UJIAN JEMBATAN BENTANG PANJANG
Nama NPM Trimester Mata ata Kul Kuliiah Dosen
: Inti Lestari : (93212016) : XII (Dua Belas) : Jem Jemba battan Ben Benta tang ng Panj Panjan ang g : Ir. Relly Andayani MM., MT.
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Gunadarma
2013 1. Kriteria yang Perlu dipertimbangkan untuk Memilih Jenis Penghubung/Jembatan a. Struktural Kriteria struktural ini sangat memperngaruhi tipe jembatan, beban yang direncanakan untuk jembatan mempengaruhi bentuk dan tipenya, untuk jembatan yang beban strukturalnya kecil jenis jembatan yang sederhana seperti beam akan cukup menahan beban tersebut, Struktur jembatan dapat berfungsi dengan baik untuk suatu lokasi tertentu apabila memenuhi syaratsyarat sebagai berikut : Kekuatan dan stabilitas struktural - Tingkat pelayanan - Keawetan - Kemudahan pelaksanaan - Ekonomis - Keindahan estetika b. Trafik Seberapa tinggi tingkat trafik/arus lalu lintas yang melalui jembatan, Jenis lalu lintas juga perlu diperhatikan apakah jembatan akan dilalui Orang, Umum, Kereta Api atau Air. Untuk menentukan suatu kelas jembatan perlu ditinjau kepadatan lalu lintas daerah tersebut. Dengan diketahuinya kepadatan lalu lintas yang lewat pada ruas jalan tersebut dalam waktu tertentu yang dinyatakan dalam Satuan Mobil Penumpang (SMP), maka akan diketahui kelas jalan tersebut. Setelah kelas jalan diketahui, maka dapat ditentukan tebal perkerasan, lebar jembatan dan persyaratan lainnya. c. Kemudahan Konstruksi Pengerjaan yang mudah akan membutuhkan sedikit tenaga ahli, tentunya jenis jembatan yang dapat dibuat pun akan semakin sederhana. d. Bahan Konstruksi/Material Dengan meninjau bahan konstruksinya seperti Kayu, Beton, beton prategang, baja atau komposit maka jenis/tipe jembatan tersebut akan mengikuti material konstruksinya. Misal dengan material beton prategang maka jenis jembatannya pun jembatan beton prategang. Material yang umum digunakan adalah adalah baja dan beton, dimana penggunaan material beton dibedakan menjadi pengecoran di tempat atau dengan pracetak. Pemilihan material yang paling efisien tergantung kepada lokasi jembatan dan biaya pengantaran material ke daerah konstruksi e. Biaya Jenis jembatan seringkali disesuaikan pula dengan biaya yang dimiliki. Keterbatasan dana yang dimiliki memaksa pemilihan jenis jembatan yang dapat menggunakan material yang lebih murah atau dapat didapatkan secara
2
f.
g.
h.
i.
j.
bebas dilokasi, seperti jembatan kayu, Faktor yang mempengaruhi biaya jembatan : 1. Harga Material 2. Tenaga Kerja yang Berpengalaman 3. Panjang Bentang 4. Sifat Aliran 5. Kondisi Cuaca Pemeliharaan dan Pemeriksaan Jenis jembatan bentang panjang dan jembatan yang dengan tipe-tipe tertentu yang membutuhkan pemeliharaan intensif akan lebih banyak memerlukan biaya. Lokasi Lokasi akan dibangunnya jembatan mempengaruhi bentang jembatan, material jembatan, kemudahan dan kesulitan dalam pembangunan/konstruks. Lokais yang terpisah jauh akan membutuhkan jenis jembatan bentang panjang seperti cable stayed. Estetika Jembatan yang dibangun di lingkungan perkotaan akan lebih memerlukan bentuk estetika yang indah dan menarik. Estetika ini dapat menjadi penentu terpenting dalam memilih jenis jembatan. Seringkali pembuatan jematan disesuaikan dengan kondisi sekitarnya. Panjang Bentang Jembatan Pemilihan tipe sistem struktur jembatan yang efektif akan sangat dipengaruhi oleh panjang jembatan yang akan dikonstruksi. Efektivitas pemilihan struktur jembatan dipengaruhi oleh faktor biaya, dimana untuk struktur atas dipengaruhi oleh panjang jembatan, sedangkan pada struktur bawah dipengaruhi oleh banyaknya pier yang digunakan. Kondisi lingkungan Kondisi lingkungan di sekitar jembatan yang akan dikonstruksi mempengaruhi perencanaan sistem struktur jembatan. Pada kondisi lingkungan tertentu, jembatan harus direncanakan dengan adanya segmen yang melengkung, dimana sistem struktur jembatan yang digunakan harus sesuai dengan kondisi tersebut. Untuk jembatan dengan segmen melengkung, sistem struktur jembatan dengan menggunakan girder pratekan tidak dapat digunakan, sehingga diperlukan sistem struktur dengan menggunakan segmental pratekan untuk mendapatkan kelengkungan pada jembatan atau dilakukan pengecoran di tempat. Selain itu, kondisi lingkungan yang menentukan perencanaan jembatan adalah ruang bebas yang dibutuhkan di bawah jembatan tersebut. Pada jembatan yang berada di atas jalan raya membutuhkan ruang bebas untuk lalu lintas kendaraan di bawah jembatan tersebut, sedangkan untuk jembatan yang melintasi air akan membutuhkan ruang bebas untuk lalu lintas kapal. Ruang di bawah jembatan harus memberikan kebebasan yang cukup agar tidak mengganggu aktivitas di bawah jembatan tersebut.
3
2. Faktor apa saja yang mempengaruhi penentuan jenis dan tipe jembatan bentang panjang a. Panjang Bentang Panjang bentang jembatan cable stayed terbatas, maksimum 1000m, jadi jika panjang bentang jembatan yang direncanakan lebih dari 1000 m maka jenis yang dipilih sebaiknya jembatan tipe suspension atau gantung. Tipe suspension bridge memiliki panjang bentang tengah hingga 2000m b. Material Jembatan seperti tipe Truss membutuhkan biaya yang lebih murah untuk membangun jembatan jenis ini karena penggunaan bahan yang lebih efisien. Tetapi dewasa ini, material jembatan cable stayed juga sudah mengaami banyak perkembangan. c. Biaya Pada pembangunan jembatan cable stayed gaya-gaya angker pada ujung kabel bekerja secara vertikal dan biasanya diseimbangkan dengan berat dari pi!on dan pondasi tanpa menambah biaya konstruksi lagi sheingga lebih ekonomis dari pada jembatan suspensi.
d. Angin Fenomena aerodinamis sering terjadi pada jembatan generasi ketiga yang memiliki angin kritis yang menyebabkan flutter yang relatif tinggi. karena struktur dek yang ringan dan penggunaan bahan dari jembatan generasi ketiga ini paling ekonomis e. Estetika Jenis jembatan cable stayed atau jembatan suspension lebih banyak dipilih selain karena jangkauan bentangnya lebih panjang tetapi juga karena estetikanya. Diperkotaan jembatan cable staye maupun suspension pada kabel2 nya dapat dijadikan 2 fungsi sekaligus selain menahan beban juga dapat sebagai penambah estetika perkotaan dengan penambahan sedikit desain pada kabel tanpa mempengaruhi kekuatannya. Sebaiknya jembatan truss dinilai kurang tinggi estetika karena bentuknya, sehingga lebih banyak dipakai untuk kawasan perdesaan atau tidak memenitingkan estetika. f. Kemudahan dalam konstruksi Jembatan cable stayed lebih mudah dibangun karena tidak diperlukan pengangkeran kabel yang berat dan besar seperti jembatan gantung. 3. Jelaskan fenomena aerodynamic yang terjadi pada jembatan bentang panjang jika menerima beban angin.
Jembatan bentang panjang dalam beberapa hal memiliki karakteristik yang sama dengan sayap pesawat terbang. Struktur jembatan mirip batang bertumpu sederhana ( simply supported beam), sedangkan sayap pesawat mirip cantilever beam. Pada 4
keadaan tertentu dimana kecepatan angin kritis, struktur jembatan bentang panjang dapat mengalami keadaan tak-stabil, baik yang terjadi secara temporer, seperti pusaran (vortex) yang berfluktuasi, maupun yang fatal menghancurkan seperti flutter /kibasan angin. Kondisi tak-stabil yang terjadi akibat interaksi aerodinamika dengan inersia struktur tersebut, disebut aeroelastik. Jembatan bentang panjang juga bisa berbentuk plate girder. Permasalahan utama dari jembatan dengan plate girder tersebut adalah fleksibilitas dari jembatan yang menjadi sangat tinggi baik dalam arah vertikal maupun dalam arah torsional. Hal ini disebabkan karena ketebalan dari girder yang tinggi serta lebar dari jembatan dibandingkan dengan bentang dari jembatan. Akibatnya jembatan mengalami gerak berombak seperti pada Tacoma Narrow Bridge. Meskipun sebenarnya osilasi pada jembatan akibat beban angin telah terjadi sejak awal dari sejarah pembangunan jembatan supensi dan beberapa kejadian kegagalan jembatan akibat beban angin telah dialami, namun jawaban atas kejadian kegagalan jembatan akibat beban angin baru diketahui secara jelas setelah keruntuhan jembatan Tacoma Narrow yang disebabkan oleh angin dengan kecepatan sedang. Keruntuhan jembatan tersebut menyebabkan dimulainya studi yang terkait dengan stabilitas aerodinamik dari Jembatan. Penyebab keruntuhannya tidak diketahui dengan seketika dan saat ini disimpulkan bahwa kejadian tersebut disebabkan oleh single degree of freedom torsional flutter yang disebabkan oleh self-excited wind load . Fenomena ini diklasifikasikan sebagai fenomena aerodynamik pada jembatan bentang panjang. Ketidakstabilan struktural muncul ketika bentuk terdeformasi dari struktur menghasilkan peningkatan nilai distribusi gaya pada struktur. Fenomena ini terlihat jelas pada jenis ketidakstabilan compression buckling atau lateral buckling . Dalam bidang aeroelasticity, ketidakstabilan muncul ketika gaya aerodinamik yang disebabkan (induced) kecepatan angin termodifikasi karena deformasi struktur. Jika gaya yang terjadi menjadi lebih besar, structural displacement juga meningkat dan proses ini menyebabkan sifat struktur tidak stabil. Dibawah adalah jenis-jenis ketidakstabilan aeroelastic difokuskan pada permasalahan untuk jembatan yang memiliki long span: a. Vortex Shedding b. Galloping c. Torsional Divergence d. Flutter e. Butting 4. Cari jurnal tentang jembatan cable stayed, dan berikan review tentang isi jurnal tersebut. (jurnal dilampirkan)
5
EFEK DARI PENDUKUNG BENTANG SAMPING TERHADAP PERILAKU JEMBATAN CABLE STAYED BENTANG PANJANG Judul Asli THE EFFECTS OF SIDE SPAN SUPPORTS ON BEHAVIOR OF LONG SPAN CABLE-STAYED BRIDGE : Ghanshyam M Savalivya, Asistant Professor Departement Teknik Sipil, Gujarat Atul K. Desai, Associate Prof. Departement Applied Mechanics Gujarat Sandip A Vasanwala, Associate Prof. Departement Applied Mechanics Gujarat Dikeluarkan di : International Journal of Latest Trends in Engineering and Technology (IJLTET) Identifikasi Masalah : Ditulis Oleh
Kabel berbentang panjang yang mendukung jembatan telah meningkat oleh perkembangan material struktur dan metode baru dalam analisis namun, seiring dengan meningkatnya bentang, jembatan menjadi lebih flexible dan aktif terhadap beban dinamis. Sehingga kabel yang mendukung jembatan semakin rentan terhadap perilaku non linier. Tujuan Penelitian : Penelitian ini untuk mempelajari perilaku kabel tarik dari jembatan berbentang panjang yang memiliki 14000m bentang utama dan 700m bentang samping. Untuk meningkatkan stabilitas struktur jembatan, bentang samping dianggap sebagai parameter untuk menurunkan fleksibilitas jembatan. Metoda Analisis : Dengan menggunakan SAP 2000. V14.0.0 Pembahasan : A.
Data Jembatan: Diberikan bentang utama 1400m dan bentang samping 700 m untuk meningkatkan kekakuan bending vertikal dari kabel yang mendukung jembatan. Beberapa tiang/pier dapat 6
ditambahkan pada bentang samping. Untuk menyelidiki efek bentang samping mendukung dalam 700m bentang samping, kasus yang berbeda dapat di pertimbangkan dan dianalisis.
Semua model jembatan cable stayed memiliki angka yang berbeda dalam pendukung bentang samping lanjutan (Intermediate side span support/ISSS) seperti pada tabel diatas dan variabel panjang didalam ISSS ditunjukkan gambar dibawah ini:
B. Anggota cross-sectional data properti jembatan : Properti Crossectional dari anggota dianggap untuk mempelajari prilaku jembatan kabel tarik. Untuk analisis pada variasi anggota jembatan diberikan pada Tabel 3.
7
Dimana : A = Area Cross-section dalam m2, E = Modulus Elastisitas Jd=Konstant Torsi Ix=Vertikal momen lentur inersia Ix=Lateral momen lentur inersia Iz=Vertika momen lentur inersia M=Massa per panjang unit Jm= Massa momen inersia per panjang unit
Gambar 5 menunjukkan area kabel tarik dengan area cross-sectional yang sudah dimasukkan untuk berbagai posisi kabel dalam jembatan dari dekat Pylon hingga ketengah Bentang utama. C. Kasus Pembebanan Elemen struktur jembatan beserta kasus pembebanannya ditunjukkan pada Tabel 4.
Analisis statis, dinamis dan seismic juga dilakukan dalam studi ini. Hasilnya disini ditunjukkan dengan menganggap parameter ISSS dalam bentang samping jembatan tidak ada. 8
Hasil Penelitian : A. Efek Intermediate Side Span Support/ISSS (pendukung bentang samping lanjutan) Efek dari tiang/pier tambahan yang dikenal sebagai ISSS dalam jembatan cable stayed untuk stabilitas dinamis dianalisis. Modal analisis dinamik disertakan untuk perbandingan bentuk mode periode waktu/time period. Periode waktu dalam jembatan untuk bentuk mode yang berbeda seperti bentuk mode lateral, vertikal, longitudinal dengan variasi tanpa ISSS juga dihitung. Prilaku jembatan ditunjukkan oleh Tabel yang menunjukkan periode waktu dari bentuk mode yang berbeda-beda
B. Periode waktu dari Geladak dalam Mode Lentur Lateral Periode waktu dari deck/geladak di arah lateral menunjukkan kekakuan struktur dari jembatan di arah tersebut. Tabel 5 menunjukkan periode waktu deck dalam arah lateral untuk Mode pertama kedua dan ketiga.
Darisini kita memasukkan angka yang berbeda dari ISSS di bentang samping. Dari tabel 5 ditemukan bahwa periode waktu lateral dari jembatan meningkat siring dnegan menurunnya panjnag antar ISSS. Lentur lateral mode pertama 4.4% tanpa kabel. C. Periode waktu di Deck/Geladak Mode Lentur Vertikal Mode lentur vertikal pada dek di tunjukkan dalam Tabel 6.
Tabel ini menunjukkan periode waktu dari dek dengan panjang ISSS yang berbeda. Periode waktu menurun drastis dengan perubahan ISSS no. 4 dibanding jembatan cable stayed yang tanapa ISSS daam mode pertama lentur vertikal. D. Time Periode dari Mode Lentur Lateral Pylon
Tabel diatas menunjukkan mode lentur lateral di Pylon dengan panjang Intermediate side span support yang berbeda dengan memberikan variasi angkan pada ISSS. 9
E. Time periode dari dek dan pylon yang simultan dalam Mode lentur Lateral
Periode waktu kombinasi dek dan pyleon lentur lateral menurun hingga 6,3% Kesimpulan : Dari analisis yang dibawakan dengan parameter yang dianggap sebagai pier tambahan dalam bentang samping diatas dapat diambil kesimpulan bahwa: 1) Dengan menyediakan jarak 175m, 233,33 m dan 350m diantara 2 lanjutan bentangan samping (ISSS), periode waktu dari vertikal bending mode di geladak/dek dapat berkurang 52%, 54% dan 60% berkat mode pertama lentur vertikal. 2) Berkurangnya periode waktu dalam mode lentur lateral kedia ditemuka hingga 82.5%, 83% dan 84.3 % 3) Lentur lateral Pylon meningkat permenit dan periode wkatu berkurang hingga 99,2% 4) Dari analisisi model jembatan kabel tarik (cable stayed) ditemukan bahwa meningkatnya intermediate side span support (ISSS) di bentang samping, meningkatkan kekakuan struktural jembatan secara signifikan.
10
