TUGAS AKHIRPERENCANAAN ULANG STRUKTUR

JEMBATAN MERR II-CDENGAN MENGGUNAKAN BALOK PRATEKAN MENERUS

(STATIS TAK TENTU)

DOSEN PEMBIMBING :Prof. Dr. Ir. I GUSTI PUTU RAKA

TAVIO, ST. MT. PhD

OLEH :ABDUL AZIZ SYAIFUDDIN

3107 100 525

Latar BelakangJembatan MERR II-C adalah salah satu pendukung dari pembangunan Jalan

Middle East Ring Road IIC (MERR IIC) Surabaya sepanjang 6,45 Km, yang

dimulai dari Bundaran atau Persimpangan Pondok Candra (Kelurahan Tambak

Sumur, Waru, Sidoarjo) sampai dengan Persimpangan Jalan Arief Rahman Hakim

(Deles, Klampis Ngasem, Surabaya). Jembatan ini melintasi sungai Jagir yang

lebarnya ± 65 m. Struktur jembatan dibangun dengan menggunakan Balok Beton

Pratekan I dengan bentang 35 – 35 - 25 – 22 m.

Jembatan MERR II-C tersebut direncanakan ulang dengan menggunakan

Beton Pratekan dengan bentang menerus (statis tak tentu) dengan bentang 37 – 46

– 37. Dipilihnya Jembatan Beton Pratekan dengan bentang menerus pada

perencanaan ini adalah dalam segi dimensi. Jika dibandingkan dengan pemakaian

alternatif balok lain seperti statis tertentu, akan menghasilkan dimensi yang cukup

besar .

Batasan Masalah

• Merencanakan preliminary design pada jembatan• Merencanakan struktur bangunan atas pada jembatan beton

pratekan bentang menerus• Merencanakan bentuk gelagar balok dengan penempatan

tendon yang tepat pada jembatan beton pratekan• Merencanakan perletakan dan bangunan bawah yang meliputi

abutmen dan tiang pancang yang sesuai dengan persyaratandalam Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, BridgeManagement System

• Penggambarkan hasil dari desain struktur jembatan

Tujuan

• Merencanakan preliminary design jembatan beton pratekanbentang menerus.

• Mendapatkan hasil perencanaan struktur bangunan atasterhadap jembatan dengan desain yang memenuhi batasankeamanan dan kenyamanan yang disyaratkan.

• Menuangkan hasil desain struktur dalam bentuk gambarkerja berdasarkan hasil perhitungan.

Ruang Lingkup PembahasanMengingat keterbatasan waktu dalam penyusunan tugas akhir ini, maka ada batasan masalah sbb:– Perancangan struktur primer dan sekunder bangunan atas

jembatan.– Perancangan struktur bangunan bawah jembatan dan pondasi.– Perancangan sistem perletakan jembatan– Penggambaran mengunakan program bantu Auto Cad– Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan– Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan – Tidak menganalisa dampak pilar jembatan terhadap aliran sungai.– Tidak merencanakan metode pelaksanaan.

Data Teknis Jembatan

– Data-data asli :• Nama Jembatan = Jembatan MERR II-C Surabaya• Jenis Jembatan = Jembatan Pratekan 5 tumpuan (statis tertentu) • Lokasi Jembatan = Surabaya• Panjang jembatan = 117 meter (35 – 35 – 25 – 22)• Lebar jembatan = 2 × 14,5 meter• Lebar jalan = 10 meter

– Data-data modifikasi :• Jenis Jembatan = Balok Beton Pratekan menerus • tiga bentang (statis tak tentu)• Panjang jembatan = 120 meter (37 – 46 – 37)• Lebar jembatan = 2 × 14,5 meter• Lebar jalan = 10 meter

M.A.N

551

+5.044

- 5.061

+5.122 +6.061

+2.489

M.A.N

Tiang Pancang Ø 60 cmL = 28 m

Tiang Pancang Ø 60 cmL = 28 m

Tiang Pancang Ø 60 cmL = 28 m

Tiang Pan L = 28 m

Gambar Tampak Samping Jembatan Original

Gambar Tampak Samping Jembatan Modifikasi/Rencana

Data BahanGelagar UtamaMutu bahan :- Beton fc’ = 45 Mpa- Tulangan baja fy = 390 Mpa- Kabel pratekan = Uncoated Seven-wire Stress-relieved Strand grade 270

diameter 0,600 in. dengan kuat tarik ultimate (UTS) = 1860 Mpa

DiafragmaMutu bahan :- Beton fc’ = 40 Mpa-Baja tulangan fy = 320 Mpa

PerletakanBahan : Karet (elastomer bearing pad)

Sandaran, Trotoar, Plat Lantai, Abutment dan PilarMutu bahan :- Beton fc’ = 30 Mpa- Baja tulangan fy = 240 Mpa

• Beton– Beton Pratekan fc’ = 45 Mpa

Pada waktu transfer• Tekan (σci) = 0,6 fc’ = 0,6 × 45= 27 Mpa• Tarik (σti) = 0,25 = 0,25 × = 1,68 Mpa

Pada waktu service load (pembebanan penuh)• Tekan (σcs) = 0,45 fc’= 0,45 × 45= 20,25 Mpa• Tarik (σts ) = 0,50 = 0,50 × = 3,35 Mpa

– Beton bertulang fc’ = 30 Mpa• Baja

– Baja prategang Grade 270 ( fpu = 1860 Mpa )• Pada waktu jacking = 0,85 × fpu = 0,85 × 1860 = 1581 Mpa• Setelah diangker = 0,70 × fpu = 0,70 × 1860 = 1302 Mpa

– Baja tulangan fy = 240 Mpa

Tegangan Ijin Bahan

• Aksi dan beban tetap– Berat Sendiri– Beban Mati Tambahan– Pengaruh Penyusutan dan Rangkak– Pengaruh Prategang– Pengaruh Tetap Pelaksanaan

• Beban lalu-lintas– Beban Lajur “D”

• Beban Terbagi Rata (UDL)– L < 30m : q = 8 Kpa– L > 30 m : q = 8 (0,5 + 15/L) Kpa

• Beban GarisP = 44 kN/m

Pembebanan

– Beban Truk “T”T = 100 kN

– Faktor beban dinamik• Pembebanan truk “T”

DLA = 0,3• Pembebanan lajur “D” untuk KEL

tergantung dari panjang bentang sebagai berikut:– LE < 50 m : DLA = 0,4– 50 < LE < 90 m : DLA = 0,525 – 0,0025 L– LE > 90 m : DLA = 0,3

Pembebanan

• Aksi lingkungan– Beban Angin– Pengaruh Gempa– Aliran Air dan hanyutan

• Aksi-aksi lainnya– Gesekan Pada Perletakan

Pembebanan

Metode Pelaksanaan

• Balok Prategang mengggunakan Balok Pracetak segmental• Sebelum Balok distressing, balok diletakan dulu diatas landasan yang

dibuat terlebih dahulu diatas port al. Seperti terlihat digambar :

Gambar Layout pemasangan balok girder • Setelah balok segmental tertata diatas tumpuan, maka balok

distressing dari dua arah.• Supaya balok bergerak pada satu sisi saat terjadi stressing, maka

balok di ikat pada tumpuan tengah. Misal pada tumpuan B.

1

10

1

10M.A.N

- 5.061

+6.06114

141

41

10

1

101

10

1

10

A B C D

Tebal minimum pelat lantai kendaraan menurut BMS 1992 (Pasal 6.7.1.2)

Dimana :ts = tebal pelat lantai kendaraanb1 = bentang pelat lantai antara pusat tumpuanJadi, digunakan tebal pelat = 200 mm

ts ≥ 200 mmts ≥ 100 + 40.b1 = 100 + 40.1,85 = 174

LANTAI KENDARAAN

d4d3

balokmemanjang

aspalbeton

b1

Perencanaan Tulangan

Gambar Penulangan Pelat Lantai

Preliminari Desain

• Penentuan Bentang Jembatan

Bentang 40 – 40 – 40

Bentang 38 – 44 – 38

Bentang 37 – 46 – 37

• Penentuan Dimensi Balok GirderPenentuan dimensi balok didapat dari perhitungan dengan rumuspendekatan sbb:

h = Kemudian kita cari panjang jembatan dengan menggunakan momenpada tumpuan.Mtump = 527916 kgmq balok = 2,1×0,6×2402,67 = 3027,364 kg/mMp = 1/8 × q × l2

527916 = 1/8 × 3027,364 × l2

L = = 37,35Dari analisa tersebut didapat bentang jembatan (L) = 37,35 mh =

= 1,67 m ≤ h ≤ 2,37 m Direncanakan h = 1,85 m

Perencanaan Gelagar Utama

• Pembebanan– Berat Sendiri Balok Girder

– Diaframa

– Plat lantai kendaraan + Aspal + Air hujan

– Beban Hidup• Kombinasi 1

• Kombinasi 2

• Kombinasi 3

• Kombinasi 4

• Kombinasi 5

• Perhitungan Gaya Prategang

• Perencanaan Jumlah Kabel- Besar gaya pratekan untuk satu kabel (fpe) :

fpe = 70% . 18600 = 13020 Kg/cm2

- Luas perlu (Aps) = = 76,8 cm2

- Jumlah kabel (n) = = 55,37- Jadi digunakan 2 tendon @ 18 strand , dan 1 tendon @ 22 strand = 58 strand

• Perhitungan Daerah Limit Kabel- batas bawah (diukur dari kern bawah)

- batas atas (diukur dari kern atas) • Perencanaan Lintasan Kabel

• Perhitungan Momen Sekunder dan Garis C (C-Line)Pada Balok Pratekan menerus akan terjadi perubahan Garis C padasaat dilakukan jacking pada tendon. Hal ini disebabkan karenaadanya reaksi atau gaya sekunder ditumpuan dalam yang disebabkanoleh prategang eksentris.

• Perhitungan Kehilangan Prategang– Kehilangan prategang akibat perpendekan elastis– Kehilangan prategang akibat gesekan kabel– Kehilangan prategang akibat slip angker– Kehilangan prategang akibat rangkak beton– Kehilangan prategang akibat susut beton– Kehilangan prategang akibat relaksasi

• Kontrol Tegangan

a. Tegangan saat awal (Initial Stage) - Pada Tumpuan

fct = I

Y . M I

Y . e . F AF aGaooo

c

o +−− (Serat Atas)

fcb = I

Y . M I

Y . e . F AF bGbooo

c

o −+− (Serat Bawah)

- Pada Lapangan

fct = I

Y . M I

Y . e . F AF aGaooo

c

o −+− (Serat Atas)

fcb = I

Y . M I

Y . e . F AF bGbooo

c

o +−− (Serat Bawah)

TENDON 1 & 2 BEKERJASEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI

TENDON 1 BEKERJASEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI

b. Tegangan saat peralihan gaya prategang (transfer) - Pada Tumpuan

fct = I

Y . M

IY . e . F

AF

aPaooo

c

o +−− (Serat Atas)

fcb = I

Y . M I

Y . e . F AF bPbooo

c

o −+− (Serat Bawah)

- Pada Lapangan

fct = I

Y . M

IY . e . F

AF

aPaooo

c

o −+− (Serat Atas)

fcb = I

Y . M I

Y . e . F AF bPbooo

c

o +−− (Serat Bawah)

TENDON 1 & 2 BEKERJASEBELUM KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI + PLAT

SEMUA TENDON BEKERJASETELAH KOMPOSIT TERHADAP BEBAN BALOK SENDIRI + PLAT

c. Tegangan saat beban hidup bekerja (Service) - Pada Tumpuan

fct = I

Y . M I

Y . e . F AF aTaooo

c

o +−− (Serat Atas)

fcb = I

Y . M I

Y . e . F AF bTbooo

c

o −+− (Serat Bawah)

- Pada Lapangan

fct = I

Y . M I

Y . e . F AF aTaooo

c

o −+− (Serat Atas)

fcb = I

Y . M I

Y . e . F AF bTbooo

c

o +−− (Serat Bawah)

SEMUA TENDON BEKERJASETELAH KOMPOSIT TERHADAP BEBAN TOTAL (SERVICE)

17858000 N

• Kontrol Momen Batas dan Momen Retak• Kontrol Tegangan Pada Blok Angker• Kontrol Lendutan

• Pembebanan– Beban Vertikal

• Akibat Beban Mati Bangunan Atas• Akibat Beban Hidup Bangunan Atas• Akibat Berat Sendiri dan Tanah

– Beban Horisontal• Akibat Tekanan Tanah• Akibat Gaya Gesekan• Akibat Gaya Rem dan Traksi• Akibat Gaya Gempa Bumi• Akibat Beban Angin• Akibat Aliran Air dan Hanyutan (Untuk ditengah sungai)

Perencanaan Abutmen & Pier Head

KOMBINASI PEMBEBANAN• Kombinasi I

Mati+Hidup

• Kombinasi IIMati + Gesekan + Angin + Aliran & hanyutan

• Kombinasi IIIMati + Hidup + Rem + Gesekan + Angin

• Kombinasi IVMati + Gempa + Tekanan Tanah

Hasil Perhitungan

Tiang Pancang Ø 60 cmL = 28 m

2 D16

6D-16

D16-150

4 D16 D16-250 D16-250

4D-16

D32-100 D16-125

D32-150

D16-150

D32-150

D32-1505 D16

D16-150

ABUTMEN A-1

ABUTMEN A-2

ng Ø 60 cm

6D-16

4D-16 D16-100

D16-150D32-125

D32-125

D16-150 D16-150

D16-250D16-250

D32-75D16-100

2D-16

PIER HEAD

Tiang Pancang Ø 6 L = 28 m

D16-250D16-250

4 D16

D32-100 D16-125

D32-150 D16-150

4 D16

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Pada perencanaan balok dengan bentang menerus, momen yangterjadi pada balok lebih kecil dari pada yang terjadi pada baloksederhana. Sehingga dimensi dan jumlah tendon yang dipakai bisalebih optimum.

2. Untuk perencanaan struktur beton pratekan dengan menggunakanbentang menerus (statis tak tentu) sebaiknya menggunakan dimensibalok yang non-prismatis. Hal ini sisebabkan besar momen yangterjadi pada daerah lapangan lebih kecil dari pada daerah tumpuan,sehingga dengan penggunaan dimensi yang non prismatis besartegangan akibat eksentrisitas tendon di lapangan dan di tumpuan bisahampir sama.

3. Jumlah kehilangan prategang dengan menggunakan bentangmenerus (statis tak tentu) lebih besar dibandigkan dengan baloksederhana, sehingga diperlukan perhatian lebih pada saatpelaksanaan. Agar jumlah kehilangan yang terjadi mendekatiperhitungan rencana karena sangat beresiko terhadap kegagalanstruktur/runtuh