Mengenal Perencanaan Struktur Jembatan

Pengertian Umum

Jembatan merupakan salah satu bentuk konstruksi yang berfungsi meneruskan jalan melalui suatu rintangan. Seperti sungai, lembah dan lain-lain sehingga lalu lintas jalan tidak terputus olehnya.  

Dalam perencanaan konstruksi jembatan dikenal dua bagian yang merupakan satu kesatuan yang utuh yakni :

-     Bangunan Bawah ( Sub Struktur )

Bangunan bawah terdiri dari pondasi, abutmen, pilar jembatan dan lain-lain.

-     Bangunan Atas ( Super Struktur )

Bangunan atas terdiri dari lantai kendaraan, trotoar, tiang-tiang sandaran dan gelagar.

Persyaratan Umum Jembatan

Prinsip-prinsip Umum Perencanaan

Harus berdasarkan prosedur yang memberikan kemungkinan-kemungkinan yang dapat diterima untuk mencapai suatu keadaan batas selama umur rencana jembatan Keadaan batas :

a.     Keadaaan Batas Ultimit

b.     Keadaan Batas Layan

Keadaan Batas Ultimit

Adalah aksi yang diberikan pada jembatan yang menyebab-kan sebuah jembatan menjadi tidak aman.

Keadaan Batas ultimit terdiri dari :

a.     Kehilangan keseimbangan statis

b.     Kerusakan sebagian jembatan

c.     Keadaan purna-elastis atau purna-tekuk dimana satu bagian jembatan atau lebih mencapai kondisi runtuh

d.     Kehancuran dari bahan fondasi yang menyebabkan pergerakan yang berlebihan atau kehancuran bagian utama jembatan

Keadaan Batas Layan

Keadaan Batas Daya Layan akan tercapai jika reaksi jembatan sampai pada suatu nilai, sehingga:

a.     Tidak layak pakai

b.     Kekhawatiran umum terhadap keamanan

c.     Pengurangan kekuatan

d.     Pengurangan umur pelayanan

Keadaan Batas Daya Layan

Keadaan Batas Daya Layan adalah :

a.     Perubahan bentuk

b.     Kerusakan permanen

      c.     Getaran

      d.     Penggerusan

Umur Rencana

Umur rencana jembatan diperkirakan 50 tahun, kecuali :

a.   Jembatan sementara ………    20 tahun

b.     Jembatan khusus …………..  100 tahun

Persyaratan Pilar dan Kepala Jembatan

a.     Gangguan terhadap jalannya air terbatas/seminimal mungkin

b.     Menghindarkan tersangkutnya benda hanyutan

c.     Memperkecil rintangan bagi pelayaran

d.     Letak diusahakan sedapat mungkin sejajar dengan aliran arus banjir

Ruang Bebas Vertikal

Paling sedikit 1,0 m antara titik paling rendah bangunan atas jembatan dan tinggi muka air banjir rencana pada keadaan batas ultimit.

Perkiraan Banjir Rencana

a.     Tinggi muka air banjir sesuai dengan debit banjir rencana

b.     Untuk perhitungan gerusan, muka air harus merupakan banjir rencana terendah sesuai banjir rencana

c.     Untuk perhitungan arus balik, muka air harus merupakan banjir tertinggi sesuai banjir rencana

Persyaratan Tahan Gempa

Pertimbangan yang harus diperhatikan dalam perencanaan tahan gempa :

a.     Resiko gerakan-gerakan

b.     Reaksi tanah terhadap gempa di lapangan

c.     Sifat reaksi dinamis dari seluruh struktur

Pokok-pokok Perencanaan

Kriteria umum

a.     Kekuatan unsur struktural dan stabilitas keseluruhan

b.     Kelayanan struktural

c.     Keawetan

d.     Kemudahan konstruksi

e.     Ekonomis dapat diterima

f.      Bentuk estetika

Tahapan Perencanaan

Tahap 1

Kumpulkan informasi yang diperlukan untuk menjelaskan fungsi jembatan, geometri dan beban:

a.     Lebar jembatan dan jumlah jalur

b.     Lebar trotoir

c.     Alinyemen jembatan

d.     Geometri sungai

e.     Karakteristik aliran sungai

f.      Besaran-besaran tanah

g.     Perlengkapan umum

h.     Beban jembatan

i.      Jarak bebas vertikal dan horizontal

j.      Bangunan atas yang tersedia

Tahap 2

Gunakan informasi yang terkumpul dalam tahap 1 untuk menentukan semua hambatan geometrik pada struktur yang diusulkan:

a.     Alinyemen jalan yang diusulkan

b.     Persyaratan aliran keadaan batas

c.     Potensi gerusan

d.     Lokasi bahan pondasi dan potensi kelongsoran tebing

e.     Lokasi dan lebar alur utama sungai

f.      Persyaratan konstruksi dan pelaksanaan

      g.     Persyaratan pemeliharaan

      h.     Aksi seismic

Tahap 3

Dengan kreatifitas tentukan daftar rencana alternatif terbaik. Dalam batas hambatan geometrik yang ditentukan dalam tahap 2, dipilih 2 atau 3 kombinasi bangunan bawah/pondasi/bangunan atas yang memenuhi pokok perencanaan secara baik.

a.     Rancangan Percobaan

b.     Jenis dan dimensi bangunan atas dan bangunan bawah tipikal :

·                Bangunan atas kayu

·                Bangunan atas baja, komposit

·                Bangunan atas beton bertulang

·                Bangunan atas beton prategang

·                Bangunan bawah tanah dengan pondasi langsung, sumuran dan tiang pancang

 c.    Rancangan Percobaan

Tahap 4

Laksanakan analisis perencanaan sementara untuk alternatif terbaik dari tahap 3. Rencana-rencana sementara tersebut memberikan dimensi yang diperlukan untuk mencapai kekuatan dan tujuan stabilitas

Tahap 5

Perkirakan biaya untuk alternatif-alternatif tersebut. Perkiraan biaya tersebut digunakan untuk menentukan alternatif (bila ada) yang ekonomis dapat diterima

Tahap 6

Selesaikan rencana sementara yang menghemat biaya dan buatlah: gambar rencana, laporan perencanaan dan perkiraan biaya yang baru

Tahap 4, 5 dan 6 – Penentuan Perancangan

a.     Perancangan sesuai dengan hasil data yang dikumpulkan

b.     Membuat rancangan alternatif-alternatif

c.     Membuat perhitungan perkiraan biaya berdasarkan volume

d.     Pemilihan rancangan akhir

e.     Dokumen lelang

Peraturan yang Legal dalam Perencanaan Jembatan

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

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

     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.

Bagian-bagian Konstruksi Jembatan

Konstruksi Bangunan Atas (Superstructures)

Sesuai dengan istilahnya, bangunan atas berada pada bagian atas suatu jembatan, berfungsi menampung beban-beban yang ditimbulkan oleh suatu lintasan orang, kendaran, dll, kemudian menyalurkan pada bangunan bawah.

Konstruksi bangunan atas meliputi:

1. Trotoar, yaitu jalur pejalan kaki yang umumnya sejajar dengan jalan dan lebih tinggi dari permukaan perkerasan jalan untuk menjamin keamanan pejalan kaki yang bersangkutan. Bagian dari trotoar meliputi:

    a. Sandaran dan tiang sandaran

    b. Peninggian trotoar

    c. Konstruksi trotoar

2. Lantai kendaraan dan lapis perkerasan

3. Balok diafragma/ikatan melintang

4. Balok gelagar

5. Ikatan pengaku (ikatan angin, ikatan rem, ikatan tumbukan

6. Perletakan (rol dan sendi)

Konstruksi Bangunan Bawah (Substructures)

Bangunan bawah pada umumnya terletak di sebelah bawah bangunan atas. Fungsinya untuk menerima beban-beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian menyalurkan kepondasi, beban tersebut selanjutnya oleh pondasi disalurkan ke tanah.

Konstruksi bangunan bawah meliputi :

1. Pangkal jembatan (abutment dan pondasi)

2. Pilar (pile cap dan pondasi)

Bentuk-bentuk Jembatan

Jembatan kayu gelondongan

Batang kelapa yang digunakan pada jembatan

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.

Jembatan busur

Bentuk-bentuk 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.

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.

Jembatan balok

Tekanan dan tarikan yang bekerja pada jembatan balok

Merupakan jembatan yang paling sederhana kalau ditinjau dari bentuk struktural karena didukung oleh penyangga/ubutment awal dan akhir dari dek jembatan, disebut juga sebagai beam bridge. Konsep ini pada awalnya dikembangkan dua batang pohon (terbasuk batang kelapa) yang dipasangin lantai. yang kemudian dikembangkan dengan menggunakan balok beton pracetak ataupun menggunakan girder baja profil ataupun kotak (box girder).

Beban yang bekerja pada jembatan bolok ini mengakibatkan permukaan atas balok yang didorong ke bawah atau dikompresi sedangkan pada bagian bawah ditarik sehingga mengakibatkan lendutan ditengan jembatan. Atas dasar inilah serta sifat-sifat material yang akan digunakan dilakukan perhitungan/desain dari jembatan yang akan dibangun.

Balok yang digunakan untuk pembangunan jembatan seperti ini dapat berupa:

·         Baja profil I, L atau H

·         Baja Box Girder

·         Pipa baja

·         Beton pratekan

·         Beton box girder

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:

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:

Jembatan kabel penahan

Jembatan kabel penahan yang digunakan menghubungkan pulau Jawa dan Madura

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.

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.

Beban yang Bekerja dalam Perencanaan Struktur Jembatan

Pembebanan Pada Jembatan
Secara umum beban – beban yang dihitung dalam merencanakan jembatan dibagi atas dua yaitu beban primer dan beban sekunder.
Beban primer adalah beban utama dalam perhitungan tegangan untuk setipa perencanaan jembatan, sedangkan beban sekunder adalah beban sementara yang mengakibatkan tegangan – tegangan yang relatif kecil daripada tegangan akibat beban primer dan biasanya tergantung dari bentang, bahan, sistem kontruksi, tipe jembatan dan keadaan setempat.
Beban primer jembatan mencakup beban mati, beban hidup dan beban kejut. Sedangkan Beban Sekunder terdiri dari beban angin, gaya rem, dan gaya akibat perbedaan suhu.

1. Beban Primer
a. Beban Mati
Beban mati adalah semua muatan yang berasal dari berat sendiri jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan tetap yang dianggap mrupakan satu satuan dengan jembatan (Sumantri, 1989:63). Dalam menentukan besarnya muatan mati harus dipergunakan nilai berat volume untuk bahan-bahan bangunan. Contoh beban mati pada jembatan: berat beton, berat aspal, berat baja, berat pasangan bata, berat plesteran dll.

b. Beban Hidup
Yang termasuk dengan beban hidup adalah beban yang berasal dari berat kendaraan-kendaraan bergerak lalu lintas dan/atau pejalan kaki yang dianggap bekerja pada jembatan. Berdasarkan PPPJJR-1987, halaman 5-7, beban hidup yang ditinjau terdiri dari :
i. Beban Pedestrian / Pejalan Kaki (Tp)
Jembatan jalan raya direncanakan mampu memikul beban hidup merata pada trotoar yang besarnya tergantung pada luas bidang trotoar yang didukungnya.
A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m 2) Beban hidup merata q : Untuk
A <= 10 m2 : q = 5 kPa
Untuk 10 m2 < A <= 100 m2 : q = 5 – 0.033 * ( A – 10 ) kPa
Untuk A > 100 m 2 : q = 2 kPa

ii. Beban Jalur lalu lintas “D” (TD) Beban kendaraan yg berupa beban lajur “D” terdiri dari beban terbagi merata ( Uniformly Distributed Load ), UDL dan beban garis (Knife Edge Load ), KEL seperti pada Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yang dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q = 8.0 kPa untuk L ≤ 30 m q = 8.0 *( 0.5 + 15 / L ) kPa untuk L > 30 m

c. Beban Kejut
Menurut Anonim (1987:10) beban kejut diperhitungkan pengaruh getarangetaran dari pengaruh dinamis lainnya., tegangan-tegangan akibat beban garis (P) harus dikalikan dengan koefisien kejut. Sedangkan beban terbagi rata (q) dan beban terpusat (T) tidak dikalikan dengan koefisien kejut. Besarnya koefisien kejut ditentukan dengan rumus: 2. k = 1 + ((20 / (50+L))

2. Beban Sekunder
a. Beban Gaya Rem (TB)
Pengaruh pengereman dari lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan Gaya rem, TTB = 250 kN untuk Lt <= 80 m Gaya rem, TTB = 250 + 2.5*(Lt – 80) kN untuk 80 < Lt < 180 m
Gaya rem, TTB = 500 kN untuk Lt <= 180 m

b. Gaya Akibat Perbedaan Suhu (ET)
Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur yang timbul akibat pengaruh temperatur, diambil perbedaan temperatur yang besarnya setengah dari selisih antara temperatur maksimum dan temperatur minimum rata-rata pada lantai jembatan. Temperatur maksimum rata-rata Tmax = 40 °C Temperatur minimum rata-rata Tmin = 15 °C

c. Beban Gempa (EQ)
i. Beban Gempa Statik Ekivalen Beban gempa rencana dihitung dengan rumus :
Kh = C * S
TEQ = Gaya geser dasar total pada arah yang ditinjau (kN) Kh = Koefisien beban gempa horisontal I = Faktor kepentingan Wt = Berat total jembatan yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan kN = PMS + PMA C = Koefisien geser dasar untuk wilayah gempa, waktu getar, dan kondisi tanah S = Faktor tipe struktur yang berhubungan dengan kapasitas penyerapan energi gempa (daktilitas) dari struktur jembatan. Waktu getar struktur dihitung dengan rumus : g = percepatan grafitasi (= 9.8 m/det 2) KP = kekakuan struktur yang merupakan gaya horisontal yg diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan (kN/m) WTP = PMS (str atas) + 1/2*PMS (str bawah) TEQ = Kh * I * Wt
T = 2 * p * √ [ WTP / ( g * KP ) ]

d. Beban Angin (EW)
i. Angin Yang Meniup Bidang Samping Jembatan Gaya akibat angin yang meniup bidang samping jembatan dihitung dengan rumus : TEW1 = 0.0006*Cw*(Vw)2*Ab kN Cw = koefisien seret Cw = 1,25 Vw = Kecepatan angin rencana (m/det) Vw = 35,00 m/det Ab = luas bidang samping jembatan (m2) ii. Angin Yang Meniup Kendaraan Gaya angin tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus : TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)2 * L / 2 dengan, Cw = 1,20

ANTIKA SYAHPUTRI

10316967

3TA03

I KADEK BAGUS WIDANA PUTRA

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

https://www.gunadarma.ac.id/