Proposal Kji Ub [PDF]

Citation preview

Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan proposal Kompetisi Jembatan Indonesia ke-9 tahun 2013 ini. Proposal ini bertujuan untuk mensosialisasikan jembatan model yang diajukan untuk mengikuti kompetisi tersebut. Proposal ini memuat data, metode pemilihan model, dan perhitungan-perhitungan yang memperkuat argumen pengajuan jembatan model sehingga dapat menjadi pedoman pembuatan jembatan model yang baik dan optimal. Penulis mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak yang telah mendukung terselesaikannya proposal ini, antara lain: 1.



Ir. Muslinang Moestopo, Ph. D. selaku dosen pembimbing.



2.



Ir. Made Suarjana, Ph. D. selaku ketua program studi Teknik Sipil ITB.



3.



Brian Yuliarto, Ph. D. selaku ketua lembaga kemahasiswaan ITB.



4.



Departemen Keprofesian Himpunan Mahasiswa Sipil ITB.



5.



Para anggota Kuya Jembatan ITB yang memberikan saran dan masukan dari pengalaman kompetisi sebelumnya.



6.



Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil ITB.



7.



serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu.



Seperti peribahasa “Tiada gading yang tak retak”, penulis sadar bahwa proposal ini tak luput dari kesalahan. Oleh karena itulah, dengan kerendahan hati, penulis meminta kritik dan saran untuk kemajuan ke arah yang positif. Semoga proposal yang penulis susun ini mampu memberikan sumbangsih terhadap keilmuan teknik sipil, khususnya dan Bangsa Indonesia, umumnya.



Bandung, 16 Juli 2013



Tim Penulis



i Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 RINGKASAN EKSEKUTIF



Jembatan merupakan suatu konstruksi yang gunanya untuk meneruskan jalan melalui suatu rintangan yang berada lebih rendah. Rintangan ini biasanya jalan lain (jalan lalu lintas biasa) atau sungai. Dengan adanya jembatan dapat menghubungkan transportasi darat yang terputus oleh sungai. Selain itu, jembatan kini dianggap menjadi sebuah ikon sebuah daerah. Dikarenakan fungsi dari jembatan sangat vital bagi perhubungan transportasi darat, maka jembatan harus dibuat kuat yaitu mampu menahan beban pada jembatan, nyaman, indah dan jembatan dapat memenuhi masa layan. Dalam proposal ini akan menjelaskan proses perencanaan sebuah jembatan ukuran sebenarnya dan jembatan model. Tahap desain dilakukan dengan melakukan pemodelan jembatan, perhitungan manual, dan klarifikasi analisis struktur. Dalam proses pemodelan jembatan penulis mengunakan software SAP 2000. Untuk mendukung pemodelan dan perhitungan, penulis pun telah menetapkan jenis material struktur yang akan digunakan, yaitu baja dengan kualitas mutu BJ-37 (tegangan leleh, fy = 240 MPa; tegangan terfaktor ultimit, fu = 370 MPa). Langkah awal perencanaan jembatan rangka baja adalah menentukan konfigurasi jembatan yang akan digunakan. Konfigurasi jembatan terpilih adalah konfigurasi yang memberikan hasil kekakuan maksimum, berat jembatan minimum dan keindahan jembatan. Dari factor-faktor di atas maka konfigurasi jembatan ”Pratt” dianggap lebih baik dan memenuhi factor-faktor di atas. Setelah didapatkan konfigurasi terpilih, dilanjutkan dengan menganalisis



struktur. Diawali dengan memodelkan



struktur yang akan dianalisis dengan menginput data-data pemodelan seperti yang telah direncanakan, Tahap selanjutnya adalah mendefinisikan material, mendefinisikan beban, dan menganalisis program. Pendefinisian beban untuk jembatan sebenarnya mengikuti peraturan BMS 1992 dan SNI mengenai pembebanan pada jembatan. Sedangkan pada jembatan model pembebanan yang diberikan adalah 400 kg yang dijadikan sebagai beban merata melalui spreader beam. Hasil dari analisis program yang telah dilakukan akan menentukan



ii Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 profil penampang yang akan dipakai pada jembatan model maupun jembatan sebenarnya. Dalam proses pendesainan profil, peraturan yang digunakan adalah AISC-LRFD 1999. Setelah melalui proses-proses tersebut didapatkan untuk jembatan sebenarnya, yakni yang berdimensi panjang 60 meter, lebar 9 meter, dan tinggi 6 meter, dihasilkan massa jembatan sebenernya adalah 151 ton dan lendutan tengah bentang sebesar 58,9 mm. Lendutan yang terjadi masih lebih kecil dari lendutan izin yang terjadi yaitu 60 mm. Pada jembatan model, dengan dimensi panjang 6 meter, 0,93 meter, dan tinggi 0,6 m, dihasilkan massa jembatan model sebesar 209,85 kg dan lendutan tengah bentang sebesar 1,177 mm. Lendutan yang terjadi masih lebih kecil dari lendutan izin sebesar 1:10 dari jembatan sebenarnya yaitu 7,5 mm. Metode konstruksi yang digunakan adalah kombinasi sistem kantilever dan sistem katrol. Sistem kantilever efektif untuk menyeberangkan jembatan ke sisi lain sungai. Sedangkan katrol dipilih agar jembatan dapat diletakkan pada tumpuan dengan baik dan aman. Total biaya yang dibutuhkan untuk membangun jembatan model adalah Rp 20.540.800,-.



iii Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR................................................................................................. i RINGKASAN EKSEKUTIF..................................................................................... ii DAFTAR ISI ............................................................................................................. iv DAFTAR TABEL .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR................................................................................................. ix BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................... 1 1.1



Latar Belakang .................................................................................................. 1



1.2



Tujuan................................................................................................................ 3



1.3



Metodologi ........................................................................................................ 4



1.4



Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data...................................................... 4



1.5



Sistematika Pembahasan ................................................................................... 4



BAB II DESAIN JEMBATAN UKURAN SEBENARNYA ................................................ 6 2.1



Dasar Teori Perancangan .................................................................................. 6



2.2



Kriteria Perancangan ....................................................................................... 12



2.3



Sistem Struktur ................................................................................................ 41



2.4



Modelisasi Struktur ......................................................................................... 42



2.5



Analisis Struktur .............................................................................................. 50



iv Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 2.6



Desain Komponen ........................................................................................... 70



BAB III DESAIN JEMBATAN MODEL ............................................................................. 82 3.1



Dasar Teori Model .......................................................................................... 82



3.2



Kriteria Perancangan ....................................................................................... 95



3.3



Sistem Struktur .............................................................................................. 101



3.4



Modelisasi Struktur ....................................................................................... 103



3.5



Analisis Struktur ............................................................................................ 108



3.6



Desain Komponen dan Sambungan .............................................................. 118



3.7



Kesesuaian Perancangan Jembatan dengan Tema ........................................ 144



BAB IV METODE PERAKITAN MODEL JEMBATAN ............................................... 146 4.1



Persyaratan Metode Konstruksi .................................................................... 146



4.2



Landasan dan Jenis Metode Konstruksi ........................................................ 147



4.3



Pembagian Segmen Jembatan Model ............................................................ 149



4.4



Proses Fabrikasi............................................................................................. 151



4.5



Spesifikasi Launcher ..................................................................................... 155



4.6



Perhitungan Struktur Terhadap Kelayakan Metode Konstruksi ................... 159



4.7



Proses Perakitan di Lapangan ....................................................................... 160



BAB V



v Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 METODE PERAWATAN DAN PERBAIKAN JEMBATAN SEBENARNYA ................................................................................................................................. 165 5.1



Pemeriksaan Jembatan .................................................................................. 165



5.2



Pemeliharaan Jembatan ................................................................................. 173



5.3



Perbaikan Jembatan ....................................................................................... 174



5.4



Perbaikan Darurat dan Penanganan Sementara ............................................. 182



BAB VI RANCANGAN ANGGARAN BIAYA ................................................................. 184 BAB VII PENUTUP............................................................................................................... 186 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. xvi



vi Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 DAFTAR TABEL



Tabel 2. 1 Ukuran Jembatan Sebenarnya .................................................................... 6 Tabel 2. 2 Nilai properti baja untuk desain jembatan sebenarnya ............................ 22 Tabel 2. 3 Nilai DLA untuk setiap bentang ekuivalen LE ........................................ 33 Tabel 2. 4 Variasi Koefisien Cw ............................................................................... 34 Tabel 2. 5 Variasi kecepatan angin rencana (Vw) .................................................... 35 Tabel 2. 6 Perhitungan Beban Aspal ........................................................................ 52 Tabel 2. 7 Klasifikasi Jembatan berdasarkan Kepentingannya ................................ 57 Tabel 2. 8 Perhitungan Nilai As ................................................................................ 57 Tabel 2. 9 Nilai Percepatan Puncak di Permukaan Tanah ........................................ 58 Tabel 2. 10 Penentuan nilai SDS ................................................................................ 59 Tabel 2. 11 Penentuan Nilai SD1 ............................................................................... 59 Tabel 2. 12 Faktor amplifikasi untuk periode 1 detik (Fv) ....................................... 60 Tabel 2. 13 Kesimpulan data Respon Spektra Gempa Rencana Bandung ............... 60 Tabel 2. 14 Fungsi Respon Spektra Gempa Rencana ............................................... 61 Tabel 2. 15 Perhitungan Beban Angin ...................................................................... 63 Tabel 2. 16 Variasi Nilai Koefisien Seret ................................................................. 64 Tabel 2. 17 Variasi Nilai Kecepatan Angin Rencana ............................................... 64 Tabel 2. 18 Gaya Dalam yang terjadi akibat kombinasi beban envelope ................. 67 Tabel 2. 19 Data profil terpasang, kekuatan aksial profil, dan rasio kekuatan aksial 78



vii Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Tabel 2. 20 Data profil terpasang, kekuatan lentur profil, dan rasio kekuatan lentur 79 Tabel 2. 21 Ringkasan Desain Profil Jembatan ........................................................ 81



Tabel 3. 1 Dimensi Jembatan Model ..........................................................................83 Tabel 3. 2 Spesifikasi Material Baja Jembatan Model (standar spesifikasi baja) ......95 Tabel 3. 3 Gaya Dalam Aksial Maksimum pada elemen struktur rangka batang ....117 Tabel 3. 4 Tabel Properti Penampang Siku ..............................................................119 Tabel 3. 5 Perbandingan Kapasitas terhadap Gaya Dalam ¼ bentang .....................135 Tabel 3. 6 Perbandingan Kapasitas terhadap Gaya Dalam ½ bentang .....................136 Tabel 3. 7 Spesifikasi Elemen Sambungan...............................................................137 Tabel 3. 8 Summary Jembatan Model.......................................................................144



Tabel 4. 1 Estimasi Waktu Perakitan Jembatan Model .......................................... 164



Tabel 5. 1 Pilihan Metod Penilaian untuk Pemeriksaan Khusus ............................ 170 Tabel 5. 2 Elemen Pemeriksaan Sekilas ................................................................. 170 Tabel 5. 3 Jenis kondisi dan Penanganan yang Direkomendasikan ....................... 176



Tabel 6. 1 Rencana Anggaran Biaya Jembatan Model ........................................... 185



viii Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 DAFTAR GAMBAR



Gambar 2. 1 Contoh Jembatan Rangka (Truss Bridge) ............................................ 10 Gambar 2. 2 Sumbu Batang berkumpul di satu titik ................................................. 11 Gambar 2. 3 Beban dan Reaksi Perletakan yang bekerja pada Joint ........................ 11 Gambar 2. 4 Gaya Dalam yang bekerja pada batang akibat beban luar yang bekerja ................................................................................................................................... 11 Gambar 2. 5 Kurva Tegangan dan Regangan ........................................................... 15 Gambar 2. 6 Kurva tegangan-regangan dalam daerah yang lebih rinci .................... 16 Gambar 2. 7 Kurva tegangan-regangan akibat pengerjaan dingin terhadap baja ..... 18 Gambar 2. 8 Pengaruh „strain aging‟ akibat peregangan hingga mencapai daerah penguatan regangan dan bebas beban. ...................................................................... 18 Gambar 2. 9 Ilustrasi profil yang mengalami tekuk ................................................. 22 Gambar 2. 10 Las ...................................................................................................... 23 Gambar 2. 11 Baut .................................................................................................... 24 Gambar 2. 12 Paku Keling ........................................................................................ 24 Gambar 2. 13 Tampak samping dan tampak depan Truk ......................................... 29 Gambar 2. 14 Detail beban truk akibat roda-roda di bawahnya ............................... 29 Gambar 2. 15 Pola Pembebanan beban lajur "D" arah memanjang ......................... 30 Gambar 2. 16 Penyebaran pembebanan pada arah melintang .................................. 32 Gambar 2. 17 Wilayah Gempa di Indonesia ............................................................. 37 Gambar 2. 18 Respon Spektrum Gempa Untuk Indonesia Wilayah 3 ..................... 38



ix Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Gambar 2. 19 Tampak samping jembatan ................................................................ 41 Gambar 2. 20 Tampak atas jembatan ........................................................................ 41 Gambar 2. 21 Spesifikasi dan Jenis Material ............................................................ 42 Gambar 2. 22 Jenis Material dan Spesifikasi Pelat ................................................... 43 Gambar 2. 23 Beban-beban yang bekerja pada jembatan ......................................... 43 Gambar 2. 24 Release momen di tiap joint ............................................................... 44 Gambar 2. 25 Perletakan Sendi ................................................................................. 44 Gambar 2. 26 Perletakan Rol .................................................................................... 45 Gambar 2. 27 Assign Area Load .............................................................................. 45 Gambar 2. 28 Define Fungsi dari respon spektral rencana gempa ........................... 46 Gambar 2. 29 Define Gempa arah X ........................................................................ 46 Gambar 2. 30 Define Gempa arah Y ........................................................................ 47 Gambar 2. 31 Define beban angin ............................................................................ 47 Gambar 2. 32 Kombinasi-kombinasi beban ............................................................. 48 Gambar 2. 33 Beban Envelope ................................................................................. 48 Gambar 2. 34 Run Program ...................................................................................... 49 Gambar 2. 35 Gaya Dalam Struktur Akibat beban envelope ................................... 49 Gambar 2. 36 Gaya dalam pada struktur 3D jembatan ............................................. 49 Gambar 2. 37 Define Profil pada Struktur Jembatan ................................................ 50 Gambar 2. 38 Irisan Penampang Jalan ...................................................................... 52 Gambar 2. 39 Beban Lajur "D" ................................................................................ 52



x Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Gambar 2. 40 Pola Penyebaran pembebanan BTR pada arah melintang ................. 54 Gambar 2. 41 Faktor Beban Dinamik ....................................................................... 54 Gambar 2. 42 Respon Spektra Gempa Rencana ....................................................... 56 Gambar 2. 43 Peta Percepatan puncak di batuan dasar (PGA) untuk probabilitas terlampaui 7 % dalam 75 tahun ................................................................................ 58 Gambar 2. 44 Peta Respon Spektra percepatan 0,2 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun ............................................................. 59 Gambar 2. 45 Peta Respon Spektra Percepatan 1 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 7% dlm 75 tahun ................................................................. 60 Gambar 2. 46 Respon Spektra Rencana .................................................................... 62 Gambar 2. 47 Gaya dalam akibat kombinasi beban envelope ................................. 66 Gambar 2. 48 Gaya Dalam Akibat kombinasi beban envelope pada struktur 3D .... 66 Gambar 2. 49 Komponen Jembatan Tampak Samping ............................................ 67 Gambar 2. 50 Komponen Jembatan Tampak Bawah ............................................... 67 Gambar 2. 51 Pembagian Profil berdasarkan parameter kelangsingan λc ................ 75 Gambar 2. 52 Faktor Panjang Tekuk berdasarkan tahanan ujungnya ...................... 75



Gambar 3. 1 Gambar Perhitungan Luas Neto pada penampang .................................85



Gambar 3. 2 Gambar Keterangan Perhitungan ........................................................86 Gambar 3. 3 Keruntuhan Blok Geser .........................................................................86 Gambar 3. 4 Tumpu pada pelat...................................................................................94



xi Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Gambar 3. 5 Flowchart Metodologi Perancangan ....................................................100 Gambar 3. 6 Jembatan Model 3D .............................................................................102 Gambar 3. 7 Jembatan Model Tampak Samping......................................................102 Gambar 3. 8 Jembatan Model Tampak Atas ............................................................102 Gambar 3. 9 Jembatan Model Tampak Depan .........................................................102 Gambar 3. 10 Define Material Property Data..........................................................104 Gambar 3. 11 Define Load Patterns .........................................................................104 Gambar 3. 12 Define Load Combinations ................................................................105 Gambar 3. 13 Assign Frame Releases ......................................................................105 Gambar 3. 14 Pemodelan Perletakan Sendi ..............................................................106 Gambar 3. 15 Pemodelan Perletakan Rol .................................................................106 Gambar 3. 16 Assign Load........................................................................................107 Gambar 3. 17 Set Load Cases to Run .......................................................................107 Gambar 3. 18 Mencari Profil Efektif ........................................................................108 Gambar 3. 19 Live Load pada setengah bentang ......................................................110 Gambar 3. 20 Live Load pada seperempat bentang ..................................................110 Gambar 3. 21 Gaya dalam aksial akibat pembebanan seperempat bentang .............111 Gambar 3. 22 Gaya dalam geser akibat pembebanan seperempat bentang ..............112 Gambar 3. 23 Gaya dalam momen akibat pembebanan seperempat bentang ..........112 Gambar 3. 24 Gaya dalam aksial akibat pembebanan setengah bentang .................113 Gambar 3. 25 Gaya dalam Geser akibat pembebanan setengah bentang .................113



xii Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Gambar 3. 26 Gaya dalam Momen akibat pembebanan setengah bentang ..............114 Gambar 3. 27 Komponen pada Jembatan Model.....................................................114 Gambar 3. 28 Cross Girder dan batang vertikal.......................................................114 Gambar 3. 29 Gaya Dalam Aksial pada Top Chord .................................................115 Gambar 3. 30 Gaya Dalam Aksial pada Bottom Chord............................................115 Gambar 3. 31 Gaya Dalam Aksial pada Diagonal Ujung .........................................116 Gambar 3. 32 Gaya Dalam Aksial pada Diagonal Tengah .......................................116 Gambar 3. 33 Gambar Penampang beserta properti nya ..........................................118 Gambar 3. 34 Penampang Profil Top Chord ............................................................119 Gambar 3. 35 Penampang Profil Bottom Chord .......................................................120 Gambar 3. 36 Penampang Profil Diagonal Samping ................................................120 Gambar 3. 37 Penampang Profil Batang Vertikal ....................................................121 Gambar 3. 38 Penampang Profil Diagonal Tengah ..................................................121 Gambar 3. 39 Penampang Profil Cross Girder ........................................................122 Gambar 3. 40 Keterangan Penampang siku 50.50.5 .................................................123 Gambar 3. 41 Pola blok geser yang mungkin terjadi................................................124 Gambar 3. 42 Komponen Top Chord yang ditinjau .................................................126 Gambar 3. 43 Sumbu pada penampang profil Top Chord ........................................126 Gambar 3. 44 Sumbu dan Pembagian Segmen pada profil Cross Girder ...............129 Gambar 3. 45 Detail sambungan cross girder ..........................................................141



xiii Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Gambar 4. 1 Skematik gambar siteplan kompetisi ................................................. 147 Gambar 4. 2 Desain Jembatan Model ..................................................................... 149 Gambar 4. 3 Segmen 1 Jembatan Model ................................................................ 150 Gambar 4. 4 Segmen 2 Jembatan Model ................................................................ 150 Gambar 4. 5 Segmen 3 Jembatan Model ................................................................ 150 Gambar 4. 6 Segmen 4 Jembatan Model ................................................................ 150 Gambar 4. 7 Segmen 5 Jembatan Model ................................................................ 151 Gambar 4. 8 Segmen 6 Jembatan Model ................................................................ 151 Gambar 4. 9 Segmen 1 - 6 Jembatan Model ........................................................... 151 Gambar 4. 10 Konfigurasi Lubang Baut ................................................................. 154 Gambar 4. 11 Perangkat Launcher ......................................................................... 155 Gambar 4. 12 Meja Kerja ....................................................................................... 156 Gambar 4. 13 Segmen Tambahan ........................................................................... 157 Gambar 4. 14 Counterweight .................................................................................. 158 Gambar 4. 15 Sistem Katrol ................................................................................... 158 Gambar 4. 16 Setting Awal Launcher .................................................................... 160 Gambar 4. 17 Pemasangan Segmen 1 ..................................................................... 160 Gambar 4. 18 Pemasangan Segmen 2 ..................................................................... 161 Gambar 4. 19 Pemasangan Segmen 3 ..................................................................... 161 Gambar 4. 20 Pemasangan Segmen 4 ..................................................................... 161 Gambar 4. 21 Pemasangan Segmen 5 ..................................................................... 161



xiv Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Gambar 4. 22 Pemasangan Segmen 6 ..................................................................... 162 Gambar 4. 23 Pemasangan Segmen Tambahan Pada Segmen 6 ............................ 162 Gambar 4. 24 Peluncuran Jembatan dengan Mekanisme Pendorong ..................... 162 Gambar 4. 25 Peluncuran Jembatan ....................................................................... 163



Gambar 5. 1 Pengukuran Panjang Total dan Panjang Bentang Pada Jembatan ..... 168 Gambar 5. 2 Elemen-elemen Jembatan .................................................................. 171 Gambar 5. 3 Elemen-elemen Jembatan (sambungan) ............................................ 172 Gambar 5. 4 Elemen-elemen Jembatan (sambungan) ............................................ 172 Gambar 5. 5 Bagian-bagian yang Menunjukkan Kerusakan Awal Pada Cat ......... 175 Gambar 5. 6 Sambungan Berlapis yang Mengembang Karena Karat .................... 177 Gambar 5. 7 Tempat-tempat dimana umumnya terjadi karat pada jembatan rangka .... ................................................................................................................................ 177 Gambar 5. 8 Perubahan bentuk setempat ................................................................ 178 Gambar 5. 9 Pelurusan elemen baja dengan tekanan .............................................. 179 Gambar 5. 10 Tempat Dimana Biasanya Terjadi Retak Pada Gelagar Baja Dengan Pelat Penutup .......................................................................................................... 180 Gambar 5. 11 Paku Keling, Baut dan Las ............................................................... 182



xv Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Konstruksi merupakan elemen penting yang diperlukan di berbagai negara, tak terkecuali indonesia. Meskipun penyumbang PDB (Pendapatan Domestik Bruto) dengan presentase rendah untuk Indonesia (sekitar 5-6 %), konstruksi memegang peranan vital, karena segala kegiatan industri, bisnis, dll tidak akan berjalan sebagaimana mestinya tanpa adanya suatu konstruksi. Selain itu, semakin majunya teknologi konstruksi, semakin menunjukkan konsistensi negara tersebut dlm segi ekonomi dan menunjukkan bahwa negara tersebut sedang/telah menjadi negara maju. Konstruksi sendiri dibedakan menjadi : bangunan industri, bangunan rekayasa (jembatan; dam; dll), bangunan perumahan, dan bangunan gedung. Berdasarkan survey PDB di indonesia, konstruksi memberikan kontribusi yang relatif kecil dibandingkan yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa infrastruktur-infarstruktur di indonesia tergolong mempunyai kualitas yang buruk. Untuk membantu peningkatan ekonomi, indonesia membutuhkan kualitas infrastruktur yang lebih baik lagi. Salah satu solusi yang dinilai paling mungkin untuk memperbaiki tingkat ekonomi di indonesia adalah infrastruktur di bagian transportasi. Dengan adanya sarana trasnportasi seperti : jalan raya, jalan layang, rel kereta api, jembatan, bandar udara, dll, tingkat perpindahan orang dan barang dari satu tempat ke tempat lain menjadi lebih besar sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran informasi, barang, uang lebih banyak lagi sehingga secara otomatis mampu meningkatkan pendapatan negara Indonesia. Namun demikian, sistem transportasi di Indonesia sering menghadapi masalah, harga barang di suatu wilayah tergantung dari jarak dan bagaimana



1 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 wilayah itu ditempuh. Semakin susah dan jauh wilayah itu di tempuh, semakin mahal pula harganya, begitu juga sebaliknya. Oleh karena itulah perlu di buat suat sistem dan sarana transportasi yang efisien dan efektif di Indonesia guna melancarkan kegiatan perekonomian tersebut. Berbagai macam alternatif telah dilakukan untuk menghubungkan dua daerah yang terpisah baik terpisah oleh laut, sungai, ataupun lembah mulai dari pembuatan trowongan, kereta gantung, hingga jembatan, namun hingga saat ini alternatif pembangunan jembatan masih merupakan pilihan favorit para pemegang kepentingan, karena pembangunan jembatan yang terbilang sudah sangat umum, dan memiliki tingkat kesulitan yang lebih mudah dibandingkan dengan alternatif lain. Seiring dengan berjalannya waktu, teknologi pun semakin hari semakin berkembang, dahulunya jembatan dibangun dari kayu dan batu-batu namun saat ini pembangunan jembatan telah berkembang kearah material yang lebih ringan dan kuat, seperti beton, baja, dan komposit. Bentuk atau konfigurasi pun semakin lama semakin berkembang, dari yang dahulu hanya mengenal tipe arch dan jembatan gantung kini telah muncul beragam inovasi tentang konfigurasi jembatan, mulai dari rangka baja, cable stayed, prestress dan lain sebagainya, Apabila dahulu untuk mencapai suatu daerah yang terpisah oleh lautan membutuhkan waktu berhari-hari sekarang dengan adanya jembatan semua halangan tersebut dapat dilalui dalam hitungan jam saja. Jembatan bisa dibuat dari bermacam-macam material, seperti : kayu, beton, batu bata, baja, dan mungkin masih akan berkembang material-material lain lagi. Tentunya setiap material mempunyai kelebihan dan kekurangan masingmasing , baik bagi lingkungan maupun bagi kelangsungan hidup masyarakat. Ada yang berdampak baik untuk lingkungan, ada pula yang berdampak bahaya untuk lingkungan dalam proses pembuatannya.



Ada



yang



memberikan keuntungan buat masyarakat dengan adanya jembatan tersebut, ada pula yang merasa terganggu dengan adanya jembatan tersebut. Terlepas dari baik buruknya pembangunan jembatan, tidak bisa dipungkiri lagi saat ini pembangunan jembatan sudah sangat banyak dilakukan di



2 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 berbagai negara karena jembatan adalah kebutuhan yang sangat penting dalam mendukung kegiatan perekonomian diantara kedua wilayah yang terpisah, namun pembangunan jembatan pada saat ini mulai lebih banyak mengarah pada jembatan dengan material baja dan komposit hal ini terjadi karena material baja memiliki sifat yang lebih kuat di bandingkan beton dengan berat dan dimensi yang sama, selain itu penggunaan material baja juga memungkinkan bagi para arsitek untuk membuat jembatan dengan desain yang unik dan artistik karena sifat material baja yang mudah dibentuk, selain itu jembatan-jembatan bentang panjang biasanya banyak yang menggunakan material baja di bandingkan beton, karena jembatan bentang panjang dengan material beton akan membuat dimensi jembatan menjadi sangat besar sehingga juga akan memiliki berat sendiri yang sangat besar. Dengan melihat peran jembatan baja seperti yang telah dijelaskan diatas, oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis akan mencoba membahas jembatan dengan material baja dengan tipe truss yang dilihat dari kekuatan, daya layan, dan metode konstruksi jembatan. 1.2



Tujuan Tujuan dari proposal ini adalah menghasilkan suatu desain jembatan yang sesuai dengan kriteria desain kompetisi ini. Kriteria desain yang dimaksud adalah: 



memenuhi syarat kekuatan,







memenuhi syarat kekakuan sehingga memberikan serviceability yang baik,







memberikan estetika yang baik, serta berwawasan Nusantara Indonesia







ramah lingkungan, dan







ekonomis.



Karena medan kerja suatu konstruksi bisa bermacam-macam, maka untuk dapat membangun jembatan yang sesuai dengan kriteria yang tersebut diatas, akan diperlukan suatu metode konstruksi yang reliable dan aplikatif agar dapat diterapkan pada segala jenis medan, termasuk medan yang sulit di-



3 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 jangkau. Sehingga metode konstruksi menjadi salah satu bahasan penting dalam proposal ini. 1.3



Metodologi Untuk menentukan desain optimal jembatan yang sesuai dengan persyaratan kompetisi, metode yang dilakukan adalah: 



optimasi konfigurasi model jembatan,







optimasi konfigurasi penampang, dan







iterasi optimasi antara konfigurasi model dan penampang.



Sedangkan untuk menentukan metode pelaksanaan konstruksi yang optimal, hal yang perlu diperhatikan antara lain:



1.4







medan eksisting,







ketersediaan alat bantu,







ketersediaan alat angkut.



Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data Dalam mengumpulkan dan mengolah data, teknik yang dipakai adalah sebagai berikut : a) Studi kepustakaan, referensi sehubungan dasar teori pembuatan dan perakitan jembatan diambil dari beberapa sumber buku dan internet. b) bimbingan dengan dosen, beberapa hal mengenai metode pembuatan dan perakitan jembatan ditanyakan langsung ke beberapa dosen pengajar c) kunjungan ke lapangan, mutu bahan dan contoh-contoh konfigurasi banyakk mengambil contoh dari keadaan asli di lapangan.



1.5



Sistematika Pembahasan Proposal ini terbagi menjadi tujuh bab, yaitu: 



Bab I Pendahuluan



4 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Pada bab ini dibahas mengenai pendahuluan, berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, langkah pengerjaan serta metode-metode yang digunakan dalam mendesain. 



Bab II Desain Jembatan Ukuran Sebenarnya Pada bab ini dibahas mengenai desain jembatan sebenarnya, berisi dasar teori perancangan, sistem struktur, modelisasi struktur, analisis struktur, dan desain komponen jembatan.







Bab III Desain Model Jembatan Pada bab ini dibahas mengenai desain model jembatan, berisi dasar teori model, kriteria perancangan, sistem struktur untuk model, dan sistem sambungan.







Bab IV Metode Perakitan Model Jembatan Pada bab ini dibahas mengenai perakitan model jembatan, berisi perakitan model jembatan.







Bab V Metode Perawatan dan Perbaikan Jembatan Sebenarnya Pada bab ini berisi tentang metode pemeriksaan, pemeliharaan dan perbaikan jembatan.







Bab VI Rencana Anggaran Biaya Pada bab ini dibahas mengenai estimasi biaya yang diperlukan untuk mewujudkan konstruksi jembatan







Bab VII Penutup Pada bab ini berisi tentang kesimpulan serta penutup dari perencanaan jembatan.



5 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 BAB II DESAIN JEMBATAN UKURAN SEBENARNYA



2.1



Dasar Teori Perancangan Jembatan dengan ukuran yang sebenarnya memiliki dimensi sebagai berikut: Tabel 2. 1 Ukuran Jembatan Sebenarnya Dimensi



Besaran



Panjang



60 meter



Lebar



9 meter



Tinggi



6 meter



Jembatan yang didesain akan bekerja dengan prinsip elemen rangka batang (truss bridge), dimana prinsip kerja dari jembatan rangka batang ini adalah setiap elemen/batang-batang nya hanya menerima gaya aksial saja (tekan dan tarik), tidak menerima momen. Landasan tema yang digunakan dalam mendesain jembatan ini adalah “”. Pada perlombaan Kompetisi Jembatan Indonesia (KJI) yang ke-9 ini, jembatan yang diperlombakan adalah jembatan yang telah dimodelkan dengan skala 1:10. Jembatan merupakan salah satu dari infrastruktur yang sangat berpengaruh di dalam proses perkembangan dari suatu daerah. Jembatan sangat berpengaruh di dalam perkembangan suatu daerah salah satunya adalah jembatan sebagai media transportasi (akses), peran jembatan dalam hal transportasi sangat penting dikarenakan jembatan sangat membantu akses-akses menuju suatu daerah, terutama daerah-daerah yang harus melewati sungai atau laut, dimana transportasi darat tidak dapat melewatinya jika tidak ada jembatan. Dan hal ini akan sangat berpengaruh kepada perekonomian dari suatu daerah. Maka dari itu dapat disimpulkan bahwa kehadiran jembatan pada suatu daerah dapat menyokong pertumbuhan dari daerah tersebut. Berikut ini adalah beberapa fungsi secara khusus dari jembatan:



6 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 a. Jembatan sebagai prasaran transportasi Fungsi utama jembatan adalah untuk menghubungkan dua daratan yang terpisahkan oleh suatu halangan, seperti laut, selat, sungai, atau rawa. Tanpa jembatan, memang halangan tersebut masih dapat diatasi. Moda-moda transportasi untuk mengatasi halangan tersebut sudah cukup banyak, misalnya kapal (moda laut) dan pesawat (moda udara). Walau tersedia berbagai moda untuk melewati halangan tersebut, masih banyak faktor yang mempengaruhi pemilihan moda. Faktor biaya adalah salah satunya. Dengan memakai moda udara, tentu waktu tempuh yang diperlukan jauh lebih cepat. Tetapi faktor biaya tidak bisa dilupakan begitu saja. Moda laut memiliki karakteristik yang lain, tetapi bekerja dengan pola yang sama. Untuk jarak pendek sampai menengah, moda darat adalah yang paling efisien dari segi cost-performance. Untuk jangka panjangnya, tentu yang paling efisienlah yang dipilih. Melihat kebutuhan tersebut, maka hadirnya jembatan adalah salah satu solusi. b. Jembatan sebagai akselerator pertumbuhan daerah Konsep fungsi ini sangat berkaitan erat dengan fungsi jembatan sebagai prasarana transportasi. Kehadiran jembatan berarti membuka jalur untuk moda darat. Untuk jarak pendek sampai sedang, moda daratlah yang paling efisien. Tentu hal ini akan memicu pertumbuhan yang lebih pada daerah tersebut, terutama pada sektor perekonomian. c. Jembatan sebagai landmark suatu daerah Tidak jarang jembatan dibangun sebagai simbol dari suatu kota/daerah, semisal jembatan Ampera di Palembang dan Golden Bridge di San Fransisco. Kemegahan dan keindahan jembatan tersebut dianggap mewakili kemajuan kotanya. Fungsi ini sangat berkaitan erat dengan aspek estetika. Jembatan yang dibangun tidak hanya harus kokoh, tetapi juga indah. d. Jembatan sebagai bukti kemajuan teknologi



7 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 Jembatan bukanlah struktur yang sederhana. Banyak sekali aspek yang berpengaruh di dalamnya. Apalagi fungsi utama jembatan adalah untuk melintasi halangan. Baik analisis kekuatan dan metode konstruksinya sangat ditentukan oleh halangan yang akan dilaluinya. Jembatan tempo dulu pada umumnya sederhana dan berbentang pendek. Ini karena belum begitu majunya teknologi



pada saat



itu. Seiiring



denganperkembangan jaman, jembatan mulai memiliki beragam bentuk dan semakin rumit. Teknologi yang digunakan juga semakin baru, seperti cablestayed ataupun prestressed. Bentangnya pun juga semakin besar. Melihat hal-hal tersebut dapat dikatakan bahwa jembatan adalah salah satu cerminan teknologi dunia. Pada jembatan terukir buah-buah pemikiran dan inovasi yang berkembang dari jaman ke jaman. Pengertian jembatan secara umum adalah suatu konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang dalam, alur sungai, danau, saluran irigasi, kali, jalan kereta api, jalan raya yang melintang tidak sebidang dan lain-lain. Jenis jembatan berdasarkan fungsi, bahan konstruksi, lokasi, dan tipe struktur sekarang ini telah mengalami perkembangan pesat sesuai dengan kemajuan jaman dan teknologi, mulai dari yang sederhana sampai pada konstruksi yang mutakhir. 



Berdasarkan fungsinya, jembatan dapat dibedakan sebagai berikut: o Jembatan jalan raya (highway bridge) o Jembatan jalan kereta api (railway bridge) o Jembatan pejalan kaki atau penyeberangan (predestrian bridge)







Berdasarkan bahan konstruksinya, jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, antara lain : o Jembatan kayu (log bridge) o Jembatan beton (concrete bridge) o Jembatan beton prategang (prestressed concrete bridge) o Jembatan baja (steel bridge) o Jembatan komposit (compossite bridge)



8 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 



Berdasarkan lokasinya, jembatan dapat dibedakan sebagai berikut: o Jembatan di atas sungai atau danau o Jembatan di atas lembah o Jembatan di atas jalan yang ada (fly over) o Jembatan di atas saluran irigasi/drainase (culvert) o Jembatan di dermaga (jetty)







Berdasarkan tipe strukturnya, jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, antara lain : o Jembatan plat (slab bridge) o Jembatan plat berongga (voided slab bridge) o Jembatan gelagar (girder bridge) o Jembatan rangka (truss bridge) o Jembatan pelengkung (arch bridge) o Jembatan gantung (suspension bridge) o Jembatan kabel (cable stayed bridge) o Jembatan cantilever (cantilever bridge)







Berdasarkan panjang bentangnya, jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, antara lain : o Jembatan penting, panjang bentang jembatan 30 m. o Jembatan tidak penting, panjang bentang jembatan 30 m.



Karakteristik dari jembatan sebenarnya yang akan dirancang berdasarkan dari klasifikasi yang telah disebutkan diatas adalah sebagai berikut: 1. Klasifikasi berdasarkan fungsi jembatan: Jembatan Jalan Raya 2. Klasifikasi berdasarkan bahan konstruksi: Jembatan Baja 3. Klasifikasi berdasarkan lokasi: Jembatan di atas sungai 4. Klasifikasi berdasarkan tipe struktur: Jembatan Rangka (Truss Bridge) 5. Klasifikasi berdasarkan panjang bentang: Jembatan Penting Jembatan yang akan dilombakan berdasarkan tipe strukturnya adalah Jembatan Tipe Rangka (Truss Bridge). Adapun beberapa penjelasan dari prinsip kerja Rangka Batang itu sendiri dan juga beberapa asumsi yang sangat penting untuk



9 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 diketahui di dalam memodelkan jembatan tipe rangka ini apabil dibandingkan dengan yang benar-benar terjadi di lapangan. Berikut ini adalah penjelasan mengenai jembatan tipe rangka (Truss Bridge): a. Pengertian jembatan tipe rangka (Truss Bridge) Jembatan tipe rangka (Truss Bridge) merupakan suatu jembatan yang tersusun dari elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi dari segitiga (dapat dilihat dari gambar contoh jembatan rangka dibawah ini), sehingga menjadi bentuk rangka yang stabil (Geometricaly Stable).



Gambar 2. 1 Contoh Jembatan Rangka (Truss Bridge) b. Idealisasi dan Asumsi Didalam menganalisis struktur dari rangka batang dapat digunakan asumsiasumsi sebagai berikut: 1. Batang-batang (members) saling terhubung pada satu titik buhul (joint) dengan hubungan sendi (pin jointed). 2. Sumbu-sumbu dari batang bertemu di satu titik dalam joint tersebut. 3. Beban-beban yang bekerja dan reaksi-reaksi tumpuan berupa gaya-gaya terpusat yang bekerja pada titik-titik buhul (joint). Asumsi-asumsi yang dipaparkan di atas dapat dilihat pada beberapa gambar di bawah ini:



10 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013



Gambar 2. 2 Sumbu Batang berkumpul di satu titik



Gambar 2. 3 Beban dan Reaksi Perletakan yang bekerja pada Joint Asumsi-asumsi yang digunakan di dalam melalukan perhitungan pada rangka batang (Truss) menjadikan struktur ini sesederhana munkin sehingga memungkinkan suatu analisis dan penyelesaian secara manual. Berikut ini adalah gambar dari gaya-gaya aksial yang bekerja pada batang, dimana gaya yang bekerja pada rangka batang hanyalah gaya tarik dan tekan saja (aksial sentris), tidak terdapat gaya geser dan momen.



Gambar 2. 4 Gaya Dalam yang bekerja pada batang akibat beban luar yang bekerja



11 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 c. Penyimpangan yang terjadi dalam dunia nyata 1. Batang-batang pada struktur tidak disambung dengan hubungan sendi, melainkan dihubungkan dengan sambungan baut, paku keling atau pengelasan ujung-ujung batang tersebut pada pelat buhul (gusset plate). 2. Seringkali juga digunakan batang-batang yang menerus di dalam konstruksi rangka batang (Truss). 3. Seringkali juga bebang tidak bekerja pada titik buhul, contohnya adalah letak gording pada struktur rangka atap yang tidak tetap diatas titik buhul (bekerja pada bentang dari batang). 2.2



Kriteria Perancangan Syarat-syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas dari suatu struktur harus dipenuhi dalam perencanaan struktur. Namun syarat-syarat lain seperti estetika, arsitektur, dan keekonomisan terkadang juga menjadi pertimbangan penting. Syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas bisa diperoleh dari perhitungan konvensional, sementara syarat estetika, arsitektur, dan keekonomisan suatu struktur bisa ditinjau dari berbagai aspek. Dalam hal syarat keekonomisan, untuk struktur baja dapat diidentikkan dengan volume minimum struktur. Untuk itu perlu dilakukan optimasi pada struktur, agar diperoleh struktur dengan volume material minimum. Menurut Teori Maxwell dan Mitchell, volume minimum dapat dicapai dengan meminimumkan batang tarik atau batang tekan pada struktur rangka, yang diaplikasikan dalam analisa ini, dimana volume minimum diperoleh dengan cara mendiferensialkan volume total terhadap tinggi jembatan tersebut. Dalam merencanakan suatu jembatan, perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Pemilihan Lokasi/Alinyemen Pada umumnya jembatan-jembatan direncanakan dengan mengikuti rencana alinyemen dari jalan raya yang telah ditentukan terlebih dahulu, akan tetapi dalam kondisi khusus dimana kemungkinan-kemungkinan untuk membangun jembatan yang telah ditentukan tersebut tidak



12 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 memungkinkan (karena kondisi tanah atau kondisi aliran sungai) maka dimungkinkan alinyemen jalan sedikit dikorbankan. 2. Penentuan Kondisi Eksternal ( geometri jembatan, panjang, lebar dan tinggi ) Pada pemilihan bentang panjang, posisi abutment, pier dan arah jembatan harus mempertimbangkan unsur-unsur yang paling dominan, yaitu : 



Topografi daerah setempat







Kondisi tanah dasar







Kondisi aliran sungai



3. Stabilitas Konstruksi Stabilitas jembatan tentu saja menjadi tujuan utama dari perencanaan jembatan, dengan selalu terikat pada prinsip bahwa konstruksi harus memenuhi kriteria : kuat, kokoh dan stabil. Dalam perencanaan dimungkinkan dilakukan kajian alternatif, sehingga dipilih alternatif yang paling baik. 4. Ekonomis Pertimbangan konstruksi juga harus memperhitungkan faktor ekonomis. Dengan biaya seekonomis mungkin dapat dihasilkan jembatan yang kuat dan aman. 5. Pertimbangan Pelaksanaan Metode pelaksanaan harus mempertimbangkan kondisi lalu lintas yang ada agar tetap berjalan dengan aman dan lancar. 6. Pertimbangan Pemeliharaan Pertimbangan aspek pemeliharaan dalam perencanaan jembatan akan tetap mendapatkan perhatian perencana dalam memilih bahan konstruksi dan



13 Tim Kuya Saint Venant II / Jembatan Espoir



Kompetisi Jembatan Indonesia Ke-9 2013 tipe konstruksinya, misalnya faktor pengaruh air, garam zat korosif dan sebagainya. 7. Keamanan dan Kenyamanan Aspek keamanan merupakan faktor utama dalam perencanaan jembatan, misalnya dalam pemasangan railing, trotoar tinggi dan lain-lain. Aspek kenyamanan terletak pada alinyemen di sekitar jembatan ( terutama bila ditikungan ) yang perlu dibuat dengan jari-jari yang cukup besar dan perbedaan kelandaian yang kecil. 8. Estetika Bentuk penampilan yang sesuai dengan lingkungan sekitarnya perlu dipertimbangkan dalam pemilihan tipe setiap elemen konstruksi jembatan. 2.2.1 Material Material yang digunakan dalam merancang jembatan ini adalah material baja. Baja yang biasa digunakan untuk keperluan struktur adalah dari jenis: rendah (< 0,15%) 



Baja Karbon



sedang (0,15 < 0,29%)⎯ umum untuk



Kadar Karbon



struktur bangunan (misalnya BJ 37)



(fy = 210