PERHITUNGAN STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT PADA

PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H. NASUTION
MEDAN, SUMATERA UTARA
Gelar Sarjana Terapan
NIM: 1405131049
JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir
menyatakan bahwa Telah Menyetujui Judul Tugas Akhir dari Mahasiswa:
Nama Mahasiswa : M. FEBRY E. P. BANGUN
NIM : 1405131049
dengan judul:
PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H. NASUTION
MEDAN, SUMATERA UTARA,”
Medan, 31 Agustus 2018
ii
Yang bertanda tangan dibawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Ketua
Penguji, Kepala Program Studi, dan Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri
Medan, menyatakan bahwa laporan Tugas Akhir dari Mahasiswa:
Nama Mahasiswa : M. FEBRY E. P. BANGUN
NIM : 1405131049
PADA PROYEK PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H.
NASUTION MEDAN, SUMATERA UTARA
Medan, 31 Agustus 2018
Dosen Pembimbing Ketua Penguji
NIP. 19730710 200312 1 003 NIP. 19640606 198503 1 008
Ketua Jurusan Teknik Sipil Kepala Program Studi
Ir. Samsudin Silaen,M.T. Ir. Ependi Napitu, M.T.
NIP. 19620204 198903 1 002 NIP. 19580925 198403 1 001
iii
berkah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan
baik dan tepat pada waktunya. Judul Tugas Akhir dalam laporan ini adalah
“PERHITUNGAN STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT PADA PROYEK
PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H. NASUTION
MEDAN, SUMATERA UTARA”
Dalam penulisan dan penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi
berbagai kendala namun berkat bantuan dari Allah SWT dan bimbingan dari
berbagai pihak maka Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Pada
kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2. Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik
Negeri Medan.
3. Ir. Ependi Napitu, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Perancangan
Jalan dan Jembatan (TPJJ) Politeknik Negeri Medan.
4. Ahmad Sumantri, S.T., M.T. Selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan nasehat dan petunjuk
yang berguna dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh Dosen dan Staff Pengajar Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri
Medan.
6. Terutama kepada Orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan
moral dan material. Sehingga penulis memiliki semangat yang penuh dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Terima kasih kepada teman seperjuangan‚ mahasiswa TPJJ-8B 2014 atas
dukungan dan semangatnya.
8. Terima kasih kepada Andre Jonathan yang telah membantu saya dalam
mendapatkan data-data proyek.
9. Terima kasih kepada sahabat saya Montazeri Tambunan, Giovano ader dan
Dewi Rangkuti yang telah membantu saya dalam pengerjaan Tugas Akhir
ini.
iv
10. Terima kasih kepada bang Ariel dan bang Bayu yang sudah membantu
dalam penyusunan laporan ini.
11. Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam
menyusun laporan ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis sudah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun dan
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Namun penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini
masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, penulis menerima dengan terbuka segala
kritik dan saran yang bersifat membangun guna memperbaiki Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini
berguna dan bermanfaat bagi Pembaca.
Medan, 31 Agustus 2018
NIM: 1405131049
PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H. NASUTION
MEDAN, SUMATERA UTARA
NIM: 1405131049
transportasinya. Sarana transportasi yang memadai memudahkan mobilisasi
masyarakat dalam berbagai aktivitas kehidupan. Sarana transportasi berupa jalan
yang baik, jembatan yang kuat, serta sarana-sarana lainnya hendaknya menjadi
perhatian pemerintah bagi pemenuhan kebutuhan masyarakatnya.
Jembatan Titi Kuning yang berlokasi di Jalan A.H. Nasution yang
merupakan bagian dari pekerjaan proyek Pembangunan UNDERPASS KATAMSO
MYC Medan, STA. 0+900 s/d 0+930. Jenis Struktur Jembatan adalah Jembatan
Komposit. Jumlah lajur : 2 lajur, Lebar jembatan : 8 m, Superelevasi jalan : 2%.
Penelitian ini di lakukan untuk mengetahui hasil perhitungan struktur atas yang
aman dan ekonomis dan untuk mengetahui hasil kontrol stabilitas guling dan geser
pada perhitungan struktur bawah (Abutment) yang aman dan ekonomis.
Hasil dari analisis untuk struktur atas diperoleh tebal plat lantai 0,3 m.
Dengan tulangan lentur negatif D16-150 dan tulangan lentur positif D16-110, profil
WF yang diambil berasal dari pabrikasi Jepang yaitu WF 914.419.19,4.32.
Konektor yang digunakan pada Shear connector adalah 19 x 120, dan jumlah
konektor stud nya adalah 187 buah untuk 2 baris. Dimensi rencana elastomer
adalah 40 × 35 × 3,9 cm. Tebal plat injak 0,30 m dengan tulangan melintang
jembatan D13-200 dan tulangan memanjang D16-300.
Hasil dari analisis untuk struktur bawah yaitu stabilitas abutmen kontrol
geser : All Combination > 1,1 (aman), dan stabilitas abutmen kontrol guling : All
Combination > 2,2 (aman)
PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H. NASUTION
MEDAN, SUMATERA UTARA
NIM: 1405131049
Economic growth of a region is strongly influenced by its transportation
facilities. An adequate means of transportation makes it easy to mobilize people in
various life activities. Transportation facilities in the form of good roads, strong
bridges, and other facilities should be the government's attention to fulfill the needs
of the community.
Titi Kuning Bridge located at Jalan A.H. Nasution which is part of the
UNDERPASS KATAMSO MYC Medan development project, STA. 0 + 900 to 0 +
930. Types of Bridge Structures are Composite Bridges. Number of lanes: 2 lanes,
Bridge width: 8 m, Road superelevation: 2%. This research was conducted to find
out the results of the calculation of the upper structure that is safe and economical
and to determine the results of the stability and rolling stability control on a safe
and economical lower structure calculation (Abutment).
The results of the analysis for the upper structure obtained 0.3 m floor plate
thickness. With negative flexural reinforcement D16-150 and positive flexural
reinforcement D16-110, the WF profile taken came from Japanese manufacturing,
namely WF 914.419.19.4.32. The connector used in the Shear connector is 19 x
120, and the number of connector studs is 187 pieces for 2 lines. The dimensions of
the elastomeric plan are 40 × 35 × 3.9 cm. The thickness of the stepping plate is
0.30 m with the transverse reinforcement of the D13-200 bridge and the
longitudinal reinforcement is D16-300.
The results of the analysis for the lower structure are the abutment stability
of the sliding control: All Combination> 1.1 (safe), and the stability of the roll
control abutment: All Combination> 2.2 (safe)
Keywords: Composite Bridge,
1.7 Sistematika Penulisan .............................................................................. 3
2.1 Tinjauan Umum ...................................................................................... 5
2.2 Jenis-jenis Jembatan ............................................................................... 5
2.3.1 Struktur Bangunan Atas Jembatan ................................................ 7
2.3.2 Struktur Bangunan Bawah Jembatan ............................................ 7
2.4. Jembatan Komposit ................................................................................. 8
2.4.4 Prinsip Umum Perencanaan. ....................................................... 12
2.4.5 Perencanaan Pelat Lantai Kendaraan Terhadap Lentur .............. 12
2.5 Analisis Pembebanan Pada Struktur Atas Jembatan ............................ 15
2.5.1 Analisa Pembebanan Plat Lantai .................................................. 15
2.5.2 Momen Pada Slab Lantai Kendraan ............................................ 18
viii
2.5.3 Analisa Penulangan Slab Lantai Jembatan dan Plat Injak ........... 20
2.5.4 Analisa Tegangan Geser Pons ...................................................... 21
2.5.5 Kekuatan Lentur Gelagar Komposit Keadaan Ultimit ................. 22
2.5.5.1 Daerah Momen Positif ..................................................... 22
2.5.5.2 Daerah Momen Negatif ................................................... 24
2.5.6 Penghubung Geser (shear connector) ........................................ 26
2.5.6.1 Cara Perencanaan. ........................................................... 26
2.6.1 Perencanaan Pembebanan .......................................................... 28
2.6.4 Aksi Lingkungan ........................................................................ 34
2.7 Stabilitas Abutment ........................................................................... 39
3.1 Tinjauan Umum ...................................................................................... 40
3.1.1 Data Teknis ................................................................................ 40
3.2.1 Persiapan .................................................................................... 42
4.1. Perhitungan Plat Lantai Jembatan.......................................................... 46
4.1.2. Perhitungan Pembebaban Plat Lantai Jembatan......................... 47
4.1.3. Momen Pada Plat Lantai ............................................................ 50
4.1.4. Pembesian Plat Lantai ................................................................ 55
4.1.5. Pemerikasaan Geser Pons........................................................... 61
ix
4.3.2 Analisa Penghubung Geser (Shear Connector) ....................... 68
4.4 Bearing Pad (Elastomer) ........................................................................ 71
4.4.1 Analisis Beban Elastomer ........................................................... 71
4.4.1.1 Akibat Berat Sendiri ....................................................... 71
4.4.1.2 Akibat Beban Mati Tambahan ........................................ 73
4.4.1.3 Akibat Beban Gempa ...................................................... 73
4.4.2 Perhitungan Tulangan Geser Balok Gireder .............................. 74
4.5 Perhitungan Plat Injak ............................................................................ 76
4.5.1 Plat Injak Arah Melintang Jembatan ......................................... 76
4.5.2 Pembesian Plat Injak Arah Melintang Jembatan ....................... 76
4.6 Perencanaan Struktur Bawah .................................................................. 85
4.6.1 Perencanaan Abutment ............................................................... 85
Tabel 2 1 Berat Satuan untuk Menghitung Berat Sendiri ........................................ 16
Tabel 2 2 Berat Satuan untuk Menghitung Berat Tambahan ................................... 16
Tabel 2 3 Koefisien Seret (Cw) ................................................................................. 17
Tabel 2 4 Jenis Tanah dan Klasifikasinya ................................................................ 34
Tabel 2 5 Koefisien Geser Dasar untuk Tekanan Tanah Lateral ............................. 35
Tabel 2 6 Kecepatan Angin Rencana ....................................................................... 36
Tabel 2 7 Koefisien Seret Cw .................................................................................. 36
Tabel 4 1 Data – Data yang diperlukan untuk menghitung struktur atas ................. 44
Tabel 4 2 Bahan Struktur ................................................................................... ......45
Tabel 4 4 Rekapitulasi Momen Pada Plat Lantai ..................................................... 51
Tabel 4 5 Kombinasi Kuat-1 Plat Lantai.................................................................. 52
Tabel 4 6 Kombinasi Kuat-2 Plat Lantai.................................................................. 52
Tabel 4 7 Kombinasi Kuat-3 Plat Lantai.................................................................. 52
Tabel 4 8 Kombinasi Kuat- 4 Plat Lantai................................................................. 53
Tabel 4 9 Kombinasi Kuat-5 Plat Lantai.................................................................. 53
Tabel 4 10 Beban Pada Abutment Akibat Struktur Atas .......................................... 86
Tabel 4 11 Perhitungan Beban dan Momen Pada Abutmen .................................... 87
Tabel 4.12 Berat Sendiri (MS) Pada Abutment ........................................................ 88
Tabel 4.13 Bebam Mati Tambahan (MA) Pada Abutment ....................................... 88
Tabel 4 14 Gaya Gempa Abutment .......................................................................... 98
Tabel 4 15 Resume Beban Kerja Pada Pondasi ..................................................... 103
Tabel 4 16 Kombinasi – 1 ...................................................................................... 104
Tabel 4 17 Kombinasi – 2 ...................................................................................... 104
Tabel 4 18 Kombinasi – 3 ...................................................................................... 105
Tabel 4 19 Kombinasi – 4 ...................................................................................... 105
Tabel 4 20 Kombinasi – 5 ...................................................................................... 106
Tabel 4 21 Ekstrem I .............................................................................................. 106
Tabel 4 22 Ekstrem II ............................................................................................. 107
Tabel 4 23 Rekapitulasi Beban untuk Perencanaan Tegangan Kerja .................... 107
Tabel 4 24 Stabilitas Guling Arah X ...................................................................... 108
Tabel 4 25 Stabilitas Guling Arah Y ...................................................................... 109
xi
Tabel 5.1 Beban pada pelat lantai .......................................................................... 112
xii
Gambar 2 2 Potongan melintang ladder deck bridge............................................... 11
Gambar 2 3 Tegangan dan Regangan pada penampang beton bertulang ................ 13
Gambar 2 4 Letak tulangan pokok dan tulangan bagi.............................................. 14
Gambar 2 5 Beban Truk “T” .................................................................................... 17
Gambar 2 6 Grafik Momen Akibat Berat Sendiri Lantai ......................................... 18
Gambar 2 7 Grafik Momen Akibat Beban Mati Tambahan .................................... 18
Gambar 2 8 Grafik Momen Akibat Temperatur ...................................................... 19
Gambar 2 9 Bidang Geser Pons Pada Lantai Jembatan ........................................... 21
Gambar 2 10 Gaya Geser Antara Pelat Beton Dengan Gelagar ............................... 26
Gambar 2 11 Distribusi Beban “D” yang Bekerja pada Jembatan ........................... 30
Gambar 2 12 Ketentuan Penggunaan Beban “D” .................................................... 31
Gambar 2 13 Gaya Rem Dari Beban Lajur “D” ...................................................... 32
Gambar 2 14 Pembagian Daerah/Zona Gempa di Indonesia ................................... 34
Gambar 3 1 Flow chart Analisis Perhitungan Struktur Jembatan........................... 44
Gambar 4 1 Dimensi Jembatan Arah Melintang ...................................................... 44
Gambar 4 2 Beban Truk “T” Pada Plat Lantai ......................................................... 46
Gambar 4 3 Beban Beban Angin (PEW) Pada Slab Lantai ...................................... 47
Gambar 4 4 Grafik Momen Akibat Berat Sendiri Lantai ......................................... 48
Gambar 4 5 Grafik Momen Akibat Beban Mati Tambahan .................................... 49
Gambar 4 6 Grafik Momen Akibat Beban Truk dan Beban Angin ......................... 49
Gambar 4 7 Grafik Momen Akibat Beban Temperatur ........................................... 50
Gambar 4 8 Bidang Geser Pons pada Lantai Jembatan ........................................... 59
Gambar 4 9 Rencana Penulangan Plat Lantai .......................................................... 60
Gambar 4 10 Bearing Pad........................................................................................ 69
Gambar 4 12 Pembebanan Plat Injak Arah Memanjang .......................................... 78
Gambar 4 13 Perencanaan Abutment ....................................................................... 84
Gambar 4 14 Beban Lajur “D” Pada Abutment ....................................................... 90
transportasinya. Sarana transportasi yang memadai memudahkan mobilisasi
masyarakat dalam berbagai aktivitas kehidupan. Sarana transportasi berupa jalan
yang baik, jembatan yang kuat, serta sarana-sarana lainnya hendaknya menjadi
perhatian pemerintah bagi pemenuhan kebutuhan masyarakatnya. Sarana
transportasi yang baik menunjang terciptanya iklim ekonomi yang baik pula bagi
masyarkat setempat. Menyadari akan pentingnya hal ini, Pemerintah Kota Medan
melalui Dinas Pekerjaan Umum melakukan pembangunan jembatan kembali di Titi
Kuning.
Jembatan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat
kepentingannya tidak sama bagi setiap orang, sehingga akan menjadi suatu bahan
studi yang menarik. Pada umumnya jembatan merupakan suatu sistem transportasi
untuk menghubungkan lintasan yang terpisah karena adanya sungai, saluran, dan
perlintasan lainnya. (Bambang Supriyadi & Agus Setyo Muntohar. Jembatan).
Jembatan di Titi kuning ini menghubungkan daerah yang terpisah oleh Sungai Sei
Deli. Proyek pembangunan pelebaran jembatan pada proyek underpass ini
merupakan pekerjaan yang sangat penting dalam arus transportasi masyarakat
sekitar. Dengan pembangunan jembatan ini, proses mobilisasi masyarakat sekitar
menjadi lebih lancar dan aman.
Jembatan juga dapat didefinisikan sebagai suatu konstruksi atau struktur
bangunan yang menghubungkan rute atau lintasan transportasi yang terpisah baik
oleh sungai, rawa, danau, selat, saluran, jalan raya, jalan kereta api, dan perlintasan
lainnya. Konstruksi suatu jembatan terdiri dari bangunan atas, bangunan bawah
dan pondasi. Sesuai dengan istilahnya bangunan atas berada pada bagian atas suatu
jembatan yang berfungsi untuk menampung semua beban yang ditimbulkan oleh
lalu lintas kendaraan atau orang yang kemudian disalurkan ke bagian bawah.
Sedang bangunan bawah terletak di bawah bangunan atas yang berfungsi untuk
2
menerima atau memikul beban-beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian
menyalurkan ke pondasi.
Jembatan di Titi Kuning ini dilebarkan untuk mengurangi penumpukan arus
lalu lintas yang dapat menghambat lalu lintas. Selain itu lebar badan jalan pada ruas
jalan tersebut sebelumnya sudah tidak mampu melayani arus lalu lintas yang selalu
bertambah setiap tahunnya. Jembatan ini berada di jalan A.H Nasuion.
Dengan alasan di atas dan untuk menerapkan pengetahuan yang telah
didapat selama masa perkuliahan maka penulis mengambil judul dalam laporan
tugas akhir ini “PERHITUNGAN STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT
PADA PROYEK PELEBARAN JEMBATAN PADA RUAS JALAN A. H.
NASUTION MEDAN, SUMATERA UTARA”.
1. Bagaimana analisa perhitungan struktur atas jembatan Titi Kuning
berdasarkan perhitungan yang dilakukan oleh penulis?
2. Bagaimana analisa perhitungan struktur bawah jembatan Titi Kuning
berdasarkan perhitungan yang dilakukan oleh penulis?
1.3 Batasan Masalah
1. Struktur atas yang dianalisa meliputi:
a. Lantai jembatan
b. Balok girder
c. Shear connector
d. Dimensi elastomer
e. Pelat injak
Abutment yaitu : kontrol stabilitas guling dan geser.
3
1. Untuk mengetahui hasil perhitungan struktur atas yang aman dan
ekonomis
2. Untuk mengetahui hasil kontrol stabilitas guling dan geser pada
perhitungan struktur bawah (Abutment) yang aman dan ekonomis
1.5 Manfaat Penelitian
1. Bagi pembaca Tugas Akhir ini khusunya Mahasiswa Teknik
Perancangan Jalan dan Jembatan, penulis memberikan contoh
perhitungan struktur atas maupun struktur bawah jembatan.
2. Bagi penulis Tugas Akhir ini dapat menambah wawasan dalam
menganalisa struktur jembatan komposit, terlebih menambah
pengalaman bila kelak melakukan kegiatan yang sama dilapangan.
1.6 Metode Pengumpulan Data.
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis memperoleh data sekunder dari
pihak PT. MITRA JASA MANUNGGAL selaku konsultan pada pelaksanaan
Proyek pelebaran jembatan. Data yang diperoleh antara lain:
1. Shop Drawing
pembahasan data.
Penulisan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika yang akan diuraikan
sebagai berikut:
Batasan Masalah, Tujuan Pembahasan, Manfaat Penelitian, Metode
Pengumpulan Data dan Sistematika Penulisan.
4
Bab ini berisi landasan teori, rumus, gambar dan tabel yang
diperoleh dari sumber referensi yang mendukung dalam menganalisa
permasalahan yang dibahas pada Tugas Akhir ini
BAB 3 METODE PENELITIAN
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan tentang tinjauan Umum, Data Perancangan,
Spesifikasi Bahan, dan Perhitungan Struktur.
BAB 5 PENUTUP
Simpulan dan Saran