-komponen yang
terkekang pada bangunan statis tidak tentu. Pengaruh sekunder tersebut harus
diperhitungkan baik pada batas daya layan ataupun batas ultimit.
Prategang harus diperhitungkan sebelum (selama pelaksanaan) dan sesudah
kehilangan tegangan dalam kombinasinya dengan beban-beban lainnya.
Pengaruh utama dari prategang adalah sebagai berikut:
28
1) Pada keadaan batas daya layan, gaya prategang dapat dianggap bekerja sebagai
suatu sistem beban pada unsur. Nilai rencana dari beban prategang tersebut harus
dihitung dengan menggunakan faktor beban daya layan sebesar 1,0;
2) pada keadaan batas ultimit, pengaruh utama dari prategang tidak dianggap sebagai
beban yang bekerja, melainkan harus tercakup dalam perhitungan kekuatan unsur.
Tekanan tanah
Tabel C. 7 Faktor beban akibat tekanan tanah
JANGKA WAKTU
DESKRIPSI
FAKTOR BEBAN
STAK
UTAK
Biasa Terkurangi
Tetap
Tekanan tanah vertikal 1,0 1,25
(1) 0,80
Tekanan tanah lateral - aktif - pasif - keadaan diam
1,0 1,0 1,0
1,25 1,40
0,80 0,70
lihat penjelasan
1) Koefisien tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat-sifat tanah. Sifat-sifat
tanah (kepadatan, kadar kelembaban, kohesi sudut geser dalam dan lain
sebagainya) bisa diperoleh dari hasil pengukuran dan pengujian tanah;
2) Tekanan tanah lateral mempunyai hubungan yang tidak linier dengan sifat-sifat
bahan tanah;
3) Tekanan tanah lateral daya layan dihitung berdasarkan harga nominal dari ws, c
dan φ;
4) Tekanan tanah lateral ultimit dihitung dengan menggunakan harga nominal dari
ws dan harga rencana dari c dan φ. Harga-harga rencana dari c dan φ diperoleh
dari harga nominal dengan menggunakan Faktor Pengurangan Kekuatan KR,
seperti terlihat dalam Tabel C. 8. Tekanan tanah lateral yang diperoleh masih
berupa harga nominal dan selanjutnya harus dikalikan dengan Faktor Beban yang
cukup seperti yang tercantum dalam Pasal ini;
5) Pengaruh air tanah harus diperhitungkan.
29
Tabel C. 8 Sifat-sifat untuk tekanan tanah Sifat-sifat Bahan untuk Menghitung Tekanan Tanah
Keadaan Batas Ultimit Biasa Terkurangi
ws* = Aktif: (1) φ* = c* =
ws
tan-1 ( RKφ tan φ)
RCK c (3)
ws
tan-1 [(tan φ) ⁄ RKφ ]
c ⁄ RCK
ws* = Pasif: (1) φ* = c* =
ws
tan-1 [(tan φ) ⁄ RKφ ]
c ⁄ RCK
ws
tan-1 ( RKφ tan φ)
RCK c (3)
Vertikal: ws* = ws ws
CATATAN (1) Harga rencana untuk geseran dinding, δ*, harus dihitung dengan cara yang sama seperti φ*
CATATAN (2) RKφ dan RCK adalah faktor reduksi kekuatan bahan
CATATAN (3) Nilai φ* dan c* minimum berlaku umum untuk tekanan tanah aktif dan pasif
6) Tanah dibelakang dinding penahan biasanya mendapatkan beban tambahan yang
bekerja apabila beban lalu lintas bekerja pada bagian daerah keruntuhan aktif
teoritis (lihat Gambar C. 2). Besarnya beban tambahan ini adalah setara dengan
tanah setebal 0,6 m yang bekerja secara merata pada bagian tanah yang dilewati
oleh beban lalu lintas tersebut. Beban tambahan ini hanya diterapkan untuk
menghitung tekanan tanah dalam arah lateral saja, dan faktor beban yang
digunakan harus sama seperti yang telah ditentukan dalam menghitung tekanan
tanah arah lateral. Faktor pengaruh pengurangan dari beban tambahan ini harus
nol.
7) Tekanan tanah lateral dalam keadaan diam biasanya tidak diperhitungkan pada
Keadaan Batas Ultimit. Apabila keadaan demikian timbul, maka Faktor Beban
Ultimit yang digunakan untuk menghitung harga rencana dari tekanan tanah dalam
keadaan diam harus sama seperti untuk tekanan tanah dalam keadaan aktif. Faktor
Beban Daya Layan untuk tekanan tanah dalam keadaan diam adalah 1,0, tetapi
dalam pemilihan harga nominal yang memadai untuk tekanan harus hati-hati.
30
Gambar C. 1 Tambahan beban hidup
Pengaruh tetap pelaksanaan
Tabel C. 9 Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan
Pengaruh tetap pelaksanaan adalah beban muncul disebabkan oleh metoda dan urut-
urutan pelaksanaan jembatan beban ini biasanya mempunyai kaitan dengan aksi-aksi
lainnya, seperti pra-penegangan dan berat sendiri. Dalam hal ini, pengaruh faktor ini
tetap harus dikombinasikan dengan aksi-aksi tersebut dengan faktor beban yang
sesuai.
Bila pengaruh tetap yang terjadi tidak begitu terkait dengan aksi rencana lainnya,
maka pengaruh tersebut harus dimaksudkan dalam batas daya layan dan batas ultimit
dengan menggunakan faktor beban yang tercantum dalam Pasal ini.
31
3.2. Beban lalu lintas a. Umum
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. Jumlah total beban lajur "D" yang bekerja tergantung
pada lebar jalur kendaraan itu sendiri.
Beban truk "T" adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan pada
beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua bidang kontak
pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh 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.
Dalam keadaan tertentu beban "D" yang harganya telah diturunkan atau dinaikkan
mungkin dapat digunakan.
b. Lajur lalu lintas rencana
Lajur lalu lintas Rencana harus mempunyai lebar 2,75 m. Jumlah maksimum lajur
lalu lintas yang digunakan untuk berbagai lebar jembatan bisa dilihat dalam Tabel C.
11.
Lajur lalu lintas rencana harus disusun sejajar dengan sumbu memanjang jembatan.
c. Beban lajur “D”
Tabel C. 10 Faktor beban akibat beban lajur “D”
Intensitas dari beban “D”
1) Beban lajur "D" terdiri dari beban tersebar merata (BTR) yang digabung dengan
beban garis (BGT) seperti terlihat dalam Gambar C. 3;
32
Tabel C. 11 Jumlah lajur lalu lintas rencana Tipe Jembatan (1) Lebar Jalur Kendaraan (m) (2) Jumlah Lajur Lalu lintas
Rencana (nl)
Satu lajur 4,0 - 5,0 1
Dua arah, tanpa median 5,5 - 8,25 11,3 - 15,0
2 (3) 4
Banyak arah
8,25 - 11,25 11,3 - 15,0
15,1 - 18,75 18,8 - 22,5
3 4 5 6
CATATAN (1) Untuk jembatan tipe lain, jumlah lajur lalu lintas rencana harus ditentukan oleh Instansi yang berwenang.
CATATAN (2) Lebar jalur kendaraan adalah jarak minimum antara kerb atau rintangan untuk satu arah atau jarak antara kerb/rintangan/median dengan median untuk banyak arah.
CATATAN (3) Lebar minimum yang aman untuk dua-lajur kendaraan adalah 6.0 m. Lebar jembatan antara 5,0 m sampai 6,0 m harus dihindari oleh karena hal ini akan memberikan kesan kepada pengemudi seolah-olah memungkinkan untuk menyiap.
2) Beban terbagi rata (BTR) mempunyai intensitas q kPa, dimana besarnya q
tergantung pada panjang total yang dibebani L seperti berikut:
L ≤ 30 m : q = 9,0 kPa (1)
L > 30m :q = 9,0 kPaL⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+15
5,0 (2)
dengan pengertian :
q adalah intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan
L adalah panjang total jembatan yang dibebani (meter)
Hubungan ini bisa dilihat dalam Gambar C. 4.
Panjang yang dibebani L adalah panjang total BTR yang bekerja pada jembatan.
BTR mungkin harus dipecah menjadi panjang-panjang tertentu untuk mendapatkan
pengaruh maksimum pada jembatan menerus atau bangunan khusus. Dalam hal ini L
adalah jumlah dari masing-masing panjang beban-beban yang dipecah seperti terlihat
dalam Gambar C. 6.
3) Beban garis (BGT) dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan tegak lurus
terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49,0 kN/m.
33
Untuk mendapatkan momen lentur negatif maksimum pada jembatan menerus, BGT
kedua yang identik harus ditempatkan pada posisi dalam arah melintang jembatan pada
bentang lainnya. Ini bisa dilihat dalam Gambar C. 6.
Gambar C. 2 Beban lajur “D”
Gambar C. 3 Beban “D” : BTR vs panjang yang dibebani
Penyebaran beban "D" pada arah melintang
Beban "D" harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga menimbulkan momen
maksimum. Penyusunan komponen-komponen BTR dan BGT dari beban "D" pada arah
0123456789
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110Panjang dibebani (m)
BTR
34
melintang harus sama. Penempatan beban ini dilakukan dengan ketentuan sebagai
berikut:
1) bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka beban "D"
harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100 % ;
2) apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5 m, beban "D" harus ditempatkan pada jumlah
lajur lalu lintas rencana (nl) yang berdekatan (Tabel C. 11), dengan intensitas 100 %.
Hasilnya adalah beban garis ekuivalen sebesar nl x 2,75 q kN/m dan beban terpusat
ekuivalen sebesar nl x 2,75 p kN, kedua-duanya bekerja berupa strip pada jalur
selebar nl x 2,75 m;
3) lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana saja pada
jalur jembatan. Beban "D" tambahan harus ditempatkan pada seluruh lebar sisa dari
jalur dengan intensitas sebesar 50 %. Susunan pembebanan ini bisa dilihat dalam
Gambar C. 5;
Gambar C. 4 Penyebaran pembebanan pada arah melintang 4) luas jalur yang ditempati median yang dimaksud dalam Pasal ini harus dianggap bagian
jalur dan dibebani dengan beban yang sesuai, kecuali apabila median tersebut terbuat dari
penghalang lalu lintas yang tetap.
b
nl x 2,75
35
Respon terhadap beban lalu lintas “D“
Distribusi beban hidup dalam arah melintang digunakan untuk memperoleh momen dan
geser dalam arah longitudinal pada gelagar jembatan dengan mempertimbangkan beban
lajur “D” tersebar pada seluruh lebar balok (tidak termasuk kerb dan trotoar) dengan
intensitas 100% untuk panjang terbebani yang sesuai.
36
Gambar C. 5 Susunan pembebanan “D”
37
d. Pembebanan truk "T"
Tabel C. 12 Faktor beban akibat pembebanan truk “T”
Besarnya pembebanan truk “T”
Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang mempunyai susunan
dan berat as seperti terlihat dalam Gambar C. 7. Berat dari masing-masing as disebarkan
menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan
permukaan lantai. Jarak antara 2 as tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m
untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.
Gambar C. 6 Pembebanan truk “T” (500 kN)
38
Posisi dan penyebaran pembebanan truk "T" dalam arah melintang
Terlepas dari panjang jembatan atau susunan bentang, hanya ada satu kendaraan truk "T"
yang bisa ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana.
Kendaraan truk "T" ini harus ditempatkan ditengah-tengah lajur lalu lintas rencana seperti
terlihat dalam Gambar C. 7. Jumlah maksimum lajur lalu lintas, akan tetapi jumlah lebih
kecil bisa digunakan dalam perencanaan apabila menghasilkan pengaruh yang lebih
besar. Hanya jumlah lajur lalu lintas rencana dalam nilai bulat harus digunakan. Lajur
lalu lintas rencana bisa ditempatkan dimana saja pada lajur jembatan.
Respon terhadap beban lalu lintas “T”
Distribusi beban hidup dalam arah melintang digunakan untuk memperoleh momen dan
geser dalam arah longitudinal pada gelagar jembatan dengan:
1) menyebar beban truk tunggal “T” pada balok memanjang sesuai dengan faktor yang
diberikan dalam Tabel C. 13;
Tabel C. 13 Faktor distribusi untuk pembebanan truk “T”
Jenis bangunan atas Jembatan jalur tunggal Jembatan jalur majemuk
Pelat lantai beton di atas: balok baja I atau
balok beton pratekan balok beton bertulang
T balok kayu
S/4,2 (bila S > 3,0 m lihat Catatan 1)
S/4,0
(bila S > 1,8 m lihat Catatan 1) S/4,8
(bila S > 3,7 m lihat Catatan 1)
S/3,4 (bila S > 4,3 m lihat Catatan 1)
S/3,6
(bila S > 3,0 m lihat Catatan 1) S/4,2
(bila S > 4,9 m lihat Catatan 1)
Lantai papan kayu S/2,4 S/2,2
Lantai baja gelombang tebal 50 mm atau lebih S/3,3 S/2,7
Kisi-kisi baja:
kurang dari tebal 100 mm
tebal 100 mm atau lebih
S/2,6
S/3,6
S/2,4
S/3,0
39
(bila S > 3,6 m lihat Catatan 1) (bila S > 3,2 m lihat Catatan 1)
CATATAN 1 Dalam hal ini, beban pada tiap balok memanjang adalah reaksi beban roda dengan menganggap lantai antara gelagar sebagai balok sederhana.
CATATAN 2 Geser balok dihitung untuk beban roda dengan reaksi 2S yang disebarkan oleh S/faktor ≥ 0,5.
CATATAN 3 S adalah jarak rata-rata antara balok memanjang (m).
2) momen lentur ultimit rencana akibat pembebanan truk “T” yang diberikan dapat
digunakan untuk pelat lantai yang membentangi gelagar atau balok dalam arah
melintang dengan bentang antara 0,6 dan 7,4 m;
3) bentang efektif S diambil sebagai berikut:
i. untuk pelat lantai yang bersatu dengan balok atau dinding (tanpa peninggian), S =
bentang bersih;
ii. untuk pelat lantai yang didukung pada gelagar dari bahan berbeda atau tidak dicor
menjadi kesatuan, S = bentang bersih + setengah lebar dudukan tumpuan.
e. Klasifikasi pembebanan lalu lintas
Pembebanan lalu lintas yang dikurangi
Dalam keadaan khusus, dengan persetujuan Instansi yang berwenang, pembebanan
"D" setelah dikurangi menjadi 70 % bisa digunakan. Pembebanan lalu lintas yang
dikurangi harga berlaku untuk jembatan darurat atau semi permanen.
Faktor sebesar 70 % ini diterapkan untuk BTR dan BGT dan gaya sentrifugal yang
dihitung dari BTR dan BGT.
Faktor pengurangan sebesar 70 % tidak boleh digunakan untuk pembebanan truk "T"
atau gaya rem pada arah memanjang jembatan.
40
Pembebanan lalu lintas yang berlebih (overload)
Dengan persetujuan Instansi yang berwenang, pembebanan "D" dapat diperbesar di
atas 100 % untuk jaringan jalan yang dilewati kendaraan berat. Faktor pembesaran di
atas 100 % ini diterapkan untuk BTR dan BGT dan gaya sentrifugal yang dihitung dari
BTR dan BGT.
Faktor pembesaran di atas 100 % tidak boleh digunakan untuk pembebanan truk "T"
atau gaya rem pada arah memanjang jembatan.
f. Faktor beban dinamis
1) Faktor beban dinamis (FBD) merupakan hasil interaksi antara kendaraan yang
bergerak dengan jembatan. Besarnya FBD tergantung kepada frekuensi dasar dari
suspensi kendaraan, biasanya antara 2 sampai 5 Hz untuk kendaraan berat, dan
frekuensi dari getaran lentur jembatan. Untuk perencanaan, FBD dinyatakan
sebagai beban statis ekuivalen.
2) Besarnya BGT dari pembebanan lajur "D" dan beban roda dari Pembebanan Truk
"T" harus cukup untuk memberikan terjadinya interaksi antara kendaraan yang
bergerak dengan jembatan. Besarnya nilai tambah dinyatakan dalam fraksi dari
beban statis. FBD ini diterapkan pada keadaan batas daya layan dan batas ultimit.
3) Untuk pembebanan "D": FBD merupakan fungsi dari panjang bentang
ekuivalen seperti tercantum dalam Gambar C. 8. Untuk bentang tunggal panjang
bentang ekuivalen diambil sama dengan panjang bentang sebenarnya. Untuk
bentang menerus panjang bentang ekuivalen LE diberikan dengan rumus:
LE = maxLLav (3)
dengan pengertian :
Lav adalah panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang disambungkan
secara menerus
Lmax adalah panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang
disambung
secara menerus.
4) Untuk pembebanan truk "T": FBD diambil 30%. Harga FBD yang dihitung
digunakan pada seluruh bagian bangunan yang berada diatas permukaan tanah.
41
Untuk bagian bangunan bawah dan fondasi yang berada dibawah garis
permukaan, harga FBD harus diambil sebagai peralihan linier dari harga pada
garis permukaan tanah sampai nol pada kedalaman 2 m.
Untuk bangunan yang terkubur, seperti halnya gorong-gorong dan struktur baja-
tanah, harga FBD jangan diambil kurang dari 40% untuk kedalaman nol dan
jangan kurang dari 10% untuk kedalaman 2 m. Untuk kedalaman antara bisa
diinterpolasi linier. Harga FBD yang digunakan untuk kedalaman yang dipilih
harus diterapkan untuk bangunan seutuhnya.
Gambar C. 7 Faktor beban dinamis untuk BGT untuk pembebanan lajur “D”
g. Gaya rem
Tabel C. 14 Faktor beban akibat gaya rem
Bekerjanya gaya-gaya di arah memanjang jembatan, akibat gaya rem dan traksi, harus
ditinjau untuk kedua jurusan lalu lintas. Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan
gaya rem sebesar 5% dari beban lajur D yang dianggap ada pada semua jalur lalu
lintas (Tabel C. 11 dan Gambar C. 5), tanpa dikalikan dengan faktor beban dinamis
dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut dianggap bekerja horisontal dalam arah
0
10
20
30
40
50
0 50 100 150 200
FBD
Bentang (m)
42
sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,8 m di atas permukaan lantai
kendaraan. Beban lajur D disini jangan direduksi bila panjang bentang melebihi 30 m,
digunakan rumus 1: q = 9 kPa.
Dalam memperkirakan pengaruh gaya memanjang terhadap perletakan dan bangunan
bawah jembatan, maka gesekan atau karakteristik perpindahan geser dari perletakan
ekspansi dan kekakuan bangunan bawah harus diperhitungkan.
Gaya rem tidak boleh digunakan tanpa memperhitungkan pengaruh beban lalu lintas
vertikal. Dalam hal dimana beban lalu lintas vertikal mengurangi pengaruh dari gaya
rem (seperti pada stabilitas guling dari pangkal jembatan), maka Faktor Beban Ultimit
terkurangi sebesar 40% boleh digunakan untuk pengaruh beban lalu lintas vertikal.
Pembebanan lalu lintas 70% dan faktor pembesaran di atas 100% BGT dan BTR tidak
berlaku untuk gaya rem.
Gambar C. 8 Gaya rem per lajur 2,75 m (KBU)
h. Gaya sentrifugal
Tabel C. 15 Faktor beban akibat gaya sentrifugal
0
100
200
300
400
500
0 50 100 150 200 250Bentang (m)
Gaya
rem
(kN)
43
Jembatan yang berada pada tikungan harus memperhitungkan bekerjanya suatu gaya
horisontal radial yang dianggap bekerja pada tinggi 1,8 m di atas lantai kendaraan.
Gaya horisontal tersebut harus sebanding dengan beban lajur D yang dianggap ada
pada semua jalur lalu lintas (Tabel C. 11 dan Gambar C. 5), tanpa dikalikan dengan
faktor beban dinamis. Beban lajur D disini tidak boleh direduksi bila panjang bentang
melebihi 30 m. Untuk kondisi ini rumus 1; dimana q = 9 kPa berlaku.
Pembebanan lalu lintas 70% dan faktor pembesaran di atas 100% BGT dan BTR
berlaku untuk gaya sentrifugal.
Gaya sentrifugal harus bekerja secara bersamaan dengan pembebanan "D" atau "T"
dengan pola yang sama sepanjang jembatan.
Gaya sentrifugal ditentukan dengan rumus berikut:
TTR = 0,79 TTr
V 2
(4)
dengan pengertian :
TTR adalah gaya sentrifugal yang bekerja pada bagian jembatan
TT adalah Pembebanan lalu lintas total yang bekerja pada bagian yang sama (TTR dan
TT mempunyai satuan yang sama)
V adalah kecepatan lalu lintas rencana (km/jam)
R adalah jari-jari lengkungan (m)
i. Pembebanan untuk pejalan kaki
Tabel C. 16 Faktor beban akibat pembebanan untuk pejalan kaki
44
Gambar C. 9 Pembebanan untuk pejalan kaki
Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul
pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa.
Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada jembatan jalan raya harus direncanakan untuk
memikul beban per m2 dari luas yang dibebani seperti pada Gambar C. 10.
Luas yang dibebani adalah luas yang terkait dengan elemen bangunan yang ditinjau.
Untuk jembatan, pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki jangan diambil secara
bersamaan pada keadaan batas ultimit (lihat Tabel C. 39).
Apabila trotoar memungkinkan digunakan untuk kendaraan ringan atau ternak, maka
trotoar harus direncanakan untuk bisa memikul beban hidup terpusat sebesar 20 kN.
j. Beban tumbukan pada penyangga jembatan
Tabel C. 17 Faktor beban akibat beban tumbukan pada penyangga jembatan
45
Pilar yang mendukung jembatan yang melintas jalan raya, jalan kereta api dan
navigasi sungai harus direncanakan mampu menahan beban tumbukan. Kalau tidak,
pilar harus direncanakan untuk diberi pelindung.
Apabila pilar yang mendukung jembatan layang terletak dibelakang penghalang, maka
pilar tersebut harus direncanakan untuk bisa menahan beban statis ekuivalen sebesar
1000 kN yang bekerja membentuk sudut 10° dengan sumbu jalan yang terletak
dibawah jembatan. Beban ini bekerja 1.8 m diatas permukaan jalan. Beban rencana
dan beban mati rencana pada bangunan harus ditinjau sebagai batas daya layan.
k. Tumbukan dengan kapal
1) Resiko terjadinya tumbukan kapal dengan jembatan harus diperhitungkan dengan
meninjau keadaan masing-masing lokasi untuk parameter berikut:
a) jumlah lalu lintas air;
b) tipe, berat dan ukuran kapal yang menggunakan jalan air;
c) kecepatan kapal yang menggunakan jalan air;
d) kecepatan arus dan geometrik jalan air disekitar jembatan termasuk pengaruh
gelombang;
e) lebar dan tinggi navigasi dibawah jembatan, teristimewa yang terkait dengan
lebar jalan air yang bisa dilalui;
f) pengaruh tumbukan kapal terhadap jembatan.
2) Sistem fender yang terpisah harus dipasang dalam hal-hal tertentu, dimana:
a) resiko terjadinya tumbukan sangat besar; dan
b) kemungkinan gaya tumbukan yang terjadi terlalu besar untuk dipikul sendiri
oleh jembatan.
3) Sistem fender harus direncanakan dengan menggunakan metoda yang berdasarkan
kepada penyerapan energi tumbukan akibat terjadinya deformasi pada fender.
Metoda dan kriteria perencanaan yang digunakan harus mendapat persetujuan dari
Instansi yang berwenang;
4) Fender harus mempunyai pengaku dalam arah horisontal untuk meneruskan gaya
tumbukan keseluruh elemen penahan tumbukan. Bidang pengaku horisontal ini
harus ditempatkan sedekat mungkin dengan permukaan dimana tumbukan akan
terjadi. Jarak antara fender dengan pilar jembatan harus cukup sehingga tidak akan
terjadi kontak apabila beban tumbukan bekerja;
46
5) Fender atau pilar tanpa fender harus direncanakan untuk bisa menahan tumbukan
tanpa menimbulkan kerusakan yang permanen (pada batas daya layan). Ujung
kepala fender, dimana energi kinetik paling besar yang terjadi akibat tumbukan
diserap, harus diperhitungkan dalam keadaan batas ultimit.
3.3. Aksi lingkungan
a. Umum
Aksi lingkungan memasukkan pengaruh temperatur, angin, banjir, gempa dan
penyebab-penyebab alamiah lainnya.
Besarnya beban rencana yang diberikan dalam standar ini dihitung berdasarkan analisa
statistik dari kejadian-kejadian umum yang tercatat tanpa memperhitungkan hal
khusus yang mungkin akan memperbesar pengaruh setempat. Perencana mempunyai
tanggung jawab untuk mengidentifikasi kejadian-kejadian khusus setempat dan harus
memperhitungkannya dalam perencanaan.
b. Penurunan
Tabel C. 18 Faktor beban akibat penurunan
Jembatan harus direncanakan untuk bisa menahan terjadinya penurunan yang
diperkirakan, termasuk perbedaan penurunan, sebagai aksi daya layan. Pengaruh
penurunan mungkin bisa dikurangi dengan adanya rangkak dan interaksi pada struktur
tanah.
Penurunan dapat diperkirakan dari pengujian yang dilakukan terhadap bahan fondasi
yang digunakan. Apabila perencana memutuskan untuk tidak melakukan pengujian
akan tetapi besarnya penurunan diambil sebagai suatu anggapan, maka nilai anggapan
tersebut merupakan batas atas dari penurunan yang bakal terjadi. Apabila nilai
penurunan ini adalah besar, perencanaan bangunan bawah dan bangunan atas jembatan
harus memuat ketentuan khusus untuk mengatasi penurunan tersebut.
47
c. Pengaruh temperatur / suhu
Tabel C. 19 Faktor beban akibat pengaruh temperatur/suhu
Tabel C. 20 Temperatur jembatan rata-rata nominal
Tipe Bangunan Atas Temperatur Jembatan Rata-rata Minimum (1)
Temperatur Jembatan Rata-rata Maksimum
Lantai beton di atas gelagar atau boks beton.
15°C
40°C
Lantai beton di atas gelagar, boks atau rangka baja.
15°C
40°C
Lantai pelat baja di atas gelagar, boks atau rangka baja.
15°C
45°C
CATATAN (1) Temperatur jembatan rata-rata minimum bisa dikurangi 5°C untuk lokasi
yang terletak pada ketinggian lebih besar dari 500 m diatas permukaan laut.
Tabel C. 21 Sifat bahan rata-rata akibat pengaruh temperatur
Bahan Koefisien Perpanjangan Akibat Suhu
Modulus Elastisitas MPa
Baja 12 x 10-6 per °C 200.000 Beton: Kuat tekan <30 MPa Kuat tekan >30 MPa
10 x 10-6 per °C 11 x 10-6 per °C
25.000 34.000
Aluminium 24 x 10-6 per °C 70.000
Pengaruh temperatur dibagi menjadi:
1) variasi temperatur jembatan rata-rata digunakan dalam menghitung pergerakan
pada temperatur dan sambungan pelat lantai, dan untuk menghitung beban akibat
terjadinya pengekangan dari pergerakan tersebut;
Variasi temperatur rata-rata berbagai tipe bangunan jembatan diberikan dalam Tabel
C. 20. Besarnya harga koefisien perpanjangan dan modulus elastisitas yang
48
digunakan untuk menghitung besarnya pergerakan dan gaya yang terjadi diberikan
dalam Tabel C. 21.
Perencana harus menentukan besarnya temperatur jembatan rata-rata yang
diperlukan untuk memasang sambungan siar muai, perletakan dan lain sebagainya,
dan harus memastikan bahwa temperatur tersebut tercantum dalam Gambar C.
rencana.
2) variasi temperatur di dalam bangunan atas jembatan atau perbedaan temperatur
disebabkan oleh pemanasan langsung dari sinar matahari diwaktu siang pada bagian
atas permukaan lantai dan pelepasan kembali radiasi dari seluruh permukaan
jembatan diwaktu malam. Gradien temperatur nominal arah vertikal untuk
berbagai tipe bangunan atas diberikan dalam Gambar C. 11.
Pada tipe jembatan yang lebar mungkin diperlukan untuk meninjau gradien
perbedaan temperatur dalam arah melintang.
d. Aliran air, benda hanyutan dan tumbukan dengan batang kayu
Tabel C. 22 Faktor beban akibat aliran air, benda hanyutan dan tumbukan dengan batang kayu
1) Gaya seret nominal ultimit dan daya layan pada pilar akibat aliran air tergantung
kepada kecepatan sebagai berikut:
TEF = 0,5 CD ( Vs )2 Ad [ kN ] (5)
dengan pengertian :
Vs adalah kecepatan air rata-rata (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau.
Yang dimaksud dalam Pasal ini, kecepatan batas harus dikaitkan dgn periode ulang
dalam Tabel C. 23.
CD adalah koefisien seret - lihat Gambar C. 12.
Ad adalah luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi sama
dengan kedalaman aliran - lihat Gambar C. 13.
49
Gambar C. 10 Gradien perbedaan temperatur
50
Tabel C. 23 Periode ulang banjir untuk kecepatan air Keadaan Batas Periode Ulang
Banjir Faktor Beban
Daya layan - untuk semua jembatan 20 tahun 1.0 Ultimit: Jembatan besar dan penting (1) Jembatan permanen Gorong-gorong (2) Jembatan sementara
100 tahun
50 tahun
50 tahun
20 tahun
2.0
1.5
1.0
1.5
CATATAN (1) Jembatan besar dan penting harus ditentukan oleh Instansi
yang berwenang
CATATAN (2) Gorong-gorong tidak mencakup bangunan drainase
2) Bila pilar tipe dinding membuat sudut dengan arah aliran, gaya angkat melintang
akan semakin meningkat. Harga nominal dari gaya-gaya ini, dalam arah tegak
lurus gaya seret, adalah:
TEF = 0,5 CD ( Vs )2 AL [ kN ] (6)
dengan pengertian :
VS adalah kecepatan air (m/dt) seperti didefinisikan dalam rumus (5)
CD adalah koefisien angkat - lihat Gambar C. 12
AL adalah luas proyeksi pilar sejajar arah aliran (m2), dengan tinggi sama dengan
kedalaman aliran - lihat Gambar C. 13.
3) Apabila bangunan atas dari jembatan terendam, koefisien seret (CD) yang bekerja
disekeliling bangunan atas, yang diproyeksikan tegak lurus arah aliran bisa diambil
sebesar
CD = 2,2 (7)
kecuali apabila data yang lebih tepat tersedia, untuk jembatan yang terendam, gaya
angkat akan meningkat dengan cara yang sama seperti pada pilar tipe dinding.
Perhitungan untuk gaya-gaya angkat tersebut adalah sama, kecuali bila besarnya AL
diambil sebagai luas dari daerah lantai jembatan.
51
Gambar C. 11 Koefisien seret dan angkat untuk bermacam-macam bentuk pilar
4) Gaya akibat benda hanyutan dihitung dengan menggunakan persamaan (5)
dengan :
CD = 1,04 (8)
AD = luas proyeksi benda hanyutan tegak lurus arah aliran (m2)
Jika tidak ada data yang lebih tepat, luas proyeksi benda hanyutan bisa dihitung
seperti berikut:
• untuk jembatan dimana permukaan air terletak dibawah bangunan atas, luas
benda hanyutan yang bekerja pada pilar dihitung dengan menganggap bahwa
kedalaman minimum dari benda hanyutan adalah 1,2 m dibawah muka air banjir.
Panjang hamparan dari benda hanyutan diambil setengahnya dari jumlah
bentang yang berdekatan atau 20m, diambil yang terkecil dari kedua harga ini.
• untuk jembatan dimana bangunan atas terendam, kedalaman benda hanyutan
diambil sama dengan kedalaman bangunan atas termasuk sandaran atau
penghalang lalu lintas ditambah minimal 1,2 m. Kedalaman maksimum benda
hanyutan boleh diambil 3 m kecuali apabila menurut pengalaman setempat
menunjukkan bahwa hamparan dari benda hanyutan dapat terakumulasi. Panjang
arah aliran
52
hamparan benda hanyutan yang bekerja pada pilar diambil setengah dari jumlah
bentang yang berdekatan.
Gambar C. 12 Luas proyeksi pilar untuk gaya-gaya aliran
5) Gaya akibat tumbukan dengan batang kayu dihitung dengan menganggap
bahwa batang dengan massa minimum sebesar 2 ton hanyut pada kecepatan aliran
rencana harus bisa ditahan dengan gaya maksimum berdasarkan lendutan elastis
ekuivalen dari pilar dengan rumus
TEF = ( )dVM a
2
[ kN ] (9)
dengan pengertian :
M adalah massa batang kayu = 2 ton
Va adalah kecepatan air permukaan (m/dt) pada keadaan batas yang ditinjau.
Dalam hal tidak adanya penyelidikan yang terperinci mengenai bentuk diagram
kecepatan dilokasi jembatan, Va bisa diambil 1,4 kali kecepatan rata-rata Vs.
d adalah lendutan elastis ekuivalen (m) - lihat Tabel C. 24
53
Tabel C. 24 Lendutan ekuivalen untuk tumbukan batang kayu Tipe Pilar d (m)
Pilar beton masif
Tiang beton perancah
Tiang kayu perancah
0.075
0.150
0.300
Gaya akibat tumbukan kayu dan benda hanyutan lainnya jangan diambil secara
bersamaan. Tumbukan batang kayu harus ditinjau secara bersamaan dengan gaya
angkat dan gaya seret. Untuk kombinasi pembebanan, tumbukan batang kayu harus
ditinjau sebagai aksi transien.
e. Tekanan hidrostatis dan gaya apung
Tabel C. 25 Faktor beban akibat tekanan hidrostatis dan gaya apung
1) Permukaan air rendah dan tinggi harus ditentukan selama umur bangunan dan
digunakan untuk menghitung tekanan hidrostatis dan gaya apung. Dalam
menghitung pengaruh tekanan hidrostatis, kemungkinan adanya gradien hidrolis
yang melintang bangunan harus diperhitungkan;
2) Bangunan penahan-tanah harus direncanakan mampu menahan pengaruh total dari
air tanah kecuali jika timbunan betul-betul bisa mengalirkan air. Sistem drainase
demikian bisa merupakan irisan dari timbunan yang mudah mengalirkan air
dibelakang dinding, dengan bagian belakang dari irisan naik dari dasar dinding
pada sudut maksimum 60° dari arah horisontal;
3) Pengaruh daya apung harus ditinjau terhadap bangunan atas yang mempunyai
rongga atau lobang dimana kemungkinan udara terjebak, kecuali apabila ventilasi
udara dipasang. Daya apung harus ditinjau bersamaan dengan gaya akibat aliran.
54
Dalam memperkirakan pengaruh daya apung, harus ditinjau beberapa ketentuan
sebagai berikut:
• pengaruh daya apung pada bangunan bawah (termasuk tiang) dan beban mati
bangunan atas;
• syarat-syarat sistem ikatan dari bangunan atas;
• syarat-syarat drainase dengan adanya rongga-rongga pada bagian dalam
supaya air bisa keluar pada waktu surut.
f. Beban angin
Tabel C. 26 Faktor beban akibat beban angin
1) Pasal ini tidak berlaku untuk jembatan yang besar atau penting, seperti yang
ditentukan oleh Instansi yang berwenang. Jembatan-jembatan yang demikian
harus diselidiki secara khusus akibat pengaruh beban angin, termasuk respon
dinamis jembatan;
2) Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan
angin rencana seperti berikut:
TEW = 0,0006 Cw (Vw)2 Ab [ kN ] (10)
dengan pengertian :
VW adalah kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau
CW adalah koefisien seret - lihat Tabel C. 27
Ab adalah luas ekuivalen bagian samping jembatan (m2)
Kecepatan angin rencana harus diambil seperti yang diberikan dalam Tabel C. 28.
3) Luas ekuivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang masif
dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Untuk jembatan rangka luas
ekivalen ini dianggap 30 % dari luas yang dibatasi oleh batang-batang bagian
terluar;
4) Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas;
55
Apabila suatu kendaraan sedang berada diatas jembatan, beban garis merata
tambahan arah horisontal harus diterapkan pada permukaan lantai seperti
diberikan dengan rumus:
TEW = 0,0012 Cw (Vw)2 Ab [ kN ] (11)
dengan pengertian :
CW = 1.2 (12)
Tabel C. 27 Koefisien seret CW Tipe Jembatan CW
Bangunan atas masif: (1), (2) b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d ≥ 6.0
2.1 (3) 1.5 (3) 1.25 (3)
Bangunan atas rangka 1.2 CATATAN (1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif
CATATAN (2) Untuk harga antara dari b / d bisa diinterpolasi linier
CATATAN (3) Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, Cw harus dinaikkan sebesar 3 % untuk setiap derajat superelevasi, dengan kenaikan maksimum 2,5 %
Tabel C. 28 Kecepatan angin rencana VW
Keadaan Batas Lokasi Sampai 5 km dari pantai > 5 km dari pantai
Daya layan 30 m/s 25 m/s
Ultimit 35 m/s 30 m/s
g. Pengaruh gempa
Tabel C. 29 Faktor beban akibat pengaruh gempa
Pengaruh gempa rencana hanya ditinjau pada keadaan batas ultimit.
56
Beban horizontal statis ekuivalen
Pasal ini menetapkan metoda untuk menghitung beban statis ekuivalen untuk
jembatan-jembatan dimana analisa statis ekuivalen adalah sesuai. Untuk jembatan
besar, rumit dan penting mungkin diperlukan analisa dinamis. Lihat standar
perencanaan beban gempa untuk jembatan (Pd.T.04.2004.B). Beban rencana gempa
minimum diperoleh dari rumus berikut:
T*EQ = Kh I WT (13)
dimana:
Kh = C S (14)
dengan pengertian :
T*EQ adalah Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN)
Kh adalah Koefisien beban gempa horisontal
C adalah Koefisien geser dasar untuk daerah ,waktu dan kondisi setempat yang sesuai
I adalah Faktor kepentingan
S adalah Faktor tipe bangunan
WT adalah Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa,
diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kN)
Koefisien geser dasar C diperoleh dari Gambar C. 14 dan sesuai dengan daerah
gempa, fleksibilitas tanah dibawah permukaan dan waktu getar bangunan. Gambar C.
15 digunakan untuk menentukan pembagian daerah.
Kondisi tanah dibawah permukaan dicantumkan berupa garis dalam Gambar C. 14 dan
digunakan untuk memperoleh koefisien geser dasar. Kondisi tanah dibawah
permukaan didefinisikan sebagai teguh, sedang dan lunak sesuai dengan kriteria yang
tercantum dalam Tabel C. 30. Untuk lebih jelasnya, perubahan titik pada garis dalam
Gambar C. 14 diberikan dalam Tabel C. 31.
Waktu dasar getaran jembatan yang digunakan untuk menghitung geser dasar harus
dihitung dari analisa yang meninjau seluruh elemen bangunan yang memberikan
kekakuan dan fleksibilitas dari sistem fondasi.
Untuk bangunan yang mempunyai satu derajat kebebasan yang sederhana, rumus
berikut bisa digunakan:
57
T = 2π P
TP
gKW
(15)
dengan pengertian :
T adalah waktu getar dalam detik untuk freebody pilar dengan derajat kebebasan
tunggal pada jembatan bentang sederhana
g adalah percepatan gravitasi (m/dt2)
WTP adalah berat total nominal bangunan atas termasuk beban mati tambahan
ditambah setengah berat dari pilar (bila perlu dipertimbangkan) (kN)
Kp adalah kekakuan gabungan sebagai gaya horisontal yang diperlukan untuk
menimbulkan satu satuan lendutan pada bagian atas pilar (kN/m)
Perhatikan bahwa jembatan biasanya mempunyai waktu getar yang berbeda pada arah
memanjang dan melintang sehingga beban rencana statis ekuivalen yang berbeda
harus dihitung untuk masing-masing arah.
Faktor kepentingan I ditentukan dari Tabel C. 32. Faktor lebih besar memberikan
frekuensi lebih rendah dari kerusakan bangunan yang diharapkan selama umur
jembatan.
Faktor tipe bangunan S yang berkaitan dengan kapasitas penyerapan energi
(kekenyalan) dari jembatan, diberikan dalam Tabel C. 33.
58
Gambar C. 13 Koefisien geser dasar (C) plastis untuk analisis statis
59
Gambar C. 14 Wilayah gempa Indonesia untuk periode ulang 500 tahun
60
Tabel C. 30 Kondisi tanah untuk koefisien geser dasar
Jenis Tanah Tanah Teguh Tanah Sedang Tanah Lunak
Untuk seluruh jenis tanah
≤ 3 m
> 3 m sampai 25 m
> 25 m
Untuk tanah kohesif dengan kekuatan geser undrained rata-rata tidak melebihi 50 kPa:
≤ 6 m
> 6 m sampai 25 m
> 25 m
Pada tempat dimana hamparan tanah salah satunya mempunyai sifat kohesif dengan kekuatan geser undrained rata-rata lebih besar dari 100 kPa, atau tanah berbutir yang sangat padat:
≤ 9 m
> 9 m sampai 25 m
> 25 m
Untuk tanah kohesif dengan kekuatan geser undrained rata-rata tidak melebihi 200 kPa:
≤ 12 m
> 12 m sampai 30 m
> 30 m
Untuk tanah berbutir dengan ikatan matrik padat:
≤ 20 m
> 20 m sampai 40 m
> 40 m
CATATAN (1) Ketentuan ini harus digunakan dengan mengabaikan apakah tiang pancang
diperpanjang sampai lapisan tanah keras yang lebih dalam
Ketentuan-ketentuan khusus untuk pilar tinggi
Untuk pilar tinggi berat pilar dapat menjadi cukup besar untuk mengubah respons
bangunan akibat gerakan gempa, maka beban statis ekuivalen arah horisontal pada
pilar harus disebarkan sesuai dengan Gambar C. 16.
Gambar C. 15 Beban gempa pada pilar tinggi
≥ 30 m
61
Beban vertikal statis ekuivalen
Kecuali seperti yang dicantumkan dalam Pasal ini, gaya vertikal akibat gempa boleh
diabaikan.
Untuk perencanaan perletakan dan sambungan, gaya gempa vertikal dihitung dengan
menggunakan percepatan vertikal (keatas atau kebawah) sebesar 0.1 g, yang harus
bekerja secara bersamaan dengan gaya horisontal yang dihitung. Gaya ini jangan
dikurangi oleh berat sendiri jembatan dan bangunan pelengkapnya. Gaya gempa
vertikal bekerja pada bangunan berdasarkan pembagian massa, dan pembagian gaya
gempa antara bangunan atas dan bangunan bawah harus sebanding dengan kekakuan
relatif dari perletakan atau sambungannya.
Tabel C. 31 Titik belok untuk garis dalam Gambar C. 14
Daerah No. "T"
"C"
"T"
"C"
"T"
"C"
1
0,40
0,20
0,40
0,23
0,60
0,23
0,80
0,13
1,20
0,13
1,50
0,13
2
0,40
0,17
0,40
0,21
0,60
0,21
0,70
0,11
1,10
0,11
1,70
0,11
3
0,40
0,14
0,40
0,18
0,55
0,18
0,60
0,10
0,90
0,10
1,30
0,10
4
-
0,10
0,40
0,15
0,60
0,15
0,75
0,10
0,95
0,10
5
-
0,10
0,40
0,12
0,60
0,12
0,80
0,10
1,50
0,10
6
-
0,06
-
0,06
0,60
0,07
0,80
0,06
62
Tabel C. 32 Faktor kepentingan 1. Jembatan memuat lebih dari 2000 kendaraan/hari, jembatan pada
jalan raya utama atau arteri dan jembatan dimana tidak ada rute alternatif.
1,2
2. Seluruh jembatan permanen lainnya dimana rute alternatif tersedia, tidak termasuk jembatan yang direncanakan untuk pembebanan lalu lintas yang dikurangi.
1,0
3. Jembatan sementara (misal: Bailey) dan jembatan yang direncanakan untuk pembebanan lalu lintas yang dikurangi.
0,8
Tabel C. 33 Faktor tipe bangunan
Tipe Jembatan (1)
Jembatan dengan Daerah
Sendi Beton Bertulang atau Baja
Jembatan dengan Daerah Sendi Beton
Prategang
Prategang Parsial (2)
Prategang Penuh (2)
Tipe A (3)
1,0 F
1,15 F
1,3 F
Tipe B (3)
1,0 F
1,15 F
1,3 F
Tipe C
3,0
3,0
3,0
CATATAN (1) Jembatan mungkin mempunyai tipe bangunan yang berbeda pada arah melintang dan memanjang, dan tipe bangunan yang sesuai harus digunakan untuk masing- masing arah.
CATATAN (2) Yang dimaksud dalam Tabel C. ini, beton prategang parsial mempunyai prapenegangan yang cukup untuk kira-kira mengimbangi pengaruh dari beban tetap rencana dan selebihnya diimbangi oleh tulangan biasa. Beton prategang penuh mempunyai prapenegangan yang cukup untuk mengimbangi pengaruh beban total rencana.
CATATAN (3) F = Faktor perangkaan
= 1,25 – 0,025 n ; F ≥ 1,00
n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral pada masing- masing bagian monolit dari jembatan yang berdiri sendiri-sendiri (misalnya : bagian-bagian yang dipisahkan oleh sambungan siar muai yang memberikan keleluasan untuk bergerak dalam arah lateral secara sendiri- sendiri)
CATATAN (4) Tipe A : jembatan daktail (bangunan atas bersatu dengan bangunan bawah)
Tipe B : jembatan daktail (bangunan atas terpisah dengan bangunan bawah)
Tipe C : jembatan tidak daktail (tanpa sendi plastis)
63
Kantilever horisontal harus direncanakan untuk percepatan arah vertikal (ke atas atau
ke bawah) sebesar 0,1 g. Beban keatas jangan dikurangi oleh berat sendiri kantilever
dan bangunan pelengkapnya.
Tekanan tanah lateral akibat gempa
Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah (tekanan tanah dinamis) dihitung dengan
menggunakan faktor harga dari sifat bahan (faktor seperti yang diberikan dalam Tabel
C. 8), koefisien geser dasar C diberikan dalam Tabel C. 34 dan faktor kepentingan I
diberikan dalam Tabel C. 32. Faktor tipe struktur S untuk perhitungan kh harus
diambil sama dengan 1,0. Pengaruh dari percepatan tanah arah vertikal bisa diabaikan.
Tabel C. 34 Koefisien geser dasar untuk tekanan tanah lateral
Daerah Gempa
(1)
Koefisien Geser Dasar C Tanah Teguh
(2) Tanah Sedang
(2) Tanah Lunak
(2) 1 0,20 0,23 0,23 2 0,17 0,21 0,21 3 0,14 0,18 0,18 4 0,10 0,15 0,15 5 0,07 0,12 0,12 6 0,06 0,06 0,07
CATATAN (1) Daerah gempa bisa dilihat dalam Gambar C. 14.
CATATAN (2) Definisi dari teguh, sedang dan lunak dari tanah di bawah permukaan
diberikan dalam Tabel C. 30.
Bagian tertanam dari jembatan
Bila bagian-bagian jembatan, seperti pangkal, adalah tertanam, faktor tipe bangunan,
S, yang akan digunakan dalam menghitung beban statis ekuivalen akibat massa bagian
tertanam, harus ditentukan sebagai berikut:
a) bila bagian tertanam dari struktur dapat menahan simpangan horisontal besar
(konsisten dengan gerakan gempa) sebelum runtuh, dan sisa struktur dapat
mengikuti simpangan tersebut, maka S untuk bagian tertanam harus diambil sebesar
1,0;
b) bila bagian tertanam dari struktur tidak dapat menahan simpangan horisontal besar,
atau bila sisa struktur tidak dapat mengikuti simpangan tersebut, maka S untuk
bagian tertanam harus diambil sebesar 3,0.
64
Koefisien geser dasar, C, untuk bagian-bagian tertanam dari struktur, harus sesuai
dengan Tabel C. 34.
Tekanan air lateral akibat gempa
Gaya gempa arah lateral akibat tekanan air ditentukan dalam Tabel C. 35. Gaya ini
dianggap bekerja pada bangunan pada kedalaman sama dengan setengah dari
kedalaman air rata-rata.
Ketinggian permukaan air yang digunakan untuk menentukan kedalaman air rata-rata
harus sesuai dengan:
c) untuk arus yang mengalir, ketinggian yang diambil dalam perencanaan adalah yang
terlampaui untuk rata-rata enam bulan untuk setiap tahun;
d) untuk arus pasang, diambil ketinggian permukaan air rata-rata.
Tabel C. 35 Gaya air lateral akibat gempa Tipe Bangunan Gaya Air Horisontal
Bangunan tipe dinding yg menahan air pd satu sisi 0,58 Kh I wo b h2 b/h ≤ 2 0,75 Kh I wo b2 h [1 - b / (4h)] Kolom, dimana: 2 < b/h ≤ 3,1 1,17 Kh I wo b h2 3,1 < b/h 0,38 kh I wo b2 h
dengan pengertian :
Kh adalah koefisien pembebanan gempa horisontal, seperti didefinisikan dalam
rumus (14)
I adalah faktor kepentingan dari Tabel C. 32
wo adalah berat isi air, bisa diambil 9,8 kN/m3
b adalah lebar dinding diambil tegak lurus dari arah gaya (m)
h adalah kedalaman air (m)
65
3.4. Aksi-aksi lainnya a. Gesekan pada perletakan
Tabel C. 36 Faktor beban akibat gesekan pada perletakan
Gesekan pada perletakan termasuk pengaruh kekakuan geser dari perletakan
elastomer. Gaya akibat gesekan pada perletakan dihitung dengan menggunakan hanya
beban tetap, dan harga rata-rata dari koefisien gesekan (atau kekakuan geser apabila
menggunakan perletakan elastomer).
b. Pengaruh getaran
Umum
Getaran yang diakibatkan oleh adanya kendaraan yang lewat diatas jembatan dan
akibat pejalan kaki pada jembatan penyeberangan merupakan keadaan batas daya
layan apabila tingkat getaran menimbulkan bahaya dan ketidak nyamanan seperti
halnya keamanan bangunan.
Jembatan
Getaran pada jembatan harus diselidiki untuk keadaan batas daya layan terhadap
getaran. Satu lajur lalu lintas rencana dengan pembebanan "beban lajur D", dengan
faktor beban 1,0 harus ditempatkan sepanjang bentang agar diperoleh lendutan statis
maksimum pada trotoar. Lendutan ini jangan melampui apa yang diberikan dalam
Gambar C. 17. untuk mendapatkan tingkat kegunaan pada pejalan kaki.
Walaupun Pasal ini mengizinkan terjadinya lendutan statis yang relatif besar akibat
beban hidup, perencana harus menjamin bahwa syarat-syarat untuk kelelahan bahan
dipenuhi.
66
Gambar C. 16 Lendutan statis maksimum untuk jembatan
Jembatan penyeberangan Getaran pada bangunan atas untuk jembatan penyeberangan harus diselidiki pada keadaan
batas daya layan.
Perilaku dinamis dari jembatan penyeberangan harus diselidiki secara khusus.
Penyelidikan yang khusus ini tidak diperlukan untuk jembatan penyeberangan apabila
memenuhi batasan-batasan sebagai berikut:
a) perbandingan antara bentang dengan ketebalan dari bangunan atas kurang dari 30.
Untuk jembatan menerus, bentang harus diukur sebagai jarak antara titik-titik lawan
lendut untuk beban mati.
b) frekuensi dasar yang dihitung untuk getaran pada bangunan atas jembatan yang
terlentur harus lebih besar dari 3 Hz. Apabila frekuensi yang lebih rendah tidak
bisa dihindari, ketentuan dari butir c berikut bisa digunakan.
c) apabila getaran jembatan terlentur mempunyai frekuensi dasar yang dihitung
kurang dari 3 Hz, lendutan statis maksimum jembatan dengan beban 1,0 kN harus
kurang dari 2 mm.
67
Masalah getaran untuk bentang panjang atau bangunan yang lentur
Perilaku dinamis jembatan dengan bentang lebih besar dari 100 m, jembatan gantung
dan struktur kabel (cable stayed) akibat kendaraan, angin atau beban lainnya harus
memperoleh penyelidikan yang khusus.
c. Beban pelaksanaan
Beban pelaksanaan terdiri dari:
a) beban yang disebabkan oleh aktivitas pelaksanaan itu sendiri dan;
b) aksi lingkungan yang mungkin timbul selama waktu pelaksanaan.
Perencana harus membuat toleransi untuk berat perancah atau yang mungkin akan
dipikul oleh bangunan sebagai hasil dari metoda atau urutan pelaksanaan.
Perencana harus memperhitungkan adanya gaya yang timbul selama pelaksanaan dan
stabilitas serta daya tahan dari bagian-bagian komponen.
Apabila rencana tergantung pada metoda pelaksanaan, struktur harus mampu menahan
semua beban pelaksanaan secara aman. Ahli Teknik Perencana harus menjamin
bahwa tercantum cukup detail ikatan dalam Gambar C. untuk menjamin stabilitas
struktur pada semua tahap pelaksanaan. Cara dan urutan pelaksanaan, dan tiap
tahanan yang terdapat dalam rencana, harus didetail dengan jelas dalam Gambar C.
dan spesifikasi.
Selama waktu pelaksanaan jembatan, tiap aksi lingkungan dapat terjadi bersamaan
dengan beban pelaksanaan. Ahli Teknik Perencana harus menentukan tingkat
kemungkinan kejadian demikian dan menggunakan faktor beban sesuai untuk aksi
lingkungan yang bersangkutan.
Adalah tidak perlu untuk mempertimbangkan pengaruh gempa selama pelaksanaan
konstruksi.
3.5. Kombinasi beban a. Umum
Bab ini terbatas pada kombinasi gaya untuk keadaan batas daya layan dan keadaan
batas ultimit. Kombinasi untuk perencanaan tegangan kerja diberikan dalam Bab 10.
Aksi rencana digolongkan kedalam aksi tetap dan transien, seperti terlihat dalam Tabel
C. 37. Kombinasi beban umumnya didasarkan kepada beberapa kemungkinan tipe
yang berbeda dari aksi yang bekerja secara bersamaan.
68
Aksi rencana ditentukan dari aksi nominal yaitu mengalikan aksi nominal dengan
faktor beban yang memadai.
Seluruh pengaruh aksi rencana harus mengambil faktor beban yang sama, apakah itu
biasa atau terkurangi. Disini keadaan paling berbahaya harus diambil.
Tabel C. 37 Tipe aksi rencana Aksi Tetap Aksi Transien
Nama Simbol Nama Simbol Berat sendiri Beban mati tambahan Penyusutan/rangkak Prategang Pengaruh pelaksanaan tetap Tekanan tanah Penurunan
PMS PMA PSR PPR PPL
PTA PES
Beban lajur "D" Beban truk "T" Gaya rem Gaya sentrifugal Beban pejalan kaki Beban tumbukan Beban angin Gempa Getaran Gesekan pada perletakan Pengaruh temperatur Arus/hanyutan/tumbukan Hidro/daya apung Beban pelaksanaan
TTD TTT TTB TTR TTP TTC TEW TEQ TVI TBF
TET TEF
TEU TCL
b. Pengaruh umur rencana
Faktor beban untuk keadaan batas ultimit didasarkan kepada umur rencana jembatan
50 tahun. Untuk jembatan dengan umur rencana yang berbeda, faktor beban ultimit
harus diubah dengan menggunakan faktor pengali seperti yang diberikan dalam Tabel
C. 38.
Tabel C. 38 Pengaruh umur rencana pada faktor beban ultimit
Klasifikasi Jembatan Umur Rencana Kalikan KU Dengan - Aksi Tetap Aksi Transien
Jembatan sementara
Jembatan biasa
Jembatan khusus
20 tahun
50 tahun
100 tahun
1,0
1,0
1,0
0,87
1,00
1,10
69
c. Kombinasi untuk aksi tetap
Seluruh aksi tetap yang sesuai untuk jembatan tertentu diharapkan bekerja bersama-
sama. Akan tetapi, apabila aksi tetap bekerja mengurangi pengaruh total, kombinasi
beban harus diperhitungkan dengan menghilangkan aksi tersebut, apabila kehilangan
tersebut bisa diterima.
d. Perubahan aksi tetap terhadap waktu
Beberapa aksi tetap, seperti halnya beban mati tambahan PMA, penyusutan dan
rangkak PSR, pengaruh prategang PPR dan pengaruh penurunan PES bisa berubah
perlahan-lahan berdasarkan kepada waktu. Kombinasi beban yang diambil termasuk
harga maksimum dan minimum dari semua aksi untuk menentukan pengaruh total
yang paling berbahaya.
e. Kombinasi pada keadaan batas daya layan
Kombinasi pada keadaan batas daya layan primer terdiri dari jumlah pengaruh aksi
tetap dengan satu aksi transien.
Pada keadaan batas daya layan, lebih dari satu aksi transien bisa terjadi secara
bersamaan.
Faktor beban yang sudah dikurangi diterapkan dalam hal ini untuk mengurangi
kemungkinan dari peristiwa ini, seperti diberikan dalam Tabel C. 39. Kombinasi
beban yang lazim bisa dilihat dalam Tabel C. 40.
Tabel C. 39 Kombinasi beban untuk keadaan batas daya layan
Kombinasi primer Aksi tetap + satu aksi transien (cat.1), (cat.2)
Kombinasi sekunder Kombinasi primer + 0,7 × (satu aksi transien lainnya)
Kombinasi tersier Kombinasi primer + 0,5 × (dua atau lebih aksi transien)
CATATAN (1) Beban lajur "D" yaitu TTD atau beban truk "T" yaitu TTT diperlukan untuk membangkitkan gaya rem TTB dan gaya sentrifugal TTR pada jembatan. Tidak ada faktor pengurangan yang harus digunakan apabila TTB atau TTR terjadi dalam kombinasi dengan TTD atau TTT sebagai kombinasi primer.
CATATAN (2) Gesekan pada perletakan TBF bisa terjadi bersamaan dengan pengaruh temperatur TET dan harus dianggap sebagai satu aksi untuk kombinasi beban.
70
f. Kombinasi pada keadaan batas ultimit
Kombinasi pada keadaan batas ultimit terdiri dari jumlah pengaruh aksi tetap dengan
satu pengaruh transien.
Gaya rem TTB atau gaya sentrifugal TTR bisa digabungkan dengan pembebanan lajur
"D" yaitu TTD atau pembebanan truk "T" yaitu TTT, dan kombinasinya bisa dianggap
sebagai satu aksi untuk kombinasi beban. Gesekan pada perletakan TBF dan pengaruh
temperatur TET bisa juga digabungkan dengan cara yang sama.
Pada keadaan batas ultimit, tidak diadakan aksi transien lain untuk kombinasi dengan
aksi gempa.
Beberapa aksi kemungkinan dapat terjadi pada tingkat daya layan pada waktu yang
sama dengan aksi lainnya yang terjadi pada tingkat ultimit. Kemungkinan terjadinya
kombinasi seperti ini harus diperhitungkan, tetapi hanya satu aksi pada tingkat daya
layan yang dimasukkan pada kombinasi pembebanan.
Ringkasan dari kombinasi beban yang lazim diberikan dalam Tabel C. 40.
71
Tabel C. 40 Kombinasi beban umum untuk keadaan batas kelayanan dan ultimit
Aksi Kelayanan Ultimit 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
Aksi Permanen : Berat sendiri Beban mati tambahan Susut rangak Pratekan Pengaruh beban tetap pelaksanaan Tekanan tanah Penurunan
X X X X X X X X X X X X
Aksi Transien : Beban lajur “D“ atau beban truk “T”
X
O
O
O
O
X
O
O
O
O
Gaya rem atau gaya sentrifugal X O O O O X O O O Beban pejalan kaki X X Gesekan perletakan O O X O O O O O O O O Pengaruh suhu O O X O O O O O O O O Aliran / hanyutan / batang kayu dan hidrostatik / apung O O X O O O X O O Beban angin O O X O O O X O Aksi Khusus : Gempa
X
Beban tumbukan Pengaruh getaran X X Beban pelaksanaan X X
“ X ” berarti beban yang selalu aktip “ O ” berarti beban yang boleh dikombinasi dengan beban aktif, tunggal atau seperti ditunjukkan.
(1) = aksi permanen “x” KBL + beban aktif “x” KBL + 1 beban “o” KBL (2) = aksi permanen “x” KBL + beban aktif “x” KBL + 1 beban “o” KBL + 0,7 beban “o” KBL (3) = aksi permanen “x” KBL + beban aktif “x” KBL + 1 beban “o” KBL + 0,5 beban “o” KBL + 0,5 beban “o” KBL
Aksi permanen “x” KBU + beban aktif “x” KBU + 1 beban “o” KBL
72
Hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan Kombinasi beban umum untuk keadaan batas kelayanan dan ultimit adalah sebagai berikut :
1) perencana harus bisa mengenali dan memperhitungkan tiap kombinasi beban yang tidak tercantum dalam Tabel C. untuk mana jembatan-jembatan tertentu mungkin menjadi kritis. Untuk masing-masing kombinasi beban, seluruh aksi yang wajar terjadi bersamaan sudah dimasukkan. Disamping itu perencana harus menghitung pengaruh pada kombinasi beban akibat tidak memasukkan salah satu aksi yang memberi kontribusi dengan catatan aksi tersebut secara wajar bisa diabaikan;
2) dalam keadaan batas daya layan pada bagian Tabel C. ini, aksi dengan tanda X untuk kombinasi tertentu dimasukkan dengan faktor beban daya layan penuh. Butir dengan tanda o dimasukkan dengan faktor beban daya layan yang sudah diturunkan harganya.
3) dalam keadaan batas ultimit pada bagian Tabel C. ini, aksi dengan tanda X untuk kombinasi tertentu dimasukkan dengan faktor beban ultimit penuh. Butir dengan tanda o dimasukkan dengan harga yang sudah diturunkan yang besarnya sama dengan beban daya layan.
4) beberapa aksi tetap bisa berubah menurut waktu secara perlahan-lahan. Kombinasi beban untuk aksi demikian harus dihitung dengan harga rencana maksimum dan minimum untuk menentukan pengaruh yang paling berbahaya;
5) tingkat keadaan batas dari gaya sentrifugal dan gaya rem tidak terjadi secara bersamaan. Lihat juga untuk faktor beban ultimit terkurangi untuk beban lalu lintas vertikal dalam kombinasi dengan gaya rem;
6) pengaruh temperatur termasuk pengaruh perbedaan temperatur di dalam jembatan, dan pengaruh perubahan temperatur pada seluruh jembatan. Gesekan pada perletakan sangat erat kaitannya dengan pengaruh temperatur akan tetapi arah aksi dari gesekan pada perletakan akan berubah, tergantung kepada arah pergerakan dari perletakan atau dengan kata lain, apakah temperatur itu naik atau turun. Pengaruh temperatur tidak mungkin kritis pada keadaan batas ultimit kecuali bersamaan dengan aksi lainnya. Dengan demikian temperatur hanya ditinjau sebagai kontribusi pada tingkat daya layan;
7) gesekan pada perletakan harus ditinjau bila sewaktu-waktu aski lainnya memberikan pegaruh yang cenderung menyebabkan gerakan arah horisontal pada perletakan tersebut;
8) semua pengaruh dari air dapat dimasukkan bersama-sama;
9) [engaruh gempa hanya ditinjau pada keadaan batas ultimit ;
10) beban tumbukan mungkin merupakan beban daya layan atau beban ultimit;
11) pengaruh getaran hanya digunakan dalam keadaan batas daya layan. 3.6. Tegangan kerja rencana
a. Umum
Dalam perencanaan tegangan kerja, beban nominal bekerja pada jembatan dan satu
faktor keamanan digunakan untuk menghitung besarnya penurunan kekuatan atau
perlawanan dari komponen bangunan. Untuk perencanaan yang baik, hubungan
berikut harus dipenuhi
73
S* ≤ R*ws (16)
dengan pengertian :
S* adalah pengaruh aksi rencana, yang diberikan oleh:
S* = Σ S (17)
dengan pengertian :
S adalah pengaruh aksi nominal
dan:
R*ws adalah perlawanan atau kekuatan rencana yang diberikan dalam rumus:
R*ws = ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+
1001 osr
Rws (18)
dengan pengertian :
Rws adalah perlawanan atau kekuatan nominal berdasarkan tegangan kerja izin dan
ros adalah tegangan berlebihan yang diperbolehkan.
b. Aksi nominal
Aksi nominal yang digunakan dalam perencanaan berdasarkan tegangan kerja.
Pengaruh getaran juga harus dicek berdasarkan.
Syarat-syarat yang harus digunakan pada penerapan aksi nominal didalam
perencanaan berdasarkan tegangan kerja adalah seperti berikut:
1) beban lalu lintas:
a) pembebanan lalu lintas yang telah dikurangi bisa digunakan apabila diperlukan
b) faktor beban dinamis harus diterapkan.
2) beban tumbukan
3) tekanan tanah: tekanan tanah arah lateral harus dihitung berdasarkan sifat-sifat
bahan terfaktor seperti diberikan dalam Tabel C. 8, dan untuk nilai resultanta
rencana digunakan faktor beban keadaan batas daya layan.
4) hanyutan dan aliran: besarnya kecepatan air rata-rata dan kecepatan air
permukaan harus sesuai dengan periode ulang untuk keadaan batas ultimit seperti
diberikan dalam Tabel C. 23.
5) beban angin: kecepatan nominal harus sesuai dengan kecepatan untuk keadaan
batas ultimit seperti diberikan dalam Tabel C. 28.
6) pengaruh gempa: pengaruh gempa nominal harus diambil 0,8 kali pengaruh yang
dihitung.
74
c. Kombinasi beban
Kombinasi beban untuk perencanaan berdasarkan tegangan kerja diberikan dalam
Tabel C. 41.
Aksi tetap harus digabungkan.
Kombinasi beban lalu lintas harus terdiri dari:
a) pembebanan lajur "D" atau pembebanan Truk "T", ditambah gaya sentrifugal, dan
pembebanan pejalan kaki;
b) pembebanan lajur "D" atau pembebanan Truk "T", ditambah gaya rem, dan
pembebanan pejalan kaki.
Kombinasi beban lalu lintas yang digunakan harus diambil salah satu yang paling
berbahaya.
Pengaruh dari gesekan pada perletakan harus dimasukkan sebagai aksi tetap atau
pengaruh temperatur, diambil mana yang cocok.
Beban angin harus termasuk beban angin yang bekerja pada beban hidup kalau
pembebanan lajur "D" termasuk dalam kombinasi.
d. Tegangan berlebihan yang diperbolehkan
Beberapa kombinasi beban mempunyai probabilitas kejadian yang rendah dan jangka
waktu yang pendek. Untuk kombinasi yang demikian maka tegangan yang berlebihan
diperbolehkan berdasarkan prinsip tegangan kerja. Tegangan berlebihan yang
diberikan dalam Tabel C. 41 adalah sebagai prosentase dari tegangan kerja yang
diizinkan.
Tabel C. 41 Kombinasi beban untuk perencanaan tegangan kerja
75
BAB IV STRUKTUR ATAS JEMBATAN
4.1. Umum 4.1.1. Bentuk Struktur Atas Jembatan
Pemilihan bentuk struktur atas jembatan dipengaruhi oleh panjang bentang dan
material yang digunakan. Macam-macam bentuk struktur atas disajikan pada Gambar
D.1, D.2 dan D.3.
b. Pipe Culvert a. Box Culvert
c. Beam Arch d. Arch
f. Cable Stayed e. Suspension
Gambar D.1. Tipe-tipe Struktur Atas Jembatan
g. Gelagar h. Rangka
76
a. Jembatan Gelagar Beton Pratekan b. Jembatan Gelagar Baja Komposit
c. Callender Hamilton d. Warren Truss, Dutch Dutch
Gambar D.2. Beberapa Model Struktur Atas Jembatan
77
4.1.2. Bagian-bagian Struktur Atas Jembatan
Komponen struktur atas jembatan terdiri dari:
1. Lantai kendaraan, dengan elemen struktur sebagai berikut:
a. Pelat lantai kendaraan
b. Gelagar memanjang
c. Gelagar melintang
Penjelasan gambar mengenai komponen lantai kendaraan dapat dilihat pada Gambar
D.4 dan D.5.
Gambar D.3. Macam-macam Struktur Atas Jembatan
78
2. Struktur pemikul utama, antara lain:
a. Gelagar (gelagar), struktur pemikul utama jembatan yang dimaksud adalah
gelagar/gelagar sedangkan komponen struktur yang lain merupakan elemen
pendukung
b. Struktur rangka utama, rangka batang merupakan struktur pemikul utama
jembatan.
Gambar D.6. Jembatan dengan Gelagar sebagai Struktur Pemikul Utama
BANGUNAN BAWAH
FONDASI
GELAGAR MEMANJANG
GELAGAR MELINTANG
LANTAI KENDARAAN
PERLETAKAN
Sebagai PemikulUtama
PELAT INJAK
BANGUNAN BAWAH
FONDASI
GELAGAR MEMANJANG
GELAGAR MELINTANG
LANTAI KENDARAAN
PERLETAKAN
Sebagai PemikulUtama
PELAT INJAK
Gambar D.5. Potongan Melintang Jembatan
PAGAR
TIANG SANDARAN
TROTOAR
LANTAI KENDARAAN
GELAGAR MELINTANGGELAGAR MEMANJANG
PAGAR
TIANG SANDARAN
TROTOAR
LANTAI KENDARAAN
GELAGAR MELINTANGGELAGAR MEMANJANG
Gambar D.4. Tampak Atas Lantai Jembatan
GELAGAR MEMANJANG
GELAGAR MELINTANG
SAYAP JEMBATAN
PA
NG
KA
L JE
MB
AT
AN
IKATAN ANGIN
IKATAN REM
LANT
AI K
ENDA
RAAN
GELAGAR MEMANJANG
GELAGAR MELINTANG
SAYAP JEMBATAN
PA
NG
KA
L JE
MB
AT
AN
SAYAP JEMBATAN
PA
NG
KA
L JE
MB
AT
AN
IKATAN ANGIN
IKATAN REM
LANT
AI K
ENDA
RAAN
79
3. Ikatan-ikatan, terdiri dari:
a. Ikatan angin, terletak di bagian bawah lantai kendaraan atau dipasang di kedua
tempat yaitu di bagian bawah lantai kendaraan dan bagian rangka jembatan
untuk jembatan rangka tertutup.
b. Ikatan rem, ditempatkan pada bagian bawah lantai kendaraan dengan posisi di
salah satu ujung, kedua ujung atau di tengah-tengah (Gambar D.8).
Penjelasan visual mengenai ikatan angin dan rem disajikan pada Gambar D.9.
Gambar D.7. Jembatan dengan Rangka Batang sebagai Struktur Pemikul Utama
Gambar D.8. Letak Ikatan Angin dan Rem
GELAGAR MEMANJANG
GELAGAR MELINTANG
SAYAP JEMBATAN
PA
NG
KA
L JE
MB
AT
AN
IKATAN ANGIN
IKATAN REM
LANT
AI K
ENDA
RAAN
GELAGAR MEMANJANG
GELAGAR MELINTANG
SAYAP JEMBATAN
PA
NG
KA
L JE
MB
AT
AN
SAYAP JEMBATAN
PA
NG
KA
L JE
MB
AT
AN
IKATAN ANGIN
IKATAN REM
LANT
AI K
ENDA
RAAN
APRON
STRUKTUR PEMIKUL UTAMARANGKA BATANG
PELAT INJAK
LANTAI KENDARAAN
GELAGAR MELINTANG
GELAGAR MEMANJANG
BANGUNAN BAWAH
YANG BERFUNGSI PULA SEBAGAI FONDASI
PERLETAKAN
APRON
STRUKTUR PEMIKUL UTAMARANGKA BATANG
PELAT INJAK
LANTAI KENDARAAN
GELAGAR MELINTANG
GELAGAR MEMANJANG
BANGUNAN BAWAH
YANG BERFUNGSI PULA SEBAGAI FONDASI
PERLETAKAN
STRUKTUR PEMIKUL UTAMARANGKA BATANG
PELAT INJAK
LANTAI KENDARAAN
GELAGAR MELINTANG
GELAGAR MEMANJANG
BANGUNAN BAWAH
YANG BERFUNGSI PULA SEBAGAI FONDASI
PERLETAKAN
80
4. Perletakan jembatan
Perletakan jembatan terdiri dari:
a. Sendi
b. Rol
c. Landasan karet
Landasan karet dapat berfungsi sebagai setengah Sendi dan setengah Rol,
sehingga dapat menampung pergerakan struktur baik translasi maupun rotasi.
b. Model Perletakan Rol a. Model Perletakan Sendi
Gambar D.10. Tipe-tipe Perletakan
Δ
α
ROTASIΔ
α
Δ
α
ROTASI
c. Rubber Bearing Pad
Gambar D.9. Penempatan Ikatan Rem
a. Letak Ikatan Rem pada 1 bagian ujung Lantai Kendaraan
b. Letak Ikatan Rem pada ke 2 ujung Lantai Kendaraan
b. Letak Ikatan Rem pada Bagian Tengah Lantai Kendaraan
81
4.2. Konsep Disain Filosofi disain yang sering digunakan dalam perencanaan struktur baja maupun beton adalah
perencanaan berdasarkan tegangan kerja/working stress design (Allowable Stress
Design/ASD) dan perencanaan kondisi batas/limit states design (Load Resistance Factor
Design/LRFD).
a. Perencanaan dengan Tegangan Ijin ( ASD/Allowable Stress Design )
Perencanaan untuk perhitungan kekuatan struktur didasarkan kepada tegangan kerja
atau yang diijinkan dari meterial pembentuk struktur tersebut. Kuat ijin komponen
struktur tidak boleh kurang dari kekuatan yang dibutuhkan:
(2.1)
dan
(2.2)
(2.3)
Dimana: σ = tegangan yang terjadi karena beban luar
nσ = tegangan nominal
σ = tegangan yang diijinkan
n = angka keamanan
Untuk baja n = 1,5
Untuk beton uji kubus n = 3 (pembebanan tetap; DL + LL)
n = 1,8 (beban sementara; DL + LL + W(E))
Untuk beton uji silinder n = 2,5 (pembebanan tetap; DL + LL)
n = 1,8 (beban sementara; DL + LL + W(E))
M = momen akibat beban luar
W = momen lawan.
K = nilai karakteristik beton
g = nilai gravitasi
MW=σ
nn= σσ
' 0,83cf K g= ×
σ σ<
82
ASD memperhitungkan keamanan hanya dari didasarkan pad tinjauan
kekuatan/tahanan sedangkan kombinasi pembebanan tidak menggunakan faktor
pengali.
b. Perencanaan Beban dengan Kondisi Kekuatan Batas (PBKT/Perencanaan
Berdasarkan Beban dan Kekuatan Terfaktor)
Kuat rencana komponen struktur tidak boleh kurang dari kekuatan yang dibutuhkan
yang ditentukan berdasarkan kombinasi pembebanan LRFD.
u nR R< φ (2.4)
Dimana:
Ru = kekuatan yang diperlukan (dengan kombinasi pembebanan)
Rn = kekuatan nominal
φ = faktor reduksi kekuatan (< 1.0)
PBKT memperhitungkan keamanan terdiri dari 2 tinjauan, yaitu efek beban dan
kekuatan/tahanannya. Setiap kondisi beban mempunyai faktor beban yang berbeda-
beda sehingga dimungkinkan mendapatkan reliabilitas seragam.
4.3. Perhitungan Struktur Atas Jembatan
4.3.1. Lantai Jembatan
Bahan yang dapat digunakan untuk struktur lantai jembatan antara lain: pelat baja
beton komposit (steel deck composite), beton bertulang, plat baja dan lain-lain.
Sumber: www.corusconstruction.com steel deck
Shear connector
beton
Gambar D.11. Steel Deck Composite
83
Sistem Lantai
1. Lantai jembatan mempunyai ketebalan sebesar 220 mm dipinggir jalur lalu lintas dan
270 mm pada bagian tengah jalur lalu lintas untuk kelas B atau 280 mm untuk kelas
A, dengan ketebalan totoar 520 mm. Beton lantai dengan mutu f’c 30 MPa (K-350)
dan tulangan ulir dengan mutu minimal BJTD 39 (U-39). Pada permukaan beton
harus ditutup waterproofing dan aspal setinggi 5 cm ditambah 3 cm untuk overlay.
2. Lantai jembatan menggunakan pelat baja bergelombang (steel deck) bergalvanis yang
berfungsi sebagai perancah (pengecoran beton) pada saat pelaksanaan, terpasang
diantara stringer (gelagar memanjang) dengan mutu baja minimal grade 36, dengan
lebar minimal 1000mm, panjang minimal 1000mm, tebal pelat minimal 1.0 mm,
tinggi gelombang 30 mm dan jarak as antar gelombang maksimal 200mm
3. Bentuk steel deck dan ketebalannya harus sama untuk semua tipe jembatan.
Sambungan antara steel deck dengan cross girder (gelagar melintang) atau stringer
(gelagar memanjang) menggunakan baut (bukan las) dan antar steel deck overlaping
minimal 50mm
4. Pada sistem lantai, jarak antar cross girder (gelagar melintang) sebesar 5.0m dan antar
stringer (gelagar memanjang) sebesar 1141mm dengan jumlah 9 buah setiap segmen
(kelasA) atau 1100mm dengan jumlah 7 buah setiap segmen (kelas B) dengan sistem
sambungan pada gelagar memanjang dengan gelagar melintang menggunakan sistem
end plate yang sesuai. gelagar melintang dan gelagar memanjang dilengkapi shear
connector (penghubung geser) praktis yang dilas, masing-masing dengan ukuran 2
buah D16 dengan tinggi 125mm jarak 150mm dan ukuran 1 buah D16 dengan tinggi
125mm jarak 100mm (khusus gelagar memanjang jarak dapat 2x lebih panjang pada
¼ s/d ¾ bentangnya)
Perencanaan pelat beton bertulang
Langkah penyelesaian:
1. Penentuan beban-beban yang bekerja, antara lain:
• beban mati meliputi: berat sendiri beton dan aspal, yang diperoleh dari perkalian
berat jenis dengan ketebalannya.
• beban lalu lintas yang diperhitungkan pada pelat lantai adalah beban truk “T”
sebesar 112,5 kN dikalikan dengan factor beban Ku;; TT; = 1,8 dan
memperhitungkan faktor beban dinamis sebesar 30%.
84
2. Analisis gaya dalam
Dalam penentuan gaya-gaya dalam dapat menggunakan bantuan program atau dengan
rumus praktis. Gaya dalam yang diperlukan adalah momen dan gaya geser.
3. Penulangan pelat
4. Kontrol geser pons
Aplikasi Perencanaan
Soal: Perencanaan tulangan pelat lantai jembatan menerus di atas gelagar-gelagar
Gambar D.12. Slab Lantai Kendaraan
Tampak Potongan Tampak Atas
gela
gar
gela
gar
85
Data Slab Lantai Jembatan
Tebal aspal ta = 50 mm
Jarak as ke as girder L = 2000 mm
Dekking dc = 25 mm
Panjang efektif bentang S = 1300 mm
Tebal slab lantai jembatan ts = 350 mm
Properti material
Mutu beton f'c = 30 MPa
Modulus elastisitas E = 25743 MPa
Kuat leleh tulangan utama fy = 390 MPa
Kuat leleh tulangan transversal fys = 240 MPa
Specific gravity
Beton bertulang γ b = 24.5 kN/m2
Aspal γ aspal = 22 kN/m2
Air γ air = 9.8 kN/m2
Baja γ baja = 77 kN/m2
86
Perhitungan Beban yang Bekerja pada Slab
1. Berat sendiri (MS)
Faktor beban ultimit KMS = 1.3 (slab dicor ditempat)
Lebar slab yang ditinjau b = 1 m
Berat sendiri; qMS = b*ts*γb qMS = 8.575 kN/m
2. Beban mati tambahan (MA)
Faktor beban ultimit KMA = 2
Lebar slab yang ditinjau b = 1 m
Berat sendiri; qMS = b*ta*γaspal qMA = 1.1 kN/m
3. Beban Truk "T" (TT)
Faktor beban ultimit KTT = 1.8
Beban roda truk T = 112.5 kN
Fakto beban dinamis beban truk DLA = 0.3
Berat truk "T": PTT = (1 + DLA) * T = 146.3 kN
4. Beban Angin (EW)
Faktor beban ultimit KEW = 1.2
Apabila suatu kendaraan sedang berada diatas jembatan,
beban garis merata tambahanarah horisontal harus
diterapkan pada permukaan lantai
Koefisien seret Cw = 1.2
Kecepatan angin rencana Vw = 35 m/det
(< 5 Km dari laut)
TEW = 0.0012*CW*(VW)2 = 1.764 kN/m
Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan
dengan tinggi 2 m di atas lantai jembatan
Tinggi tiupan angin h = 2 m
Jarak antara roda kendaraan x = 1.75 m
Transfer beban angin ke lantai jembatan:
PEW = 0.5*h*TEW/x = 1.008 kN
87
5. Momen pada Slab
Koefisien momen untuk girder menerus dengan beban merata
dan terpusat adalah sebagai berikut:
k = koefisien momen
Momen akibat berat sendiri (MS)
Momen tumpuan, MMS = 0.083 *qMS*L2 = 2.85833 kNm
Momen tumpuan, MMS = 0.047 *qMS*L2 = 1.60781 kNm
Momen akibat beban mati tambahan (MA)
Momen tumpuan, MMA = 0.104 *qMA*L2 = 0.4576 kNm
Momen tumpuan, MMA = 0.055 *qMA*L2 = 0.242 kNm
Momen akibat beban truck (TT)
Momen tumpuan, MTT = 0.156 *PTT*L = 45.63 kNm
Momen tumpuan, MTT = 0.141 *PTT*L = 41.2425 kNm
Momen akibat beban angin (EW)
Momen tumpuan, MTT = 0.156 *PEW*L = 0.3145 kNm
Momen tumpuan, MTT = 0.141 *PEW*L = 0.28426 kNm
6. Kombinasi beban
Mtump Mlap
1 Berat sendiri 1.3 2.858 1.61 3.71583 2.09016
2 Beban mati tambahan 2 0.458 0.24 0.9152 0.484
3 Beban truk "T" 1.8 45.63 41.2 82.134 74.2365
4 Beban angin 1.2 0.314 0.28 0.3774 0.34111
87.1424 77.1518
7. Penulangan pelat
7.1. Tulangan lentur Negatif
Mutu beton f'c = 30 MPa
Modulus elastisitas E = 25743 MPa
Kuat leleh tulangan utama fy = 390 MPa
Kuat leleh tulangan transversal fys = 240 MPa
Faktor bentuk tegangan beton β1 = 0.85
Tebal slab ts = 350 mm
dekking dc = 25 mm
Total momen ultimit slab Mu =
kombinasi (kNm)MlapMtumpFaktor bebanBebanNo
88
D tul yang digunakan D = 16 mm
Tebal efektif slab d = 317 mm
Faktor reduksi kekuatan lentur φ = 0.8
Rasio tulangan minimum; ρmin =1/fy = 0.003
= 0.034
Rasio tulangan maksimum, 0.75ρb = 0.025Momen ultimit Mu = 87.14 kNm
7.949
Faktor tahanan momen:
1.084
Rn < Rmaks OKRasio tulangan yang diperlukan:
= 0.003
Rasio tulangan yang diperlukan ρ = 0.003 OK
Luas tulangan yang diperlukan; ρ*b*d = 900.6 mm2
Luas 1 batang tulangan A = 201 mm2
Jumlah tulangan per m n = 5 btg
Jarak tulangan s = 200 mm
Digunakan tulangan D 16 - 150
Luas tulangan terpasang = 1340 mm2
Tulangan susut/bagi 50% dari tulangan utama:
As' = 669.9
Diameter tulangan yang digunakan D = 13 mm
Jarak tulangan yang diperlukan s = 198
Digunakan tulangan D 13 - 150
Luas tulangan terpasang = 884.4 mm2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+=
yy
cb ff
f600
60085,01
'
βρ
0.5 0.750.75 1
0.85 'ρ
ρ⋅ ⋅⎡ ⎤
= ⋅ − =⎢ ⎥⋅⎣ ⎦
b ymaks b y
c
fR f
f
( )6
210φ
−×= × =u
nMR b d
'0,85 21 10.85 '
ρ⎡ ⎤⎡ ⎤⎢ ⎥= − − ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦⎣ ⎦
c n
y c
f Rf f
89
7.2. Tulangan lentur Positif
8. Cek geser pons
Lebar bidang kontak roda truk a = 200 mm
Panjang bidang kontak roda truk b = 500 mm
Tebal efektif slab d = 317 mm
Bidang geser; a + d u = 517 mm
Bidang geser; b + d v = 817 mm
Keliling bidang geser; 2(u+v) bo = 2668 mm
Luas bidang geser; bo*d Ash = mm2
βc = 1.58
Letak penyokong αs = 40
Beban ultimit truk; KTT*PTT Pu = 263.3 kN
= N
Gaya geser pons Vu = 0.311 MPa
Gaya geser nominal:Vc1 = N
Vc2 = N diambil yang terkecil
Vc3 = NVn = N
φVn = NφVn dibandingkan dengan Pu Pu = N
386033.167386033.167270223.217263250.000
OK
maka penulangan lentur positif disamakan dengan tulangan
lentur negatif
Mengingat nilai momen negatif dan positif tidak berbeda jauh
845756
263250
1544132.13
1749197.41
11 '3
= ⋅c o cV b d f
2
'216β× ×⎛ ⎞
= +⎜ ⎟⎝ ⎠
c oc
c
f b dV
3
'212
α × ×⎛ ⎞× += +⎜ ⎟⎝ ⎠
c osc
o
f b ddVb
β =c v u
90
4.3.2. Gelagar Komposit
• Struktur dikatakan komposit apabila tidak terjadi slip antara 2 material yang
dihubungkan.
• Aksi komposit antara profil baja dan lantai beton dibentuk oleh penghubung geser
(shear connector). Penghubung geser ini direncanakan harus mampu menahan
gaya geser yang terjadi di lokasi transisi antara beton dengan baja (diantara
material yang berbeda).
• Struktur komposit pada dasarnya adalah menambah kuat struktur dengan
penambahan momen kopel.
• Dilihat dari sifatnya, struktur gelagar komposit dibedakan menjadi 2 macam:
o Semi Komposit. Pada struktur semi komposit, elemen (Gelagar) baja
direncanakan kuat memikul beban beton cair di atasnya. Untuk itu, tidak
diperlukan perancah pada masa pengecoran.
o Komposit Penuh. Struktur komposit sempurna, Gelagar kuat memikul beban
setelah aksi komposit terjadi. Pada masa pengecoran dibutuhkan perancah.
• Momen nominal Gelagar/gelagar komposit
o Daerah momen negatif
Pada daerah ini aksi komposit tidak terjadi, sebab gaya yang bekerja adalah
gaya tarik, padahal beton tidak mampu menerima gaya tarik sehingga momen
nominal yang diperhitungkan hanya yang disumbangkan oleh penampang
profil baja saja,
φ = 0,85 dan Mn = Mp
o Daerah momen positif
Momen nominal memperhitungkan kuat tekan pelat beton dan kuat tarik dari
penampang baja (terjadi aksi komposit).
91
Rasio modulus elastisitas
Perbedaan kekuatan dan kekakuan antar material yang membentuk struktur
komposit mempengaruhi distribusi gaya.
Semakin kuat dan kaku, material secara proposional akan menerima beban
yang lebih besar.
Pada perhitungan, untuk mengakomodir perbedaan kekuatan material
umumnya dilakukan tranformasi properti sesuai ratio modulus (modular ratio).
Pada kondisi elastis, ratio modulus adalah perbandingan modulus elastis material.
(2.13 )
Pada kondisi plastis, ratio modulus adalah perbandingan kuat ultimit material.
(2.14)
Koefisien reduksi kuat lentur
Nilai koefisien ini ditentukan oleh kekompakan penampang pelat sayap, untuk:
• 1680
w yf
ht f≤ ⇒ φ = 0,85 dan Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis
pada penampang komposit.
beton
baja
EE
n =
cu
y
ff
n 35.2=
Gambar D.13. Tipe-tipe Gelagar Komposit
Multi Gelagars Section Box
I Shape Section with CSDBox Gelagar with Open Section
I Shape Steel Section Hollow Steel Section
92
• 1680
w yf
ht f> ⇒ φ = 0,9 dan Mn ditentukan berdasarkan superposisi tegangan-
tegangan elastis yang memperhitungkan pengaruh tumpuan sementara (perancah).
Penghubung geser
Penghubung geser (shear connector) adalah perangkat yang menjamin
terjadinya transfer gaya antara material komposit (antara beton dan baja)
hingga tidak terjadi slip antara baja dan beton.
Penghubung geser dibedakan menjadi 2 macam:
– Penghubung geser fleksibel. Penghubung geser fleksibel memungkinkan
terjadinya mekanisme slip pada keadaan ultimit sehingga keruntuhan bersifat
duktil.
– Penghubung geser rigid. Penghubung geser rigid pada umumnya berupa
batangan fabrikasi. Keruntuhan bersifat getas baik disebabkan oleh keruntuhan
las maupun akibat keruntuhan (crushing) beton
Gambar D.14. Penghubung Geser/Shear Connector
93
Kuat geser shear connector:
• jenis paku
0,5 'sc c c sc uA f E A f≤ ⋅ (2…..)
• kanal
( )0,3 0,5 'f w c c ct t L f E+ (2…..)
Gaya geser horizontal:
• 0,85 'c cf A
• s yA f⋅
• nQΣ
Lebar efektif:
Bentang efektif merupakan penyederhanaan distribusi beban pada serat atas gelagar
komposit.
Besarnya nilai lebar efektif (beff
) adalah nilai minimum dari
– 2 × 1/8 bentang jembatan
– 2 × 0.5 jarak antar Gelagar
– 2 × 6 tebal pelat
Gambar D.15. Lebar Efektif (beff) Penampang Komposit
94
Analisis Elastis
Analisis Plastis
Aplikasi Perencanaan:
– Panjang bentang = 20.0m
– Lebar lajur lalu-lintas = 7.0m
– Jarak antar Gelagar = 1.5m
– Tebal Perkerasan = 0.25m
023
1
022
1
23
2
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+−+=
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+−=
elantaiprofil
profilprofileeff
tranf
elantaiprofil
profileeff
xhh
AIxb
nI
xhh
Axb
nS
( )412
1
2
2
23lantaiprofil
lantaieffprofil
lantaieffprofil
profillantaieff
tranf
profillantai
lantaieffs
ss
cse
hh
nhb
A
nhb
AI
hbn
I
hh
nhb
A
Ad
hdx
+
+++=
+
+=
+=
'22
'
'85.0
'.85.0
hfyAM
xh
hh
fcbfyA
x
fyAxbfcFF
profilprofilpl
pllantai
profil
eff
profilprofilpl
profilprofilpleffbajac
=
−+=
=
=→=
( ) 0.85 '.
' "
= +
− = + ⋅
= ⋅ + ⋅
TS cs cc
profil cs profil eff c cs profil
pl cc cs
F F F
A A fy fc b h A fy
M F h F h
h’
h” h’
95
1. Penentuan beban dan perhitungan gaya dalam
Beban Mati:
Momen akibat beban mati
– Akibat berat lantai (Mdeck
)
– Akibat berat Gelagar (perkiraan awal)
Geser akibat beban mati
– Akibat berat lantai
– Akibat berat Gelagar (perkiraan awal)
( )
( )( )
2 2
2
1 18 81 1.6 0.25 25 / 208500kNm
γ= ⋅ = × ×
= × ×
=
lantai lantai girder lantai beton
lantai
M q l jarak tebal l
m m kN m m
M
2 21 11.5 / 20 758 8
= = × =girder girderM q l kN m m kNm
( ) ( ) kNmmkNmmltebaljaraklqV betonlantaigirderlantailantai 10020/25*25.0*6.121**
21
21
==== γ
kNmkNlqV girdergirder 1520*5.121
21
===
Gambar D.16. Tambak Samping dan Melintang Jembatan
96
Beban Lajur (lane load) a. UDL
– Momen (MUDL
) – Geser (V
UDL)
b. KEL – Momen (M
KEL)
– Geser (V
UDL)
Total UDL dan KEL – Momen (M
LAJUR)
– Geser(V
LAJUR)
c. Beban truk “T”
– Momen (Mtruk
)
– Geser (Vtruk
)
d. Beban lalu lintas maksimum
Beban lalu-lintas yang digunakan dalam desain adalah beban yang memberikan gaya
dalam maksimum antara beban lajur dan beban truk.
– Momen maksimum (MLL
)
– Geser maksimum (VLL
)
( ) kNmmmmkNlqM UDLUDL 72020*6.1*/981
81 222 ===
( ) kNmmmmkNlqV UDLUDL 14420*5.1*/921
21 2 ===
( )[ ] kNmmmmkNlPM KELKEL 6.50920*6.13.1*/4941
41
===
( ) kNmmmkNPV KELKEL 515.13.1*/4921
21
===
kNmkNmkNmMMM KELUDLLAJUR 6.12296.509720 =+=+=
kNkNkNVVV KELUDLLAJUR 19551144 =+=+=
( ) ( ) ( )[ ]kNmM
mkNmkNmkNPlimpakM
TRUK
TRUK
5.13473*5.1125*5.1125.2*254.1)1(
=++=Σ+=
( ) ( )[ ] kNkNkNkNPlimpakVTRUK 8.30225*55.05.112*8.05.1124.1)1( =++=Σ+=
( ) kNmMMM TRUKLAJURLL 5.1347,max ==
( ) kNVVV TRUKLAJURLL 8.302,max ==
97
– Momen ultimit (MU)
– Momen ultimit (MU)
2. Perencanaan gelagar komposit
Lebar efektif
– 1/8 Panjang bentang = 20m/8 = 2.5m
– 0.5 Jarak antar gelagar = 0.5 x 1.5m = 0.75m menentukan
– 6 x tebal pelat = 6 x 0.25m = 1.5m
Analisis plastis
– Initial desain Gelagar baja (900.400.14.20)
– Cek kekompakan profil
Web
Flens
– Analisis Penampang Komposit
a < tebal lantai (250mm) yang mengalami tekan hanya bagian beton saja
( ) ( ) ( ) kNmkNmkNmkNmMMMMM
U
LLGirderLantaiU
9.31575.13478.1751.15003.18.11.13.1
=++=++=
( ) ( ) ( ) kNkNkNkNVVVVV
U
LLGirderLantaiU
5.6918.3028.1151.11003.18.11.13.1
=++=++=
900 2 20 61.414
1680 1680 108.4240
λ
− ×= =
= = =
w
wy
ht
f MPa
h/tw < λ
p web kompak, φ = 0.85 dan
Mn menggunakan analisis plastis
400 102 2 20
170 170 10.97240
λ
= =×
= = =
f
f
f
bt
fy MPa
b/2tf < λ
f web kompak,
Mn menggunakan analisis plastis
228040 240 1820.85 ' 0.85 29 1500
× ×= = =
× ×profil y profil
c eff
A f mm MPaa mmf b MPa mm
98
– Kuat Lentur Struktur Komposit
– Kuat Geser Struktur Komposit
Penghubung Geser
– Dipakai penghubung geser tipe paku diameter 20mm (Asc
=314mm2)
– Kuat geser penghubung geser
– Gaya Geser maksimum
– Jumlah penghubung geser (untuk 0.5 bentang)
188 buah untuk seluruh bentang
– Jarak maksimum penghubung geser
– Jarak antar penghubung geser
Serviceability
– Rasio modulus
2
2 2
900 18228040 240 2502 2
4098326400 40098.30.85 40098.3 3483.6 3157.9φ
⎛ ⎞= × + −⎜ ⎟
⎝ ⎠⎛ ⎞= × + −⎜ ⎟⎝ ⎠
= == × = > →
profiln profil profil lantai
n
n
H aM A fy tebal
mm mmmm MPa mm
M Nmm kNmM kNm kNm kN OK
1100 900 2 20 1100 61.4 7114 240
0.6 0.6 240 (900 2 20 ) 14 1733760
1733.8 659
− ×< → < → < →
= = × × − × × =
= > →
w y
n y w w w
n
h OKt f MPa
V f h t MPa mm mm mm N
V kN kN OK
222 314)20(41
41 mmmmDAsc === ππ
2
2
314 370 116180 116.2
0.5 ' 0.5 314 29 4700 29 134.5min(116.2 ,134.5 ) 116.2
= = × = =
= = × × =
= =
n sc sc
n sc sc
n
Q A fu mm MPa N kN
Q A fc E mm MPa kNQ kN kN kN
2
0.85 ' 0.85 29 250 1500 9243.8
28040 240 6729.6
max(9243.8 ,6729.6 ) 9243.8
= = × × × =
= = × =
= =
sc lantai
sc profil profil
sc
F fc A MPa mm mm kN
F A fy mm MPa kN
F kN kN kN
9243.8 940.85 116.2φ
= = =×
scsc
n
F kNn buahQ kN
max 8 8 250 2000= × = × =sc lantais tebal mm mm
OKsmmbuah
mmnls scsc
sc →<=== max10518820000
99
– Luas transformasi beton
– Tinggi garis netral (y’)
– Inersia Transformasi (Itf )
Tabel D.1. Inersia Transformasi (Itf)
Segmen A (mm2)
yi(mm)
A * yi(mm3 )
Io (mm4 )
Io+A*(yi-y’)2
(mm4 )
Lantai Beton 47456.8 125 5932095.6 247170650.3 2411548861
Profil Baja 28040 700 19628000 3.84E+09 7503337939
75496.8 25560095.6 9914886799
– Defleksi ijin akibat beban hidup = L/800 = 25mm
– Defleksi akibat beban hidup
Jarak antar pengaku lateral
Pasang pengaku lateral tiap 4m.
Resume
• Profil : IBeam 900.400.14.20
• fy : 240MPa
9.74700
200000===
fcMPa
EE
nbeton
baja
21500 250' 47456.87.9
× ×= = = =eff lantailantai
lantai
b tebalA mm mmA mmn n
( ) ( ) ( )( ) mm
mmAyA
yi
yi 3392804047456
700*28040125*8.47456' 2 =+
+=
ΣΣ
=
[ ] 420 099149.9)'( mmEyyAII iitf +=−+Σ=
( )
( )( )
44
4
33
4
9 1.5 15005 5 14.1384 384 200000
1.4 49 1500 15001 1 3.648 48 200000 9.915 09
14.1 3.6 17.7 25
δπ
δ
δ δ δ
× ×= = =
×
× × ×= = =
× +
= + = + = < →
UDLUDL
profil tf
KELKEL
profil tf
LL UDL KEL
kPa m mmq l mmE I MPa mm
mm mmP l mmE I MPa E mm
mm mm mm mm OK
4
2
1.76 1.76
2.13 08 20000001.76 4.428040 240
= =
+= =
profil profil profilp y
y profil profil y profil
E Iy EL r
f A f
E mm MPa mmm MPa
100
• Tebal Pelat lantai : 250mm
• f’c : 29MPa
• Shear Connector : D20-100mm
Gambar D.17. Tampak Atas, Samping dan Melintang Jembatan Gelagar
Komposit
101
4.3.3. Gelagar Beton Bertulang
Tabel D.2. Bentang Ekonomis pada Jembatan Beton Bertulang
Gelagar Bertulangan Tunggal
Karena tulangan baja dipasang di daerah tegangan tarik bekerja, maka secara teoritis
disebut gelagar bertulangan tarik saja atau bertulangan tunggal, meskipun pada bagian
tekan dari penampang juga ditempatkan tulangan guna membentuk suatu kerangka
yang kokoh dan stabil.
Dengan menggunakan tegangan persegi ekivalen, kekuatan lentur Mn dapat diperoleh
berdasarkan keseimbangan statis dan kesesuaian regangan-tegangan di dalam
penampang komponen sebagaimana terlihat pada Gambar D.19 adalah sebagai
berikut: = 0.003
d
c a
0,85.f'c
d-a/
2
T1=As1.fy
C=0,85.f'c.ab
Penampang Potongan(a)
Diagram regangan(b)
Diagram Tegangan Aktual (c)
As
a
= 0.003
Blok Tegangan TekanPersegi Ekivalen
(d)
Garis Netral
d'
h
Jenis Bentang Ekonomis
Beton bertulang s/d 12 m
Beton prategang 12m s/d 30 m
Box Girder 30 s/d 50 m
Gambar D.19. Diagram Regangan-Tegangan Gelagar
Gambar D.18. Tampak Melintang Jembatan Gelagar Beton Bertulang
Lantai jembatan
SandaranTrotoar
Girder
Min.0,5 m
Min.0,5 m
N x ( 2,75 s/d 3,5 m )N = Jumlah lajur kendaraan
0,25 m
0.9 m
0,25 m
gelagar
102
Gaya tekan pada beton C adalah :
bafC c'85,0= (2.15)
dan gaya tarik pada baja T adalah :
ys fAT = (2.16)
dengan penggunaan teganagan fy memisalkan bahwa tulangan tarik meleleh sebelum
kehancuran beton dan keseimbangan gaya horisontal C=T menghasilkan kedalaman
blok tekan sebesar,
bffA
ac
ys'85,0
= (2.17)
Dan kedalaman garis sebesar,
1βac = (2.18)
Sehingga berdasarkan pasangan kopel antara gaya tarik tulangan tarik dan gaya tekan
beton diperoleh besar kapasitas gelagar menahan momen lentur,
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2adfAMn ys (2.19)
Gelagar Bertulangan Rangkap
Dapat diperlihatkan bahwa kriteria untuk menjamin keadaan leleh dari tulangan tekan
suatu penampang bertulangan rangkap pada saat dicapainya kekuatan nominal adalah:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛≥⎟
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−
yy
c
y
c
fdfdf
ff
600600.'85,085,01
'
1
'' βρρ (2.20)
Dengan menggunakan Gambar D.20, kriteria untuk melelehnya tulangan tekan
adalah:
= 0.003
d
c a
0,85.f'c
d-a/
2
T1=As1.fy
C=0,85.f'c.ab
As
a
= 0.003
Garis Netral
d'
h
Gambar D.20. Distibusi Regangan dan Tegangan Gelagar Bertulang
εcu εcu
εs > εy
Cs
Cc
103
ys εε ≥' (2.21)
Gaya-gaya dalam pada Gambar D.20 adalah
ydfbT ..ρ= (2.22)
xbfC cc 1'85,0 β= (2.23)
( ) bdffC cys '85,0 ' ρ−= (2.24)
Setelah menentukan bahwa tulangan tekan harus digunakan, apakah untuk syarat
kekuatan atau untuk pengendalian lendutan, berikut dibutuhkan pemilihan tulangan As
dan tulangan tekan As’ yang mencukupi. Untuk maksud ini kedua persamaan
keseimbangan dapat digunakan, yaitu :
TCC sc =+ (2.25)
( )'2
ddCadCM scn −+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −= (2.26)
Jika tulangan tekan tidak leleh, maka persamaan keseimbangan harus disusun kembali
dengan menggunakan suatu tegangan fs’ di dalam tulangan tekan yang sebanding
dengan regangan yang bersangkutan.
Gelagar T
Apabila gelagar dicor monolit dengan plat lantai (mutu beton sama antara gelagar dan
plat) dan terjadi interaksi antara gelagar dan plat yang menjadi satu kesatuan dalam
menahan momen yang terjadi. Gelagar demikian dikatakan sebagai gelagar T karena
penampangnya yang membentuk huruf T tipikal. Pada kondisi ini, sebagian plat beton
akan berfungsi sebagai sayap atas dari gelagar.
M+
Zona Tekan “T”
Akibat M-
Zona Tekan “T”
Akibat M+
Gambar D.21. Penampang Gelagar T
M-
104
bw
be
hf
Dalam analisa maupun perencanaan gelagar T terlebih dahulu harus menentukan lebar
efektif sayap gelagar T (be):
1. Untuk gelagar T seperti gambar di samping lebar efektif gelagar diambil nilai
terkecil dari:
- ¼ bentang gelagar
- 8 kali tebal plat (hf)
- ½ jarak as ke as dari gelagar yang bersebelahan
2. Untuk gelagar T dengan plat hanya pada satu sisi seperti gambar di samping lebar
efektif gelagar diambil nilai terkecil dari :
- 1/12 panjang bentang gelagar
- 6 hf
- ½ jarak bersih dengan gelagar di sebelahnya
Dalam analisis gelagar T terdapat 2 kondisi, yaitu :
1. Bila garis netral terletak dalam flens (sayap) c < hf, maka analisa penampang
dapat dilakukan sama dengan gelagar persegi dengan lebar gelagar = lebar efektif
(be).
Berdasarkan Gambar D.22. keseimbangan horisontal menghasilkan
T = Cc (2.28)
As.fy = 0,85.f’c.a. be (2.29)
ecxbxfAsxfya
'85,0= (2.30)
As
bw
d
hf
be
c a
0,85 f'cCc
Jd=d-a/2
T
Jika c < hf maka garis netral terletak di dalam sayap (flens), sehingga :
be
hf . ki hf . ka
bw
Garis Netral
a. Penampang b. Diagram Regangan c. Diagram Tegangan
Gambar D.22. Diagram Regangan-Tegangan c < hf
εcu
εs
105
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2.
2. adTatauMnadCcMn (2.31)
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2..
2...'.85,0 adfyAsatauMnadabcfMn e (2.32)
Mu = ø.Mn = 0,8.Mn (2.33)
Untuk kontrol daktilitas tulangan, digunakan cara sama dengan gelagar persegi
bertulangan tunggal.
2. Bila garis netral memotong badan, c > hf, maka gelagar diperlakukan sebagai
gelagar T murni.
3. Pada gelagar sayap
Luas zona tekan = (be - be).hf (2.34)
Syarat keseimbangan,
∑H = 0
Tf = Cf
hfbbcffyAsf we )..('.85,0. −=
fyhfbbcfAsf we )..('.85,0 −
= (2.35)
Sehingga,
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2.
2. hfdTfatauMnhfdCfMnf
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −−=
2..
2.).('.85,0 hfdfyAsfatauMnhfdhfbbcfMn we (2.36)
4. Pada gelagar badan
Luas tulangan tarik pada badan,
Asw = Astotal – Asf (2.37)
1. gelagar sayap 2. gelagar badan
As
bw
d
hf
be
a
0,85 f'c
Cw
Jd=d-a/2
TwAsf Asw
0,85 f'c
Tf
Cfhf
Jd=d-hf/2
c
= + = +garis netral
Gambar D.23. Diagram Regangan-Tegangan c > hf
106
gaya tekan, Cw = 0,85 . f’c . bw . a (2.38)
syarat keseimbangan gaya:
∑H = 0
Tw = Cw
Asw.fy = 0,85.f’c.a. bw
w
w
bcffyAs
a.'.85,0
.= (2.39)
Sehingga,
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2.
2. adTatauMnadCMn www
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2..
2...'.85,0 adfyAsatauMnadabcfMn www (2.40)
Jadi momen nominal gelagar T adalah:
wf MnMnMn +=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
2..
2.. adfyAshfdfyAsMn wf (2.41)
Geser Pada Gelagar
Tulangan geser pada dasarnya mempunyai empat fungsi, yaitu :
1. Memikul sebagian gaya geser rencana Vu.
2. Membatasi bertambahnya retak diagonal.
3. Memegang dan mengikat tulangan memanjang
4. Memberikan ikatan pada daerah beton yang tertekan
Perencanaan penampang akibat geser didasarkan pada persamaan:
Vu < ØV (2.42)
Kekuatan geser nominal ditentukan dengan memperhitungkan kontribusi beton
maupun tulangan sengkang, sehingga :
Vn = Vc + Vs (2.43)
Untuk komponen struktur yang menahan geser dan lentur saja, kekuatan beton tanpa
tulangan geser untuk menahan gaya geser.
dbfVc wc'
61
= (2.43)
Atau dengan menggunakan persamaan yang lebih rinci adalah sebagai berikut,
107
dbMu
dVufVc wwc ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +=
...12071 ' ρ (2.43)
Sedangkan besarnya kuat geser yang disumbangkan oleh tulangan geser berdasarkan
cara pemasangannya adalah sebagai berikut,
- Sengkang miring
( )αα cossin..+=
sdfyAvVs (2.43)
- Sengkang vertikal
s
dfyAvVs ..= (2.43)
Sengkang dipasang dengan jarak tidak lebih besar dari jarak yang telah disyaratkan
tidak boleh melebihi nilai-nilai berikut:
a. Seperempat nilai tinggi efektif gelagar (d)
b. 8 kali diameter tulangan memanjang terkecil
c. 24 kali diameter tulangan sengkang
d. Tidak lebih dari 300 mm.
4.3.4. Gelagar Beton Pratekan (Prategang)
Beton pratekan/prategang dimana tulangan bajanya ditarik/ditegangkan terhadap
beton. Penarikan ini menghasilkan system kesetimbangan pada tegangan dalam (tarik
pada baja dan tekan pada beton) yang akan meningkatkan kemampuan beton
menahan beban luar. Sifat beton yang kuat terhadap tekanan dan sebaliknya lemah
terhadap tarikan maka kemampuan menahan beban luar dapat ditingkatkan dengan
pemberian pratekan (Suproyadi, Bambang: 2007).
Penarikan tendon pratekan dapat dilakukan dengan dua cara:
• Dilakukan sebelum beton dicor (pre tensioning)
• Dilakukan setelah beton mengeras (post tensioning)
Perbedaan cara penarikan berpengaruh terhadap luas penampang yang digunakan
dalam perhitungan tegangan-tegangan yang terjadi baik dalam tahap initial stage
atau final stage. Perbedaan perhitungan luas penampang disajikan pada Tabel D.3.
108
Tabel D.3. Cara Penarikan Beton Pratekan
cara penarikan parameter yang digunakan
initial stage final stage
Pre-tensioning Atransformasi,Yg, It Atransformasi,Yg, It
Post-tensioning Agross, Yg, Ig Atrans, Ytrans, Itrans
Tahap pembebanan
Dalam peranacngan beton pratekan, tidak hanya ditinjau berdasarkan beban mati dan
hidup saja, tapi perlu diperhitungkan juga gaya prategang yang bekerja pada
penampang beton. Tahap pembebanan paling kritis biasanya sesaat setelah baja
ditegangkan (initial stage) dan pada masa pelayanan/akhir ( service/final stage).
Initial stage merupakan tahap gaya prategang dipindahkan pada beton dan belum ada
beban luar yang bekerja selain berat sendiri. Pada tahan ini gaya prategang maksimum
sebab belum ada kehilangan prategang dan kekuatan beton minimum sebab umur
beton masih muda, sehigga tegangan beton menjadi kritis. Pada sistem pre tensioning,
untuk mempercepat proses penarikan, tendon dilepas pada saat beton mencapai
sekitar 60% - 80% kekuatan yang disyaratkan. Pada sistem post tensioning, tendon
ditarik dalam dua atau tiga tahap untuk memberikan kesempatan pada beton agar
mencapai kekuatan yang disyaratkan gaya prategang diterapkan penuh.
Final stage merupakan pembebanan paling berat untuk kondisi masa
servis/pelayanan, dengan asumsi bahwa semua kehilangan prategang telah terjadi
sehingga gaya prategang telah mencapai nilai terkecil dan kombinasi beban luar
mencapai nilai maksimum, sebab telah bekerja beban mati, hidup dan beban lainnya.
Pendekatan Perencanaan
a. Perencanaan tegangan kerja (working stress design/WSD)
1) Pada sisi atas:
Initial stage : ,⋅⋅ ⋅
− + − ≤i tt i
M yP P e yt fA I I (2.44)
Final stage : ,⋅⋅ ⋅
− + − ≤tt f
Mf yP P e yt fA I I (2.45)
2) Pada sisi bawah:
Initial stage : ,⋅⋅ ⋅
− + − ≤i bc i
M yP P e yb fA I I (2.46)
109
Final stage : ,⋅ ⋅ ⋅
− + − ≤b tc f
P e y Mf yP fA I I (2.47)
Dimana:
ft,i = tegangan tarik ijin pada initial stage
ft,f = tegangan tarik ijin pada final stage
fc,i = tegangan tekan ijin pada initial stage
fc,f = tegangan tekan ijin pada final stage
b. Perencanaan kuat batas (ultimate stress design/USD)
1) Untuk komponen struktur dengan tendon terekat:
( )1
1 ''
γρ ω ω
β
⎛ ⎞⎡ ⎤= − + −⎜ ⎟⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎣ ⎦⎝ ⎠
p pups pu p
c p
f df ff d (2.48)
Jika tulangan tekan diperhitungkan, maka ( )''
ρ ω ω⎡ ⎤
+ −⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
pup
c p
f df d
ambil > 0,17 dan
d’ tidak lebih dari 0,15d.
2) Untuk komponen struktur dengan tendon tidak terekat:
a) Untuk gelagar dengan perbandingan bentang dan tinggi penampang ≤ 35
( )'70 400100ρ
= + + < +cps se se
p
ff f f (2.49)
b) Untuk gelagar dengan perbandingan bentang dan tinggi penampang > 35
( )'70 200300ρ
= + + < +cps se se
p
ff f f (2.50)
Dimana:
fps = tegangan nominal baja prategang, nilainya < fpy (MPa)
fpu = kuat tarik baja prategang (MPa)
fse = tegangan efektif baja prategang (MPa)
fpy = kuat leleh baja prategang (MPa)
ρp = rasio tulangan prategang terhadap luas penampang beton
d = jarak dari serat tekan terluar ke titik berat tulangan tarik non-prategang, mm
dp = jarak dari serat tekan terluar ke titik berat tulangan prategang, mm
ω = indeks tulangan tarik non-prategang = ρfy/f’c
110
ω’ = indeks tulangan tarik non-prategang = ρ’fy/f’c
4.3.5. Jembatan Rangka Baja
Model-model jembatan rangka dapat dilihat pada Gambar A.33.
a. Standart
cb. Subdivided Pratt Truss with Substruts or Baltimore Truss
d. Subdivided Pratt Truss with Subties
b. Non Paralel Chord (Parker Truss)
e. Petit Truss/Pennsylvania Truss
Gambar D.24. Model-model Jembatan Rangka
h. Curve Chord
f. Pratt Truss with no Vertical g. Pratt Truss Standart
i. Subdivided
111
Perencanaan Jembatan Rangka Batang
a. Bangunan atas jembatan harus direncanakan sebagai struktur yang terletak bebas di atas
dua tumpuan (simple beam). Metoda analisa struktur harus berdasarkan atas anggapan
elastik linier untuk mendapatkan gaya-gaya dalam, sedangkan untuk analisa dimensi
komponen dan sambungan-sambungan menggunakan pendekatan kekuatan batas (limit
states).
b. Lendutan untuk struktur jembatan tidak melebihi lendutan yang diizinkan akibat beban
hidup sebesar 1/800 kali panjang bentang untuk struktur di atas 2 tumpuan atau 1/400 kali
panjang bentang untuk struktur kantilever.
c. Rangka jembatan standar harus diberikan anti lendut (camber) yang cukup untuk
mengimbangi lendutan akibat beban mati dan beban hidup sebesar minimal sebesar 150%
dan pada saat oprasional, camber yang terjadi akibat beban mati maksimal sebesar 1/300
kali panjang bentang serta pada saat uji coba (loading test) tidak boleh terjadi saging pada
saat beban penuh
d. Semua sambungan baut harus direncanakan sebagai sambungan friksi (friction bolt)
dengan koefisien slip = 0.30 untuk baja yang di Hot-dip Galvanized yang dibersihkan
dengan abrasi ringan, dan harus diperiksa terhadap kekuatan geser dan tumpuan
e. Jembatan harus direncanakan terhadap pengaruh fatik. Pengelasan dan sambungan baut,
termasuk lokasi lubang baut dan prosedur pengelasan, harus direncanakan sedemikian
rupa sehingga menjamin tidak terjadi konsentrasi tegangan yang terjadi untuk
menghindari keruntuhan akibat fatik
f. Mengingat lantai beton jembatan dibuat insitu oleh pihak ketiga dan dengan
mempertimbangkan aspek pemeliharaan dimasa yang akan datang, gelagar melintang dan
gelagar memanjang direncanakan tidak sebagai gelagar komposit, perencanaan sistem
sambungan antara gelagar memanjang dengan gelagar melintang menggunakan sistem
end plate yang sesuai dan memperhatikan kemudahan pemasangan
g. Perencanaan lantai baja harus kuat terhadap beban beton basah dan berat sendiri, dan
diasumsikan hanya sebagai perancah pada saat pelaksanaan
h. Setiap jembatan harus dirancang dengan sistem pemasangan cara kantilever dan sebagai
bentang pemberat. Pemasangan jembatan rangka permanen dengan sistem kantilever
112
diharuskan menggunakan bentang pemberat (beban pengimbang), untuk memberikan
kesetimbangan pada bentang kantilever. Bentang pemberat merupakan bentang rangka
standar. Setiap bentang jembatan harus dirancang sebagai bentang pemberat dalam kelas
yang sama.
Tahapan Analisis Jembatan Rangka Baja
1. Analisa gaya dalam yang terjadi pada struktur jembatan dengan permodelan 2 dimensi
dan 3 dimensi yang menggunakan sofware khusus dengan kombinasi pembebanan ULS
& SLS.
2. Analisa tahap pelaksananan dengan permodelan 3 dimensi menggunakan sofware khusus
dengan kombinasi pembebanan SLS.
3. Analisa rasio tegangan yang terjadi pada struktur jembatan mengunakan sofware khusus
dengan kombinasi pembebanan ULS untuk analisa 1. & 2. seperti di atas.
4. Analisa sistem lantai, gelagar memanjang dan gelagar melintang dengan kombinasi
pembebanan ULS.
5. Analisa pembautan dengan kombinasi pembebanan SLS.
6. Analisa Fatique dengan kombinasi pembebanan SLS
7. Analisa plat sambungan (gusset plate) dengan kombinasi pembebanan SLS
8. Analisa camber, gap dan expansion joint jembatan dengan kombinasi pembebanan SLS
9. Analisa Perletakan ( elastomeric bearing, lateal stopper, seismic buffer & angkur) –SLS.
10. Analisa tahapan pelaksanaan (counter weight, cable, tower sementara) – SLS.
113
Tabel D.4 Berat Jembatan Rangka Baja
Rangka Baja Gelagar Baja
114
Gambar D.25. Jembatan Rangka Baja Kelas A
Gambar D.26. Jembatan Rangka Baja Kelas B
115
BAB V. STRUKTUR BAWAH JEMBATAN
Struktur bawah jembatan adalah struktur yang berfungsi menyalurkan beban dari struktur atas
termasuk beban lalu lintas ke tanah pendukung jembatan melalui fondasi. Jika tanah
pendukung jembatan tidak mampu menahan beban struktur termasuk beban hidupnya, maka
dibawah struktur bawah diperlukan fondasi tidak langsung yang dapat berupa sumuran, tiang
pancang dan tiang bor. Struktur bawah terbagi menjadi dua bagian yaitu kepala jembatan dan
pilar. 5.1. Umum 5.1.1. Bentuk Struktur Bawah Jembatan
Macam-macam bentuk struktur atas disajikan pada Gambar E.1 dan E.2
Gambar E.1 Tipikal Kepala Jembatan
80
Gambar E.2 Tipikal Pilar Jembatan
116
L
MAB
MAN
Kepala Jembatan
Kepala Jembatan
a b
5.1.2. Bagian-Bagian Struktur Bawah Jembatan
1. Kepala Jembatan
Kepala jembatan adalah struktur penghubung antara jalan dengan jembatan dan
sekaligus sebagai penopang struktur atas jembatan serta sebagai struktur penahan
tanah dibelakang kepala jembatan.
Penentuan Letak Kepala Jembatan
Untuk menghindari kerusakan dan kegagalan yang mungkin terjadi pada kepala
jembatan, maka sedapat mungkin kepala jembatan diletakkan pada:
• lereng/dinding sungai yang stabil, agar tanah dasar kepala jembatan tidak
mengalami scouring, dan lereng di kiri kanan kepala jembatan tidak longsor.
• alur sungai yang lurus, untuk menghindari tidak berfungsinya jembatan karena
perpindahan alur sungai, dan untuk menghindari longsornya kepala jembatan.
Untuk mendapatkan struktur atas yang ekonomis, maka sedapat mungkin kepala
jembatan diletakkan pada bentang yang terpendek.
Penentuan Bentang/jarak antar Kepala Jembatan
Penentuan jarak antara dua kepala jembatan (L) didasarkan kepada jenis dan
kondisi sungainya
- Bentang (L) = (a+b) / 2 , untuk Kondisi: sungai bukan limpasan banjir dan
sungai yang mengalami banjir tetapi tidak membawa hanyutan.
- Bentang (L) = b, untuk Kondisi sungai limpasan banjir dan sungai yang
mengalami banjir dengan membawa benda hanyutan.
Gambar E.3. Posisi kepala jembatan pada sungai
Bahan Kepala Jembatan
Kepala jembatan dapat dibuat dari pasangan batu kali atau beton bertulang.
Pasangan batu kali biasanya digunakan untuk kepala jembatan yang kedalaman
117
Blok Beton
Type Gravitasi Pasangan Batu Kali
D=1/6 ~ 1/8H
1:5
1/2 ~ 2/3H 1/2 ~ 1D
h H
Min 0,25m
T girder
min 0,3m < T girder, min 0,4 m
Pemakaian h < 5m h 5 s/d 12 m h 8 s/d 20 m
Type T dengan penopang Beton Bertulang
Type T Beton Bertilang
1/12 H
H h
1/12 ~ 1/14H
0,4 ~ 0,7 H
Penopang
0,4 ~ 0,7 H
1/3 H
0,3m
1/10 ~ 1/12 H
< T girder, min 0,4 m
T girder
sungainya kurang dari 5 m, dimana penggunaan batu kali masih memungkinkan
dan lebih murah daripada beton. Beton bertulang dapat digunakan untuk
pembuatan kepala jembatan yang kedalaman sungainya kurang dari 20 m, jika
lebih dari 20 m sudah tidak ekonomis.
Pasangan batu kali : ⇒ Type Gravitasi
Beton bertulang : ⇒ Type T dan Type T dengan penopang
Prakiraan dimensi untuk preliminary design
Gambar E.4. Preliminary design kepala jembatan
Gambar E.5 : Detail kepala jembatan
118
Permasalahan yang sering terjadi pada Kepala Jembatan
Pada jembatan yang berada pada tikungan sungai sering mengalami kerusakan
pada kepala jembatan sebagai akibat timbulnya scouring pada tikungan bagian
luar sungai. Kepala jembatan bisa tergeser atau longsor yang mengakibatkan
runtuhnya struktur atas. Untuk itu di harapkan untuk tidak membangun jembatan
pada tikungan sungai. Jika harus/terpaksa membangun jembatan pada tikungan,
maka pada dasar sungai dan dinding sungai pada tikungan bagian luar harus
diperbaiki/diperkeras.
Gambar E.6. Scouring pada tikungan sungai
Perbaikan pada dasar dan dinding sungai
Perbaikan pada dinding sungai dapat dilakukan dengan :
- Pemasangan Turap
- Pemasangan bronjong (Pasangan batu kosong dengan ikatan kawat)
- Pembuatan dinding penahan (pas. batu kali , beton)
- Pembuatan dinding pelindung (pas. batu kali , lempengan plat beton)
119
Bronjo
Cerucu
Bat
Pasangan Batu kali /
Pasangan Batu kali / beton
Perbaikan dasar sungai dapat dilakukan dengan :
- Pasangan batu kali - Cor beton - Pas. Batu kosong dengan tiang cerucuk
Gambar E.7. Perbaikan dinding dan dasar sungai
2. Pilar Jembatan
Pilar jembatan dapat dibuat dari pasangan batu kali, beton bertulang atau baja.
Pasangan batu kali biasanya digunakan untuk sungai yang kedalamannya kurang
dari 5 m, dimana penggunaan batu kali masih memungkinkan dan lebih murah
daripada beton. Beton bertulang sangat bebas penggunaannya. Baja biasanya
digunakan pada daerah-daerah pegunungan dimana kecepatan air banjirnya
sangat besar. Dengan penggunaan baja diharapkan hambatan terhadap air lebih
kecil, dan gaya tekanan air yang bekerja pada pilarpun lebih kecil. Penggunaan
pilar baja pada daerah pegunungan lebih baik dari pada beton karena terkait
dengan masalah kondisi lapangan dan pelaksanaan.
Jenis – jenis pilar:
- Pilar tunggal, terbuat dari pipa baja dan beton bertulang.
120
Pilar tunggal Pilar Perancah / Portal Pilar masif
- Pilar Perancah/portal , terbuat dari baja dan beton bertulang.
- Pilar masif , terbuat dari pasangan batu kali dan beton bertulang.
Gambar E.8. Jenis-jenis pilar
Pilar Jembatan Pasangan Batu Kali
Pilar dari pasangan batu kali digunakan dalam kondisi:
- Dalamnya sungai kurang dari 5 meter.
- Tidak untuk jembatan pada jalan klas utama.
- Cukup tersedia material batu kali di lokasi pekerjaan
- penggunaanya lebih murah daripada menggunakan beton atau baja.
Gambar E.9. Dimensi pilar dari pasangan batu kali
121
d = 0,8 ( 0,8 + 0,12 h + 0,025 w )
d = tebal dinding bagian atas pilar
Dinding semakin kebawah semakin tebal dengan kemiringan 20:1
h = tinggi pilar dari dasar sungai sampai tumpuan girder.
w = jarak dua tumpuan antara pilar dengan kepala jembatan atau antara pilar dengan pilar.
Gambar E.10. Pilar dari pasangan batu kali
Pilar Jembatan Beton Bertulang
Pilar dari beton bertulang dewasa ini cukup banyak digunakan dengan
pertimbangan:
- Kuat dan tahan lama - Tidak perlu perawatan - Mudah dibentuk sesuai dengan desain - Untuk daerah kota dan desa mudah untuk memperoleh materialnya.
Gambar E.11 Struktur Pilar Tunggal
122
Gambar E.12. Pilar Tunggal jembatan jalan Raya dan KA.
Gambar E.13. Pilar Perancah/Portal jembatan jalan Raya
Gambar E.14. Pilar masif/Dinding jembatan jalan Raya
123
Pilar Jembatan Baja
Pilar dari baja digunakan dengan pertimbangan:
- Aliran air sungai cukup deras, biasanya pada daerah pegunungan .
- Karena bentuknya ramping dapat mengurangi hambatan aliran air, sehingga
scouring pada dasar sungai dapat dihindari
- Meminimize gaya tekanan air dinamis pada saat banjir, karena penampangnya
yang lebih kecil daripada beton atau pasangan batu kali..
- Secara ekonomi penggunaan baja lebih menguntungkan karena tempatnya
yang sulit, seperti pada daerah pegunungan . Baja bisa dirangkai di pabrik, lalu
tinggal dipasang dilokasi pekerjaan.
Gambar E.15. Struktur Pilar Baja
124
Gambar E.16. Macam-macam Pilar Baja
Permasalahan yang sering terjadi pada Pilar Jembatan
Kasus yang sering terjadi pada pilar jembatan adalah terjadinya scouring dasar
sungai di sekitar kaki pilar, Scouring ini dapat disebabkan oleh:
• Bentuk penampang pilar yang kurang baik, sehingga menimbulkan olakan air
pada dasar sungai yang mengakibatkan scouring.
• Pilar-pilar yang dibuat tidak sejajar dengan arah aliran air ,yang dapat
menimbulkan local scouring pada dasar sungai.
Gambar E.17. Aliran air pada penampang pilar
125
Gambar E.18. Pilar tidak sejajar dengan arah aliran air
Gambar E.19. Local Scouring pada dasar Pilar
Perlindungan Pilar terhadap scouring
Perlindungan Pilar terhadap scouring dapat dilakukan dengan:
126
a. memperkeras dasar sungai disekitar pilar . Perkerasan ini dapat dilakukan
dengan pasangan batu kali ( gambar 2 ), pasangan beton atau dengan cerucuk
yang sela-selanya diisi batu kosong. Penggunaan cerucuk ini dimungkinkan
jika tanah dasar sungai bukan bebatuan, dan air sungai tidak pernah kering,
sebab jika air sungai kadang-kadang kering, maka cerucuk akan lapuk.
b. Pemasangan Sheet pile mengelilingi pondasi pilar (gambar 4). Cara ini juga
dimungkinkan jika tanah dasar pilar bukan bebatuan.
Gambar E.20 : Perlindungan Pilar terhadap scouring
5.2. Konsep Perencanaan Struktur Bawah Jembatan
5.2.1. Kepala Jembatan
• Tidak ditempatkan pada belokan luar sungai
• Tidak ditempatkan pada aliran air sungai
• Tidak ditempatkan di atas bidang gelincir lereng sungai.
• Tidak ditempatkan pada lereng sungai jika digunakan fondasi dangkal
127
Beban Tetap
Beban Mati
Beban Mati Tambahan
Beban Hidup
Berat sendiri konstruksi, sesuai dengan Berat Jenis material pembentuk konstruksi:
Beban yang selalu ada yang tidak termasuk struktur penahan beban kendaraan , pipa drainasi, sandaran , tiang lampu, ornamen
Beban lalu lintas yang bekerja diatas jembatan: orang dan kendaraan
• fondasi kepala jembatan diupayakan untuk ditanam sampai kedalaman
pengaruh penggerusan aliran air sungai
5.2.2. Pilar Jembatan
• Tidak ditempatkan di tengah aliran air sungai
• Jika pilar ditempatkan pada aliran sungai maka pilar dibuat sepipih
mungkin dan sejajar dengan arah aliran air
• Bentuk disarankan bulat atau lancip
• Untuk daerah rawan gempa diupayakan untuk tidak menggunakan pilar
tunggal.
• Jika menggunakan pondasi dangkal, fondasi ditanam dibawah dasar
sungai sampai batas pengaruh gerusan aliran air sungai.
5.3. Perhitungan Struktur Bawah Jembatan
Pembebanan Struktur Bawah Jembatan
Kepala dan Pilar Jembatan harus diperhitungkan terhadap semua beban yang mungkin
terjadi pada jembatan , termasuk tumbukan kapal pada pilar jembatan bila jembatan
tersebut berada diatas selat atau laut. Sepertihalnya struktur atas, struktur bawah akan
menerima beban-beban sebagai berikut:
A. Beban tetap
128
Pilar jembatan Kepala Jembatan
P q0,5(L1+L2)
L2 L1 L1
Beban Lalu lintas Beban hidup atau beban lalulintas yang bekerja pada lantai jembatan adalah
beban merata sebesar 9 KN/m2, dan beban garis sebesar 49 KN/m. Beban yang
bekerja pada lantai jembatan ini diterima oleh girder atau rangka, yang
selanjutnya disalurkan ke kepala atau pilar jembatan.
Peninjauan Beban P dan q Pada Kepala dan Pilar Jembatan
Gambar E.22. Pembebanan Pada Pilar dan Kepala Jembatan oleh P dan q
Beban Rem Beban olah gaya rem adalah beban yang diakibatkan oleh kendaraan yang
berhenti secara bersamaan diatas jembatan. Beban ini ditimbulkan oleh adanya
gesekan antara roda kendaraan dengan lantai jembatan. Besarnya gaya rem
ditentukan menurut Gambar E.23. yang dianggap ada pada semua lajur lalu lintas
tanpa dikalikan dengan faktor beban dinamis dan bekerja dalam satu arah yang
besarnya tergantung pada bentang jembatan. Beban rem tersebut dianggap
bekerja horisontal dalam arah sumbu jembatan . Beban rem yang diterima oleh
lantai jembatan ini didistribusikan ke pilar dan kepala jembatan oleh balok atau
rangka jembatan. Beban rem ini bekerja bersama-sama dengan beban p dan q
Pilar Jembatan Kepala Jembatan
q 0,5. L1
L2 L1 L1
129
Dalam memperkirakan pengaruh gaya rem terhadap perletakan dan bangunan
bawah jembatan, maka gesekan atau karakteristik perpindahan geser dari
perletakan ekspansi dan kekakuan bangunan bawah harus diperhitungkan.
Gambar E.23. Gaya Rem Pada Pilar dan Kepala Jembatan .
Gambar E.24. Diagram beban rem
B. Aksi Lingkungan
Beban Angin Besarnya beban akibat gaya angin yang bekerja pada struktur sebesar
TEW = 0,0006 Cw (Vw)2 d [ kN /m] ( gaya angin yang bekerja pada jembatan)
TEW = 0,0012 Cw (Vw)2 [ kN /m] ( gaya angin yang bekerja pada kendaraan)
VW adalah kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau
CW adalah koefisien seret - lihat Tabel E.1.
d adalah tinggi bagian samping jembatan (m)
Luas ekivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang masif dalam
arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Untuk jembatan rangka luas ekivalen ini
dianggap 30 % dari luas yang dibatasi oleh batang-batang bagian terluar;
SK.SNI T-02-2005 / Lajur (2.75m) μ = 0.15
Pilar JembatanKepala Jembatan
L2L1 L1
Rol Pq
Gaya Rem
SendiPq
Gaya Rem
Sendi Rol
130
Tabel E.1. Koefisien seret CW
Bidang yang ditekan angin CW
Bangunan atas
b/d = 1.0
b/d = 2.0
b/d ≥ 6.0
2.1
(3)
1.5
(3)
1.25
(3)
kendaraan 1.2
b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran
d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran
Untuk harga antara dari b / d bisa diinterpolasi linier
Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, Cw harus dinaikkan sebesar 3
% untuk setiap derajat superelevasi, dengan kenaikan maksimum 2,5 %
Tabel E.2. Kecepatan angin rencana VW
Keadaan Batas Lokasi Sampai 5 km dari pantai > 5 km dari pantai
Daya layan 30 m/s 25 m/s
Ultimit 35 m/s 30 m/s
Gambar E.25. Beban angin yang bekerja pada struktur.
Peninjuan beban angin pada saat tidak ada kendaraan
Angin tekan 100% dari TEW dan ngin hisap 50% dari TEW jembatan
131
Gambar E.26. Beban angin pada kendaraan dan pada struktur girder.
Peninjuan beban angin pada jembatan saat ada kendaraan
Angin tekan 50% dari TEW jembatan dan angin hisap 25% dari TEW jembatan
Dan yang bekerja pada kendaraan 100% dari TEW kendaraan
Gambar E.27. Beban angin pada kendaraan dan pada struktur rangka.
TEW
TEW
Keadaan Dengan Beban Hidup
15 % 15 % 7,5 %
100 %
2
b
30 %
d
Keadaan Tanpa Beban Hidup
132
b. Beban Tumbukan Kendaraan Beban akibat tumbukan kendaraan pada pilar jembatan jalan layang ditentukan
sebesar 1000 kN pada arah tegak lurus jembatan dan sebesar 500 kN pada arah
memanjang jembatan.
Keduanya bekerja pada tinggi 1,8 m dari permukaan jalan dibawah jembatan.
Gambar E.28. Beban tumbukan kendaraan pada pilar jalan layang c. Beban tumbukan kapal Beban tumbukan kapal adalah beban yang ditimbulkan oleh gaya tumbuk kapal
ketika kapal membentur pilon atau pilkar jembatan. Jembatan yang menyeberangi
laut, selat atau sungai yang besar yang dilewati kapal, pilar dan pylon jembatan
harus diperhtungkan terhadap tumbukan kapal. Untuk menghindari kerusakan
pilar dan pylon jembatan maka pada bagian yang mungkin ditumbuk kapal harus
diperlengkapi dengan fender. System fender bisa terpisah dari struktur pilar dan
pylon atau menyatu dengan pilar dan pylon. Fender berfungsi sebagai penyerap
energi tumbuk kapal sekaligus meneruskan sisa gaya ke pilar atau pylon, bagi
sistem fender yang menyatu dengan pilar atau pylon.
Energi tumbukan kapal dapat dihitung berdasarkan perumusan gaya-akselerasi (F
= ma) sebagai berikut :
∫= dxxFKE )(
gVWxCKE H
2)(5,0=
dengan pengertian :
KE = energi kinetik dari kapal desain (tm)
F(x) = gaya pelindung struktur F(t) sebagai fungsi lendutan x (m)
133
C H = koefisien hidrodinamis masa air yang bergerak bersama kapal, yang
merupakan
interpolasi antara :
a. 1,05 untuk jarak bebas dasar kapal ke dasar perairan ≥ 0,5 x d
b. 1,25 untuk jarak bebas dasar kapal ke dasar perairan ≤ 0,1 x d
d = Tinggi bagian yang terendam dalam air (Sarat kapal)
W = tonase perpindahan kapal (t), berat total kapal pada beban penuh
Tumbukan kapal diperhitungkan ekuivalen dengan gaya tumbukan statis pada
obyek yang kaku dengan rumus berikut : 1/ 2( ) (12,5 )ST DWT xV=
keterangan :
TS = gaya tumbukan kapal sebagai gaya statis ekuivalen (t)
DWT = tonase berat mati muatan kapal (t) = berat kargo, bahan bakar, air dan persediaan
V = kecepatan tumbukan kapal (m/s)
Gambar E.29. Beban tumbukan kapal pada pilar / pylon dari depan
Untuk menahan tumbukan ini diperlukan fender terpisah yang dipasang didepan
pilar atau pylon jembatan.
Untuk kapal yang membentur pilar atau pylon dari arah samping dapat digunakan
rumusan sebagai berikut :
134
w DWT Wa= +
Gambar E.29. Beban tumbukan kapal pada pilar dan pylon dari samping. Keterangan:
E = energi kinetik Tumbuk Kapal (tm)
E sin α = Energi kinetik yang diterima oleh fender
R = Gaya statis yang didustribusikan oleh fender ke pilar atau pylon
CH = koefisien hidrodinamis masa air yang bergerak bersama kapal,
d = Tinggi bagian yang terendam dalam air (Sarat kapal)
W = tonase perpindahan kapal (t), berat total kapal pada beban penuh
Lpp = Panjang bagian yang terendam dalam air
20,5 ( )HC x W VEg
=2
3 2
1 .4
t m1.03 , = 9.81 m dt
pp a
a
Wa d L
g
π γ
γ
=
=
135
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3
CH
C
Gambar E.30. Nilai C kapal
Gambar E.31. Nilai Cw kapal
Gambar E.32. Beban tumbukan kapal pada pilar / pylon dari samping kapal
136
Gambar E.33. Bentuk dan ukuran kapal
Tabel E.3. Ukuran kapal
Tabel E.4. Type dan ukuran fender
Bentuk Fender Nomor TYpe
Dimensi ( cm) Energi (E)
(ton.m)
Kapas itas (R)
(ton) a b c
FV005-1-1 FV005-1-2 FV005-1-3 FV005-1-4
100 100 100 100
120 120 120 120
90 90 90 90
4,5 4,0 3,0 2,0
35 30 23 15
FV005-2-1 FV005-2-2 FV005-2-3 FV005-2-4
150 150 150 150
170 170 170 170
70 70 70 70
6,8 6,0 4,5 3,0
52 45 34 23
137
FV005-3-1 FV005-3-2 FV005-3-3 FV005-3-4
200 200 200 200
220 220 220 220
63,5 63,5 63,5 63,5
9,1 8,1 6,0 4,0
69 60 46 31
FV005-4-1 FV005-4-2 FV005-4-3 FV005-4-4
250 250 250 250
270 270 270 270
80 80 80 80
11,0 10,0 7,5 5,0
86 75 57 38
FV005-5-1 FV005-5-2 FV005-5-3 FV005-5-4
300 300 300 300
320 320 320 320
72,5 72,5 72,5 72,5
13,0 12,0 9,0 6,0
103 90 68 45
d. Beban Air Mengalir 1) Pilar jembatan yang terendam oleh air banjir harus diperhitungkan terhadap
gaya air mengalir yang tertahan oleh pilar setinggi air banjir. Gaya air mengalir
dihitung dengan rumus
TEFw = 0,5 CD ( Vs )2 Ad [ kN ]
dengan pengertian :
Vs adalah kecepatan air rata-rata (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau.
CD adalah koefisien seret
Ad adalah luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi sama
dengan kedalaman aliran
2) Bila pilar tipe dinding membuat sudut dengan arah aliran, gaya angkat
melintang akan semakin meningkat. Harga nominal dari gaya-gaya ini, dalam
arah tegak lurus gaya seret, adalah:
TEFw = 0,5 Cl ( Vs )2 AL [ kN ]
dengan pengertian :
VS adalah kecepatan air (m/dt)
Cl adalah koefisien angkat
AL adalah luas proyeksi pilar sejajar arah aliran (m2), dengan tinggi sama dengan
kedalaman aliran
VS = kecepatan rata-rata = Va :1,4
jika tidak diketahui Va dapat diambil 3 m/dt
138
Gambar E.34. Koefisien seret
Gambar E.35. Luas proyeksi pilar
Gambar E.36. Tekanan air mengalir pada pilar
Permukaan air banjir
TEFw
0,6h
h
139
e. Beban Tumbukan Benda Hanyutan Pilar jembatan yang terendam oleh air banjir harus diperhitungkan menerima
tumbukan benda hanyutan bawaan air banjir yang bekerja pada permukaan air
banjir. Besarnya tumbukan benda hanyutan ditentukan dengan rumus:
dengan pengertian :
M adalah massa batang kayu = 2 ton
Va adalah kecepatan air permukaan (m/dt) pada keadaan batas yang ditinjau.
Dalam hal tidak adanya penyelidikan yang terperinci mengenai bentuk diagram
kecepatan dilokasi jembatan, Va bisa diambil 1,4 kali kecepatan rata-rata Vs.
Jika tidak diketahui ; Va = 3 m/dt
d adalah lendutan elastis ekuivalen (m)
Tabel E.5. Lendutan ekuivalen untuk tumbukan benda hanyutan
Tipe Pilar d (m)
Pilar beton masif
Tiang beton perancah/ portal
Tiang baja perancah /portal/truss
0.075
0.150
0.300
Beban akibat tumbukan benda hanyutan ini ditinjau bersamaan dengan beban air
mengalir.
Gambar E.37. Gaya tumbuk benda hanyutan pada pilar
2.( ) (KN)aEF
M VTd
=
TEF Permukaan air banjir
140
f. Beban Gempa Jembatan yang dibangun pada daerah rawan gempa harus diperhitungkan
terhadap beban gempa. Untuk jembatan lurus dengan ketinggian pilar tidak
mencapa 30 m dapat dilakukan analisa statis ekuivalen. Untuk jembatan yang
melingkar atau jembatan dengan ketinggian pilar diatas 30 m harus dilakukan
analisa dinamis.
Beban statis ekuivalen dihitung denga rumus
Gambar E.38. Gaya gempa pada pilar
dimana:
T*EQ : adalah Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN)
C : adalah Koefisien geser dasar untuk daerah , waktu dan kondisi tanah
setempat yang sesuai
I : adalah Faktor kepentingan
S : adalah Faktor tipe bangunan
WT : Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa,
diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kN)
Koefisien geser dasar (C)
Nilai C diperoleh dari gambar E.41. yang sesuai dengan daerah gempa dimana
jembatan tersebut dibangun, Nilai C ditentukan berdasar pada wilayah gempa,
jenis tanah dibawah jembatan dan waktu getar dari struktur pilar jembatan.
Jenis tanah yang didapatkan dari hasil uji tanah dapat dilihat pada tabel E.6.
Waktu getar (T)
Waktu getar adalah waktu yang digunakan oleh setruktur pilar pada saat
mengalami simpangan bolak balik. Waktu getar dihitung dengan rumus-rumus
berikut:
. . . (kN)EQ TT C I S W=
2
DL + DL tambahan + setengah berat pilar ( kN)
percepatan gravitasi bumi = 9,81 (m/dt ) = Kekakuan gabungan (kN/m)
TP
P
W
gK
=
=
2.
TP
p
WTg K
π=
TEQ
141
Gambar E.39.Bentuk pilar dan nilai Kp
Gambar E.40. Peta wilayah gempa
142
Gambar E.41. Diagram nilai koefisien gempa dasar C
143
Tabel E.6. Jenis tanah untuk koefisien geser dasar
Jenis Tanah Tanah Teguh Tanah Sedang Tanah
Lunak Untuk seluruh jenis tanah ≤ 3 m > 3 m sampai 25 m > 25 m Untuk tanah kohesif dengan kekuatan geser undrained rata-rata tidak melebihi 50 kPa:
≤ 6 m
> 6 m sampai 25 m
> 25 m
Pada tempat dimana hamparan tanah salah satunya mempunyai sifat kohesif dengan kekuatan geser undrained rata-rata lebih besar dari 100 kPa, atau tanah berbutir yang sangat padat:
≤ 9 m
> 9 m sampai 25 m
> 25 m
Untuk tanah kohesif dengan kekuatan geser undrained rata-rata tidak melebihi 200 kPa:
≤ 12 m
> 12 m sampai 30 m
> 30 m
Untuk tanah berbutir dengan ikatan matrik padat:
≤ 20 m
> 20 m sampai 40 m
> 40 m
Tabel E.7. Faktor kepentingan (I)
1. Jembatan memuat lebih dari 2000 kendaraan/hari, jembatan pada jalan raya utama atau arteri dan jembatan dimana tidak ada rute alternatif.
1,2
2. Seluruh jembatan permanen lainnya dimana rute alternatif tersedia, tidak termasuk jembatan yang direncanakan untuk pembebanan lalu lintas yang dikurangi.
1,0
3. Jembatan sementara.
0,8
Tabel E.8. Faktor tipe bangunan (S)
Tipe Jembatan
(1)
Jembatan dengan
Daerah Sendi Beton Bertulang atau Baja
Jembatan dengan Daerah Sendi Beton
Prategang
Prategang Parsial (2)
Prategang Penuh
(2) Tipe A (3) 1,0 F 1,15 F 1,3 F
Tipe B (3) 1,0 F 1,15 F 1,3 F
144
Tipe C 3,0 3,0 3,0
CATATAN (1) Jembatan mungkin mempunyai tipe bangunan yang berbeda pada arah melintang dan memanjang, dan tipe bangunan yang sesuai harus digunakan untuk masing- masing arah.
CATATAN (2) Yang dimaksud dalam tabel ini, beton prategang parsial mempunyai pra-penegangan yang cukup untuk kira-kira mengimbangi pengaruh dari beban tetap rencana dan selebihnya diimbangi oleh tulangan biasa. Beton prategang penuh mempunyai prapenegangan yang cukup untuk mengimbangi pengaruh beban total rencana.
CATATAN (3) F = Faktor perangkaan
= 1,25 – 0,025 n ; F ≥ 1,00
n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral pada masing-masing bagian monolit dari jembatan yang berdiri sendiri-sendiri (misalnya : bagian-bagian yang dipisahkan oleh sambungan siar muai yang memberikan keleluasan untuk bergerak dalam arah lateral secara sendiri-sendiri)
CATATAN (4) Tipe A: jembatan daktail (bangunan atas bersatu dengan bangunan
bawah) Tipe B:jembatan daktail (bangunan atas terpisah dengan
bangunan bawah) Tipe C:jembatan tidak daktail (tanpa sendi plastis)
Ketentuan khusus untuk pilar tinggi
Untuk pilar tinggi berat pilar dapat menjadi cukup besar untuk mengubah respons
bangunan akibat gerakan gempa, maka beban statis ekuivalen arah horisontal
pada pilar harus disebarkan sesuai dengan Gambar E.41. Untuk pilar yang lebih
tinggi dari 30 m peninjauan gempa dilakukan dengan analisa dinamis .
145
Gambar E.42. Beban gempa pada pilar tinggi
Beban vertikal statis ekuivalen
Untuk perencanaan perletakan dan sambungan, gaya gempa vertikal dihitung
dengan menggunakan percepatan vertikal (keatas atau kebawah) sebesar 0.1 g,
yang harus bekerja secara bersamaan dengan gaya horisontal Gaya ini jangan
dikurangi oleh berat sendiri jembatan dan bangunan pelengkapnya. Gaya gempa
vertikal bekerja pada bangunan berdasarkan pembagian massa, dan pembagian
gaya gempa antara bangunan atas dan bangunan bawah harus sebanding dengan
kekakuan relatif dari perletakan atau sambungannya.
C. Beban Khusus
Gaya Sentrifugal
Jembatan yang melingkar harus diperhitungkan gaya horisontal radial yang
dianggap bekerja pada tinggi 1,8 m di atas lantai kendaraan. Gaya horisontal
tersebut harus sebanding dengan beban lajur D yang dianggap ada pada semua
jalur lalu lintas tanpa dikalikan dengan faktor kejut. Beban lajur D disini tidak
boleh direduksi bila panjang bentang melebihi 30 m.
Gaya sentrifugal harus bekerja secara bersamaan dengan pembebanan "D" atau
"T" dengan pola yang sama sepanjang jembatan.
Gaya sentrifugal ditentukan dengan rumus berikut:
dimana :
TTR :adalah gaya sentrifugal yang bekerja pada lantai jembatan
V :adalah kecepatan lalu lintas rencana (km/jam)
R :adalah jari-jari lengkungan (m)
D : adalah beban lajur lalu lintas
20,79TR
VT DR
=
146
Gambar E.43. Arah kerja beban sentrifugal 5.4. Perhitungan Struktur Bawah Jembatan 5.4.1. Kepala Jembatan
Gaya –gaya yang bekerja pada kepala jembatan
Gambar E.44. Gaya-gaya yang bekerja pada kepala jembatan
Gaya-gaya yang harus diperhitungkan terhadap kepala jembatan adalah:
1. Beban dari struktur atas termasuk beban hidup diatasnya.
147
2. Beban perkerasan jalan dan beban lalu lintas dibelakang kepala jembatan
3. Beban tekanan tanah aktif dan beban tekanan air di belakang kepala jembatan
4. Gaya horizontal di belakang kepala jembatan akibat perkerasan jalan dan beban
lalu lintas di belakang kepala jembatan.
5. Berat sendiri struktur dan timbunan tanah di belakang kepala jembatan.
5.4.2. Pilar Jembatan
Gaya – gaya pada Pilar Jembatan
Gaya-gaya yang harus diperhitungkan pada pilar jembatan adalah:
1. Beban dari struktur atas ( beban mati dan beban hidup termasuk gaya rem)
2. Beban angin yang bekerja pada struktur atas
3. Berat sendiri dari pilar
4. Gaya angkat oleh air ( jika pilar terendam dalam air sungai )
5. Tekanan air mengalir dan tumbukan benda hanyutan
6. Tumbukan kendaraan atau kapal
Gambar E.45. Gaya – gaya yang bekerja pada Pilar Jembatan
(a) Peninjauan arah melintang jembatan
R1~R7 : Reaksi struktur atas ( beban hidup dan beban mati) (t)
Hw : Beban angin yang bekerja pada struktur atas ( titik kerja .
pada pusat gaya berat bangunan atas) (t)
Wc : Berat pilar (t)
148
PR : Gaya tekanan air mengalir (t)
F : Gaya angkat keatas oleh air (t)
q1&q2 : Reaksi tanah pada pondasi (t/m2)
(b) Peninjauan arah memanjang jembatan
Rd : Beban mati struktur atas (t)
Rt : Beban hidup pada struktur atas (t)
Hs : Gaya horizontal akibat reaksi perletakan (t)
q3&q4 : Reaksi tanah pada pondasi (t/m2)
149
BAB VI FONDASI JEMBATAN
Fondasi jembatan merupakan struktur paling bawah dari jembatan yang meneruskan beban
dari struktur atas dan bawah jembatan ke tanah dibawahnya. fondasi ini memegang peranan
yang utama terhadap kestabilan jembatan pada saat menerima beban mati, hidup dan aksi
lingkungan, untuk itu fondasi tidak boleh turun, tergeser atau terguling. Untuk menjaga agar
fondasi tidak turun, tergeser atau terguling, maka fondasi seharusnya didudukkan pada tanah
keras, atau dijepit pada tanah yang kokoh.
6.1 Umum
6.1.1 Bentuk Pondasi Jembatan
Fondasi digolongkan dalam dua jenis, yaitu pondasi dalam dan fondasi dangkal. Pembedaan
dari keduanya didasarkan pada sistem pemanfaatan daya dukung tanahnya. Fondasi dalam
memanfaatkan tahanan gesek tanah pada dinding fondasi dan tahanan vertikal tanah dibawah
dasar fondasi, sedangkan fondasi dangkal hanya memanfaatkan tahanan vertikal tanah
dibawah fondasi sebagai daya dukungnya. Fondasi juga digolongkan dalam fondasi langsung
dan fondasi tidak langsung. Fondasi langsung adalah fondasi yang langsung menumpu tanah
dasar sebagai pendukung fondasi, sedangkan fondasi tidak langsung adalah fondasi yang
menggunakan perantara untuk menyalurkan beban ketanah pendukung. Perantaranya dapat
berupa tiang pancang, tiang bor atau berupa sumuran.
Pemilihan bentuk pondasi jembatan dipengaruhi oleh karakteristik kondisi tanah yang untuk
dapat memberikan dukungan terhadap bangunan di atasnya. Macam-macam bentuk struktur
atas disajikan pada Gambar F.1 dan F.2.
Gambar F.1. Pondasi Tiang pancang baja dan beton
150
Gambar F.2. Macam-macam Pondasi Jembatan
6.1.2 Bagian-bagian Pondasi Jembatan
Fondasi Dangkal / Fondasi langsung
Fondasi langsung
Fondasi langsung adalah fondasi yang langsung berdiri pada tanah yang keras tanpa melalui
perantara tiang atau sumuran. Fondasi langsung umumnya berupa fondasi plat setempat atau
fondasi plat menerus. Dasar fondasi umumnya tidak terlalu dalam, sehingga kemungkinan
tergerus / scour sangat besar, untuk itu fondasi langsung harus memenuhi beberapa
persyaratan.
Persyaratan Fondasi Langsung
1. Kedalaman lap. Pendukung ( tanah keras) max 4 m dari permukaan tanah.
Jenis Pondasi
Pondasi Dangkal
Pondasi Dalam
Pondasi Langsung
Pondasi Sumuran
Tiang Pancang
Tiang Bor
Sumuran
Kayu
Baja
Beton
Tiang H
Tiang Pipa
Bertulang
Pratekan
151
2. Lap. Tanah pendukung terbebas dari pengaruh penggerusan
3. Dasar fondasi masuk kedalam lap pendukung ( 1,00 ~ 1,50 m)
4. Fondasi dangkal yang mendukung kepala jembatan harus ditempatkan kedalam
kelandaian tebing sungai untuk memelihara daya dukung.
5. Jika fondasi terpaksa harus berdiri pada lapisan batu yang tidak memungkin kan
untuk digali, maka harus dipastikan bahwa batu tersebut cukup besar dan mampu
menahan pondasi, dan antara fondasi dengan lapisan batu dibawahnya harus
dipasang penahan geser.
Gambar F.3 . Fondasi langsung
Fondasi dangkal
Fondasi dangkal adalah fondasi yang kedalaman maksimumnya 5 m dibawah permukaan
tanah. Pondasi ini berupa pondasi telapak dan fondasi sumuran dangkal. Fondasi dangkal ini
hanya mengandalkan daya dukung tanah dasar sebagai kemampuannya.dalam menahan
beban kepala jembatan dan pilar.
Fondasi Telapak ( kedalaman 1 sampai 5 m )
Fondasi telapak adalah fondasi dangkal yang plat pondasinya langsung berhubungan dengan
tanah pendukungnya. Fondasi ini umumnya dibuat dengan kedalaman tidak lebih dari 5
meter, dengan perbandingan antara dalam dan lebar fondasi tidak lebih dari 1. Fondasi
telapak dapat dibuat persegi atau bulat. Daya dukung tanah dasar fondasi (qa) harus lebih
152
, 23
, 23
.. . . .
c cinv tg tgφ φ
=
=
besar atau sama dengan tegangan maksimum tanah akibat beban (q max.), sedangkan qa = q
ultimate ( qu ) dibagi dengan angka keamanan. Besarnya angka keamanan 1,5 sampai 3.
Gambar F.4. Diagram tegangan tanah pada fondasi dangkal
Daya dukung ultimate fondasi dangkal (qu) (t/m²) dapat dilakukan dengan analisa data dari
boring, sondir atau n SPT.
Data Boring
qu untuk tanah padat dan tidak ada air
JJeenniiss TTeellaappaakk RRuummuuss :: qquu ==…………(t/m²)
PPllaatt mmeenneerruuss cc..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,55..γγ..BB..NNγγ
BBuujjuurr ssaannggkkaarr 11,,33..cc..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,44..γγ..BB..NNγγ
LLiinnggkkaarraann 11,,33..cc..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,33..γγ..BB..NNγγ
qu untuk tanah lepas baik ada atau tidak ada air nilai c diganti dengan c’ dan φ diganti
dengan φ’
Keterangan: γ = berat isi tanah
q = γ.Z
max quq qaSF
≤ =
Z
153
c = Kohesi Tanah
φ = sudut geser dalam tanah
Nc, Nq, Nγ = faktor daya dukung tanah
Untuk mendiskripsikan jenis tanah lepas atau padat dapat digunakan acuan berikut: tanah
padat φ ≥ 30º dan tanah lepas φ < 30º
q max ≤ qa = qu / SF
SF Daya dukung = 1,5 ~ 3
Tabel F.1. Nilai Faktor Daya Dukung
untuk tanah padat jenuh air ( air tanah mencapai dasar fondasi) nilai qu perlu direduksi
hingga 50% , akibat pengaruh air tanah, daya dukung akan menurun.
JJeenniiss TTeellaappaakk RRuummuuss :: qquu ==……………………(t/m²)
PPllaatt mmeenneerruuss 00..55 ((cc..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,55..γγ..BB..NNγγ))
PPeennggaannttaarr TT.. PPoonnddaassii,, RRuuddyy DD::1155
154
BBuujjuurr ssaannggkkaarr 00..55 ((11,,33..cc..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,44..γγ..BB..NNγγ))
LLiinnggkkaarraann 00..55 ((11,,33..cc..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,33..γγ..BB..NNγγ))
Apabila tanah yang diuji dengan triaksial test merupakan tanah yang jenuh air maka c yang
digunakan adalah cu, dan γ yang digunakan adalah γsub,
dimana γsub = γsat - γw
Keterangan: cu = kuat geser tanah jenuh air / tanpa drinasi
γsub = berat isi tanah celup
γsat = berat isi tanah jenuh
γw = berat isi air
q = γsub.Z
Z = Kedalaman pondasi
B = lebar pondasi
JJeenniiss TTeellaappaakk RRuummuuss :: qquu ==……………………(t/m²)
PPllaatt mmeenneerruuss ccuu..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,55..γγssuubb..BB..NNγγ
BBuujjuurr ssaannggkkaarr 11,,33..ccuu..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,44..γγssuubb..BB..NNγγ
LLiinnggkkaarraann 11,,33..ccuu..NNcc ++ qq..NNqq ++ 00,,33..γγssuubb..BB..NNγγ
Data Sondir
Data sondir dari nilai tahanan ujung conus (qc) dapat digunakan untuk menghitung fondasi
dangkal dengan pendekatan , melalui korelasi qc dengan parameter c, φ dan γ, dan nilai c
dapat diambil sebesar 0.05 qc. Atau dengan pendekatan/ rumus empiris Meyerhof qa = qc
/20
qa = daya dukung izin (kg/cm2)
qc = tahan ujung konus (kg/cm2)
155
Korelasi tahanan ujung dengan sudut geser
0
50
100
150
200
250
300
350
0 10 20 30 40 50
Sudut Geser dalam tanah ( …O)
Taha
nan
Uju
ng C
onus
(qc)
( kg
/cm
2 )
Nilai φ dan γ didapatkan dari diagram / gambar dibawah :
Gambar F.5.Korelasi qc dengan φ
Gambar F.6. Korelasi φ dengan γ
Gambar F.7. Korelasi cu dengan γ
Korelasi sudut geser dalam tanah dengan berat isi tanah non cohesive
05
1015202530354045
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Berat isi tanah (ton/m3)
Sud
ut g
eser
dal
am ta
nah
(...0 )
BMS. 4-16
Korelasi kuat geser tanahdengan berat isi tanah cohesive
00.2
0.40.6
0.81
1.21.4
1.6
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Berat isi tanah (ton/m3)
Kua
t ges
er (c
u) (k
g/cm
2)
BMS. 4-17
BTS. 132 & 133
156
5.
faktor daya dukungNd = nilai N Spt pada dasar fondasi
quqa
qu z Ndz
=
==
Korelasi nilai N SPT. dengan sudut geser dalam tanah
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50Sudut geser dalam ( )
Nila
i N S
PT
10Nc =
Data N SPT
Daya dukung untimit ( qu) fondasi dangkal dapat juga diperoleh dari data N SPT melalui
analisa pendekatan langsung dan melalui korelasi nilai N SPT dengan nilai c, φ dan γ.
Rumus pendekatan langsung :
Gambar F.8. Faktor Daya dukung
korelasi nilai N SPT dengan nilai c ,φ dan γ.
Nilai c untuk tanah Cohesive didapatkan dengan pendekatan : kg/cm2
φ
Gambar F.9. Korelasi N.SPT dengan φ
Untuk mendapatkan berat isi tanah (γ), menggunakan gambar F.7. di atas.
BBTTSS 113333
MMeekkttaann $$ TT.. PPoonnddaassii,, SSuuyyoonnoo SS::110011
157
Fondasi Sumuran
Fondasi sumuran ada dua jenis, yaitu fondasi sumuran dangkal dan fondasi sumuran dalam.
Fondasi sumuran dangkal umumnya hanya mengandalkan daya dukung vertikal tanah,
sedangkan fondasi sumuran dalam dapat memanfaatkan jepitan tanah yang berasal dari
tekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding fondasi. Fondasi sumuran dangkal umumnya
dibuat dengan kedalaman tidak lebih dari 5 meter, sedangkan fondasi sumuran dalam dapat
dibuat hingga kedalaman 15 meter.
Fondasi sumuran yang umumnya terbuat dari beton bertulang ini dapat digunakan pada jenis
tanah yang kedalaman tanah kerasnya sampai 15 meter. Untuk tanah yang kedalaman tanah
kerasnya lebih 15 meter penggunaan jenis fondasi ini sudah tidak efektif. Seperti halnya pada
fondasi dangkal, fondasi sumuran ini mengandalkan daya dukung tanah dasar sebagai sumber
utama kekuatannya, namun apabila dapat diyakinkan bahwa tanah disamping fondasi dapat
memberikan sumbangan kekuatan, maka diizinkan memperhitungkan tahanan gesek dinding
fondasi sebagai penyumbang kekuatan fondasi.
Pembuatan fondasi sumuran dapat dilakukan dengan dua cara :
a. Pengecoran ditempat, yang dilakukan dengan menggali lubang terlebih dahulu, yang
dilanjutkan dengan membuat pondasinya. Untuk fondasi sumuran berpenampang bulat
dapat dilakukan seperti membuat sumur biasa lalu dilanjutkan dengan membuat
fondasinya. Untuk fondasi sumuran yang berpenampang ellips dan persegi dilakukan
dengan menggali tanah yang ukurannya lebih besar dari fondasinya, dilanjutkan membuat
fondasi lalu mengurug bagian luar fondasi dengan tanah bekas galian dan
memadatkannya .
Gambar F.10 . Pembuatan Fondasi Kaison Dengan Beton Cor ditempat
158
b. Membuat dinding fondasi dengan beton pracetak segmental, lalu memasangnya di
permukaan tanah yang dilanjutkan dengan menggali dari dalam bagian bawah
fondasi terus menerus sambil memasang segment berikutnya hingga selesai.
Gambar F.11. Pembuatan Fondasi Sumuran dengan Beton Pracetak.
Fondasi Sumuran Dangkal
Fondasi ini dibuat dengan kedalaman tidak lebih dari 5 m, dengan perbandingan antara dalam
dan diameter pondasi tidak lebih dari 5. Untuk fondasi sumuran dangkal jepitan tanah
disamping fondasi sebagai akibat tekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding fondasi
umumnya diabaikan, karena sumbangan daya dukungnya kecil, lebih-lebih jika tanah
disamping dinding fondasi merupakan tanah cohesive yang lunak sekali, sehingga daya
dukung fondasi yang diperhitungkan hanya mengandalkan daya dukung tanah pada dasar
fondasi.
Fondasi Sumuran dangkal pada tanah berkohesi padat
214
1, 3 . . ..
. .
1, 5 ~ 3
u u b
b
ua
q u c N c ZQ q A
A DQQS F
S F
γ
π
= +=
=
=
=Tanah Cohesive Sedang ~ keras
Lapisan tanah cohesive Lunak sekali
Z
D
(1,3. . . ). ; ( )bQu c Nc Z A tonγ= +
FFoonnddaassii ttiiddaakk tteerrjjeeppiitt
159
Apabila air tanah berada pada dasar fondasi nilai Qu perlu direduksi hingga 50%. Sehingga
nilai qu = 00..55 ((11,,33..cc..NNcc ++ γγ ZZ)) AAttaauu aappaabbiillaa ddaattaa ttaannaahh ddiippeerroolleehh nniillaaii ccuu ddaann γγ ssuubb mmaakkaa rruummuuss ddaayyaa
dduukkuunngg ttaannaahh mmeennjjaaddii :: qu = ((11,,33..ccuu..NNcc ++ γγ ssuubb..ZZ)).. ((ttoonn//mm22))
Fondasi Sumuran dangkal pada tanah campuran padat
Apabila air tanah berada pada dasar fondasi nilai Qu perlu direduksi hingga 50%. Sehingga
nilai Qu = 0,5.[ ]1 2(1,3. . . . 0,3. . . ).c Nc Z Nq D N Abγ γ γ+ + (ton) AAttaauu aappaabbiillaa ddaattaa ttaannaahh
ddiippeerroolleehh nniillaaii ccuu ddaann γγ ssuubb mmaakkaa rruummuuss ddaayyaa dduukkuunngg ttaannaahh mmeennjjaaddii :: QQuu ==
[ ]1 2(1,3. . . . 0,3. . . ).u subc Nc Z Nq D N Abγ γ γ+ + (ton).
D
214
1,3. . . . 0,3. . ..
. .
1,5 ~ 3
u u b
b
ua
qu c Nc Z Nq D NQ q A
A DQQSF
SF
γ γ γ
π
= + +=
=
=
=
[ ]1 2(1,3. . . . 0,3. . . ). ( )Qu c Nc Z Nq D N Ab tonγ γ γ= + +
FFoonnddaassii ttiiddaakk tteerrjjeeppiitt
Tanah campuran C dan NC γ2
Lapisan Tanah Cohesive Lunak sekali γ1
Z
D
D
160
Fondasi Sumuran Dalam
Fondasi sumuran di sebut sebagai sumuran dalam jika kedalaman fondasi lebih dari 5 meter
dan perbandingan antara dalam dan diameter fondasi lebih dari 5.
Daya dukung dari fondasi ini umumnya didapatkan dari daya dukung vertikal tanah dasar
fondasi dan tahanan gesek antara dinding fondasi dengan tanah penjepitnya. Pembuatan
fondasi sumuran dalam ini dapat dilakukan dengan pengecoran ditempat atau menggunakan
beton yang dicor dipabrik seperti pada cara pembuatan fondasi sumuran dangkal. Pembuatan
fondasi yang dicor ditempat hanya dapat dilakukan bila jenis tanahnya tanah yang bercohesi,
yang bila digali seperti membuat sumur gali tidak longsor. Pembuatan fondasi sumuran
dengan menggunakan beton yang di cor dipabrik dilaksanakan bila jenis tanahnya berpasir,
yang jika digali mudah longsor.
Fondasi Sumuran dalam pada tanah campuran homogen
As = luas dinding sumuran
Ab = luas dasar sumuran Kll = keliling sumuran
212. . .HP Z Kaγ=
2 0452
Ka tg φ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠
( ) ( )4 . .1,3. . . . 0,3. . . . . ( )A HC Z P tg
Qu c Nc Z Nq DN Ab As tonD
δγ γ γ
⎡ ⎤+⎛ ⎞= + + +⎡ ⎤ ⎢ ⎥⎜ ⎟⎣ ⎦
⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
Tanah Campuran C dan NC padat
Lapisan tanah campuran (c dan φ) Lunak s/d keras
FFoonnddaassii tteerrjjeeppiitt
( ) [ ]1,3. . . . 0,3. . . . ( . . ). ( )A HQu c Nc Z Nq DN Ab C Z P tg Kll tonγ γ γ δ= + + + +⎡ ⎤⎣ ⎦
Z
ppH ppH
ppH ppH
ppH
ppH
D
CCAA CCAA
161
Tabel F.2. Nilai Tg. δ
N0-. JENIS TANAH Tg. δ (beton)
1 Batuan 0,7
2 krikil kepasiran 0,55~0,6
3 Pasir kelanauan 0,45~0,55
4 Pasir halus 0,35~0,45
5 Lempung 0,3~0,35
Tabel F.3.Parameter tanah campuran Nc dan C
KEPADATAN TANAH φ C
(kg/cm2) CA (beton) (kg/cm2) N SPT
Lunak sekali / sangat lepas <300 0 ~ 0,125 0 ~ 0,125 <4
Lunak / lepas 300 ~350 0,125 ~ 0,24 0,125 ~ 0,23 4 ~ 10 Agak kenyal /
agak padat 350 ~400 0,24 ~ 0,48 0,23 ~ 0,36 10 ~ 30
Kenyal / padat 400 ~450 0,48 ~ 0,96 0,36 ~ 0,46 30 ~ 50 Keras /
sangat padat >450 0,96 ~ 1,92 0,46 ~ 0,62 >50
BBTTSS 114477
BBTTSS, 133,172
162
Fondasi Sumuran dalam pada tanah berlapis
As1 = luas dinding sumuran setinggi z1 As2 = luas dinding sumuran setinggi z2
Ab = luas dasar sumuran Fondasi Tiang Pancang dan Tiang Bor
Penggunaan fondasi tiang akan mencapai tingkat ekonomis jika kedalaman lapisan tanah
keras diatas 10 meter dari permukaan tanah, namun demikian penggunaan tiang yang
kedalamannya kurang dari 10 meter masih diijinkan. Tanah dinyatakan keras jika nilai qc dari
sondir ≥ 150 kg/cm2, atau nilai N Spt ≥ 50.
Kedalaman tiang di tentukan dengan mempertimbangkan:
• Daya dukung dan sifat kompresibilitas tanah atau bebatuan.
• Penurunan yang diijinkan dari struktur.
( )( ) ( )
2 2 1 1 2 2 2 2 2 2
11 2
1,3. . . . . . 0,3. . . .
4 . 4 .. . ( )A H
Qu c Nc Z Nq Z Nq D N Ab
C Z P tgAs As ton
D D
γ γ γ γ
δ
= + + + +⎡ ⎤⎣ ⎦⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞
+⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦ ⎣ ⎦
Tanah Campuran C dan NC padat,
Lapisan tanah Cohesive Lunak ~ seadang c1, γ1Z
ppH ppH
ppH ppH
ppH
ppH
FFoonnddaassii tteerrjjeeppiitt
D
CCAA CCAA Z1
Z2 ppH1
ppH2
PH1 = tekanan tanah aktif akibat tanah setinggi Z1 PH2 = tekanan tanah aktif oleh tanah setinggi Z2 PH = PH1 + PH2
c2, φ2 , γ2
1 1 1 2 2. . .HP Z Z Kaγ= 2122 2 2 2. . .HP Z Kaγ=
2 0 2452
Ka tg φ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠
163
• Perkiraan kedalaman gerusan.
• Kemungkinan pergerakan tanah.
• Pengalihan atau pengerukan di kemudian hari yang berdekatan dengan fondasi.
• Letak dan kedalaman fondasi dari struktur yang berdekatan.
• Permukaan air tanah.
Data tanah yang akan dipergunakan untuk menganalisa daya dukung fondasi tiang pancang
dan tiang bor dapat diperoleh dari Sondir, Boring dan SPT.
Ketentuan-ketentuan Untuk fondasi Tiang
a. Kedalaman Tiang Pancang (d)
• Pada tanah kohesif padat atau tanah berbutir padat: d > 3,0 meter
• Pada tanah kohesif lunak atau tanah berbutir lepas: d > 6,0 meter
• Bila kedalaman tanah padat atau bebatuan kurang dari 3,0 meter, maka di sarankan
menggunakan fondasi dangkal
• Penetrasi tiang pada tanah timbunan harus masuk lapisan tanah asli minimal 3,0
meter.
b. Jarak Tiang dan Kedalaman Tiang Dalam Filecup
• Jarak minimun antar tiang yang sejajar segaris = 5,0 d. Dimana d = diameter atau
lebar terkecil dari tiang.
• Tiang yang tidak segaris , jarak minimal antar tiang pada kedalaman y di bawah
filecup harus lebih kecil dari 2,50 d + 0,02 y atau 3,5 d.
• Kepala tiang harus tertanam lebih dari 30 cm ke dalam filecup.
Perhitungan daya dukung Fondasi dari data Boring
Dari boring didapatkan parameter tanah hasil uji laboratorium berupa c, φ dan γ.
164
QQss QQss
QQbb
DD
ZZ
Pondasi pada tanah Cohesive Jenuh yang seragam
Gambar F.13. Nilai Nc
Gambar F.14. Nilai Fc
2
(ton)
1,5 ~ 2Tanah kohesif : . . (ton). . . (ton)Cu = Kuat geser undrined ( ton/m )Nc = faktor daya dukung tanah cohesive
u b s
ua
Q Q QQQSF
SFQb Cu Nc AbQs Fc Cu As
= +
=
===
2
2
Ab = Luas penampang ujung tiang ( m )As = Luas selimut tiang (m )Fc = Faktor reduksi tanah cohesive
214 . .. .
bA DAs D Z
ππ
==
Lapisan Tanah Cohesive Cu
BBMMSS 44--3322
Nilai Nc
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10
Nilai NcPe
rban
ding
an k
edal
aman
dan
dim
eter
tian
g ( Z
/D )
BBMMSS 44--3311
Tanah tidak jenuh: dan Tanah jenuh: dan sat
CCu
γγ
⇒⇒
165
QQss QQss
DD
ZZ
Nilai faktor daya dukung tanah Non Cohesive ( Nq)
020406080
100120140160180200
0 10 20 30 40 50
Sudut geser dalam tanah ( …O)
Fakt
or d
d ta
nah
non
cohe
sive
(N
q)
Fondasi pada tanah Cohesive Jenuh yang menumpu pada tanah campuran Cohesive (C)
dan non cohesive (NC)
Gambar F.15. Nilai Nq
2
(ton)
1,5 ~ 2Tanah kohesif :
. . . (ton) Tanah campuran :
( . . ) ( . . . ) (ton)
Cu = Kuat geser undrained ( ton/m )Nc, Nq = F
u b s
ua
sat
Q Q QQQSF
SF
Qs Fc Cu As
Qb Cu Nc Ab Z Nq Abγ
= +
=
=
= ∑
= +
2
2
aktor daya dukung tanahAb = Luas penampang ujung tiang ( m )As = Luas selimut tiang (m )Fc = Faktor reduksi tanah cohesive
214 . .. .
bA DAs D Z
ππ
==
QQbb
Lapisan Tanah Cohesive Cu
Tanah Campuran padat, Cu dan NC
Tanah tidak jenuh: dan anah jenuh: dan sat
CCu
γγ
⇒⇒
Fondasi Tiang Pancang
Fondasi Tiang Bor
BBMMSS 44--3311
166
Nilai faktor adesi tanah Non Cohesive ( Ft)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 10 20 30 40 50
Sudut geser dalam tanah ( …O)
Fakt
or a
desi
tana
h no
n co
hesi
ve (
Ft)
Fondasi pada tanah campuran Cohesive (C) dan non cohesive (NC)
Gambar F16. Nilai Ft
( )( )( )
1 1 1
2 2 2
2 2
(ton)
1,5 ~ 2Daya dukung gesek :
. . . +
. . . +
. . . (ton) Daya dukung ujung :
( . . )
u b s
ua
H
Q Q QQQSF
SF
Qs Fc C Kll Z
Fc C Kll Z
Ft P Kll
Qb C Nc Ab
γ
= +
=
=
=
= +
( ) ( )
( )
1 1 2 2 2
H1 1 1 221
H2 2 22
2 0
2
2
. . . . ) (ton)
P .Z . .
P .Z . .
45 2
Cu = Kuat geser undrained ( ton/m )Nc, Nq = Faktor daya dukung tanahAb = Luas penampang ujung tiang ( m )Kll = kelil
Z Z Nq Ab
Ka Z
Ka
Ka tg
γ
γ
γφ
+⎢ ⎥⎣ ⎦=
=
= −
ing tiang (m)Fc = Faktor reduksi tanah cohesive
214 . .. .
bA DAs D Z
ππ
==
Tanah tidak jenuh: dan anah jenuh: dan sat
CCu
γγ
⇒⇒
QQss QQss
QQbb
DD
ZZ11
Lapisan Tanah Cohesive C1 ,γ1
Tanah Campuran C2 ,φ dan γ2
ZZ22 PH1
PH2
Fondasi tiang pancang
Fondasi tiang bor
BBMMSS 44--3311
167
Fondasi pada tanah non cohesive (NC)
( ) ( ) ( )
( ) ( )
1 2 3
1 1 2 2
21H1 1 12
H2 1
(ton)
1, 5 ~ 2Daya dukung gesek :
. . + . . + . . . (ton) Daya dukung ujung :
. . . . ) (ton)
P .Z . . P .
u b s
ua
H H H
Q Q QQQSF
SF
Qs Ft P Kll Ft P Kll Ft P Kll
Qb Z Z Nq Ab
Ka
γ γ
γγ
= +
=
=
=
= +⎡ ⎤⎣ ⎦=
=
( )
( )
1 221
H3 2 w 22
2 0
2
2
Z . .
P - .Z . .
45 2
Nq = Faktor daya dukung tanahAb = Luas penampang ujung tiang ( m )Kll = keliling tiang (m)
sat
saturated
Ka Z
Ka
Ka tg
jenuh
γ γ
φ
γ γ
=
= −
=
Tanah NC tidak jenuh: Tanah NC jenuh: sat
γγ⇒
⇒
QQbb
214 . .
. .bA D
Kll Dπ
π==
QQss QQss
DD
ZZ11
Lapisan Tanah Non Cohesive φ ,γ1
ZZ22 PH2
PH3
Lapisan Tanah Non Cohesive jenuh φ ,γsat2
Permukaan air tanah
PH1
168
QQss QQss
DD
ZZ11
ZZ22
Permukaan air tanah
QQss QQss
QQss QQss ZZ33
Fondasi pada tanah berlapis
214 . .
. .bA D
Kll Dπ
π==
T : , : , : , : ,
berat isi celup ( submerget) = berat isi jenuh (saturated)
sat
sat
sub sat w
sub
sat
w
anah NC tidak jenuhTanah NC jenuhTanah Cohesive tidak jenuh CTanah Cohesive jenuh Cu
φ γφ γ
γγ
γ γ γγγγ
⇒⇒
⇒⇒
= −
=
= berat air= Kuat geser tanah jenuh (undrained)Cu
QQbb
Lapisan Tanah Campuran C dan NC Cu2, φ1 ,γsat2
Lapisan Tanah Non Cohesive φ2 ,γsat4
Lapisan Tanah Cohesive C1 ,γ1
Lapisan Tanah Cohesive Cu3 ,γsat3
PH2 PH1
( )( )( )( )
( ) ( ) ( )
1 1 1
2 2 2
1
3 3 3
1 1 2 2 3 3
(ton)
1,5 ~ 2Daya dukung gesek :
. . . +
. . . +
. . . +
. . . Daya dukung ujung :
. . .
u b s
ua
H
Q Q QQQSF
SF
Qs Fc C Kll Z
Fc Cu Kll Z
Ft P Kll
Fc Cu Kll Z ton
Qb Z Z Zγ γ γ
= +
=
=
=
=
= + +
( )
2
H1 1 1 221
H2 2 w 22
H H1 H2
2 0 1
. . ) (ton)
P .Z . .
P - .Z . . P = P P
45 2
sat
Nq Ab
Ka Z
Ka
Ka tg
γ
γ γ
φ
⎢ ⎥⎣ ⎦=
=
+
⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠
169
, 23
, 23
.. . . .
c cinv tg tgφ φ
=
=
Untuk tanah lepas baik ada atau tidak ada air nilai c dan φ’direduksi , diganti dengan c’ dan
φ’ :
Parameter-parameter tanah untuk perhitungan fondasi dalam dapat menggunakan parameter-
parameter dibawah ini.
Parameter rencana tiang untuk tanah tidak kohesif
Tabel F.4. Parameter Ft dan Nq
Parameter rencana tiang untuk tanah kohesif
Tabel F.5. Parameter Cu dan Fc
Kondisi tanah kohesif Kuat geser undrained Cu (Kg/cm2)
Koefisien terganggu / Faktor reduksi Fc (Ks) Konsistensi N-SPT
Sangat Lembek 0-2 0.00-0.10 1.0
Lembek 2-4 0.10-0.25 1.0
Teguh 4-8 0.25-0.45 1.0
0.45-0.50 1.0-0.95
Kenyal 8-15
0.50-0.60 0.95-0.8
0.60-0.80 0.8-0.65
0.80-1.00 0.65-0.55
Sangat kenyal 15-30
1.00-1.20 0.55-0.45
1.20-1.40 0.45-0.4
1.40-1.60 0.4-0.36
1.60-1.80 0.36-0.35
1.80-2.00 0.35-0.34
Keras >30 >2.00 0.34
Kondisi Tanah NC Ft Nq
Konsistensi N-SPT Tiang Pancang
Tiang Bor
Tiang Pancang
Tiang Bor
Lepas 0-10 0.8 0.3 60 25 Sedang 10-30 1 0.5 100 60 Padat 30-50 1.5 0.8 180 100
BBMMSS 44--3311
170
Perhitungan daya dukung Fondasi dari data Sondir dan N.SPT
DATA SONDIR
DATA N.SPT
Efisiensi Grup Tiang
Untuk kelompok tiang yang daya dukung utamanya mengandalkan tahanan gesek, harus
dilakukan evaluasi efesiensi daya dukung kelompok tiang, dan disarankan jarak as antara
tiang lebih dari tiga diameter tiang.
Menurut Converce Labarre :
dimana θ = arc tg (D/k)
m = Jumlah tiang dalam arah sumbu x
n = Jumlah tiang dalam arah sumbu y
D = diameter tiang
k = jarak antara tiang
2
= . . .
, 3 ~ 5
( / ) tan / ( / )
( 2) ( )
u
ua
Q Qb Qs qc Ab qs KllQQ SFSF
qc nilai tahanan konus kg cmqs nilai jumlah hamba lekat friksi kg cmAb luas penampang tiang cmKll keliling tiang cm
= + +
= =
====
QQss QQss
QQbb
( -1). ( -1).1 - .90 . .
n m m nEm n
θ⎡ + ⎤⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦⎣ ⎦
1
2
N = Nilai rata-rata N berjarak 4D dibawah N = Nilai rata-rata N berjarak 10D diatas ujung tiangNs = Nilai rata-rata N pada lapisan pasi
2
rNc = Nilai rata-rata N pada lapisan lemp ung Ab = Luas penampang ujung tiang (cm ) Kll = Keliling tiang (cm)Ls = Panjang tiang pada lapisan pasir (c m) Lc = Panjang tiang pada lapisan lempung (cm)
=30. . . . . .5 2
, 3 ~ 5
u
ua
Ns NcQ N Ab Kll Ls Kll Lc
QQ SFSF
+ +
= =
BBMMSS 44--3322
171
6.2 Konsep Desain
Persayaratan Struktur
Fondasi harus kuat menerima beban- beban yang bekerja, baik aksi maupun reaksi
Aksi : beban dari struktur bawah jembatan ( pilar dan kepala jembatan).
Reaksi : gaya dari perlawanan tanah.
Persyaratan Kestabilan
Fondasi tidak boleh bergerak atau berpindah dari kedudukannya, untuk itu fondasi tidak
boleh turun, terguling dan tergeser. Artinya fondasi harus memiliki daya dukung yang kuat
dan kedudukan yang kokoh. Agar pondasi kuat dan kokoh dalam analisa diperlukan angka
keamanan ( SF).
Tabel F.6. Angka keamanan
KETAHANAN FONDASI TERHADAP
SF FONDASI
DANGKAL DALAM
Daya Dukung 1,5 ~ 3 2,5 ~ 5
Geser 1,5 ~ 2 -
Guling 1,5 ~ 2 -
Data beban struktur bawah
Beban beban dari struktur bawah jembatan, baik kepala atau pilar jembatan adalah beban
vertikal, beban horizontal arah panjang dan arah lebar jembatan, dan momen arah memanjang
dan arah melintang jembatan.
Gambar F.17. Gaya-gaya luar pada fondasi
172
Data Tanah Tempat Dudukan Fondasi.
Sebelum menentukan jenis dan kedalaman fondasi yang akan digunakan untuk menahan
kepala dan pilar jembatan, maka harus diketahui parameter tanah dibawah rencana kepala dan
pilar jembatan. Parameter tersebut adalah:
a. Profil melintang sungai
b. Data geoteknik mektan yang berisi parameter tanah hasil uji laboratorium yang berisi
γ,φ,c, dan jenis tanah pada setiap kedalaman ( Lanau / silt, lempung / clay, pasir/ sand,
kerikil / gravel, berongkal / boulder, hasil uji sondir yang berisi qs dan qb pada setiap
kedalaman, dan hasil uji penetrasi yang berupa nilai N Spt. Pada setiap kedalaman.
c. Hidrologi dan pengaruh lingkungan yang berisi data permukaan air tanah dan jenis zat-zat
kimia yang ada di air tanah yang dapat menyebabkan korosi pada fondasi.
Penyelidikan Tanah
A. Sondir:
Alat investigasi daya dukung tanah yang paling sederhana adalah sondir. Dari data hasil
sondir langsung dapat diketahui tahanan ujung tiang ( qc) dan tahanan gesek dinding
tiang (qs). Tanah dinyatakan keras jika nilai qc ≥ 150 kg/cm2
Gambar F.18. Data sondir
173
B. Standar Penetrasi Test (SPT)
SPT merupakan test dinamis, alatnya dinamakan ” Split Spoon Sample” dimasukkan
kedalam tanah pada dasar lubang bor dengan memakai suatu beban penumbuk yang
beratnya 140 pound ( 63 kg.) yang dijatuhkan dari ketinggian 30 1nchi ( 76,2 cm ).
Setelah ”split spon” ini dimasukkan 6 inchi ( 15,2 cm), jumlah pikulan dihitungkan untuk
memasukkan 1 foot (12 inchi ) ( 30,48 cm) berikutnya. Jumlah pukulan ini disebut nilai N
dengan satuan pukulan/kaki ( blows/foot).
Tanah dinyatakan keras jika nilai N > 40. Untuk tanah yang tidak berkohesi ( pasir dan
lanau), nilai N berkorelasi dengan tingkat kepadatan tanah dan sudut geser dalam tanah.
Tabel F.7. Korelasi N. SPT dengan φ
No Tingkat Kepadatan Tanah Nilai N Sudut Geser Dalam Tanah (φ) 1 Sangat Lepas < 4 < 30 o 2 Lepas 4 - 10 30 - 35 3 Agak Padat 11 - 30 36 – 40 4 Padat 31 - 50 41 - 45 5 Sangat Padat/keras > 50 > 45 o
Gambar F.19. Data nilai N SPT
174
C. Boring
Investigasi tanah yang hasilnya paling akurat adalah uji laboratorium. Uji ini dilakukan
dengan mengambil contoh tanah pada kedalaman tertentu, lalu contoh tanah tersebut
dibawa kelaboratorium untuk di uji jenis, sifat ,dan karakteristiknya. Untuk mengambil
contoh tanah pada kedalaman tertentu dilakukan dengan melakukan pengeboran tanah.
Hasil pengeboran digambarkan statigrafinya, dan setiap lapisan tanah disebutkan
parameternya (nilai γ,φ,C)
Gambar F.20. Statigrafi tanah
175
6.3 Perhitungan Pondasi Jembatan
Perhitungan Pembebanan
Pada kedalaman 4 m dari permukaan tanah tempat kepala jembatan, didapatkan nilai qc = 60
kg/cm2. berdasarkan data nilai qc tersebut, dengan menggunakan rumus empiris Meyerhof
didapatkan nlai qa = 0.05 qc = 0.05 x 60 = 3 kg/cm2 = 30 ton/m2. Dan dengan menggunakan
gambar P7 dan P8 didapatkan nilai φ =340, dan nilai γ = 1,8 ton/m3. Dengan memprediksi
jenis tanah dibawah pondasi berupa tanah pasir kelanauan, maka didapatkan nilai tg.δ = 0.45.
Beban-beban yang diperhitungkan :
No Macam beban No Ta si
Rumusan Besar
(ton/m lebar pondasi)
1 Beban mati struktur atas ditambah beban hidup Pll dan QLL / meter lebar pondasi;
Q1 Q1 = QDL + QLL+Pll QDL= Volume x BJ Q1=16.48+7.72+4.2
28.40
2 Berat struktur kepala jembatan G1 G1= Volume x BJ 12.24
3
0
1.8 /34
ton mγ
φ
=
=
( ) ( )( ) ( )
2 0 2 0
2 0 2 0
3445 45 0.282 2
3445 45 3.542 2
Ka tg tg
Kp tg tg
φ
φ
= − = − =
= + = + =
4.9 /llP ton m=20.9 /llq ton m=
2DLq Lt. Injak 0.6 /ton m=
176
3 Berat timbunan tanah dan beban hidup di belakang kepala jembatan G2 G2=(vol, timbuan x BJ
+ Qdl plat injak + Qll ) 17.66
4 Berat Headwall G3 G3 = vol Hw.x Bj beton 1.22
5 Berat timbunan tanah di depan kepala jembatan G4 G3 = vol, timbuan x BJ 6.26
6 Tekanan tanah aktif akibat berat plat injak dan beban lalu lintas merata Pa1 Pa1=
(qdl lt. Injak + qll).Ka.h 2.94
7 Tekanan tanah aktif akibat timbunan tanah dibelakang kepala jembatan Pa2 Pa2 = ½.γ..h2.Ka 12.35
8 Tekanan tanah pasif penahan geser tanah di depan kepala jembatan Pp Pp=½.γ..h2.Kp 12.74
177
2
221
6
221
6
65.78 18.79 /1 3.5
13.21 6.47 /1 3.5
30.15 14.77 /1 3.5
V
Mg
Mpa
V ton mA xMg ton mW x xMpa ton mW x x
σ
σ
σ
= = =
= = =
= = =
Gaya geser = Pa = Pa1 + Pa2 = 2.94 + 12.35 = 15.29 tonTahanan gesek = Fs = V.tgδ = 65.78 x 0.45 = 29.60 tonGaya tahan = Pp + Fs = 12.74 + 29.60 = 42.34 ton
Gaya tahan 42.34 tonSafety Factor = = Gaya geser 15.29 ton
= 2.77 2 (ok)
Perhitungan Daya Dukung
V = Q1 + G1 + G2 + G3 + G4 = 28.40 +12.24 + 17.66 +1.22 +6.26 = 65.78 ton
Mpa = - Pa1 x 3.5 - Pa2 x 2.33 + Pp x 0.7 = - 2.94 x 3.5 - 12.35 x 2.33 + 12.74 x 0.7
= - 30.15 ton.m
Mg = -G4 x 0.95 + G3 x 0.5 + G2 x 1.05 = -6.26 x 0.95 + 1.22 x 0.5 + 17.66 x 1.05
= + 13.21 ton.m q max. = -18.79 + 6.47 – 14.77 = - 27.09
q max. = 27.09 ton / m2 ( tekan )
q min = -18.79 - 6.47 + 14.77 = - 10.49
q min = 10.49 ton / m2 ( tekan )
qa = 0.05 qc = 0.05 x 60 = 3 kg/cm2
qa = 3 kg/cm2 = 30 ton/m2
qa > q max → 30 ton/m2.> 27.09 ton/m2 ( ok )
Perhitungan Kestabilan Terhadap Geser
Mpa
Mg V
1.75 1.75 3.5
18.79
6.47
14.77
10.49
18.79
6.47
14.77
27.09
=
+
+
Pp =12.74 t
Pa =15.29 t V = 65.78 t
Fs =29.60 t
SF geser =1,5 ~ 2
178
Momen tahan 136.55 Safety Factor = = = 3.50 2 (ok) Momen guling 39.07
Perhitungan Kestabilan Terhadap Guling
M. guling = - ( Pa1 x 3.5 ) – ( Pa2 x 2.33 )
= - ( 2.94 x 3.5 ) – (12.35 x 2.33 ) = - 39.07 ton.m
M. tahan = (Pp x 0.7) + (G4 x 0.7) + (Q1x1.75) + (G1x1.75) + (G3x2.2) + (G2x2.8)
= (12.74x0.7)+(6.26x0.7)+(28.40x1.75)+(12.24x1.75)+(1.22x2.2)+(17.66x2.8)
= 136.55 ton.m
Beban Besar (ton) Q1 28.40 G1 12.24 G2 17.66 G3 1.22 G4 6.26 Pa1 2.94 Pa2 12.35 Pp 12.74
SF guling=1,5 ~ 2
179
Perhitungan Fondasi Sumuran
Direncanakan pondasi untuk mendukung kepala jembatan seperti gambar dibawah:
Dari data sondir didapatkan nilai tahanan ujung pada kedalaman 5 meter di tempat rencana
kepala jembatan nilai konusnya sebesar 170 kg/cm2, sehingga direncanakan menggunakan 2
buah fondasi sumuran diameter 2 m ditanam sedalam 5 m dari permukaan tanah tempat
kepala jembatan.
Perhitungan Pembebanan
2DLq Lt. Injak 0.6 /ton m=
Q
G1
G2
G3
20.9 /llq ton m=
4.9 /llP ton m=
180
Perhitungan Daya Dukung
Nilai qc pada kedalaman 5 meter ( dasar fondasi) dari permukaan tanah tempat kepala
jembatan = 170 kg/cm2.
Dari gambar P7 didapatkan nilai φ = 410
Dari gambar P8 didapatkan nilai γ =2.1 ton/m3.
Dari tabel P6 didapatkan nilai C = 0.49 kg/cm2 = 4.9 ton/m2
Dengan nilai φ = 410, dari tabel P4 didapatkan nilai Nc= 83.86, Nq = 73.90,
Nγ = 130.22.
Nilai qc pada kedalaman 3 meter ( tengah-tengah fondasi) dari permukaan tanah tempat
kepala jembatan = 40 kg/cm2.
Dari gambar P7 didapatkan nilai φ = 320
Dari gambar P8 didapatkan nilai γ =1.75 ton/m3.
Dari tabel P6 didapatkan nilai CA = 0.1.7 kg/cm2 = 1.7 ton/m2.
Dari tabel P5 didapatkan nilai tgδ = 0.45
Dasar fondasi berada 5 meter dibawah permukaan tanah, tahanan gesek pada dinding fondasi
boleh dihitung dan boleh juga diabaikkan..
Berat setengah lebar kepala jembatan
No Macam beban Notasi Rumusan Berat ( ton)
1 Struktur atas dan beban hidup diatasnya Q Q = 28.4 x 3.5 = 99.40
2 Kepala Jembatan G1 G1 = 4.26 x 2.4 x 4 = 40.90
3 Fondasi ( tebal dinding = 0.2 m dan tebal plat dasar = 0. 4 m ) G2 G2 = (π x 1.8 x 0.2 x 2.4 x 4)
+ ( ¼ x π x 1.62 x 2.4 ) = 15.68
4 Timbunan tanah di belakang kep jembatan , perkerasan dan beban lalu lintas merata
G3 G3 = (( 4.08 x 1.8 ) + ( 1.5 x 1. 2 ) x 4 = 36.58
V = Beban vertikal pada satu fondasi 192.56
181
Tahanan Gesek (Qs)
Qs = (( CA x Z) + (PH x Tgδ))Kll
= (( 1.7 x 4) + (6.51 x 0.45) x π x 2 = 61.13 ton
Tahanan Ujung (Qb)
Qb = ) ( ) (( )1,3. . . . 0,3. . . .c Nc Z Nq D N Abγ γ γ⎡ ⎤+ +⎣ ⎦
= [(1.3 x 4.9 x 83.86)+ (1.75 x 4 x 73.90) + (0.3 x 2.1 x 2 x 130.22 )] x ¼ π 22 =
= ( 534.19 + 517.3 + 164.08 ) 3.14 = 3816.89 ton
Seluruh tubuh pondasi terendam air banjir, maka nilai Qs dan Qb direduksi 50%,
sehingga Qs = ( 0,5 x 61,13 ) = 30.56 ton , dan Qb = ( 0,5 x 3816.89) = 1908,45 ton.
30.56 1908,45 391.883 5A
Qs QbQ tonSF SF
⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + = + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Daya dukung fondasi QA= 391.88 ton > V = 192.56 ton ( ok )
Jika menggunakan pendekatan Meyerhof tanpa memperhitungkan tahanan gesek maka
2A
qc 1700Q = xAb = x 0.25 x π x 2 =267.04ton20 20
⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
> V = 192.56 ton ( ok )
( ) ( )2 0 2 0
H1
212H2
H H1 H2
3245 45 0.312 2
P = (1.75 x 1 x 4 x 0.31) = 2.17 ton/m
P = ( x 1.75 x 4 x 0.31) = 4.34 ton/m
P = P + P = 6.51 ton/m
Ka tg tgφ= − = − =
PH1
PH2
182
Perhitungan Fondasi Tiang Pancang
Direncanakan fondasi untuk mendukung kepala jembatan seperti gambar dibawah:
Dari data sondir didapatkan nilai tahanan ujung pada kedalaman 12 meter di tempat rencana
kepala jembatan nilai konusnya sebesar 140 kg/cm2, sehingga direncanakan menggunakan
fondasi tiang pancang diameter 0.4 m
Perhitungan Pembebanan
nilai φ =340, dan nilai γ = 1,8 ton/m3 vv
2DLq Lt. Injak + qll 0.6 0.9 1,5 /ton m= + =
2.35 1.57
3.1
0.9
G2
Pa1
Pa2
HR
G1
Q
( ) ( )0
2 0 2 0
H121
2H2
Tanah timbunan = 34 , dan = 1,8 ton/m3
3445 45 0.282 2P = (1,5 x 4,7 x 0,28) = 1,98 ton/m
P = ( x 1,8 x 4,7 x 0,28) = 5,57 ton/m
Ka tg tg
φ γφ= − = − =
183
Perhitungan gaya untuk satu tiang
Direncanakan digunakan tiang pancang φ 0,4 m sebanyak 10 buah.
Kemampuan maksimum untuk satu tiang adalah sebagai berikut:
a. Akibat gaya vertikal:
b .Akibat momen
Gaya yang bekerja pada satu tiang pancang (R ) = R1 + R1
R = 30,13 + 12,93 = 43,06 ton
No Macam beban Notasi Rumusan Berat ( ton)
1 Struktur atas dan beban hidup diatasnya Q Q = 28.4 x 7 = 198,80
2 Kepala Jembatan G1 G1 = 4.26 x 2.4 x 8= 81,18
3 Timbunan tanah di belakang kep jembatan , perkerasan dan beban lalu lintas merata
G2 G3 = (( 4.08 x 1.8 ) + ( 1.5 x 1. 2 ) x 8 = 21,36
4 Gaya Rem HR Diagram gaya rem untuk l = 20m 5,00
5 Tekanan tanah aktif akibat perkerasan dan beban hidup merata
Pa1 1,98 x 8 15,84
6 Tekanan tanah aktif akibat timbunan tanah dibelakang kepala jembatan
Pa2 5,57 x 8 44,56
qqss
qqbb
qqss qqss
qqbb
qqss
0,8 0,8
R1 akibat gaya vertikal
R2 akibat momen
1Q + G1 + G2 R akibat gaya vertikal=
10198,80+ 81,18+21,36 = 30.13
10
=
R2
(-Pa1x2,35)-(Pa2x1,57)-(H x3,1)+(G2x0,9) R akibat m =10 x 0,8
(-15,84x2,35)-(44,56x1,57)-(5x3,1)+(21,36x0,9) 12,9310 x 0,8
=
= =
184
Perhitungan kapasitas / Daya dukung tiang pancang
Tabel perhitungan daya dukung
No Kedalaman (m)
qc ton/m2
qs ton/m
Qb = qc.Ab
ton
Qs = qs.Kll.
ton
Qu ton
Qa = Qu/4 ton
1 6 70 8 9 10 19 5
2 7 120 12 16 15 31 8
3 8 200 16 26 20 46 12
4 9 240 18 31 23 54 13
5 10 400 21 52 26 78 20
6 11 100 24 13 30 43 11
7 12 1400 28 182 35 217 54
Efisiensi tiang
dimana θ = arc tg (D/k) = arc tg (0,4/1,6) = 14,04
m = 2
n = 5
D = 0,4
k = 1,6
Kedalaman Pemancangan
Kedalaman pemancangan 12 m, karena pada kedalaman 12 m daya dukung tiang mencapai (
54 x 0,80 ) = 43,20 ton > beban pada satu tiang = 43,06 ton.
2 214
=qc.Ab +qs.Kll.Ls
, 3 ~ 5
Tiang Pancang diameter 0,4 m, Ab = .π.0,4 = 0,13 m. Kll = .0,4 = 1.26 m
u
ua
QQQ SFSF
π
= =
⇒
( -1). ( -1).1 - .90 . .
n m m nEm n
θ⎡ + ⎤⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦⎣ ⎦
14,04 (5 -1) 2 (2 -1) 51 - . 0,8090 2 5
x xEx
⎡ + ⎤⎡ ⎤= =⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦⎣ ⎦
185
0,25m
0,1 t/m
0,9 m
0,25m Trotoar Lantai Kendaraan
Kerb
Tiang sandaran
Kerb
BAB VII BANGUNAN PELENGKAP JEMBATAN
7.1. Trotoar dan Sandaran Jembatan
Untuk menjamin keamanan dan kenyamanan bagi pejalan kaki yang melewati jembatan,
maka dibuat ketentuan sebagai berikut:
- Trotoar dibuat lebih tinggi dari lantai jembatan minimal 0,25 m dari permukaan lantai
kendaraan, ini dimaksudkan agar kendaraan tidak menyelonong ke trotoar.
- Pada tepi trotoar bagian luar dipasang kerb setinggi minimal 0,25m, ini untuk menjaga
agar kaki pejalan kaki tidak terpeleset ke sungai.
- Lebar trotoar (T) minimum 0,50 m.
- Untuk menjaga keamanan dan kenyamanan orang yang lewat di atas trotoar, maka trotoar
harus dipasang sandaran.
- Tinggi sandaran minimum setinggi pinggang manusia ( 0,9 m )
- Sandaran harus dibuat mampu menahan beban orang yang bersandar di sandaran sebesar
0,1 ton bekerja pada bagian atas sandaran.
Gambar G.1 Trotoar dan sandaran
7.2. Bearing
Bearing sebagai perletakan jembatan yang berfungsi untuk mengadakan hubungan khusus
untuk mengendalikan interaksi pembebanan dari gerakan antara bagian struktur umumnya
antara bangunan atas dan bangunan bawah.
Untuk mencapai persyaratan tingkat gerakan dan rotasi mungkin perlu untuk membuat
kombinasi beberapa jenis perletakan, tiap elemen dari keseluruhan mengizinkan gerakan
186
tertentu dan karakteristik tumpuan beban tertentu (misalnya perletakan geser sederhana
mengizinkan translasi dan tekanan pada perletakan pot agar juga menyediakan rotasi.
187
g. Perletakan elastomer
188
Kemampuan beban dan gerakan dari perletakan untuk jembatan harus sesuai dengan
anggapan yang dibuat dalam perencanaan jembatan secara keseluruhan serta persyaratan
khusus di dalamnya. Pengaruh gerakan dari pusat tekanan harus dipertimbangkan sepenuhnya
dalam perencanaan jembatan secara keseluruhan serta persyaratan khusus di dalamnya.
Kriteria beban dan gerakan rencana dapat dilihat pada tabel 7.1 di bawah.
Tabel 7.1 Kriteria beban dan gerakan rencana
Jenis Perletakan Keadaan Batas Kelayanan Keadaan Batas Ultimate
Beban Gerakan Beban Gerakan
Perletakan elastomer √ √
Perletakan pot (tidak termasuk
setiap permukaan kontak geser
yang bersamaan)
√ √
Permukaan kontak geser √ √
Jenis Perletakan lain (misalnya
rol)
√ √
Hubungan lantai √ √
7.3. Expansion joint
Expansion joint diperlukan untuk mengizinkan pembebanan lalu lintas dan gerakan akibat
perubahan suhu, rangkak dan susut dari beton dan penurunan dari dukungan, tidak termasuk
tegangan berlebih dalam struktur.
Expansion joint tidak boleh menimbulkan bunyi atau getaran berlebih pada waktu lalu lintas
lewat. Bila pejalan kaki atau binatang dapat melintasi langsung pada hubungan, maka semua
cela harus ditutup. Bahan hubungan harus tahan terhadap karat dan hubungan harus mudah
dicapai untuk maksud pemeriksaan, pemeliharaan dan penggantian.
Karaktersistik kenyamanan pengendara mobil, lebar maksimum dari sela terbuka menerus
pada batas kelayanan harus sebesar 70 mm. Sela lebih kecil diperlukan untuk sepeda.
Beberapa tipikal expansion join dapat dilihat pada gambar. berikut
189
Gambar G.2 Hubungan sela terbuka
Gambar G.3 Hubungan dengan penutup tekan
190
Gambar G.3 Hubungan pelat bergerigi terikat pada bantalan elastomer
Gambar G.4 Hubungan pelat bergerigi dibaut pada dudukan baja
7.4. Fender Jembatan
Fender adalah perangkat yang digunakan untuk meredam benturan yang terjadi pada saat
kapal akan merapat ke dermaga atau pada saat kapal yang sedang ditambatkan tergoyang oleh
gelombang atau arus yang terjadi di pelabuhan. Peredaman dilakukan dengan menggunakan
bahan elastis, biasanya terbuat dari karet.
Fungsi utama fender adalah :
1. struktur fender sebagai peredam energi tumbukan kapal sampai ke tingkat kekuatan
ijin pilar jembatan;
191
2. struktur fender sebagai pelindung pilar jembatan terhadap energi tumbukan kapal.
Tipe, Fungsi dan Bahan Fender :
• Fender kayu
Fender kayu terdiri dari elemen vertikal dan horisontal dalam kerangka yang dipasang
bersatu dengan pilar atau secara terpisah. Energi tumbukan diredam oleh deformasi
elastis dan kerusakan elemen kayu. Fender kayu digunakan untuk melindungi pilar
terhadap gaya tumbukan dari kapal kecil.
• Fender karet
Fender karet dibuat komersial dalam bentuk aneka ragam. Energi tumbukan diredam
oleh deformasi elastis dari elemen karet dalam kombinasi tekanan, lenturan dan geser.
• Fender beton
Fender beton terdiri dari struktur boks berongga dan berdinding tipis yang dipasang
pada pilar. Permukaan luar fender beton dapat dilindungi oleh fender kayu. Energi
tumbukan diredam oleh tekuk dan kerusakan dinding fender beton.
• Fender baja
Fender baja terdiri dari membran berdinding tipis dan elemen pengaku dalam
kerangka boks pada pilar jembatan. Energi tumbukan diredam oleh tekanan, lentur
dan tekuk dari elemen baja dalam fender. Permukaan luar fender baja dapat dilindungi
oleh fender kayu.
• Fender yang didukung oleh tiang
Sistem yang didukung oleh tiang dapat digunakan untuk meredam beban tumbukan.
Kelompok tiang yang dihubungkan oleh cap yang kaku adalah suatu struktur
pelindung dengan tahanan tinggi terhadap gaya tumbukan kapal. Deformasi plastis
dan kerusakan tiang diijinkan dengan syarat kapal terhenti sebelum menabrak pilar,
atau tumbukan diredam sampai tingkat kekuatan pilar dan pondasi. Struktur tiang
pelindung dapat dibuat secara berdiri sendiri, atau dipasang pada pilar. Tiang kayu,
baja, atau beton dapat digunakan sesuai kondisi lapangan, beban tumbukan dan
pertimbangan ekonomis.
192
• Fender dolfin
Dolfin merupakan struktur sel sirkular dari turap baja yang dipancang, dan diisi beton
serta ditutup dengan cap beton. Dolfin dapat dibuat dari komponen beton pracetak,
atau di-pracetak secara keseluruhan di luar lapangan dan kemudian dibawa
mengapung ke lokasi. Tiang pancang kadang-kadang digabung dalam desain sel.
Gambar G.5. Beberapa tipikal fender jembatan
7.5. Slope Protection
Fungsi utama dari slope protection adalah untuk menjaga keamanan lereng dan
memastikan pondasi yang berada pada lereng aman terhadap bahaya longsoran.
Kondisi lereng perlu dianalisa baik pada saat pelaksanaan ataupun setelah masa
konstruksi dengan parameter tanah rencana seperti pada gambar G.6 berikut.
193
Gambar G.6 Analisa dan parameter rencana analisa kestabilan lereng
194
Untuk menjaga kondisi lereng agar tetap stabil, dibutuhkan perkuatan pada lereng
baik berupa pasangan batu, beton struktur maupun perkuatan alami menggunakan
rumput seperti pada gambar G.7
Gambar G.7 Tipikal Perkuatan lereng