Click here to load reader

ANALISIS PERHITUNGAN STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ANALISIS PERHITUNGAN STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA

(TRUSS BRIDGE) BENTANG 60 M PADA PROYEK PENGGANTIAN
JEMBATAN KRUENG TINGKEUM KM. 231+150
(PASCA BENCANA ALAM)
Gelar Sarjana Sains Terapan
JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Puji dan syukur diucapkan kehadiran Allah SWT yang telah melimpahkan
berkat, rahmat dan karunia-Nya sehingga bisa menyelesaikan Tugas akhir dengan
baik dan tepat pada waktunya. Laporan ini bertujuan untuk melengkapi tugas dalam
memenuhi satu diantara syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Terapan.
Adapun judul Tugas akhir ini adalah “ANALISIS PERHITUNGAN
STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA (TRUSS BRIDGE) BENTANG 60 M
PADA PROYEK PENGGANTIAN JEMBATAN KRUENG TINGKEUM KM.
231+150 (PASCA BENCANA ALAM)”.
Penulis menyadari masih banyak keterbatasan yang dimiliki penulis dalam
penulisan laporan ini, namun karena berbekal keyakinan dan usaha yang disertai
bantuan, bimbingan moral dan material dari pembimbing, keluarga, sahabat dan
berbagai pihak, sehingga dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Ucapan terima kasih
diucapkan kepada:
1. Bapak M. Syahruddin S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik
Negeri Medan.
3. Bapak Ir. Ependi Napitu, M.T., selaku Kepala Program Studi D-IV Teknik
Perancangan Jalan dan Jembatan Politeknik Negeri Medan.
4. Bapak Parman, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan
waktunya untuk memberikan bimbingan, nasehat dan petunjuk yang berguna
dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir ini.
5. Bapak Palghe Tobing, S.T, M.T. dan Ibu Ir. Alfiani, M.T., selaku Dosen Penguji
yang telah memberikan arahan terhadap kesempurnaan laporan ini.
6. Bapak Drs. Yulfalentino, M.T., selaku Wali Kelas TPJJ 8B.
7. Terima kasih kepada para staff pengajar Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan
yang telah membantu penulis yang namanya tidak bisa disebutkan satu persatu.
8. Teristimewa kepada Orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan
kepada penulis baik moril, material dan doanya kepada penulis hingga
selesainya Laporan Tugas akhir ini.
vi
9. Terima kasih kepada teman-teman TPJJ 8B angkatan 2014 yang telah
menemani dalam keadaan susah dan senang untuk segala hal, tetap solid dan
kompak sampai kita tua.
10. Terima kasih kepada Pak Munardi dan Rekan- rekan dari Politeknik Negeri
Lhoksemawe yang telah membantu penulis dalam penyusunan Laporan ini.
11. Terima kasih kepada bang Ardans dan bang Taufik dari Politeknik Negeri
Bandung yang membantu penulis dalam penyusunan Laporan ini.
12. Terima kasih kepada teman-teman dari keluarga besar Sipilpedia, yang telah
membantu dalam memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.
13. Terima kasih kepada teman-teman Bokis House dan Menuju Tak Terbatas, yang
telah menemani perjuangan selama hidup diperantauan ini.
14. Terima kasih kepada kamu yang belum tahu siapa.
15. Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam
menyusun laporan ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik.
Akhir kata, penulis memohon maaf kepada Tuhan Yang Maha Esa, semoga
seluruh pihak yang telah banyak memberikan bantuan, dukungan dan doa kepada
penulis mendapatkan imbalan dari Tuhan Yang Maha Esa dan semoga laporan ini
dapat bermanfaat bagi kita semua, Amin.
Medan, September 2018
KATA PENGANTAR ........................................................................................... v
DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. x
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv
I.5 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
I.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 3
II.1 Tinjauan Umum ........................................................................................ 4
II.4.1 Jembatan Rangka Baja Lantai Atas .................................................. 7
II.4.2 Jembatan Rangka Baja Lantai Bawah ............................................... 7
II.4.3 Jembatan Rangka Baja Terbuka ........................................................ 8
II.4.4 Jembatan Rangka Baja Tertutup ....................................................... 8
II.5 Bagian – Bagian Jembatan Rangka Baja .................................................. 9
II.5.1 Lantai Jembatan ................................................................................ 9
II.6.2 Faktor dan Kombinasi Pembebanan................................................ 15
II.6.6 Aksi Lingkungan ............................................................................. 22
II.7.1 Analisa Penulangan Slab Lantai...................................................... 28
II.8 Tinjauan Struktur Bawah ........................................................................ 37
II.8.1 Perhitungan Pilar ............................................................................. 37
III.1 Tinjauan Umum ...................................................................................... 50
III.1.1 Data Teknis ..................................................................................... 50
III.2.1 Persiapan ......................................................................................... 51
III.3 Jadwal Pelaksanaan Penyusunan Laporan ............................................. 55
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ...................................................... 56
IV.1 Data Teknis ............................................................................................. 56
ix
IV.2.3 Perhitungan Slab Lantai Kendaraan ................................................ 62
IV.2.4 Perhitungan Gelagar Memanjang .................................................... 72
IV.2.5 Perhitungan Gelagar Melintang ...................................................... 78
IV.2.6 Perhitungan Ikatan Angin ............................................................... 87
IV.2.7 Kontruksi Rangka Utama ................................................................ 93
IV.3 Perhitungan Bangunan Bawah ............................................................. 115
IV.3.1 Perhitungan Pilar ........................................................................... 115
Gambar II.2 Jembatan rangka baja lantai atas ........................................................ 7
Gambar II.3 Jembatan rangka baja lantai bawah .................................................... 7
Gambar II.4 Jembatan rangka tipe warren .............................................................. 8
Gambar II.5 Jenis dek gelombang lantai Jembatan ............................................... 10
Gambar II.6 Jenis dek gelombang lantai Jembatan (lanjutan) .............................. 11
Gambar II.7 Tipe Dinding Penuh .......................................................................... 12
Gambar II.8 Tipe dua kolom ................................................................................. 13
Gambar II.9 Tipe Balok Cap ................................................................................. 13
Gambar II.10 Beban lajur “D” .............................................................................. 20
Gambar II.11 Pembebanan truk "T" ...................................................................... 21
Gambar II.12 Bidang geser pons pada lantai ........................................................ 29
Gambar II.13 Pelat sayap dan pelat badan pada profil.......................................... 33
Gambar II.14 Ilustrasi tekuk lokal pada pelat sayap dan pelat badan ................... 34
Gambar II.15 Tiang Pancang Baja ........................................................................ 46
Gambar III.1 Bagan Alir Penelitian ...................................................................... 53
Gambar III.2 Bagan Alir Pehitungan .................................................................... 54
Gambar IV.1 Penampang Memanjang Jembatan .................................................. 57
Gambar IV.2 Penampang Melintang Jembatan .................................................... 57
Gambar IV.3 Posisi tiang sandaran ....................................................................... 58
Gambar IV.4 Pembebanan pada Trotoar ............................................................... 60
Gambar IV.5 Tekanan Gandar Roda ..................................................................... 63
Gambar IV.6 Tinggi Bidang Kendaraan ............................................................... 64
Gambar IV.7 Nilai Momen Lapangan dan Tumpuan Akibat Berat Sendiri ......... 65
Gambar IV.8 Nilai Momen Lapangan dan Tumpuan Akibat Beban Mati
Tambahan .............................................................................................................. 65
Gambar IV.9 Nilai Momen Lapangan dan Tumpuan Akibat Beban Terpusat ..... 66
Gambar IV.10 Nilai Momen Tumpuan Akibat Temperatur ................................. 66
Gambar IV.11 Nilai Momen Lapangan Akibat Temperatur ................................. 67
Gambar IV.12 Bidang Geser Pons pada Lantai Jembatan .................................... 70
Gambar IV.14 Beban Angin pada Bidang Rangka Ikatan Angin ......................... 90
Gambar IV.15 Bidang Analisis Rangka Ikatan Angin .......................................... 90
Gambar IV.16 Hasil Output SAP 2000 versi 11 ................................................... 91
Gambar IV.17 Ilustrasi Gaya Angin yang bekerja pada Struktur Jembatan ......... 96
Gambar IV.18 Beban Mati pada Bidang Rangka Jembatan ................................. 98
Gambar IV.19 Beban KEL dan UDL pada Bidang Rangka Jembatan ................. 98
Gambar IV.20 Beban Angin pada Bidang Rangka Jembatan ............................... 99
Gambar IV.21 Beban Gempa pada Bidang Rangka Jembatan ............................. 99
Gambar IV.22 Gaya - Gaya Batang Akibat Beban Mati .................................... 103
Gambar IV.23 Gaya – Gaya Batang Akibat Beban KEL + UDL ....................... 103
Gambar IV.24 Gaya – Gaya Batang Akibat Beban Angin ................................. 104
Gambar IV.25 Gaya – Gaya Batang Akibat Beban Gempa ................................ 104
Gambar IV.26 Garis Pengaruh Batang D1 .......................................................... 105
Gambar IV.27 Sambungan Rangka Induk Join 1................................................ 110
Gambar IV.28 Sambungan Rangka Induk Join 14.............................................. 111
Gambar IV.29 Sambungan Rangka Induk Join 15.............................................. 113
Gambar IV.30 Sambungan Rangka Induk Join 6................................................ 114
Gambar IV.31 Potongan Memanjang dan Melintang Pilar ................................. 116
Gambar IV.32 Pembebanan Angin pada Pilar Jembatan (Arah Y) .................... 118
Gambar IV.33 Pembebanan Angin pada Kendaraan .......................................... 119
Gambar IV.34 Pembebanan Angin pada Pilar (Arah X)..................................... 120
Gambar IV.35 Gaya Seret pada Pilar .................................................................. 121
Gambar IV.36 Gaya Angkat pada Pilar .............................................................. 121
Gambar IV.37 Beban Gempa pada Pilar ............................................................. 123
Gambar IV.38 Stabilitas Guling Arah Memanjang Jembatan ............................ 129
Gambar IV.39 Stabilitas Guling Arah Melintang Jembatan ............................... 130
Gambar IV.40 Rencana Pemasangan Tiang Pancang ......................................... 136
Tabel II.4 Faktor beban untuk beban mati tambahan ............................................ 19
Tabel II.5 Faktor beban akibat pengaruh pelaksanaan .......................................... 19
Tabel II.6 Faktor beban lajur “D” ......................................................................... 21
Tabel II.7 Faktor beban Truk "T" ......................................................................... 21
Tabel II.8 Temperatur jembatan rata-rata nominal ............................................... 23
Tabel II.9 Sifat bahan rata-rata akibat pengaruh temperatur ................................. 23
Tabel II.10 Nilai Vo dan Zo untuk berbagai variasi kondisi .................................. 24
Tabel II.11 Tekanan Angin Dasar ......................................................................... 25
Tabel II.12 Sifat mekanis baja struktural .............................................................. 30
Tabel II.13 Faktor reduksi kekuatan komponen struktur baja .............................. 30
Tabel II.14 Beberapa Cara Eksplorasi Pengambilan Contoh Tanah ..................... 40
Tabel II.15 Faktor Aman Yang Disarankan (Reese & O’Neill, 1989) ................. 48
Tabel IV.1 Perhitungan Beban Mati Tambahan ................................................... 63
Tabel IV.2 Kombinasi Momen pada Slab Lantai.................................................. 67
Tabel IV.3 Beban Mati pada Gelagar Memanjang ............................................... 73
Tabel IV.4 Kombinasi Beban pada Gelagar Memanjang ..................................... 75
Tabel IV.5 Beban Mati pada Gelagar Melintang .................................................. 79
Tabel IV.6 Beban Mati Setelah Komposit ............................................................ 79
Tabel IV.7 Kombinasi Beban pada Gelagar Melintang ........................................ 82
Tabel IV.8 Menentukan Letak Garis Netral .......................................................... 85
Tabel IV.9 Momen Inersia Terhadap Garis Netral ............................................... 85
Tabel IV.10 Hasil Gaya Batang ............................................................................ 91
Tabel IV.11 Beban Mati pada Rangka Utama ...................................................... 93
Tabel IV.12 Gaya Batang Hasil Output SAP 2000 v.11 ..................................... 100
Tabel IV.13 Kombinasi Beban pada Rangka Utama .......................................... 101
Tabel IV.14 Kombinasi Beban pada Rangka Utama (Lanjutan) ........................ 102
Tabel IV.15 Ordinat – Ordinat Garis Pengaruh D1 ............................................ 106
Tabel IV.17 Berat Pilecap................................................................................... 117
Tabel IV.19 Berat Sendiri pada PIER ................................................................. 117
Tabel IV.20 Distribusi Beban Gempa pada Pier ................................................. 124
Tabel IV.21 Rekap Beban Kerja pada Pilar ........................................................ 125
Tabel IV.22 Kombinasi Kuat I ............................................................................ 125
Tabel IV.23 Kombinasi Kuat II .......................................................................... 125
Tabel IV.24 Kombinasi Kuat III ......................................................................... 126
Tabel IV.25 Kombinasi Kuat IV ......................................................................... 126
Tabel IV.26 Kombinasi Kuat V .......................................................................... 126
Tabel IV.27 Kombinasi Ekstrem I ...................................................................... 127
Tabel IV.28 Kombinasi Ekstrem II ..................................................................... 127
Tabel IV.29 Rekap Kombinasi Beban ................................................................ 127
Tabel IV.30 Analisis Stabilitas Geser Arah Memanjang .................................... 128
Tabel IV.31 Analisis Stabilitas Geser Arah Melintang ....................................... 129
Tabel IV.32 Analisis Stabilitas Guling Arah Memanjang .................................. 130
Tabel IV.33 Analisis Stabilitas Guling Arah Melintang ..................................... 131
Tabel IV.34 Nilai N-SPT pada BH3 ................................................................... 132
Tabel IV.35 Gaya Aksial Maksimum dan Minimun (Arah X) ........................... 136
Tabel IV.36 Gaya Aksial Maksimum dan Minimun (Arah Y) ........................... 137
Tabel IV.37 Kontrol Daya Dukung Ijin Aksial (Arah X) ................................... 137
Tabel IV.38 Kontrol Daya Dukung Ijin Aksial (Arah Y) ................................... 138
xiv
Ac : Luas penampang pelat beton komposit
tf : Tebal pelat sayap
tw : Tebal pelat badan
An : Luas penampang bersih yang terkecil
Ag : Luas penampang bruto
tp : Tebal penampang pelat
d : Diameter lubang baut
s : Jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen
λ : Angka kelangsingan struktur
beff : Lebar efektif penampang beton komposit
Ixo : Inersia penampang komposit
λy : Kelangsingan arah-y
λx : Kelangsingan arah-y
xv
Lampiran 2. Hasil Pengujian Tanah
Lampiran 3. Lembar Asistensi Bimbingan
xvi
ABSTRAK
(TRUSS BRIDGE) BENTANG 60 M PADA PROYEK PENGGANTIAN
JEMBATAN KRUENG TINGKEUM KM. 231+150
(PASCA BENCANA ALAM)
Jembatan Krueng Tingkeum terletak di Kabupaten Bireuen, Provinsi Aceh yang
merupakan akses utama Lintas Timur yang menghubungkan Kota Medan dengan
Kota Banda Aceh. Jembatan Krueng Tingkeum merupakan jembatan yang sangat
vital sebagai urat nadi transportasi baik untuk pelayanan masyarakat umum.
Namun pada Januari 2017 Jembatan Krueng Tingkeum mengalami kerusakan pada
pilar jembatan. Oleh karena itu dibutuhkan jembatan baru yang efisien untuk
menghubungkan kedua daerah.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui analisis perhitungan struktur untuk
bangunan atas dan bangunan bawah jembatan rangka baja. Jembatan ini dirancang
menggunakan rangka baja tipe Warren dengan bentang utama 60 meter dan lebar 9
meter. Sedangkan jembatan pendekat menggunakan jembatan baja komposit
bentang 30 meter dan lebar 9 meter. Perhitungan pada rangka baja menggunakan
bantuan software SAP 2000 v.11 untuk menghitung gaya batang. Pehitungan
struktur baja menggunakan panduan RSNI T-03-2005 dan perancangan struktur
beton menggunakan RSNI T-12-2004. Pembebanan pada jembatan menggunakan
SNI 1725:2016 dan gempa menggunakan SNI 2833:2008 dengan periode ulang
1000 tahun.
Hasil dari analisis untuk struktur atas, tiang sandaran menggunakan Pipa galvanis
∅ 3 inch (Aman), profil gelagar melintang IWF 900.350.16.25 (Aman), profil
gelagar memanjang IWF 450.200.9.16 (Aman), profil ikatan angin IWF
150.150.6.9 (Aman), profil rangka induk profil 400.400.32.32 (Aman) untuk batang
atas, profil H 400.400.16.28 (Aman) untuk batang bawah dan batang diagonal.
Sambungan baja menggunakan baut mutu tinggi S10T. Untuk struktur bawah, pilar
aman terhadap guling dan geser dan untuk tiang pancang menggunakan tiang
pancang baja diameter 600 mm dengan kedalaman 57 m.
Kata Kunci: Rangka Baja, Struktur Atas, Struktur Bawah, Tiang Pancang
xvii
ABSTRACT
Krueng Tingkeum Bridge is located in Bireuen District, Aceh Province. Krueng
Tingkeum Bridge is a bridge which connecting Medan and Banda Aceh. Krueng
Tingkeum Bridge is a bridge that is very vital as a transport artery for both the
public service. However in January 2017 the Krueng Tingkeum has been damaged
to the pier. In is necessary to design a new and efficient bridge to reconnect both
area.
This study aims to determine the structure analysis of truss bridge super structure
and sub structure. The bridge is designed using a Warren stell frame with a main
span of 60 meters and a width of 9 meters. Even though the approaching bridge
uses a 30 meter composite bridge and 9 meters wide. The design was assistance
using SAP 2000 v.11 to calculate the force. Design on Steel structure using RSNI
T-03-2005 guidance and design of concrete structure using RSNI T-12-2004.
Loading on bridge design using SNI 1725:2016 and design of earthquake using
SNI 2833:2008 with a return period of 1000 years.
The results of the analysis for the superstructure, railing using galvanies pipe ∅ 3
inch (Safety for used) , transverse girder using IWF 900.350.16.25 (Safety for used),
longitudinal girder using IWF 450.200.9.16 (Safety for used), bracing using IWF
150.150.6.9 (Safety for used), main girder using H 400.400.32.32 (Safety for used)
for the super-frame, and sub-frame/diagonal frame using H 400.400.16.28 (Safety
for used). Steel joins use S10T quality bolts. For the substructure, the pier is safe
against rolling and sliding and for the pile using ∅ 600 mm steel pile with a depth
of 57 m.
1
Jembatan adalah struktur konstruksi yang memungkinkan route transfortasi
melalui sungai, danau, jalan raya, jalan kereta api, dan lain-lain yang bertujuan
untuk menguhubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-
rintangan. Jembatan terdiri dari dua struktur yaitu struktur atas dan struktur bawah.
Struktur atas yang merupakan bangunan atas jembatan yang berfungsi untuk
menampung beban beban yang ditimbulkan oleh suatu lintasan seperti orang,
kendaraan dan beban lainnya kemudian disalurkan pada struktur bawah jembatan.
Bangunan atas jembatan terdiri dari trotoar, railling, lantai kendaraan, lapis
perkerasan, balok diafrgama, dan balok gelagar. Struktur bawah jembatan
umumnya terletak di bawah bangunan atas yang berfungsi untuk menerima beban
beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian menyalurkannya ke pondasi,
beban tersebut selanjutnya di teruskan ke tanah.
Jembatan Krueng Tingkeum terletak di Kabupaten Bireuen, Provinsi Aceh.
Jembatan Krueng Tingkeum merupakan akses utama Lintas Timur yang
menghubungkan Kota Medan dengan Kota Banda Aceh. Jembatan Krueng
Tingkeum merupakan jembatan yang sangat vital sebagai urat nadi transportasi baik
untuk pelayanan masyarakat umum antara lain barang kebutuhan sehari-hari, jasa
transportasi, pariwisata, dan lain-lain, maupun militer yang berkaitan dengan
mobilisasi. Desain lama pilar Jembatan Krueng Tingkeum tidak dilengkapi dengan
fender. Sehingga pada Januari 2017 saat pilar jembatan dihantam oleh batang pohon
yang dibawa arus air sungai, pilar jembatan mereng dan mengakibatkan jembatan
Krueng Tingkeum tidak dapat dilintasi oleh kendaraan. Akibat dari tidak dapat
dilaluinya jembatan Krueng Tingkeum maka jalur Medan-Banda Aceh lumpuh.
Maka Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat melalui
Direktorat Jenderal Bina Marga mengadakan proyek penggantian jembatan pasca
bencana alam untuk memaksimalkan akses bagi masyarakat pengguna jembatan
tersebut. Penggantian jembatan Krueng Tingkeum KM. 231+150 (Pasca Bencana
2
Alam) (JBT. 03 – C) Kabupaten Bireuen direncakan menggunakan rangka baja A60
dan jembatan pendekat adalah jembatan komposit bentang 30 m.
Pada penulisan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul “Analisis
Perhitungan Struktur Jembatan Rangka Baja (Truss Bridge) bentang 60 m pada
Proyek Penggantian Jembatan Krueng Tingkeum KM. 231+150 (Pasca Bencana
Alam).
1. Bagaimana analisis perhitungan struktur untuk bangunan atas jembatan rangka
baja?
rangka baja?
1. Mengetahui analisis perhitungan struktur untuk bangunan atas jembatan
rangka;
rangka baja.
pembaca untuk memperoleh pengetahuan dan wawasan perhitungan struktur
jembatan sebagai usaha dalam merealisasikan ilmu - ilmu dan standart yang
berkaitan dengan teori perencanaan struktur yang diperoleh selama masa
perkuliahan.
I.5 Batasan Masalah
Penelitian ini perlu dibatasi agar dapat dilakukan secara efektif dan tidak
menyimpang dari tujuan penelitian. Adapun lingkup penelitian ini dibatasi oleh:
1. Perhitungan struktur bangunan atas yang meliputi tiang sandaran (ralling),
trotoar, lantai kendaraan, gelagar memanjang dan melintang, perhitungan
ikatan angin, dan perhitungan rangka induk;
3
2. Perhitungan Gaya Batang menggunakan software SAP 2000 v.11.
3. Perhitungan struktur bangunan bawah yang meliputi beban pada pilar, kontrol
guling pilar, kontrol geser pilar, dan daya dukung tiang pancang;
4. Standar yang digunakan dalam analisis perhitungan mengacu pada:
- RSNI T-12-2004 : Standar Perencanaan Struktur Beton untuk
Jembatan
- RSNI T-03-2005 : Standar Perencanaan Struktur Baja untuk Jembatan
- SNI 2833:2008 : Ketahanan Gempa untuk Jembatan
I.6 Sistematika Penulisan
BAB I - Pendahuluan
Penelitian, Manfaat Penelitian, dan Sistematika Penulisan
BAB II - Tinjauan Pustaka
BAB III - Metode Penelitian
BAB IV - Analisis dan Pembahasan
Meliputi : Tinjauan Umum, Data Perancangan, Spesifikasi Bahan, dan
Perhitungan Struktur.