6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Umum

Salah satu infrastruktur yang memiliki peran penting bagi setiap manusia

yaitu yang disebut sebagai jembatan, namun tingkat kepentingannya berbeda-

beda. Tingkat kepentingan jembatan bagi setiap orang berbeda-beda karena setiap

orang mempunyai kepentingan yang berbeda-beda, seperti halnya seorang pekerja

yang pergi bekerja melintasi jembatan setiap kali pergi bekerja menyeberangi

jembatan akan menyatakan bahwa jembatan adalah jalan yang melintasi sungai

dengan penyangga di tepi. Beda dengan pemimpin pemerintahan atau pemimpin

dunia usaha yang akan memandang jembatan dengan cara yang berbeda, bisa jadi

jika jembatan itu runtuh maka sistem yang ada akan lumpuh.

Dalam membangun jembatan akan muncul pertanyaan seperti, jenis

jembatan apa yang sebaiknya dibangun. Sehingga kemampuan dan kreativitas

seorang perencana berperan besar dalam menyelesaikan pertanyaan yang ada.

Selain itu, pengumpulan, analisis data jembatan, serta pengetahuan teknis dan

pengalaman praktik di lapangan juga sangat penting sebagai masukan bagi seorang

perencana.

Jembatan dapat dikatakan sebagai penyeimbang (balancing) suatu sistem

transportasi. Hal ini dikarenakan jembatan didesain sesuai dengan jumlah dan

berat lalu lintas yang akan dilayani oleh struktur jembatan tersebut. Misalnya, jika

lebar jembatan tidak cukup lebar untuk menampung jalur lalu lintas, maka

jembatan tersebut dapat menghambat kecepatan kendaraan yang melintasi

jembatan tersebut.

2.1.1. Bentuk dan Tipe Jembatan

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang jembatan membuat

struktur jembatan memiliki bentuk dan jenis jembatan yang berbeda. Berikut ini

adalah gambaran bentuk dan tipe jembatan tersebut.

7

2.1.1.1. Jembatan Lengkung

Sebuah struktur yang membentuk lengkungan atau busur yang berperan

mendistribusikan gaya yang diterima oleh lantai jembatan dan kemudian gaya

tersebut ditransmisikan ke abutmen.

2.1.1.2. Jembatan Rangka

Dalam perkembangannya jembatan rangka saat ini banyak menggunakan

material baja, penggunaan material ini untuk menopang beban pada struktur

jembatan relatif besar. Jembatan rangka sendiri memiliki berbagai macam bentuk

konfigurasi struktur rangka seperti jembatan rangka baja tipe king post, tipe howe,

tipe waren, tipe pratt, tipe baltimore, dan lain sebagainya.

2.1.1.3. Jembatan Gantung

Seiring kemajuan teknologi dan permintaan akan kebutuhan transportasi

yang lebih besar, manusia mengembangkan jembatan gantung menggunakan

jembatan penyangga kabel baja. Jembatan bentang panjang sering kali

menggunakan jenis jembatan ini dan tidak memiliki pilar sentral.

2.1.1.4. Jembatan Beton

Dalam dunia konstruksi material beton telah banyak dikenal, sebenarnya

pada saat ini jembatan beton tidak hanya menggunakan beton bertulang

konvensional, akan tetapi telah berkembang sebagai jembatan beton prategang.

Sehingga dengan kemajuan teknologi beton dapat diperoleh bentuk penampang

beton yang lebih beragam.

8

2.1.1.5. Jembatan haubans / Cable-Stayed

Jembatan jenis ini lebih baik jika diaplikasikan pada jembatan dengan

bentang yang relatif panjang. Menggabungkan Cable-Stay sebagai hanger dan

beton pratekan sebagai gelagar jembatan menjadikan ini keuntungan dari jembatan

Cable-Stayed. Komponen utama jembatan jenis ini adalah geladak jembatan,

penahan kabel, tower / pilon, dan blok angker.

2.1.2. Pemilihan Lokasi Jembatan

Kondisi lalu lintas dapat mempengaruhi lokasi dan tata letak jembatan.

Selain itu, yang perlu ditinjau kembali adalah bahwa lanskap yang akan ditentukan

harus cukup baik dari beberapa alternatif lanskap yang akan diusulkan. Berikut

adalah aspek-aspek yang perlu ditinjau dari pemilihan lokasi jembatan.

2.1.2.1. Aspek Lalu Lintas

Arus lalu lintas kendaraan dan pejalan kaki harus lancar saat melintasi

jembatan, hal ini dikarenakan salah satu kebutuhan transportasi adalah kelancaran.

Sehingga diperlukan hasil yang optimal dalam perencanaan lebar jembatan, agar

diperoleh pelayanan lalu lintas yang maksimal.

2.1.2.2. Aspek Teknis

Persyaratan teknis yang perlu dipertimbangkan dalam perencanaan

jembatan dijelaskan di bawah ini.

a. Sebuah. Penentuan geometri struktur, kesejajaran vertikal dan horizontal yang

sesuai dengan situasi lingkungan sekitarnya.

b. Penentuan sistem utama dan lokasi lantai jembatan.

c. Panjang bentang optimal ditentukan dengan mempertimbangkan kebutuhan

hidrolik dan biaya konstruksi.

d. Elemen substruktur dan superstruktur jembatan perlu ditentukan.

e. Perlengkapan jembatan seperti sandaran, penerangan, bahkan trotoar.

f. Pemilihan material menggunakan pertimbangan struktur jembatan

9

2.1.2.3. Aspek Estetika

Jembatan modern dirancang tidak hanya berdasarkan struktur, tetapi juga

ekonomis dan tidak kalah pentingnya dengan artistik. Aspek estetika jembatan

akan memberikan nilai lebih pada jembatan, seperti halnya kota-kota besar dunia.

2.1.3. Layout Jembatan

Jika dilihat dari total biaya jalan, proporsi terbesar terdapat pada investasi

pembangunan jembatan. Sehingga dalam pembangunannya struktur ini harus

berada pada tempat yang ideal yang memungkinkan dapat diperoleh bentang yang

relatif pendek untuk topografi setempat.

2.2. Definisi Jembatan Cable-Stayed (Cable-Stayed)

Dalam dunia konstruksi ini, tipe khusus dari struktur jembatan adalah tipe

jembatan kabel. Sejarah bahkan mencatat bahwa jenis jembatan yang

menggunakan sifat penyaluran gaya dan bentuknya dalam bentuk busur adalah

salah satu jenis jembatan tertua yang pernah dibuat oleh manusia (C.P. Heins,

1979). Terbukti dengan banyaknya jenis Jembatan Cable-stayed yang ada

merupakan peninggalan peradaban masa lampau yang masih berdiri meski sudah

beberapa abad yang lalu dan tetap kokoh hingga sekarang. Ini menegaskan bahwa

kekuatan dan daya tahan jembatan tipe Cable-Stayed cukup untuk fungsi jembatan.

Selain kekuatannya yang tahan lama, jembatan tipe Cable-stayed ini juga

menambah nilai keberadaannya karena jembatan ini memiliki nilai estetika Nilai

artistik dan estetika dari tampilan jembatan akan mempertegas karakternya dan

sekaligus menjadi landmark pada area dimana jembatan tersebut dibangun.

Jembatan bentuk Cable-stayed pada dasarnya lebih cocok jika dipilih

dengan bentang rentang 500 - 1000 meter. Pertimbangan ini berpedoman pada

efisiensi dan kapabilitas jembatan itu sendiri, karena jika digunakan dengan

jembatan yang relatif pendek maka biaya pembangunan jembatan akan

membuatnya tidak ekonomis, namun jika dipilih untuk bentang yang relatif

panjang, efektifitas pelaksanaan kegiatan. juga akan mengalami kendala dalam

10

proses konstruksi. Struktur cable-stayed sangat efisien bila lokasinya tepat seperti

sungai atau lembah dalam dimana terdapat tanah keras yang dapat menopang

pondasi. Dapat dikatakan Jembatan cable-stayed merupakan jembatan yang

sederhana, karena jika dibangun di tempat yang memiliki kerapatan tanah yang

cukup tinggi hanya membutuhkan struktur Penahan Kabel saja tanpa memerlukan

konstruksi lainnya. Peran tanah keras yang dijelaskan di atas dapat digunakan

sebagai abutmen, namun jika dibangun di atas tanah yang tidak terlalu keras, perlu

disediakan abutmen untuk menahan gaya horizontal. Fungsi abutmen itu sendiri

adalah untuk mereduksi tegangan yang timbul akibat dorong cable-stayed ke titik

yang dapat ditopang oleh tanah, karena tanah tidak akan bergerak dan mampu

menerima tekanan dengan syarat selama tegangan tanah lebih besar. dari pada

tekanan. Selain itu, biasanya ada gaya geser yang bekerja di sekitar abutmen.

2.2.1. Kelebihan Jembatan Cable-Stayed

Berikut ini adalah keuntungan dari jembatan Cable-Stayed:

a. Cable-Stayed dapat memberikan kekakuan yang lebih besar sehingga analisis

non-linier tidak diperlukan untuk geometri Cable-Stayed. Ini juga berlaku

untuk gaya tekan dan tarik yang terjadi pada jembatan.

b. Jembatan Cable-Stayed mampu menahan beban angin lebih optimal

dibandingkan jembatan lainnya, hal inilah yang dibutuhkan dalam membangun

jembatan bentang panjang yang beban anginnya sangat dominan.

2.2.2. Kelemahan Jembatan Cable-Stayed

Berikut ini adalah kekurangan dari Cable-stayed bridge yaitu:

a. Sebuah. Jembatan Cable-stayed memerlukan metode pengoperasian yang

cukup rumit dan harus teliti jika Jembatan Cable-stayed dibangun dengan

bentang yang lebih panjang, bagian tersier sangat rentan terhadap getaran

akibat angin pada saat pembangunannya.

11

Jembatan Cable-Stayed merupakan salah satu jenis jembatan yang sangat

kompetitif jika dibandingkan dengan jembatan jenis rangka untuk bentang yang

berkisar 300 - 100 meter. Rentang jembatan yang lebih panjang dapat digunakan

untuk jembatan tipe Cable-Stayed atau suspensi yang tentunya lebih ekonomis dan

efisien.

2.3. Tipe dan Jenis Jembatan Cable-Stayed

Ketika membahas klasifikasi dan jenis jembatan Cable-Stayed. Alternatif

dapat sangat bervariasi dalam desain jembatan Cable-Stayed. Berbagai elemen

terdapat pada jembatan Cable-Stayed dan dikonfigurasikan sebagai alternatif dari

jenis jembatan Cable-Stayed sehingga terdapat banyak jenis-jenis jembatan Cable-

Stayed yang dapat dipilih.

Komponen cable-stay bridge terdiri dari banyak hal yang meliputi sistem

Cable-stay, sistem pesawat, tower / tiang, girder. Sistem Kabel-Menginap

memiliki sistem Kabel-Menginap melintang, sistem satu bidang, sistem

duabidang, sistem tiga bidang. Pada tower / pylon terdapat satu kesamaan bentuk

yaitu rangka portal trapesium, menara kembar, menara A.

12

Gambar 2.1 Kabel Tipe Harpa

Gambar 2.2 Kabel Tipe Kipas

Gambar 2.3 Jembatan Suspension

2.4. Desain dan struktur Jembatan Cable-Stayed

Komponen Jembatan Cable-Stayed secara garis besar tersusun menjadi dua

bagian utama, yaitu struktur atas dan struktur bawah. Sistem struktur atas

(superstructure) dimana penempatannya akan menopang semua komponen

struktur jembatan. Sistem superstruktur ini memiliki dua bagian yaitu komponen

utama (member primer) dan komponen sekunder (member sekunder). Komponen

utama berfungsi mendistribusikan beban dan menahan lentur.

Girder atau stringer pada dasarnya merupakan komponen utama,

sedangkan untuk komponen sekunder merupakan bagian yang dapat memberi

dukungan tambahan untuk komponen utama untuk memberi kekakuan pada sistem

struktur serta menahan gaya lateral yang terjadi. Lateral bracing umumnya bagian

dari komponen sekunder dari suatu jembatan.

13

2.4.1. Substruktur Jembatan

Sistem struktur bawah (substructure) merupakan elemen-elemen yang

menerima penyaluran beban dari struktur atas untuk disalurkan ke tumpuan.

Berikut ini merupakan komponen utama dari substrukutur diantaranya yaitu.

a. Abutments

Abutments bagian dari struktur yang menerima distribusi beban dari

superstruktur dan diteruskan ke tanah, serta berfungsi sebagai perletakan. Bagian

tied arch bridge, tumpuan akan mengalami gaya tegangan dengan nilai relatif

besar yang diakibatkan oleh struktur Cable-Stayednya, sehingga perlu

dipertimbangkan kekuatan struktur tanah yang dapat menopang gaya-gaya

tersebut.

b. Piers (Pylon)

Struktur yang berada diatas abutment yang akan bekerja sebagai penopang

superstruktur yang diibaratkan sebagai kolom yang menerima beban diatasnya

disebut Piers. Akan tetapi piers tidak dibutuhkan untuk jembatan Cable-Stayed

sistem tied arch bridge, dikarenakan superstruktur ditopang langsung dan

posisinya berada ditasnya abutment dengan dipasang bearings.

2.4.2. Superstruktur Jembatan

Sedangkan untuk komponen struktur atas jenis jembatan Cable-Stayed akan

dipaparkan pada poin dibawah ini. Berikut ini adalah bagian-bagian dari struktur

atas jembatan, yaitu:

a. Kabel Jembatan

Komponen utama yang berbentuk Cable-Stayed pada jembatan itu sendiri

disebut Kabel Jembatan. Sistem kabel merupakan salah satu hal mendasar dalam

perencanaan jembatan Cable-Stayed. Kabel digunakan untuk menopang gelagar di

antara dua tumpuan dan memindahkan beban tersebut ke menara. Secara umum

sistem kabel dapat dilihat sebagai tatanan kabel transversal dan tatanan kabel

longitudinal. Pemilihan tatanan kabel tersebut didasarkan atas berbagai hal karena

akan memberikan pengaruh yang berlainan terhadap perilaku struktur terutama

pada bentuk menara dan tampang gelagar. Selain itu akan berpengaruh pula pada

14

metode pelaksanaan, biaya dan arsitektur jembatan. Sebagian besar struktur yang

sudah dibangun terdiri atas dua bidang kabel dan diangkerkan pada sisi-sisi bidang.

Penggunaan tiga bidang atau lebih mungkin dapat dipikirkan untuk jembatan yang

sangat lebar agar dimensi balok melintang dapat lebih kecil. Tatanan kabel

transversal terhadap arah sumbu longitudinal jembatan dapat dibuat satu atau dua

bidang dan sebaliknya ditempatkan secara simetri. Ada juga perencana

menggunakan tiga bidang kabel sampai sekarang belum diterapkan dilapangan.

b. Balok Pengikat Utama (Tie Beam)

Beban yang diterima langsung oleh lantai jembatan akan ditopang dengan

elemen jembatan yang disebut balok pengikat utama. Selain itu juga berfungsi

untuk mengikat struktur Cable-Stayed jembatan.

c. Floor Beam

Elemen pokok yang berfungsi untuk menahan beban deck dan tempat

dimana stringers menumpu disebut floor beam. Serupa seperti halnya stringers,

penampang yang sering dipilih untuk floor beam yaitu plate girder.

d. Deck Slab

Deck slab jembatan berfungsi sebagai penahan beban dan lalu lintas yang

ada diatasnya secara langsung, selain itu juga berfungsi sebagai bracing pada

girder apabila bahan yang digunakan relatif kaku. Pada umumnya beban yang

bekerja pada komponen ini berupa beban mati eksternal dan beban hidup.

a. Girder Memanjang

Balok yang membentang memanjang jembatan, untuk menyebarkan

beban dan gaya- gaya yang bekerja di struktur atas jembatan kemudian

menyalurkan beban ke struktur bawah jembatan.

b. Girder Melintang

Balok yang membentang melintang jembatan, yang berfungsi untuk

pengaku antara balok memanjang.

15

2.5. Pembebanan Pada Jembatan

Pembebanan merupakan faktor penting yang harus diperhatikan dalam

mendesain dan mendesain suatu bangunan atau jembatan. Semua harus

diperhitungkan dan mampu menahan berbagai jenis beban atau gaya dan juga

mempunyai batasan yang disebut pembebanan. Pada tahap perencanaan jembatan

penentuan nilai beban yang direncanakan kerja dilakukan dengan menggunakan

metode perhitungan dan penentuan distribusi gaya dapat dilakukan dengan

menggunakan asumsi dan pendekatan. Setelah tahap perhitungan beban selesai

maka akan dilanjutkan pada tahap penentuan distribusi gaya, ditentukan kombinasi

beban yang selanjutnya akan menjalankan struktur yang bekerja, sehingga akan

dilakukan pemilihan beban terbesar.

Aturan dan standar di Indonesia yang berkaitan dengan ketentuan

penghitungan dan batas pembebanan termasuk dalam Standar Nasional Indonesia.

Sedangkan untuk pembebanan jembatan, peraturan yang telah ditetapkan oleh

Kementerian Pekerjaan Umum adalah Standar Nasional Indonesia tentang Standar

Pembebanan Jembatan Tahun 2016 (SNI 1725-2016). Untuk panduan lainnya,

misalnya perilaku baja dan analisis struktur jembatan yang ada, hal ini dapat

dikatakan mengacu pada standar yang ditetapkan oleh AASHTO (American

Association of State Highway and Transportation Officials). Beban-beban yang

terdapat pada aturan tersebut akan disortir yang akan digunakan, umumnya

pembebanan yang dipilih dalam analisis perhitungan model struktur meliputi

antara lain pembebanan mati / gravitasi, pembebanan lalu lintas, pembebanan

hidup, pembebanan angin, pembebanan gempa, dan pemuatan khusus.

2.5.1. Beban Permanen

Beban Permanen didefinisikan sebagai beban apapun yang harus didukung

oleh struktur dalam kondisi apapun. Beban permanen pada jembatan terdiri dari

bagian struktural dan non struktural. Berikut ini adalah jenis-jenis beban permanen

pada jembatan.

16

2.5.1.1. Berat Sendiri

Berat sendiri adalah berat yang diakibatkan oleh profil dan elemen

struktur dan non struktural yang telah ditentukan sejak awal dan perubahannya

tidak akan mengalami perubahan yang berarti selama jembatan beroperasi, kecuali

jika terjadi perubahan struktur jembatan. Dengan mempertimbangkan hal ini, nilai

beban itu sendiri selalu dianggap tidak berubah.

2.5.1.2. Beban Mati Tambahan

Beban mati tambahan dapat disimpulkan sebagai beban non struktural yang

ditopang oleh struktur jembatan dan bukan sebagai bagian kesatuan dari struktur

jembatan induk, sehingga perubahan berat dapat terjadi sewaktu-waktu selama

jembatan digunakan. Perubahan ini dapat terjadi karena perubahan elemen atau

karena perubahan kualitas material yang dipilih.

17

2.5.2. Beban Lalu Lintas

Beban jalur "D" dan beban truk "T" merupakan bagian dari beban lalu lintas

dalam perencanaan jembatan. Beban kerja pada seluruh lebar lajur kendaraan dan

dapat berdampak pada jembatan yang setara dengan iring-iringan mobil yang

disebut beban lajur "D". Lebar lajur kendaraan dapat mempengaruhi total beban

lajur “D” yang bekerja. Kendaraan berat dengan 3 as yang diposisikan pada

beberapa posisi di jalur lalu lintas yang ditentukan biasanya disebut sebagai truk

beban "T". Roda kendaraan berat akan disimulasikan sebagai dua bidang kontak

beban di setiap sumbu kendaraan. Setiap jalur lalu lintas yang direncanakan hanya

diimplementasikan dengan satu truk “T”

Pada dasarnya beban "D" akan menjadi faktor penentu dalam analisis

jembatan yang memiliki bentang menengah sampai panjang, untuk jembatan

bentang pendek dan lantai kendaraan akan menggunakan beban "T". Dalam

beberapa kasus, beban “D” yang harganya telah diturunkan atau dinaikkan dapat

dipilih. Berikut ini adalah faktor beban lalu lintas yang dapat digunakan.

2.5.2.1. Lajur Lalu Lintas Rencana

Lebar jalur lalu lintas yang direncanakan adalah 2,75 meter. Sumbu

longitudinal jembatan harus disusun sejajar dengan rencana jalur lalu lintas.

Jumlah maksimum lajur lalu lintas yang dapat dipilih untuk berbagai lebar

jembatan ditunjukkan pada tabel di bawah ini:

18

19

2.5.2.2. Beban Lajur “D”

Beban lajur “D” tersusun dari beban yang didistribusikan secara merata

(BTR) yang digabung dengan beberapa garis (BGT) seperti yang tertera pada

gambar dibawah ini:

Beban terbagi rata (BTR) memiliki intensitas q kPₐ, dengan nilai q

dipengaruhi oleh panjang total yang dibebani L seperti yang tertera dibawah ini:

Panjang yang dibebani L merupakan panjang BTR yang bekerja dijembatan.

Agar dihasilkan pengaruh maksimal pada jembatan menerus atau bangunan khusus

mungkin BTR dapat dipecah menjadi panjang-panjang tertentu. Masing-masing

panjang beban akan dijumlah yang kemudian disebar tersebut adalah L.

20

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

lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Nilai intensitas p sebesar 49,0 kN/m.

agar didapat momen lentur negatif maksimum dijembatan, BGT kedua yang

identik harus diletakan pada posisi arah melintang jembatan pada bentang lainnya.

Momen maksimum dapat terjadi apabila beban “D” disusun pada arah melintang

sedemikian rupa. Komponen-komponen BTR dan BGT dari beban “D” pada arah

melintang disusun secara sama. Peletakan beban dilaksanakan dengan acuan

dibawah ini:

Agar diperoleh nilai momen dan geser dalam arah longitudinal pada gelagar

jembatan, maka dilakukan distribusi beban hidup pada arah melintang. Akan tetapi

tetap mempertimbangkan beban lajur “D” tersebar pada seluruh lebar balok (tidak

termasuk kerb dan trotoar) dengan intensitas 100% untuk terbebani yang sesuai.

21

2.5.2.3. Pembebanan Truk “T”

Kendaraan truck semi-trailer dipilih untuk menjadi acuan pembebanan,

dikarenakan memiliki susunan dan berat as seperti yang akan dipaparkan dibawah.

Pada bidang yang bersentuhan antara roda dengan permukaan lantai, akan

menerima beban merata akibat dari berat as masing-masing, yang kemudian akan

disebarkan dalam bentuk 2 beban merata sama besar. Jarak antara dua as tersebut

dapat diubah-ubah dengan batasan 4,0 sampai 9,0 m agar arah memanjang

jembatan mendapatkan pengaruh tersbesar. Panjang jembatan maupun susunan

bentang jembatan, tidak mempengaruhi jumlah truk. sehingga kendaraan truk “T”

yang dapat ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana hanya satu.

Penempatan kendaraan truck “T” harus berada di tengah-tengah lajur lalu

lintas rencana, seperti yang tertera pada bagian atas. Sedangkan jumlah maksimum

lajur lalu lintas rencana bisa dilihat pada poin sebelumnya, akan tetapi jumlah lebih

kecil bisa digunakan dalam perencanaan apabila menghasilkan pengaruh yang

lebih besar. Akan tetapi jumlah lalu lintas rencana dalam nilai bulat yang harus

dipilih. Penempatan lajur lalu lintas rencana dapat ditempatkan dibagian manapun

pada lajur jembatan. Distribusi beban hidup arah melintang perlu dilakukan, agar

didapat nilai momen dan geser pada arah longitudinal pada gelagar jembatan.

22

2.5.3. Gaya Rem

Gaya rem dan traksi menimbulkan gaya-gaya yang bekerja diarah

memanjang jembatan, hal tersebut perlu diperlu ditinjau pada dua jalur lalu lintas.

Beban lajur D dianggap ada di semua jalur lalu lintas, sehingga pengaruh ini

diperhitungkan dengan nilai gaya rem sebesar 5%, tanpa dikalikan faktor beban

dinamis dan dalam satu jalur. Gaya rem diasumsikan bekerja secara horisontal

pada arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,80meter diatas

permukaan lantai kendaraan. Apabila panjang bentang lebih besar 30 meter, maka

beban lajur D tidak perlu direduksi, dihitung dengan rumus 1 : q = 9 kPa.

Gesekan atau karakteristik perpindahan geser dari perletakan ekspansi dan

kekakuan bangunan bawah harus diperhitungkan, karena berfungsi untuk

memperkirakan pengaruh gaya memanjang terhadap perletakan dan bangunan

bawah jembatan.

Apabila beban lalu lintas vertikal tidak diperhitungkan, maka gaya rem

tidak boleh digunakan. Karena pengaruh dari gaya rem dipengaruhi oleh beban

lalu lintas vertikal (seperti stabilitas guling pada pangkal jembatan), maka faktor

beban ultimit terkurangi sebesar 40% yang bisa dipakai untuk pengaruh beban lalu

lintas vertikal. Gaya rem dapat tidak berlaku apabila pembebanan lalu lintas 70%

dan faktor pembesaran diatas 100% BGT dan BTR.

2.5.4. Pembebanan untuk Pejalan Kaki

Beban nominal sebesar 5 kPa digunakan untuk semua elemen dari trotoar

atau jembatan penyebrangan yang langsung menerima beban dari pejalan kaki.

Perancangan jembatan pejalan kaki dan trotoar pada jembatan jalan raya harus

dapat menopang beban per m² dari luas yang terbebani.

Luas yang terkait dengan elemen bangunan yang ditinjau merupakan luas

yang dibebani. Untuk jembatan, pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki sebaiknya

tidak dalam keadaan batas ultimet maupun tidak diambil secara bersamaan. Ketika

23

trotoar direncanakan untuk kendaraan ringan ataupun hewan ternak, maka

perencanaan trotoar harus dapat menerima beban hidup terpusat sebesar 20 kN.

2.5.5. Beban Aksi Lingkungan

Didalam perencanaan beban aksi lingkungan yang ditinjau yaitu beban

angin dan beban hujan.

2.5.5.1. Beban Angin

SNI 1725-2016 dijadikan acuan dalam perencanaan beban angin.

Ditentukan nilai sebesar 90-126 Km/jam untuk tekanan angin yang dapat

digunakan. Konsep dari beban angin yaitu dengan mendistribusikan angin secara

merata pada permukaan yang terekspos. Berikut ini merupakan persamaan yang

dapat digunakan

Tekanan Angin Dasar (PB)

Tekanan angin dasar ditentukan seperti yang tertera pada tabel berikut.

24

25

Grafik kecepatan angin dasar untuk berbagai periode ulang

Lokasi jembatan perlu dilakukan survey angin, dan

Apabila tidak didapat data yang lebih baik, maka diasumsikan dengan nilai

dibawah ini.

Penentuan nilai V0 dan Z0 dipaparkan pada tabel dibawah ini.

2.5.5.1. Beban Hujan

Beban hujan dapat diartikan sebagai beban yang diakibatakan oleh

terperangkapnya air hujan diatas struktur lantai jembatan. Pendistribusian beban

hujan yaitu berupa beban titik pada struktur jembatan.

26

2.5.6. Hirarki Pembebanan Jembatan

Jembatan akan dilakukan pembebanan yang mengacu pada bagan alir

pendistribusian beban yang ditunjukan pada gambar.

Gambar 2.9. Diagram Alir Hirarki Pembebanan

27

2.6. Material Baja Canai Dingin

Baja canai dingin atau cold formed tersusun dari material baja yang

terbuat dari bahan baja karbon atau low-alloy dengan bentuk lembaran-lembaran,

setrip, pelat, maupun batangan dengan tebalan kurang dari 25 mm. Tahapan

pabrikasi baja canai dingin dengan baja konvensional pada umumnya, sebagai

contoh seperti bentuk penampang, proses manufaktur, konfigurasi dan fabrikasi.

Metode seperti bending brakes, press brakes, dan roll-forming machines

merupakan cara yang dipakai untuk pembuatan baja canai dingin dengan kondisi

suhu ruangan yang diatur. Dalam dunia konstruksi, baja canai dingin belakangan

ini semakin meningkat kepopulerannya dikalangan masyarakat sebagai material

baru.

Perkembangan baja canai dingin di Indonesia masih relatif baru yang

termasuk sebagai kategori baja ringan. Baja canai dingin dapat dijadikan alternatif

material penyusun rangka karena mempunyai sifat yang ringan. Selama ini dalam

perkembangannya para engineer pada perencanaan masih menggunakan standar

peratur yang berlaku dari negara yang telah lama mengembangankan baja ringan,

dalam perhitungan kekuatan profil. Penggunaan baja canai dingin (cold formed

steel) memiliki keunggulan seperti yang tertera dibawah ini:

a. Kestabilan dimensi dalam bertahan pada perubahan bentuk karena suhu ruang

maupun cuaca pada material canai dingin.

a. Proses assembly yang lebih cepat, mudah, dan efisien.

b. Apabila baja canai dingin dibanding dengan kayu maka didapat kekuatan yang

sama akan tetapi masa yang lebih ringan canai dingin.

c. Lapisan galvanis yang menyusun pada baja canai dingin mengakibatkan bahan ini

lebih tahan terhadap korosi apabila dibanding dengan baja biasa, sehingga

mempunyai ketahanan yang lama.

d. Tidak dapat mudah terbakar, sehingga tidak membesarkan api.

28

e. Baja canai dingin mempunyai dimensi penampang yang relatif kecil jika dibanding

dengan baja konvensional sehingga mempengaruhi beratnya, mudah dalam

mobilisasi, dan mudah proses pengerjaannya.

2.6.1. Gambaran Umum Baja Canai Dingin

Beratnya yang ringan dan sistem penyambungan yang realif mudah dalam

pelaksanaan menjadikan sebagai kelebihan material canai dingin. Dalam

perencanaan desain struktur baja canai dingin, karakteristik bahan yang cukup

penting untuk ditinjau yaitu tegangan kuat tarik, tegangan leleh, dan daktalitas hal

tersebut dijelaskan dalam SNI 7971:2013 tentang Struktur Baja Canai Dingin.

Kekuatan yang dimiliki material baja dalam menahan regangan plastis atau

permanen sebelum terjadi fraktur atau patah disebut dengan daktalitas.

Pemeriksaan ini dapat dilkasanakan menggunakan cara mengukur panjang

penguluran baja canai dingin hingga mencapai 50 mm satuan panjang. Proses dari

penguluran material baja canai dingin akan menghasilkan ketentuan tidak boleh

kurang dari 10% untuk panjang gauge 50 mm atau 7% untuk panjang gauge 200

mm. SNI 7971:2013 telah mengatur kekuatan minimum baja canai dingin yang

sesuai sesuai dengan AS 1397.

29

2.7. Properti Penampang

Pembagian elemen penampang canai dingin menjadi beberapa antara lain

elemen rata, bengkok, lengkung, dan elemen lainnya seperti yang tertera berikut

ini.

Produsen baja canai dingin menyediakan tabel properti penampang yang

dapat digunakan, akan tetapi apabila properti yang dipilih tidak ada pada tabel

maka perencana dapat menghitung sendiri. Kombinasi penampang baja canai

dingin dapat dilakukan dengan menggabung penampang tunggal antara lain

penampang simestris ganda, penampang simetris titik, penampang simestris

tunggal, penampang non simetris. Dibawah ini merupakan gambar macam-macam

penampang canai dingin.

30

Tekuk lokal elemen perlu dibatasi dengan cara penampang canai dingin

dilakukan kontrol menggunakan batasan dimensi setiap elemen. Langkah ini

dilakukan agar terhindar dari tekuk lokal elemen dan sebagai batasan pengaman,

dengan tujuan untuk mengetahui sudah terpenuhinya batasan ijinkan atau belum.

Batasan dimensi akan dipaparkan seperti dibawah ini:

a. Perbandingan antara lebar dan tebal maksimum (b/t)

b. Perbandingan antara tinggi dan tebal maksimum (d/tw)

31

Pengaku yang sudah dipaparkan akan dijelaskan pada gambar dibawah ini

2.8. Analisa Struktur Jembatan Cable-Stayed Baja Canai Dingin

Pada perencanaan struktur jembatan Cable-Stayed dipilih aturan SNI 7971

Tahun 2013 mengenai Struktur Baja Canai Dingin, peraturan ini mengacu pada

code AS/NZS 4600:2005 yang merupakan Australian/New Zealand Standard Cold

Formed Steel Structures. Elemen batang berupa gaya aksial tarik, gaya aksial

tekan, lentur, dan torsi merupakan gaya dalam yang timbul pada elemen struktur

yang harus ditinjau. Perlakauan serta perhitungan akan berbeda karena

dipengaruhi pada besarnya beban yang diterima serta kekuatan dari sifat bahan

untuk masing-masing komponen struktur tersebut.

2.8.1. Komponen Struktur Tarik

Gaya yang memiliki kecenderungan untuk menarik elemen hingga dapat

menyebabkan 2 macam kegagalan seperti leleh (yield) dan runtuh (fracture).

Kemampuan bahan dalam menopang gaya yang menyebabkan kegagalan leleh

disebut sebagai kekuatan tegangan leleh (fy) yang bekerja pada luasan penampang

kotor (gross section), sedangkan kekuatan tegangan ultimit (fu) merupakan gaya

32

yang menyebabkan kegagalan ultimit yang bekerja pada luasan penampang efektif

(net section). Dalam merencanakan komponen struktur yang menerima gaya aksial

tarik dalam perhitungan, dapat menggunakan persamaan 2.3.

2.8.1.1. Kapasitas Penampang Nominal Struktur Tarik (Nₜ)

Kapasitas penampang nominal dari struktur tarik dipilih dengan nilai

terkecil dari persamaan berikut:

33

34

Faktor Koreksi untuk Distribusi Gaya (kt)

Nilai kt mengacu pada pasal 3.2.3 halaman 51 pada SNI 7971:2013. Dibawah ini

merupakan pemaparan nilai faktor koreksi.

35

2.8.1.2. Diagram Perencanaan Batang Tarik

Alur perencanaan batang tarik akan dipaparkan melalui diagram alir

dibawah ini.

2.8.2. Komponen Struktur Tekan

Komponen struktur yang menerima beban tekan yang dihasilkan dari

keseluruhan beban yang bekerja dan memiliki titik berat penampang efektif yang

dihitung pada tegangan kritis (fn) disebut dengan batang tekan. Struktur yang

menerima gaya tekan memungkinkan akan terjadi tekuk (buckling) pada elemen

tersebut, sehingga faktor tersebut perlu diperhitungkan dan diamati dengan baik.

Pada proses perencanaan gaya aksial tekan dapat dihitung menggunakan

persamaan dibawah ini:

36

37

2.8.2.1. Kapasitas Penampang Nominal Struktur Tekan (Ns)

Kapasitas penampang nominal pada struktur tekan dapat dihitung

menggunakan persamaan dibawah ini.

2.8.2.2. Kapasitas Komponen Struktur Nominal Struktur Tekan (Nc)

Kapasitas komponen struktur nominal pada komponen tekan dapat dihitung

menggunakan persamaan dibawah ini.

Tegangan Kritis (fn)

Penentuan nilai tegangan kritis (fn) didapat pada persamaan dibawah ini.

38

39

2.8.2.3. Diagram Alir Perencanaan Batang Tekan

Alur perencanaan batang tekan akan dipaparkan melalui diagram alir

dibawah ini :

40

2.8.3. Komponen Struktur Lentur

Komponen yang menerima beban yang tegak lurus terhadap arah sumbu

batang yang dapat menimbulkan momen lentur atau bending, komponen tersebut

dikatakan sebagai balok. Komponen balok dapat juga mengalami gaya torsi

apabila menerima beban eksentris terhadap sumbu beratnya. Momen lentur

rencana (M*) pada komponen struktur lengkung harus memenuhi syarat dibawah

ini:

2.8.3.1. Kapasitas Momen Nominal Penampang Struktur Lentur

Perhitungan kapasitas nominal penampang (Ms) terbagi menjadi dua

bagian yaitu berdasarkan pelehan awal pada penampang dan berdasarkan kapasitas

cadangan inelasia.

a. Berdasarkan Pelehan Awal

Penentuan kapasitas nominal penampang (Ms) seperti dibawah ini :

41

b. Berdasarkan Kapasitas Cadangan Inelastis

Penggunaan kapasitas cadangan lentur inelastis dilihat pada kondisi tertentu

seperti yang tertera pada SNI 7971 2013 mengenai Struktur Baja Canai Dingin

(hal. 54). Batasan pada kapasitas memen penampang nomonal (Ms) sebesar 1,25

Ze fy maupun yang menimbulkan regangan tekan maksimum sebesar Cyey.

2.8.3.2. Kapasitas Momen Komponen Struktur Nominal

Kapasitas momen komoponen struktur nominal (Mb) diambil dari

persemaan dibawah ini:

42

Perhitungan momen kritis mengacu pada persamaan dibawah ini:

2.9. Sambungan Sekrup

Setiap struktur baja adalah gabungan dari beberapa komponen batang yang

dijadikan satu dengan menggunakan alat sambung. Sistem pengencang yang

sesuai antara lain mur baut, sekrup, maupun las yang berfungsi untuk

menyambung bagian-bagian dari komponen struktur. Elemen sambungan terdiri

dari komponen struktur, komponen struktur sambuangan, serta alat sambung.

Dalam mendesain sambungan pada struktur dibutuhkan konsistensi dalam

menentukan asumsi-asumsi yang digunakan dalam analisis struktur, selain itu juga

harus mapu mendistribusikan aksi yang timbul dan perencanaan yang dihitung dari

analisis ini.

2.9.1. Sambungan Sekrup

Komponen sambungan dan penghubung adalah bagian dari elemen

struktural yang disebut elemen sambungan. Sambungan pada dasarnya berfungsi

sebagai perpindahan gaya yang timbul dari satu komponen struktur ke komponen

lainnya, sehingga beban eksternal yang bekerja pada struktur dapat dipindahkan

ke pondasi. Dengan mempertimbangkan hal ini, sambungan dalam suatu struktur

harus direncanakan dengan menggunakan asumsi yang konsisten dalam analisis

struktur.

43

Penggunaan sekrup tipe self-drilling sering dijumpai pada prakteknya yang

digunakan sebagai sambungan antar profil baja canai dingin. Karena harganya

yang murah dan di pasaran tersedia dalam jumlah banyak, sehingga lebih disukai

daripada alat penyambung lainnya seperti las, baut, atau paku keling. Secara umum

jenis sekrup yang tersedia di pasaran adalah jenis 12-14x20. Head treated

carbonsteal adalah bahan penyusun elemen sekrup

Dalam perencanaan sambungan jembatan model Cable-stayed

diperbolehkan menggunakan sambungan berupa pelat gusset, namun tidak

diperbolehkan menggunakan bahan lain kecuali bahan baja canai dingin. Sehingga

dipilih sambungan dari pelat gusset dan material baja canai dingin yang

divariasikan dari profil batang yang terbentuk, sehingga diasumsikan sebagai pelat

sambungan tambahan. Disamping itu, sambungan utama antar batang pada

struktur Cable-Stayed menggunakan selfdrilling screw tipe HEX 10x16Tx16

(Panduan KJI 2019).

44

SNI 7971:2013 pasal 5.4 tentang sambungan sekrup baja canai dingin dan

teori LRFD dijadikan acuan dalam perhitungan sambungan sekrup baja canai

dingin. Untuk memastikan keamanan sambungan dipakai persamaan dibawah ini.

2.9.1.1. Sambungan Sekrup Dalam Geser

a. Pemeriksaan Jarak

Syarat dibawah ini harus terpenuhi dalam perencanaan sambungan sekrup.

b. Tahanan Geser Sekrup

Pada penampang netto Tahanan geser (ØRn) dapat menggunakan persamaan

dibawah ini.

45

2.9.1.2. Sambungan Sekrup Dalam Tarik

a. Pemeriksaan Jarak

Jarak antar as ke as sekrup harus mempunyai rentang yang berfungsi sebagai

tempat ring sekrup, akan tetapi mempunyai syarat tidak kurang dari tiga kali

diameter sekrup nominal (df). Dalam tarik, Jarak dari as sekrup ke bagian tepi

sayap tidak kurang dari 3df (SNI 7971:2013 Struktur Baja Canai Dingin).

b. Tahanan Tarik Sekrup

Persamaan dibawah ini harus terpenuhi pada perhitungan tahan tarik sekrup.

c. Tarik pada Bagian Tersambung

Persamaan dibawah ini harus terpenuhi pada perhitungan tarik bagian tersambung.

Gaya tarik desain (Nt*) pada sekrup harus memenuhi,

46

2.9.1.3. Tahanan Tumpu Sekrup

Satu hal yang dapat menentukan tahanan tumpu nominal adalah kondisi

bagian terlemah dari komponen sekrup atau pelat penghubung. Nilai tahanan

tumpu skrup ditentukan dengan persamaan berikut: