Mengenai Jembatan

JEMBATAN CABLE STAYED BENTANG PANJANG
Long Span Cable - stayed bridging
Lanneke Tristanto
Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan Dan Jembatan
Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pekerjaan Umum
ABSTRAK
Jembatan tipe cable stayed mencakup aspek perencanaan dan pelaksanaan dalam satu
kesatuan struktur. Berbagai peranti lunak membantu perencanaan jembatan cable stay,
tetapi tidak semua memperhitungkan pengaruh tahapan pelaksanaan dengan
ketergantungan waktu dalam pembangunan jembatan. Ciri khas jembatan cable stayed
adalah urutan dan besaran awal dalam penarikan cable stay, yang memungkinkan
pemasangan jembatan secara bertahap tanpa bantuan perancah. Makalah ini membahas
perencanaan dan pelaksanaan jembatan cable stayed secara ketergantungan waktu (time
dependent) .
Bentang dan lebar jembatan telah berkembang melewati batas bentang 200m dari peraturan
perencanaan yang lajim berlaku. Selama ini perencanaan bentang panjang diatas 200m
mengacu pada peraturan yang berlaku dengan mengadakan pertimbangan teknis bila perlu.
Pokok perencanaan yang kurang mendetail dalam peraturan adalah bagaimana stabilitas
statika dan dinamika struktur bentang panjang dapat dipertahankan dari pelaksanaan sampai
masa pelayanan struktur.
Studi kasus dalam makalah ini adalah perencanaan jembatan cable-stayed Galanggang yang
melintasi danau Saguling di kabupaten Batujajar dengan bentang jembatan total 300m dan
lebar 6,5m. Jembatan ini direncanakan dalam rangka menghubungkan dan mengembangkan
desa-desa yang terisolir, yang selama ini menggunakan transportasi dengan perahu.
ABSTRACT
Cable stayed bridge types cover design and construction aspects in one integrated structure.
Several software systems support the design of cable stayed bridges, but not every system
considers the stage construction calculations due to time dependency during building of the
bridge. The typical feature of cable stayed bridging is the construction sequence and required
initial cable tensioning, that enables the stage construction method without the support of
scaffolding. This paper describes the design and construction of cable stayed bridging
dependent on construction methods and time.
Bridge span and width have developed above the limit span of 200m in general design
regulations. The design of long span bridging is mostly referred to current manuals and codes
by implementing technical considerations when necessarily. The design objectives that are
not fully covered in the current regulations are the static and dynamic stability of long span
bridges, which have to be maintained from construction to service conditions.
Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008
The case study example in this report is the design of Galanggang cable stayed bridge,
crossing the Saguling lake in Batujajar with a 300m total span and 6,5m width. This bridge is
planned to connect and develop the isolated villages, that are facilitated by small boat
transportation so far.
1. PENDAHULUAN
Perencanaan jembatan bentang panjang dengan memanfaatkan struktur kabel adalah suatu
topik desain yang belakangan ini mendominasi rencana pembangunan jembatan baru.
Jembatan cable stayed Galanggang direncanakan dengan gelagar boks baja yang dipikul
oleh dua menara secara simetris, yaitu bentang tengah 150m, dan bentang pinggir masingmasing
75m. Mengingat bentang tengah cukup panjang maka pada bentang pinggir
diperlukan pilar antara sehingga bentang tengah terjangkar pada pilar antara dan bukan di
kepala jembatan. Pada pilar tersebut terjadi reaksi negative kearah keatas atau daya angkat
sedangkan di kepala jembatan terjadi reaksi positif kearah bawah. Penempatan pilar antara
yang merupakan perletakan tetap adalah salah satu cara untuk membuat jembatan cable
stay bentang panjang menjadi stabil dan seimbang (lihat Gambar – Lampiran).
Cable stay merupakan pilar-pilar antara berupa pegas, yang memungkinkan reduksi tinggi
gelagar sampai menjadi 1/100 L (dimana L=bentang utama). Tanpa cable stay diperlukan
tinggi gelagar 1/20 L untuk sistem gelagar sederhana yang terletak pada dua tumpuan.
Konfigurasi cable stay dibuat sedemikan rupa sehingga terjadi keseimbangan gaya sebelah
kiri dan kanan pada menara, agar menara relatif berdiri tegak dengan simpangan maksimum
yang berada dalam batas lenturan 1/100 H dimana H adalah tinggi menara.
Perencanaan jembatan cable stayed dapat di pra desain dengan cara tangan tetapi analisis
lengkap hanya dapat dicapai dengan bantuan perangkat lunak , mengingat keadaan struktur
adalah statis tak tentu yang rumit/kompleks diatas beberapa perletakan tetap dan banyak
perletakan pegas.
2. METODOLOGI
2.1 Umum
Perencanaan jembatan Galanggang meliputi detail jembatan untuk lalu lintas jalan raya
dengan lebar bersih 5,5m dan kerb 2 @ 0,5m. Jembatan tipe struktur kabel simetris
mempunyai bentang total 300m yang meliputi bentang utama 150m dan bentang tepi 75m
yaitu 30 dan 45m sebelah kiri dan kanan dari bentang utama. Gelagar dipikul oleh dua bidang
kabel pada menara ganda dengan tinggi 33m. Jembatan untuk lalu lintas jalan raya
dirancang dengan gelagar boks tipe cable stayed dimana setiap komponen memiliki
dwifungsi estetik dan struktural.
2.2 Bahan jembatan
Baja untuk gelagar dan menara adalah profil dan pelat dengan tegangan leleh 400 MPa dan
baut mutu tinggi sesuai A325 ASTM. Baut jangkar dan penahan dibuat dari baja BJ400 juga.
Mutu dan cara pengelasan mengikuti peraturan dari American Welding Society.
Beton bertulang untuk bangunan bawah dan pondasi adalah mutu fc’ 30 MPa dengan
tulangan deform dengan mutu BJ400.
Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008
Strand untuk cable stay adalah tipe lilitan tujuh kawat dengan tegangan putus 1860 MPa
dengan diameter nominal strand 12,7mm dan berselubung polietilena. Angkur hidup dan mati
untuk kabel adalah untuk tipe 5 sampai 12 strand, yang menggunakan angkur prategang
biasa, mengingat angkur kabel stay yang paten adalah untuk 12 strand dan lebih, sehingga
penggunaan angkur paten untuk jumlah strand dibawah 12 buah menjadi tidak ekonomis
dan mempersulit pendetailan karena memerlukan tempat penjangkaran 50x50 cm,
sedangkan gelagar jembatan mempunyai lebar relatif kecil. Dalam hal demikian biasanya
digunakan angkur prategang biasa yang diberi peredam elastomerik di ujung masing-masing
cable stay. Peredam diperlukan untuk mencegah fatik dini dari angkur prategang yang
difungsikan menjadi angkur cable stay yang menahan gaya-gaya dinamis.
2.3 Bentuk dan dimensi
2.3.1 Gelagar
Gelagar berbentuk boks dari pelat baja yang diperkaku pada arah memanjang dan melintang
dengan diafragma dan rib. Tinggi gelagar adalah 3m (dengan rasio 1/50 L), tebal pelat yang
membentuk gelagar adalah 40mm, lebar total boks adalah 7,5m dan lebar bersih 5,5m.
Kelandaian memanjang jembatan untuk lawan lendutan dibuat 1,8% atau dengan radius
4000m dan kemiringan melintang 2% untuk pengaliran air hujan.
2.3.2 Menara dan kabel
Menara berbentuk portal A dengan dua kolom pipa persegi baja dengan sisi 1100mm dan
tebal pelat 40mm. Menara dengan tinggi 33m (dengan rasio 0,22 L) berada pada perletakan
jepit di pilar. Kabel di-angkur dengan angkur mati dalam puncak menara dengan menumpu
pada dudukan baja dalam puncak menara. Lubang masuk kabel
ditutup dengan bahan kedap air untuk mencegah penetrasi kelembaban dan air hujan.
2.4 Cara pengerjaan
Cara pelaksanaan dengan kantilever seimbang merupakan ciri khas dari pembuatan
jembatan cable stayed. Urutan penarikan kabel dan besar gaya tarik awal kabel menjadi
dasar dalam analisis yang dilakukan dengan bantuan perangkat lunak. Dalam analisis yang
tergantung waktu diadakan pengecekan agar semua kabel aktif dalam keadaan tegang
tertarik dalam semua kondisi pembebanan yang mungkin terjadi selama pelaksanaan dan
setelah jembatan selesai dan berfungsi. Kabel yang ke tengah bentang utama (kabel no 5, X
kanan) umumnya peka menjadi non aktif dan hasil analisis dapat menunjukkan gaya negatif
(tekan) sehingga penyetelan gaya tarik awal kabel harus disesuaikan kembali agar kabel ke
tengah bentang utama tetap tegang dan dengan demikian dijaga agar angkur tidak melepas.
Contoh numerik untuk penarikan kabel yang telah disesuaikan terdapat dalam Tabel 1.
Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008
Tabel 1. Lendutan teoritis akibat berat sendiri dan penarikan awal kabel
Tahap Lendutan y bentang
utama L di lokasi x
terhadap menara
Simpangan
menara z
neg= kiri
Gaya tarik awal kabel
kN,bentang pemberat=
ki, bentang utama =ka
Susunan
kabel
y (mm) x (mm) Z (mm) X kiri X kanan
1 3,8 15 -48 260 200 1
2 -20 27,5 -60 320 250 2
3 -47 40 -72 500 280 3
4 -98 52,5 -66 560 440 4
5 -184 65 -74 770 325 5
6= pasang
segmen
akhir
-256 75 tengah
bentang
utama L
-56
2.5 Beban rencana
Beban diperhitungkan dalam daya layan SLS karena merupakan struktur prategang, dan
dicek pada tingkat ultimit ULS. Yang diperhitungkan adalah beban mati struktur, beban
tambahan untuk pelat pengaku, diafragma, sandaran, lapis perkerasan, baut dan pelat
penyambung dan pipa utilitas. Beban hidup diperhitungkan 100 % beban jembatan jalan raya.
Gempa dihitung secara statis ekuivalen dengan koefisien gempa horisontal 0.15 terhadap
berat sendiri struktur dan gaya kabel pada menara. Perbedaan penurunan pondasi
diperhitungkan 25 mm.
2.6 Hasil analisis arah memanjang dan melintang jembatan
Hasil analisis memanjang menunjukkan tegangan dalam gelagar boks baja sebesar 141 MPa
tarik dan -212 MPa tekan dengan lendutan 718 mm total, yang berada dalam batas ijin 230
MPa, dengan lendutan ijin 750 mm dimana lendutan beban hidup 1/400 L = 375mm.
Dalam menara terjadi tegangan -90 MPa tekan dengan simpangan 72 mm di puncak menara
dalam arah memanjang jembatan. Dalam arah melintang menara menahan gaya inersia
gempa dengan tegangan -155 MPa tekan dan lendutan 100mm.
Gaya kabel diperhitungkan dalam keadaan SLS dan ULS dengan tegangan ijin 45%
tegangan putus strand kabel dan keadaan ultimit dengan batasan 70% tegangan putus
strand kabel – Tabel 2. Akibat penurunan pondasi 25mm terjadi 25% peningkatan gaya kabel
dalam jeadaan SLS yang masih memenuhi persyaratan tegangan ijin.
Center
line
Xki Xka
Kabel no 5 Kabel no 5
1 1
neg z pos
x
y
Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008
Tabel 2. Gaya kabel awal, SLS dan ULS
No kabel Gaya tarik awal
kN
Jumlah strand
per kabel
Gaya kabel
SLS kN
Gaya kabel
ULS kN
5 ki
4 ki
3 ki
2 ki
1 ki
770
560
500
320
260
15 diam ½ ”
12 diam ½”
13 diam ½”
8 diam ½ ”
5 diam ½ ”
1186
942
1014
607
332
1414
1155
1271
757
394
1 ka
2 ka
3 ka
4 ka
5 ka
200
250
280
440
325
7 diam ½ ”
15 diam ½ ”
14 diam ½”
15 diam ½ ”
6 diam ½”
548
1192
1105
1215
488
639
1483
1393
1497
572
3. HASIL PENELITIAN DAN PENGKAJIAN
Dalam perencanaan jembatan Gelanggang telah diadakan studi banding dengan jembatan
beton prategang dan jembatan terapung dengan komponen Bailey panel. Jembatan terapung
dalam hal ini tidak layak karena terdapat fluktuasi muka air yang cukup besar sehingga
akibatnya pilar jembatan terapung harus bertingkat dalam panel Bailey yang menjadi tidak
stabil lagi. Akhir dari perhitungan teoritis adalah perkiraan volume dan biaya yang dirangkum
sebagai berikut untuk bagian bangunan atas jembatan.
Volume jembatan boks baja dengan struktur cable stay adalah 3050 ton baja struktural @ 15
juta rp, strand 22720 m @ ½ juta dengan perkiraan biaya langsung 57 M.
Volume jembatan boks beton prategang dengan cara pemasangan secara kantilever
seimbang adalah 2268 kubik beton @ 2 juta, Strand 156600m @ ½ juta dengan perkiraan
biaya langsung 83 M.
Perkiraan biaya jembatan terapung tipe Bailey adalah 38 M. Jembatan terapung tidak
menggunakan pondasi, melainkan berada diatas kotak ponton.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
1.1 Kesimpulan
1. Jembatan struktur kabel mendukung pembangunan jembatan bentang panjang dan dapat
mencapai bentang 1000m
2. Bangunan bawah jembatan cable stayed dapat dihemat mengingat sebagian reaksi
perletakan adalah terangkat.
3. Tampak jembatan lebih ramping dan estetis
4.2 Saran
1. Segi aerodinamik perlu dikaji lebih mendalam terutama untuk jembatan yang sempit dan
panjang seperti jembatan lalu lintas ringan dengan lebar 2,5 m dan panjang bentang
200m
2. Penggunaan damper untuk stabilitas terhadap angin perlu pengkajian lebih mendalam
juga
Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008
5. DAFTAR PUSTAKA
1. Cable Stayed Bridges, Rene Walther, Bernard Houriet, Walmar Isler, Pierre Moia
2. Bridge Welding Code, American Welding Society
3. Peraturan Beban Jembatan (SNI)
4. Perencanaan Baja Struktural (SNI)
5. Perencanaan Beton Struktural (SNI)
LAMPIRAN GAMBAR JEMBATAN GALANGGANG TIPE CABLE STAYED
Gambar 1. Lokasi jembatan Galanggang yang melintasi danau Saguling


Sumber(www.caripdf.com)