Perancangan Struktur Jembatan

STRUKTUR PERENCANAAN JEMBATAN

·         Pengertian Jembatan

Jembatan merupakan struktur yang dibuat untuk menyeberangi jurang atau rintangan seperti sungai, rel kereta api ataupun jalan raya. Jembatan dibangun untuk penyeberangan pejalan kaki, kendaraan atau kereta api di atas halangan.Jembatan juga merupakan bagian dari infrastruktur transportasi darat yang sangat vital dalam aliran perjalanan (traffic flows). Jembatan sering menjadi komponen kritis dari suatu ruas jalan, karena sebagai penentu beban maksimum kendaraan yang melewati ruas jalan tersebut.

1. Syarat-syarat dan bentuk jembatanPerencanaan konstruksi jembatan berkaitan dengan letaknya. Oleh beberapa ahli menentukan syarat-syarat untuk acuan dari suatu perencanaan jembatan sebagai berikut :

1.  Letaknya dipilih sedemikian rupa dari lebar pengaliran agar bentang bersih jembatan tidak terlalu panjang.

2. Kondisi dan parameter tanah dari lapisan tanah dasar hendaknya memungkinkan perencanaan struktur pondasi lebih efesien.

3.     Penggerusan ( scow-ing ) pada penampang sungai hendaknya dapat diantisipasi sebelumnya dengan baik agar profil saluran di daerah jembatan dapat teratur dan panjang.

Dari syarat-syarat tersebut di atas dijelaskan bahwa pemilihan penepatan jembatan merupakan salah satu dari rangkaian system perencanaan konstruksi jembatan yang baik, namun demikian ada juga aspek-aspek yang lain tetap menjadi bagian yang penting, seperti:

Perhitungan konstruksi; Sisi ekonomis; Estetika jembatan; Dampak terhadap lingkungan sekitar; dan Kegunaan dari jembatan.

2. Peraturan-peraturan legal dalam perencanaan jembatan

    1. SNI 03-1725-1989, Pedoman perencanaan pembebanan jembatan jalan raya.

    2. SNI 2838:2008, Standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan.

    3. SNI 03-2850-1992, Tata cara pemasangan utilitas di jalan.

    4. RSNI T-02-2005, Standar pembebanan untuk jembatan.

    5. RSNI T-03-2005, Standar perencanaan struktur baja untuk jembatan.

    6. RSNI T-12-2004, Standar perencanaan struktur beton untuk jembatan.

    7. Pd-T-13-2004-B, Pedoman penempatan utilitas pada daerah milik jalan.

    8. Surat Edaran Menteri Pekerjaan Umum Nomor 12/SE/M/2010 tentang peta gempa 2010.

3. Bagian-bagian dari konstruksi jembatan

4. Bentuk-bentuk jembatan

    a. Jembatan kayu

Jembatan kayu gelondongan adalah jembatan yang terjadi karena ada pohon yang tumbang dan secara kebetulan memotong suatu sungai sehingga dapat digunakan sebagai jembatan, tetapi dapat juga dengan sengaja direncanakan membangun jembatan yang terbuat dari kaya gelondongan. Bahan kayu gelondongan yang bisanya digunakan berupa:

·         kayu bulat dari batang kayu yang lurus,

·         batang kelapa,

·         batang pinang,

·         bambu.

Batang kelapa banyak digunakan didaerah pedesaan karena mudahnya memperoleh bahan pohon kelapa, kekuatan yang besar, relatif lurus, dan bisa mencapai panjang 30 meter. Batang kelapa juga digunakan sebagai bahan untuk membangun jembatan darurat bila jembatan yang ada mengalami kerusakan. Jembatan kayu gelondongan ini hanya sesuai untuk jembatan dengan bentangan yang pendek. Sedang jembatan bambu biasanya digunakan untuk jembatan kecil, dan untuk bentang yang pendek, namun untuk meningkatkan kekuatan dapat dibuat dengan mengadopsi struktur rangka baja.

Berdasarkan letak lantai yang digunakanan untuk lalu lintas kendaraannya serta bentuk busur, maka beberapa bentuk jenis yang umum dipakai, yaitu :

1.     Deck Arch, merupakan salah satu jenis/bentuk jembatan busur dimana letak lantainya menopang beban lalu lintas secara langsung dan berada pada bagian paling atas busur, yang mengambil bentuk seperti konsep awalnya.

2.     Through Arch, merupakan jenis jembatan busur yang lain dimana letak lantainya berada tepat di springline busurnya, jembatan seperti ini biasanya dibangun dengan menggunakan bahan baja,

3.     A Half – Through Arch, Salah satu jenis jembatan busur dimana lantainya kendaraannya berada di antara springline dan bagian busur jembatan, atau berada di tengah-tengah. Jembatan seperti ini biasanya digunakan untuk bentang yang panjang.

   b. Jembatan busur

Jembatan busur merupakan jembatan yang sudah dikenal zaman romawi yang dibangun dengan susunan batu yang diatur sedemikian sehinga beban lalu lintas maupun jembatan itu sendiri yang dipikul pada jembatan didistribusikan dengan baik pada kedua sisi abatemen jembatan, untuk jembatan yang panjang digunakan lebih dari dua busur. Konsep ini kemudian dikembangkan pada pembangunan jembatan modern dengan menggunakan rangka baja ataupun dari beton. Jembatan seperti ini banyak digunakan di Indonesia, baik pada jembatan jalan, maupun pada jembatan kereta api.

    c. Jembatan kerangka

Merupakan jembatan yang konsepnya hampir sama dengan jembatan lengkung disebut juga sebagai truss bridge. Pembuatan jembatan kerangka yaitu dengan menyusun tiang-tiang jembatan membentuk kisi-kisi agar setiap tiang hanya menampung sebagian berat struktur jembatan tersebut. Membutuhkan biaya yang lebih murah untuk membangun jembatan jenis ini karena penggunaan bahan yang lebih efisien.

Pada gambar berikut ditunjukkan beberapa jenis jembatan kerangka yang biasa digunakan:

    d. Jembatan gantung

Jembatan gantung atau dikenal sebagai Suspension Bridge merupakan digantungkan dengan menggunakan tali untuk jembatan gantung yang sangat sederhana dan kabel baja pada jembatan gantung besar. Pada jembatan gantung modern, kabel menggantung dari menara jembatan kemudian melekat pada caisson (alat berbentuk peti terbalik yang digunakan untuk menambatkan kabel di dalam air) atau cofferdam (ruangan di air yang dikeringkan untuk pembangunan dasar jembatan). Caisson atau cofferdam akan ditanamkan jauh ke dalam lantai danau atau sungai. Jembatan gantung terpanjang di dunia saat ini adalah Jembatan Akashi Kaikyo di Jepang. Jembatan ini memiliki panjang 12.826 kaki (3.909 m).

Pada gambar berikut ditunjukkan konsep jembatan gantung:

    f. Jembatan kabel penahan

Seperti jembatan gantung, jembatan ini ditahan oleh kabel disebut juga sebagai Cable-Stayed Bridge. Bedanya, selain jumlah kabel yang dibutuhkan lebih sedikit, jembatan ini memiliki menara penahan kabel yang lebih pendek daripada jembatan gantung. Jembatan kabel-penahan terpanjang di dunia saat ini adalah Jembatan Sutong yang melintasi Sungai Yangtze di China. Salah satu contoh jembatan kabel penahan di Indonesia yaitu Jembatan Tenggarong yang runtuh pada bulan Nopember 2011 diakibatkan kesalah prosedur pada saat melakukan perawatan.

Jembatan Nasional Suramadu adalah jembatan yang melintasi Selat Madura, menghubungkan Pulau Jawa (di Surabaya) dan Pulau Madura (di Bangkalan, tepatnya timur Kamal), Indonesia. Dengan panjang 5.438 m, jembatan ini merupakan jembatan terpanjang di Indonesia saat ini. Jembatan Suramadu terdiri dari tiga bagian yaitu jalan layang (causeway), jembatan penghubung (approach bridge) yang merupakan jembatan bentang, dan jembatan utama (main bridge) yang merupakan jembatan kabel penahan.

    g. Jembatan penyangga

Jembatan penyangga atau dikenal sebagai cantilever bridge merupakan jembatan balok disangga oleh tiang penopang dikedua pangkalnya, maka jembatan penyangga hanya ditopang di salah satu pangkalnya. Jembatan penyangga biasanya digunakan untuk mengatasi masalah pembuatan jembatan apabila keadaan tidak memungkinkan untuk menahan beban jembatan dari bawah sewaktu proses pembuatan. Kelebihan jembatan jenis ini adalah tidak mudah bergoyang. Tidak heran mengapa banyak jembatan rel kereta api menggunakan jenis ini.

5. Beban-beban yang bekerja dalam perencanaa struktur jembatan

Dalam perencanaan struktur jemabatan secara umum, khususnya jembatan komposit, hal yang perlu sekali diperhatikan adalah masalah pembebanan yang akan bekerja pada struktur jembatan yang dibuat. Menurut pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPPJJR No 378/1987) dan PMJJR No 12/1970 membagi pembebanan jembatan dalam dua kelas, yaitu:

Kelas	Berat Beton
A B	10 8

Table 2.1 Kelas tekan as gandar (PMJJR No.12/1970)

Ada beberapa macam pembebanan yang bekerja pada struktur jembatan, yaitu:

a. Beban Primer

Beban primer merupakan beban utama dalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan, yang terdiri dari: beban mati, beban hidup, beban kejut dan gaya akibat tekanan tanah.

a.    Beban mati

Beban mati adalah beban yang berasal dari berat jembatan itu sendiri yang ditinjau dan termaksud segala unsur tambahan tetap yang merupakan satu kesatuan dengan jembatan. Untuk menemukan besar seluruhnya ditentukan berdasarkan berat volume beban.

b.    Beban hidup

Beban hidup adalah semua beban yang berasal dari berat kendaraan-kendaraan yang bergerak dan pejalan kaki yang dianggap bekerja pada jembatan. Penggunaan beban hidup di atas jembatan yang harus ditinjau dalam dua macam beban yaitu beban “T” yang merupakan beban terpusat untuk lantai kendaraan dan beban “D” yang merupakan beban jalur untuk gelagar.

Gambar 2.1 beban “D”

Untuk perhitungan gelagar harus dipergunakan beban “D” atau beban jalur. Beban jalur adalah susunan beban pada setiap jalur lalulintas yang terdiri dari beban yang terbagi beban rata sebesar “q” ton/m panjang perjalur dan beban garis “p” ton perjalur lalulintas. Untuk menentukan beban “D” digunakan lebar jalan 5,5 m, maka jumlah jalur lalulintas sebagai berikut:

Table 2.2 jumlah jalur lalulintas

Lebar lantai kendaraan (m)	Jumlah jalur lalulintas
5,50 – 8,25 m 8,25 – 11,25 m 11,25 – 15,00 m 15,00 – 18,75 m 18,75 – 32,50 m	2 3 4 5 6

(PPPJJR No. 378/KPTS/1987)

Untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan sama atau lebih kecil dari 5,50 m makan beban “D” sepenuhnya (100%) dibebankan pada seluruh lebar jembatan dan kelebihan lebar jembatan dari 5,5 m mendapat separuh beban “D” (50%). Jalur lalulintas ini mempunyai lebar minimum 2,75 m dan lebar maksimum 3,75 m. Beban “T” adalah beban kendaraan Truck yang mempunyai beban roda 10 ton (10.000 Kg) dengan ukuran-ukuran serta kedudukan dalam meter, seperti tertera pada gambar 2.3 untuk perhitungan pada lantai kendaraan jembatan digunakan beban “T” yaitu merupakan beban pusat dari kendaraan truck dengan beban roda ganda (dual wheel load) sebesar 10 ton.

Dimana beban garis P= 12 ton sedangkan beban q ditentukan dengan ketentuan sebagai berikut:

Q= 2,2 t/m                                             untuk L<30 m

Q= 2,2t/m – (11/60)x(L-30) t/m            untuk   30>L< …..[2-1]                      

Q= 1,1x(1+(30/L))t/m                           untuk L>60m

Dimana L adalah panjang bentangan gelagar utama (m) untuk menentukan beban hidup, beban terbagi rata (t/m/jalur) dan beban garis (t/jalur) dan perlu diperhatikan ketentuan bawah.

Beban terbagi merata     =  Q ton/meter………................[2-2]

                                              2,75 m

Beban garis                    = Q ton ......................................[2-3]

                                          2,75 m

Angka pembagi 2,75 meter diatas selalu tetap dan tidak tergantung pada lebar  jalur lalulintas. Dalam perhitungan beban hidup tidak penuh, maka digunakan:

·      Jembatan permanen= 100% beban “D” dan “T”.

·      Jembatan semi permanen= 70% beban “D” dan “T”.

·      Jembatan sementara= 50% “D” dan “T”.

Dengan menggunakan beban “D” untuk suatu jembatan berlaku ketentuan ini.

c.    Beban kejutan/Sentuh

Beban kejut merupakan factor untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran dan pengaruh dinamis lainnya. Koefesien kejut ditentukan dengan rumus:

K= 1+ ……………………………………………….[2-4]       

Dimana:                    K= koefesien kejut

                        L= panjang/ bentang jembatan

b. Beban Sekunder

Beban sekunder adalah beban yang merupakan beban sementara yang selalu diperhitungkan dalam penghitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan.

a.    Beban Angin

Dalam perencanaan jembatan rangka batang, beban angin lateral diasumsikan terjadi pada dua bidang yaitu:

·      Beban angin pada rangka utama.

Beban angin ini dipikul oleh ikatan angin atas dan ikatan angin bawah.

·      Beban angin pada bidang kendaraan

Beban angin ini dipikul oleh ikatan angin bawah saja. Dalam perencanaan untuk jembatan terbuka, beban angin yang terjadi dipikul semua oleh  ikatan angin bawah.

b.   Gaya Akibat Perbedaan Suhu

Perbedaan suhu harus ditetapkan sesuai dengan keadaan setempat yaitu dengan perbedaan suhu.

·      Bangunan Baja

1)   Perbedaan suhu maksimum-minimum= 30⁰C

2)   Perbedaan suhu antara bagian-bagian jembatan= 15⁰C

·      Bangunan Beton

1)   Perbedaan suhu maksimum-minimum= 15⁰C

2)   Perbedaan suhu antara bagian-bagian jembatan=10⁰C

Dan juga tergantung pada koefisien muai panjang bahan yang dipakai misalnya:

·      Baja ε =12x10^-6/⁰C

·      Beton ε =10x10^-6/⁰C

·      Kayu ε =5x10^-6/⁰C

c.    Gaya Rangkak dan Susut

Diambil senilai dengan gaya akibat turunnya suhu  sebesar 15⁰C

d.   Gaya Rem dan Traksi

Pengaruh ini diperhitungkan dengan gaya rem sebesar 5% dari beban “D” tanpa koefisien kejut. Gaya re mini bekerja horizontal dalam arah jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,80 m dari permukaan lantai jembatan.

e.    Gaya Akibat Gempa Bumi

Bekerja kea rah horizontal pada titik berat kontruksi.

KS = E x G ……………………………………………[1-5]

Dimana:

KS     = koenfisien gaya horizontal (%)

G       = beban mati (berat sendiri) dari kontruksi yang ditinjau.

E       = koefisien gempa bumi ditentukan berdasarkan peta zona gempa    dan biasanya      diambil 100% dari berat kontruksi.

f.     Gaya Gesekan Pada Tumpuan Bergerak

Ditinjau hanya beban mati (ton). Koefisien gesek karet dengan baja atau beton= 0,10 sampai dengan 0,15.

4.3  Beban Khusus

Beban khusus yaitu beban-beban yang khususnya bekerja atau berpengaruh terhadap suatu struktur jembatan. Misalnya: gaya sentirfugal, gaya gesekan pada tumpuan, beban selama pelaksanaan pekerjaan struktur jembatan, gaya akibat tumbukan benda-benda yang hanyut dibawa oleh aliran sungai.

a.    Gaya sentrifugal

Konstruksi yang ada pada tikungan harus diperhitungkan gaya horizontal radial yang dianggap bekerja horizontal setinggi 1,80 m di atas lantai kendaraan dan dinyatakan  dalam % terhadap beban “D” dengan rumus sebagai berikut:

……………………………………[2-6]

Dimana:

S= gaya sentrifugal (%) terhadap beban “D” tanpa factor kejut.

V= kecepatan rencana (km/jam).

R= jari-jari tikungan (m).

b.   Gaya Gesekan pada Tumpuan

Gaya gesekkan ditinjau hanya timbul akibat beban mati (ton). Sedangkan besarnya ditentukan berdasarkan koefisien gesekan pada tumpuan yang bersangkutan dengan nilai:

·      Tumpuan rol

o  Dengan 1 atau 2 rol     :0,01

o  Dengan 3 atau lebih    :0,05

·      Tumpuan gesekan

o  Antara tembaga dengan campuran tembaga keras      =0,15

o  Antara baja dengan baja atau baja tuang                    =0,25

c.    Gaya Tumbukkan pada Jembatan Layang

Untuk memperhitungkan gaya akibat antara pier (bangunan penunjang jembatan diantara kedua kepala jembatan) dan kendaraan, dapat dipikul salah satu dan kedau gaya-gaya tumbukkan horizontal:

·      Pada jurusan arah lalulintas sebesar………………..100 ton

·      Pada jurusan tegak lurus arah lalulintas……………50 ton

d.   Beban dan Gaya selama pelaksanaan

Gaya yang bekerja selama pelaksanaan harus ditinjau berdasarkan syarat-syarat pelaksanaan.

e.    Gaya Akibat Aliran Air dan Benda-benda Hanyut

Tekanan aliran pada suatu pilar dapat dihitung dengan rumus:

P=KxV²………………………………………………....[2-7]

Dimana:

P= tekanan aliran air (t/m²)

V= Kecepatan aliran air (m/det)

K= koefisien yang bergantung pada bentuk pier

4.5  Kombinasi Pembebanan

Kontruksi jembatan beserta bagian-bagiannya harus ditinjau dari kombinasi pembebanan dan gaya yang mungkin bekerja. Sesuai dengan sifat-sifat serta kemungkinan-kemungkinan pada setiap beban, tegangan yang digunakan dalam kekuatan pemeriksaan kontruksi yang bersangkutan dinaikkan terhadap tegangan yang diizinkan sesuai dengan elastis. Tegangan yang digunakan dinyatakan dalam proses terhadap tegangan yang diizinkan sesuai kobinasi pembebanan dan gaya pada table 2.3 berikut ini:

Kombinasi Pembebanan dan Gaya	Tegangan yang digunakan dlm proses terhadap tegangan izin keadaan elastis
I.              M+(11+k)+Ta+Tu II.           M+Ta+Ah+Gg+A+SR+Tm III.       Kombinasi(1)+Rm+Gg+A+SR+Tm+S IV.        M+Gh+Tag+Gg+Ahg+Tu V.           M+PI VI.        M+(H+K)+Ta+S+Tb	100% 125% 140% 150% 130% 150%

(PPPJJR No 378/KPTS/1987)

Dimana:

A                        : beban angin

Ah          : gaya akibat aliran dan hanyutan

Ahg        : gaya akibat aliran dan hanyutan pada waktu gempa

Gg          : gaya gesek pada tumpuan bergerak

Gh          : gaya horizontal ekivalen akibat gempa bumi

(H+K)    : beban hidup dengan kejut

M           : beban mati

P₁              : gaya-gaya pada waktu pelaksanaan

Rm         : gaya rem

S             : gaya sentrifugal

SR          : gaya akibat perubahan suhu(selain susut dan rangkak)

T_a           : gaya tekanan tanah

T_ag             : gaya tekanan tanah akibat gempa

T_b               : gaya tumbukkan

T_u               : gaya angkat (buoyancy)

Syavira Suci Ramadhita

17316261

3TA03

I Kadek Bagus Widana Putra

https://ftsp.gunadarma.ac.id/sipil

https://www.gunadarma.ac.id