 BAB2
TINJAUAN
KEPUSTAKAAN
2.1
Jembata" Bentang Panja.,g.
Yang dikatakan jembatan bentang panjang ada!ah jembatan yang memiliki panjang
bentang tengah 2:
200
m
berdasarkan Peraturan Bina Marga. Jembatan bentang panjang
memiliki dua
tipe,
yaitu
jembatan cable
stayed
dan
jembatan
suspension,jembatan
gantung.
Perbedaan
mendasar antara jembatan
cable
stayed dengan
jembatan gantung
ada!ah pada perletakan kabelnya seperti terlihat pada
Gambar 2.1
dengan
Gambar 2.2 dan
Gambar 2.3. Pada jembatan cable
stayed, kabel
diletakan
pada
pilon
dan
gelagar tetapi
pada jembatan
gantung kabel terletak
banya pada pi!on.
I
Gambar 2.1
Jembatan
Normandie.
Gambar 2.2
Jembatan Brooklyn.
Gambar 2.3
Jembatan Golden Gate.
|
|
6
Sllatu
penelitian antara
jembatan
gantung
dan
jembatan
cable-stayed
menunjukkan
bahwa
kelebihan
jembatan
cable-stayed
lebih
unggul daripada
jembatan
gantung.
Kelebihan
jembatan cable-stayed
antara
lain
rnsio
panjang
bentang
utama
dan
tinggi
pilon
yang
lebih
murnh.
Keuntungan
yang
menonjol
dari
jembatan cable-stayed adalah
tidak
diperlukan
pengangkeran
kabel
yang
bernt dan
besar seperti
jembatan
gantung.
Gaya-gaya angker pada
ujung kabel bekelja secara vertikal dan
biasanya diseimbangkan
dengan berat
dari
pi!on dan
pondasi tanpa menambah biaya konstruksi lagi.
Bentang
tengah
jembatan
cable
stayed
terbatas,
sampai
saat
ini
panjang
bentang
maksimumnya 1000 m.
Jadi
jika
panjang bentang tengah sebuah jembatan yang sedang
direncanakan
di
atas
1000 m,
jembatan
bentang
panjang
yang
direncanakan
tidak
bisa
menggunakan
tipe cable stayed. Jembatan bentang panjang yang digunakan adalah tipe
suspension. Jembatan suspension!gantung memiliki panjang bentang tengah
mencapai
2000 m.
Pada
tahun
1883, dibangun
jembatan
gantung,
yang
dapat
dikatakan
paling
spektakuler
pada
jaman
tersebut,
Jembatan
Brooklyn
seperti
terlihat
pada
Gambar
2.2 di
kota New York, Amerika Serikat, yang pada saat
itu
menunjukkan kehebatannya
tersendiri. Gambar
2.3
adalah
gambar Jembatan Golden
Gate
di
kota
San
Fransisco,
Amerika
Serlkat
merupakan jembatan gantung yang sangat
terkenal
di
seluruh dunia.
2.2 Jembatan Cable Stayed.
Jembatan
cable
stayed
merupakan
kombinasi
antara
jembatan
klasik
beton
pratekan dengan
jembatan gantung. Jembatan cable stayed sudah dikenal sejak lebih dari
200
tahun
yang lalu
(Walther, 1988) yang
pada
awal
era
tersebut umumnya dibangun
dengan
menggunakan
kabel
vertikal
dan
miring seperti Dryburgh Abbey Footbridge di
Skotlandia tahun 1817 dan
Jembatan Niagara Falls di
Amerika Serikat tahun 1855.
|
 7
Konstruksi jembatm cable-stayed terdiri atas
sistem struktur yang meliputi suatu
gelagar menerus yang didukung oleh pemmjang berupa kebel yang dibentang miring dan
dihubungkan
ke
pilon
sebagai
tunjangan
utamanya. Kabel-kabel
tersebut
umumnya
menyebar
dari
satu
atau lebih tiang
tekan
penyangga. Untuk jembatan dengan bentang
yang
cukup
panjang
diper!ukan
struktur
kabe!
yang
berfungsi
.
sebagai pilon·pilon
penghubung
dalam
memikul
sebagian
besar
dari
beban jembatan
yang
kemudian
dilimpahkan ke
pondasi.
Gaya-gaya pada jembatm
cable
stayed mengalami pergerakan. Beban--beban yang
bekelja
pada
jembatan ditmggung
oleh
gelagar.
Behan
yang
ditmggung
o!eh
gelagar
akan
menjadi gaya-gaya yang bekelja
pada gelagar. Gaya-gaya yang ditanggung oleh
gelagar
disalurkan ke
kabel
dan pilon. Gaya yang ditmggung oleh kabel
kemudian
diteruskan
menl!iu
pilon.
Kemudian
pilon
menyalurkan
gaya-gaya
dari kabel dan
gelagar
ke
pondasi. Pondasi kemudian
menyalurkan gaya-gaya tersebut
ke
dalam tmah.
Dewasa in jembatan cable
stayed mengalami banyak
perkembangan dan
mempunyai
bentuk
yang
bervariasi
baik
dari
segi jenis material yang digunakan maupun
segi
estetika.
Pada
tahun
1960,
banyak
jembatan
cable
stayed
telab
dibangun
di
seluruh
dr.mia,
seperti Jembatm Brotonne seperti terlihat pada Gambar 2.4,
Jembatm Nonnandie
seperti yang
terlihat pada
Gambar 2.1
di
Perancis,
dan
Jembatan Sun Shine Sky
Way di
Amerika Serikat
yang
terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.4
Jembatan Brotonne.
|
 8
Gambar 2.5
Jembatan Soo
Shine Sky
Way.
2.3
Elemellt
Jembatan Cable Stayed.
Jembatan
cable
stayed
memiliki
dua
bagian
utama yaitu struktur
bagian
atas
atau
super
structure dan struktur
bagian bawah atau lawer
structure. Super
structure
jembatan
cable
stayed
memiliki
beberapa
elemen.
Secara garis
besar,
super
structure
jembatan
cable stayed
seperti
yang
terlihat
pada
Gambar
2.6
memilki
elemen-elemen
utama,
seperti
:
pilon
yang
disebut
juga tower
atau
menara,
kabel,
dan
gelagar atau
dek.
Pembahasan mengenai pilon
terdapat pada
sub
bah
2.4.
_ _
,_Tower
'-Deck
Gambar
2.6
Jembatan cable stayed
2.3.1 Kabel
Sistem
kabel
merupakan
salah satu
bal
yang
mendasar
dalam
perencanaanjembatan
cable-stayed. Kabel
digooakan
untuk
menopang
dek atau
gelagar
diantara
dua
tumpuan
dan
memindahkan
beban
tersebut
ke
pilon.
Secara
umum sistem
kabel
dapat
diiihat
sebagai
|
 9
a.
Tatanan
kabel tranversal
Tatanan
kabel
transversal dapat
dibuat
satu
atau
dua
bidang
dan
seballknya
ditempatkan secara
simetri. Adapun
perencanaan yang menggunakan sistem
tiga
bidang kabel tetapi sampai
sekarang belum
dapat
diterapkarl di
lapangan.
•
Sistem satu bidang
Sistem ini
dilihat dari
segi estetika sangat menguntungkan karena kabel tidak
terlihat bersilangan sehingga struktur
terlihat indah. Posisi kabel ditempatkan
ditengah-tengah
gelagar
dan
membatasi
dua
arah
jalur
lalu-lintas.
Posisi
pilon
yang
mengikuti
bidang
kabel
mengurangi
Iebar
Jantai
gelagar sehingga perlu
di!akukarl
penambahan
Iebar
sampai batas
yang
dibutuhkan. Jembatan
bentang
panjang pada umumnya memerlukan menara
yang tinggi akibatuya
menyebabkan
dimensi pilon pada bagian bawah gelagar membesar.
Gambar 2.7 Kabel sistem satu bidang.
•
Sistem dua bidang
Sistem
kabel dua
bidang dapat berupa bidang vertikal sejajar atau dua
bidang
miring yang pada
sisi
atas menyatu. Kabel akan terlihat sangat miring
mendekati arah
horizontalnya sehingga
harus melakukan
pelebaran jembatan.
|
 10
Gambar 2.8
Kabel
sistem
dua
bidang.
•
Sistem tiga bidang
Perencanaan
jembatan
dengan
sitem
tiga
bidang akan dipergunakan apabila
gelagar
didesain
dengan
Iebar
I!Iltuk
memenuhi kebutuhan jalur
lalu-lintas
yang banyak.
b.
Tatanan kabellongitudinal.
Penataan kabel longitudinal pada jembatan sangat bervariasi
tergantung dari
perencanaan dan
pengalaman
dalam
menentl.lkan perbandingan
antara bentang
dengan
tinggi pilon. Pada jembatan
dengan
bentang yang
pendek
mungkin
dengan
menggooakan ka.bel
tunggal
sudah
cukup
untuk
menahan
beban
renca.na. Jembatan
dengan bentang utama yang panjang
diperlukan tatanan kabe! cukup banyak
sehingga
rnenghasilkan dasar tatanan kabellongitudinal sepeti :
•
Tipe radiating
Dimana
susunan
kabel dipusatkan
pada
ujung atas pilon
dan disebar sepanjang
bentang pada
gelagar.
Kelebihan
tipe
ini memiliki kemiringan rata-rata kabel
cukup
besar
terhadap
arah
vertikalnya
sehingga komponen
gelagamya
mengalami gaya horizontal yang tidak terlalu besar. Dalam perencanaan dan
pendetilan sambungan diatas ujung menara sangat sulit.
Gambar 2.9
Kabel tipe radiating.
|
 o
Tipe
harp
Kabel-kabel
dipasang
sejajar
dan
disambWlgkan
ke
pilon
dengan
ketinggian
yang
berbeda-beda
antara
kabel
satu
dengan
yang
lainnya.
Susunan
kabel
seperti
ini
memberikan
efek
estetika
yang
sangat
indah
tetapi
menara
mengalami
momen
ientur
yang
besar.
Garnbar 2.10
Kabel tipe
harpa.
•
Tipe
fan
Merupakan
solusi
tengah
antara
tipe
radial
dengan
tipe
harpa.
Kabel
disebar
pada
bagian
atas
pilon
dan
pada
gelagar
sepanjang
bentang,
menghasilkan
kabel
tidak
sejajar. Penyebaran
kabel
pada
pilon
akan
memudahkan
pendetailan tulangan.
Gambar 2.11
Kabel tipe
kipas.
•
Tipe
star
Memiliki
bentuk
yang
betlawanan
dengan
tipe
radial
dimana
kabel
terpusat
pada
gelagar.
Bentuk
ini
memberikan efek
estetika
yang
baik
namun
menyulitkan
pendetailan
sambungan
pada
gelagar.
Dukungan
antara
dua
tumpuan
tetap
jembatan
hanya
ada
pada
pertemuan
kabel
sehingga
momen
lentur yang
akan
tetjadi
menjadi lebih
besar.
|
 12
Gambar 2.12
Kabel tipe bintang.
Pemilihan
tatanan
kabel
tersebut
didasarkan
atas
berbagai
hal
karena akan
memberikan
pengaruh
yang
berlainan terhadap
perilaku
stuktur
terutama
pada
bentuk
pilon
dan tampang dek
atau
gelagar.
Selairl
itu
akan berpengaruh pula
pada metode
pelaksanaan, biaya dan arsitektur jembatan.
Kabel yang
tedapat
pada
jembatan cable
stayed harus ditumpu oleh
sesuatu
agar
posisi
kabel
tidak
bergerak
dari
posisi
rencana.
Tumpnan
kabel
tersebut
adalab angker.
Biasanya angker terletak pada
puncak
pilon
dengan
earn tidak dapat bergerak/tejepit atau
dapat
bergerak atau kombinasi
keduanya.
2.3.2 Gelagar.
Pada
umumnya jembatan cable-stayed menggunakan
deck!ge!agar baja,
rangka,
beton
atau
beton
pratekan
sebagai
gelegar
utama.
Pemilihan gelagar
tergantung pada
ketersediaan
baban,
metode pelaksanaan
konstruksi
dan
harga
konstruksi.
Penilaian
parameter
tersebut
tidak
hanya
tergantung
pada
perhitungan
semata
melainkan
masalah
ekonomi dan
estetika lebih dominan.
Bentuk gelagar jembatan cable stayed sangat bervariasi namun yang paling sering
digunakan ada
dua yaitu
stljfoning
trnss
dan
solid
web (Podolny
dan
Scalzi,
!976).
Stiffening
truss
digunakan
untuk
struktur
baja
dan
solid
web
digunakan
untuk
struktur
baja
atau beton
baik
beton
bertulang
maupun beton
prategang. Gambar 2.14
adalah
contoh gambar stiffening trnss.
|
 l3
Gambar 2.13
Contoh
stiffening
truss.
Pada
awal
perkembangan
jembatan
cable
stayed
modem,
stiffening
truss
bauyak
digunakau
tetapi
sekarang
sudah
mulai
ditinggalkan
dan
jarang
digunakan
dalam
desain,
karena
mempuyai
banyak
kekurangan.
Kekurangannya
adalab
membutubkan
fabrikasi
yang besar,
perawatan
yang
relatif
sulit,
dan kurang
menarik dari
segi
estetika.
Meskipun
demikian
dapat
digunakan
sebagai
gelagar
dengan
alasan
memiliki
sifat
aerodinamik
yang
bailc.
Gelagar
yang
tersusun
dari
solid web
yang terbuat
dari
baja
atau
beton cenderung
terbagi atas
dua
tipe,
yaitu:
a.
Gelagar
plat
(plate girder), dapat
terdiri dari
dua
atau
banyak
gelagar.
b.
Gelagar box
(box
girder), dapat
terdiri
dari
satu
atau
susunan
box
yang
dapat
berbentuk persegi
panjang atau
trapesium.
Jernbatan
bentang
panjang
seperti
cable
stayed
merupakan jembatan
yang
menyajikan
suatu
sistem
tiga
dimensi.
Konstruksi
baja,
beton
maupun
komposit
merupakan
bahan-baban
yang
dapat
membentuk
lantai
jembatan.
Pada
struktur
gelagar
seperti
balok
girder
dapat
berupa
box baja
dan beton atau
suatu
sistem
yang
merupakan
gabungan
baja
yang
terangkai
menjadi
balok
girder,
struktur
komposit
balok
lantai
yang
melintang.
2.4
Pilon.
Piton
merupakan
konstruksi
beton
atau
baja
dalam
arab
vertikal
pada
jembatan
bentang
panjang.
Pilon
dapat
berbentuk
kotak
atau
hollow. Pilon
berfungsi
untuk
|
|
14
menglmbungkan kabe!
dari
bentang
utama
dengan
bentang
pinggir.
Untuk
dapat
melakukannya
diperl!lkan
suaru
penahan
yang
disebut
angker.
Hubungan
pilon
dengan
angker
dapat
menahan
gaya
tarik
kabel
dalam
arah
vertikal
dan
horisontal
pada
puncak
pilon.
Oleh
karena
itu
maka
pilon
dapat
direncanakan
sebagai
kolom
sehingga
dapat
menahan
gaya
vertikal
dan dapat
juga sebagai
kantilever agar dapat
menahan
gaya
horisontal. Selain
itu,
pilon
juga
menahan
reaksi
vertikal
dari
gelagar
yang
juga
menumpunya.
Pilon
yang
terdapat
pada
jembatan
cable
stayed
juga
memerlukan
tumpuan
yang
dapat
menahan
pilon
tetap pada posisi semula.
Tumpuan
pada pilon
memiliki
tiga
macam, yaitu
:
a.
Tumpuan
pada
pondasi jembatan.
Dengan
tumpuan
yang
terletak
pada pondasi
jembatan
maka bagian
pilon
yang
teljepit
terletak
pada
bagian kaki pi!on.
Pilon
dengan kaki
yang
terjepit
relatif
fleksibel karena kekakuan struktur
bertarnbah
b. Tumpuan
pada
super structure atau
bangunan atas.
Tumpuan dapat
gaya
horisontal
tambahan akibat
dari
gaya
gesekan
yang
bertambah.
c.
Hinged tower atau pilon
dengan
perletakan sendi.
Tumpuan
pilon
seperti
ini
dapat
digunakan pada
keadaan tanah yangjelek.
Bentuk,
ukuran,
dan
bahan
pembentuknya
dapat
berbeda-beda
antara
pilon
pada
suatu
jembatan
cable stayed
dengan
pilon
pada
suatu
jembatan
cable
stayed
lainnya.
Pemilihan
pilon sangat
dipengaruhi
oleh bentuk
kabel,
estetika,
dan
kebutuhan
perencanaan
serta
pertimbangan
biaya. Tipe
pilon
dari
berbagai
konstruksi
dapat
berupa
portal
berbentuk
trapezium,
pilon
kembar,
pilon A,
dan pilon
tunggal. Tinggi
pHon
ditentukan
dari
beberapa hal
seperti sistem
kabel,
jumlah kabel dan perbandingan estetika
|
 15
dalam tinggi pilon dan
panjang bentang, ll!ltuk
iru
direkomendasikan. perbandingan antara
bentang terpanjang dan
tinggi pilon antarn 0,19- 0,25.
Demikian pula
dengan
pilon
yang
digunakan
pada
Jembatan
Suramadu,
pemi!iban
pilon yang akan digunakan baik
dari
ukurnn, baban pembenruk pilon, serta
bentuknya,
juga
hams
melalni
pertimabangan-pertimbangan yang
telah
disebutkan
diatas.
Kemampuan seorang
perencana akan
terlihat
dari pemi!ihan
pilon
yang
tepa:t.
Bentuk-bentuk
pilon
yang umum digunakan adalab seperti yang ditunjukan Gambar
2.13.
Tipe Portal
TipeKembar
u
TipeA
p
'1\\
.
I!''
f}
\\
/f=d\
1J
10,
Tipe Tunggal
Gambar 2.14 Tipe
pilon yang tmmm digunakan.
|
 !6
Selain benrulc
pilon
yang sering digunakan, masih ada pilon benruk lain
seperti pilon ripe Y
dan pilon tipe V.
Gambar 2.15 Pilon ripe V.
Gambar2.17
Pilon ripe Y
dengan celab.
Gambar 2.16 Pilon ripe
Y.
Gambar2.18
Pilon tipe Y
dengan celah Iebar.
|
|
17
2.5
Kriteria
Desain.
Analisa
desain
jembatan
cable
stayed
dilakukan
da!am
dua
langkah, yang pertama
adalah
analisa
dua
dimensi
dan
lcemudian
analisa
tiga
dimensi.
Analisa
dua dimensi
dilakulcan
untuk
menentukan
profil
dan
geometris
jembatan,
dimensi
pilon,
gelagar, dan
kabel. Analisa
tiga
dimensi
dilaksanalcan
untuk
menemulcan
perilaku
dan
perfonna
jembatan dari beban
lalu
lintas dan
beban sementara serta beban gempa.
Pendelcatan
desain
dalam
perencanaan
jembatan
cable
stayed
menggunalcan
konsep
ULS
atau
Ultimate
Limit
States. Gaya-gaya yang
dapat
menyebabkan suatu jembatan
menjadi
tidak
aman,
merupakan
gaya-gaya
batas
atau
ultimate actions dan
respon
jembatan
yang disebabkarulya
merupakan
keadaan
batas
puncak
atau
ULS. Keadaan
batas puncalc
adalah:
a.
Kehilangan
keseimbangan s:tatis
aldbat sliding, overturning atau
terangkat baik
sebagian
maupun
keseluruhan jembatan.
b.
Kerusalcan
bagian jembatan akibat komsi yang menyebabkan keruntuhan dapat
teljadi.
c.
Keadaan puma elastis atau tekuk dimana keruntuhan dapat teljadi
pada satu
atau
lebih bagian jembatan.
d.
Keruntuhan
pondasi
yang
menyebablcan
pergerakan
yang
berlebiban, atau
keruntuhan bagian-bagian penting jembatan.
Aksi
ultimate
didefinisikan
sebagai
adanya
kemungkinan
5%
keadaan
untuk
dilampaui selama
umur
rencana jembatan.
Dibawah
ini
disampaikan butir-butir metode analisis jembatan cable stayed pada
pilon utama dalam
rangka analisa statik :
•
Modelisasi dan analisa beban;
•
Analisa tingkah laku
pada
kondisi beban kelja;
|
|
18
•
Analisa kekuatan
batas.
2.6
Peratunm Staudar Perencanaan.
Dalam
melakulqm
analisis
struktur
jembat:an,
beban-beban
yang
akan
bekelja
yang
disesuaikan
dengan
peraturan
yang
berlaku.
Ada
banyak
sekali
peraturan
yang
berlaku
yang dapat
digunakan
dalam
desain.
Peraturnn
yang
berlaku di
setiap negara
kemungkinan akan
berbeda antara
negara satu dengan
negara lainnya.
Peraturan perencanaan jembatan dikenal dengan Bridge Manajemen System, BMS
'92 menggunakan pendekatan analisa kekuatan batas atau limit state. Pendekatan analisa
ini
sangat
berbeda
dengan
yang
umumnya
digunakan
selama
ini
yaitu
analisa
tegangan
batas
atau
Working
Stress
Design.
Pendekatan
limit
state
ini
sedikit
lebih
kompleks
dibandingkan dengan cara
tegangan
batas, namun demikian cara ini
lebih realitis dan
rasionil
sehingga
lebih
ekonomis.
Penggunaan
cara
limit state ini
telah
diterapkan di
Australia
sejak
1992
dengan
Austroads-nya,
di
negara
Eropa
dengan
Eurocode
dan
negara Amerika
Serikat
beberapa tahun yang lalu.
Peraturan
perencanaan
jembatan
Bina
Marga (BMS
'92)
merupakan
pegangan
dalam
perencanaan jembatan
di
Indonesia.
Peraturan
ini
memberikan
saran
perencanaan
jembatan
yang
dapat
menjamin
tingkat
keamaan,
kegunaan
dan tingkat penghematan
yang
masih
dapat
diterima
dalam
perencanaan
struktur
jemhatan
atau
dengan
kata
lain
merupakan
standar
minimum yang
menjamin
keamanan,
kegunaan
dan
penghematan
dalam perencanaanjembatan.
Peraturan
Bina
Marga
ini
mencakup
perencanaan
jembatan
jalan
raya
dan
pejalan
k:aki.
Untuk
jembatan
bentang
panjang
dan
penggunaan struktur yang tidak
umum atau
yang
menggunakan
material
dan
metode
barn
harus diperlakukan sebagai jembatan
khusus.
|
|
19
Prinsip
umum
perencanaan
yang
diatur
daiam
peraturan
ini,
hams didasarkan pada
prosedur
yang
memberikan kemungkinan-kemungkinan
yang
dapat
diterima.
untuk
mencapai
suatu
kondisi
batas
selama
umur
rencana jembatan. Dengan asumsi jembatan
dibangun
memenuhi
persyaratan
perencanaan
dan
dipelihara dengan
baik
selama
umur
rencana. Umur
rencana peraturan ini
adalah 50
tahun.
Jembatan-jembatan tidak
direncanakan
untuk
dapat
mendukung
semua
kemungkinan
beban,
seperti
beban
yang ditimbulkan akibat
perang. Namun
demikian
setiap
aksi
atau pengaruh yang
teljadinya
yang
dapat
diramalkan sebelwnnya,
harus
dipertimbangkan dalam perencanaan.
Standar
perencanaan
peraturan
yang
dipakai
dalam
pembebanan
terbagi
menjadi
dua
jenis
klas:tikasi
yaitu
standar
geometrik
perencanaan
jalan
dan
standar
perencanaan
struktur
jembatan. Contoh
Standar perencanaan geometrikjalan:
a
Perencanaan
Geometrik
Jalan
Raya atau
Geometric
Design
of
Rural
Roads,
Directorate of
Planning Directorate General of
Highways, September 1997.
b.
Peraturan
Perencanaan
Geometrik
Jalan
Kota atau
Standard
Specification
for
Geometric Design of
Urban
Roads, Direktorat
Jenderal
Bina Marga, Maret 1992.
c.
Standar spesifikasi untuk Perencanaan Geometrik
Jalan Antar
Kota, Direktorat
Bipran, Direktorat Jenderal Bina Marga, Desember 1990.
d. A
Policy on
Geometric Design of
Highways and Street, AASHf0-1994.
e. Manual
Kapasitas
Jalan Indonesia
atau
Indonesian
Highway
Capacity
Manual,
!997.
Sedangkan contoh standar
perencanaan struktur jembatan:
a.
Peraturan
Muatan Perencanaan Jembatan
Jalan raya, Pebruari 1988.
b.
Perencanaan Taban Gempa untuk Jembatan Jalan Raya, April 1983.
c.
Peraturan Beton Bertulang Indonesai, 197!.
|