KOMBINASI STRINGER DAN PELAT BAJA SEBAGAI ALTERNATIF

PERBAIKAN LANTAI BETON JEMBATAN RANGKA

oleh:

Heri Yugiantoro, S.T, M.T 1)

Hendra Widhatra, ST 2)

Fachrurrozi, ST, MT 3)

Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc 4)

ABSTRAK

Salah satu elemen jembatan rangka baja yang umum mengalami kerusakan adalah sistem lantai. Lantai beton merupakan sistem lantai yang paling umum diterapkan dalam jembatan rangka baja. Perencanaan lantai jembatan sesuai dengan peraturan memiliki umur 30 tahun. Kerusakan lantai beton bisa diakibatkan oleh perencanaan struktur beton yang tidak memenuhi kriteria desain, kontrol pelaksanaan pembetonan yang kurang ketat, faktor pengguna jembatan dan pengaruh lingkungan sekitar. Salah satu alternatif sistem lantai pada jembatan rangka baja adalah menggunakan pelat baja yang dikombinasikan dengan stringer. Kerangka pikiran utama dalam mendesain sistem lantai kombinasi stringer dan pelat baja adalah mereduksi beban lantai sehingga bisa meningkatkan kapasitas muat jembatan tanpa mengurangi persyaratan dasar desain jembatan yang meliputi kekuatan, kekakuan, durabilitas, stabilitas, kemudahan pelaksanaan pekerjaan dan faktor ekonomis.

Dalam tulisan ini analisis sistem struktur lantai dilakukan dalam dua kategori terpisah yaitu analisis pelat-balok dengan tributary beban sendiri dan beban lalu lintas (beban terdistribusi serta beban truk) dan kategori kedua analisis metoda elemen hingga pada pelat baja untuk mengetahui perilaku struktur pada saat menerima beban. Analisis dikerjakan dengan metoda kekuatan batas dengan kontrol lendutan maksimum akibat beban lalu lintas sebesar L/800. Untuk mengurangi daerah lapangan, maka dalam arah melintang dipasang balok-balok rib dan dalam arah memanjang dipasang stringer tambahan.

1) Staf Subdit Teknik Jembatan – Direktorat Bina Teknik

2) Staf Subdit Teknik Jembatan – Direktorat Bina Teknik

3) Senior Engineer – PT. Bukaka Teknik Utama

4) Kepala Subdit Teknik Jembatan – Direktorat Bina Teknik

1

I. PENDAHULUAN

Jembatan rangka baja jumlahnya cukup banyak di Indonesia. Dimulai sejak tahun 1970an, jembatan rangka baja terus bertambah jumlahnya hingga saat ini. Jembatan rangka baja menjadi pilihan untuk jembatan dengan bentang 30-60 meter. Kondisi jembatan-jembatan rangka baja yang ada saat ini sangat bervariasi. Umumnya kondisi jembatan rangka baja di Indonesia berada pada nilai 0-3. Kondisi 4-5 seringkali ditemui pada jembatan rangka baja dengan usia lebih dari 40 tahun, salah satunya jembatan rangka baja tipe Callender Hamilton.

Salah satu kerusakan yang paling sering ditemui pada jembatan rangka baja adalah kerusakan lantai jembatan. Lantai jembatan rangka baja pada umumnya menggunakan lantai beton. Pada lantai beton seringkali ditemui permasalahan diantaranya adalah tidak terjadinya peristiwa komposit antara lantai beton dengan rangka baja, lantai beton mengalami keretakan dan bahkan lantai beton mengalami kerontokan. Permasalahan retak pada lantai beton seakan menjadi hal yang lumrah ditemui. Hampir pada setiap jembatan rangka baja dengan lantai beton akan mengalami keretakan pada lantainya. Yang perlu diketahui adalah lantai jembatan didesain untuk umur 30 tahun. Tetapi yang terjadi adalah lantai sudah rusak pada beberapa jembatan ketika baru mencapai umur 5 tahun dan bahkan dibawah 5 tahun.

Berbagai penanganan dan perbaikan telah dilakukan untuk mengatasi kerusakan lantai beton. Baik dengan perbaikan menggunakan grouting, bahkan dengan melakukan penggantian lantai beton baru. Namun yang selalu terjadi adalah sama, peristiwa retak hingga beton rontok kembali terulang. Untuk itu diperlukan suatu alternatif baru sebagai pengganti lantai beton yang selama ini digunakan.

Salah satu alternatif yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan pelat baja sebagai lantai jembatan. Perilaku baja yang mudah untuk diperhitungkan, mudah dalam produksi dan juga proses pemasangan serta kelebihan lainnya menjadikan pelat baja sebagai pengganti lantai beton yang menjanjikan. Salah satu yang mengganjal dalam penggunaan material baja adalah mahalnya harga baja dan mudah sekali mengalami tekuk lateral. Namun apabila dilihat lebih jauh dengan berbagai pertimbangan-pertimbangan yang lain, sistem lantai baja memiliki beberapa keunggulan dibandingkan sistem lantai beton.

Analisa alternatif sistem lantai ini diterapkan pada jembatan rangka baja tipe Warren Transfield Australia dengan bentang A-60 m.

II. SISTEM LANTAI BETON UMUM

Sistem lantai beton yang sering ditemui pada rangka baja umumnya terdiri dari stringer yang berfungsi non struktural sebagai bekisting, penggunaan shear connector pada cross girder dan stringer untuk menjamin terjadinya efek komposit lantai beton dan sistem rangka. Penulangan sistem lantai dipasang baja deform diameter 16 mm jarak 100 mm untuk tulangan utama dan diamter 16 mm jarak 200 mm sebagai tulangan pembagi. Penggunaan steel deckplate didesain struktural sebagai tulangan tarik diharapkan dapat meningkatkan kapasitas lentur lantai beton bertulang.

Kondisi yang biasa terjadi adalah terjadi keretakan hingga kerontokan pada beton. Gompal pada permukaan beton terjadi jika penanganan tidak segera dilakukan. Kerusakan berkembang jika tulangan sudah terekspose keluar dan menimbulkan karat. Absorpsivitas air permukaan menembus perkerasan sampai pada pelat baja gelombang memperburuk kondisi sistem lantai yang ada.

2

Gambar 2.1 Detail Penulangan Standar

Gambar 2.2 Potongan Melintang Jembatan Rangka Standar

3

III. PEMODELAN SISTEM LANTAI PELAT BAJA

Sistem lantai pelat baja menggunakan checker plate dengan ketebalan 9 mm. Pelat baja dikombinasikan dengan penambahan stringer dan bracing melintang. Stringer tambahan yang digunakan memiliki dimensi yang lebih kecil dibanding stringer eksisting. Sedangkan untuk bracing, digunakan profil yang lebih kecil dibanding stringer tambahan. Pemasangan bracing/rib dimaksudkan selain memberikan kekakuan pada stringer dan juga memperkecil luas pelat baja yang menahan beban di atasnya.

Gambar 3.1 Potongan Melintang Jembatan Rangka dengan Sistem Lantai Baja

Analisa perhitungan struktur jembatan rangka dengan menggunakan lantai pelat baja menggunakan program analisis struktur standard. Bentuk pemodelan seluruh jembatan rangka baja dapat dilihat pada gambar berikut:

4

Gambar 3.1 Pemodelan Rangka Jembatan dengan Pelat Baja sebagai Sistem Lantai

Gambar 3.2 Pemodelan Lantai Baja dengan Kombinasi Stringer dan Bracing

Tampak pada pemodelan lantai, kombinasi antara stringer dan bracing membuat luas pelat baja yang menerima beban menjadi kecil. Sebagai perbandingan, berikut adalah pemodelan jembatan rangka baja standar.

5

Gambar 3.3 Pemodelan Rangka Jembatan dengan Lantai Beton sebagai Sistem Lantai

Gambar 3.4 Pemodelan Lantai Beton

Pemodelan pada jembatan rangka standar dengan lantai beton terlihat bahwa lantai yang menerima beban memiliki luas yang lebih besar.

Berikut adalah keterangan profil stringer tambahan, bracing dan pelat baja yang digunakan:

No. Keterangan Profil Properti1 Stringer Tambahan 300x150x8x10 Fy = 240 MPa2 Bracing 100x50x5x7 Fy = 240 MPa3 Pelat Baja Checker Plate tebal 9 mm Fy = 345 MPa

Analisa beban yang dilakukan dengan bantuan program tidak meliputi beban hidup. Beban yang dianalisa meliputi beban mati sendiri dan beban mati tambahan (beban aspal dan beban trotoar). analisa dilakukan terhadap kedua alternatif kemudian membandingkan berat total beban jembatan dan lendutan yang terjadi akibatnya. Lendutan

6

diharapkan tidak melebihi L/300. Camber yang terbentuk tidak kurang dari 150% (lendutan beban mati + lendutan beban hidup).

IV. PERBANDINGAN SISTEM LANTAI

Material baja memiliki biaya lebih mahal dibandingkan dengan beton. Sehingga alternatif sistem lantai baja akan memiliki biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan sistem lantai beton. Namun sistem lantai baja memiliki kelebihan dibandingkan dengan sistem lantai beton. Berikut adalah perbandingan kedua sistem lantai tersebut:

No.

Pembanding Sistem Lantai Baja Sistem Lantai Beton

1 HargaLebih mahal.Membutuhkan biaya + 2 Miliar untuk penggantian.

Lebih murah.Membutuhkan biaya + 800 juta untuk penggantian.

2 Beban mati + aspal + trotoarLebih ringan.Berat total 396,4 ton.

Lebih berat.Berat total 717,2 ton.

3Lendutan maksimum akibat Beban Mati + aspal + trotoar

49,6 mm 82,5 mm

4 Penutupan lalu lintas 1 lajur 1 lajur

5.Efek getaran lalu lintas pada saat penggantian segmental

Tidak berpengaruh Berpengaruh

6 Pelaksanaan pada 1 lajur 13 hari 20 hari

7Durabilitas berdasarkan pengalaman

10-15 tahun 3-5 tahun

8Kemudahan penggantian pada kerusakan lokal

Sangat mudah Sulit

9 Tingkat kenyamanan kurang nyaman (untuk kondisi mantap)

Berdasarkan perhitungan, biaya untuk sistem lantai baja berkisar 1,8 – 2 miliar rupiah untuk jembatan kelas A bentang 60 m. Biaya ini tergolong cukup tinggi dibandingkan sistem lantai beton. Biaya untuk sistem lantai beton pada jembatan rangka kelas dan bentang yang sama berkisar 700 – 800 juta rupiah.

Berdasarkan hasil analisa dengan menggunakan program analisis struktur, sistem lantai baja lebih ringan dibandingkan sistem lantai beton. Berat total jembatan rangka baja dengan sistem lantai baja lengkap dengan stringer tambahan, bracing, aspal dan trotoar yaitu 396,4 ton. Berat total ini jauh lebih ringan dibandingkan rangka jembatan dengan sistem lantai beton yaitu 717,2 ton. Alternatif sistem lantai baja memberikan pengurangan beban mati sebesar 45 % dari sistem lantai beton. Dengan demikian kapasitas jembatan menjadi meningkat apabila menggunakan sistem lantai baja.

Berkurangnya jumlah beban akan mengurangi lendutan yang terjadi pada jembatan. Terjadi pengurangan lendutan sebesar 32,9 mm dari semula 82,5 mm apabila menggunakan sistem lantai beton menjadi 49,6 mm dengan menggunakan sistem lantai baja.

Sistem lantai beton dalam pemasangan sangat terpengaruh oleh getaran akibat lalu lintas yang melintasi jembatan. Namun hal tersebut tidak mempengaruhi proses pemasangan sistem lantai pelat baja. Sehingga kualitas sistem lantai pelat baja tetap terjaga sesuai dengan perencanaan.

Kemudahan pemasangan menjadi salah satu kelebihan alternatif sistem lantai baja. Baik sistem lantai beton maupun lantai baja dapat diperbaiki dengan tetap membuka arus lalu lintas 1 lajur. Namun tingginya tingkat

7

kepadatan lalu lintas seringkali penutupan satu lajur menjadi penyebab kemacetan. Untuk itu perlu adanya suatu sistem perbaikan/penggantian lantai yang tidak perlu berlama-lama menutup lajur lalu lintas. Apabila perbaikan lantai jembatan menggunakan sistem lantai beton, diperkirakan penutupan 1 lajur lalu lintas akan membutuhkan 20 hari hingga dibuka kembali namun belum termasuk pengaspalan, karena pengaspalan dilakukan 28 hari setelah pengecoran. Sedangkan alternatif perbaikan dengan menggunakan sistem lantai baja diperkirakan akan membutuhkan 13 hari penutupan 1 lajur lalu lintas hingga dibuka kembali dan sudah termasuk pengaspalan. Apabila perbaikan dilakukan dengan menutup 1 lajur secara bergantian, maka total waktu yang dibutuhkan untuk penyelesaian perbaikan sistem lantai dengan menggunakan lantai baja akan membutuhkan waktu sekitar 26 hari.

Gambar 4.1 Pelaksanaan Penggantian Lantai Menggunakan Sistem Lantai Baja

Gambar 4.2 Pelaksanaan Penggantian Lantai Menggunakan Sistem Lantai Beton

Salah satu kelebihan sistem lantai baja lainnya adalah masa layan yang cukup teruji hingga saat ini. Menjadi pengetahuan umum bahwa musuh utama dari baja adalah karat. Namun hal tersebut dapat dicegah/diminimalisir apabila proses galvanize dilakukan dengan optimal. Berdasarkan pengalaman, lantai beton seringkali mengalami kerusakan berupa retak hingga rontok sebelum mencapai umur perencanaannya. Pada beberapa kasus ekstrem bahkan lantai beton sudah rusak pada usia 3-5 tahun. Lantai jembatan direncanakan untuk umur 30 tahun. Lebih lanjut mengenai kerusakan lantai, sistem lantai baja sangat mudah dalam penanganan terhadap kerusakan lokal. Proses penggantian kerusakan lantai seperti berlubang dapat ditangani dengan memotong bagian yang berlubang kemudian dilakukan penutupan dengan pelat baja dan dilas. Berbeda dengan kerusakan lokal pada lantai beton. Lantai beton tidak dapat dilakukan pergantian setempat. Sebagai contoh, terjadi kerontokan beton hingga lantai berlubang dengan diameter 20 cm. Untuk memperbaiki harus dilakukan pembongkaran sebesar satu segmen dan kemudian dicor kembali.

V. KESIMPULAN

Sistem lantai pelat baja memerlukan biaya lebih tinggi dibandingkan sistem lantai beton.

8

Sistem lantai pelat baja meningkatkan kapasitas muat jembatan secara signifikan. Termasuk mengurangi lendutan yang terjadi akibat beban mati dan beban mati tambahan.

Pelaksanaan konstruksi di lapangan dapat dilakukan dengan cepat, tanpa menutup lalu lintas dan efek getar lalu lintas pada saat pemasangan pelat baja tidak mempengaruhi mutu konstruksi.

VI. REFERENSI

PPR=M np

M n

x100% PPR=A ps f ps

A ps f ps+As f yx 100%

1. Fang, I. K., Wang, C. S., dan Hong, K. L. (1994), “Cyclic behavior of high-strengh concrete short beams with lower amount of flexural reinforcement,” ACI Structural Journal, vol. 91, no. 1

2. HAMBLY, E.C., “Bridge Deck Behaviour”, 2nd Edition, Mc Graw-Hill Book Co.,(2000).3. Johnson, R., P., “Composite Structures of Steel and Concrete ”, Blackwell Scientific Publications,1994.4. Naaman, A.E.,”partially Prestressed Concrete: Review and Recomendations”, PCI JOURNAL, Vol.30,

No.6, November-December, 1985.5. Park, R. dan Paulay, T. (1975), “Reinforced concrete structures,” John Wiley & Sons.6. SNI 7393-2008 Tata Cara Perhitungan Harga Satuan Pekerjaan Besi dan Aluminimum Untuk Konstruksi

Bangunan Gedung Dan Perumahan.7. SNI 7394-2008 Tata Cara Perhitungan Harga Satuan Pekerjaan Beton Untuk Konstruksi Bangunan

Gedung Dan Perumahan.

9