No. 005/BM/2009
PEDOMAN Konstruksi dan Bangunan
Pemeriksaan Jembatan Rangka Baja
KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DIREKTORAT JENDERAL BINA MARGA
Daftar Isi Prakata ........................................................................................ i Daftar Isi ...................................................................................... ii Daftar Tabel ..................... .......... ...................... ....................... ...................... ..................... ...................... ............... .... iv Daftar Gambar ............................................................................ v Pendahuluan ............................................................................... 1 1. Ruang lingkup ..................... ........... ...................... ....................... ..................... ..................... ................. ...... 1 2. Acuan normatif .................... ......... ....................... ....................... ..................... ..................... ................. ...... 1 3. Istilah dan definisi ..................... .......... ...................... ...................... ...................... ...................... ........... 1 4. Umum .................... .......... ..................... ....................... ....................... ...................... ..................... .................. ........ 8 4.1. Tipe dan Komponen Berbagai Jembatan Rangka.......... 8 4.2. Mutu Bahan Komponen Jembatan ..................... .......... ..................... .......... 15 4.2.1. Mutu Bahan Komponen Jembatan Jembatan Belanda Baru ... 15 4.2.2. Mutu Bahan Komponen Jembatan Austria ............. .......... ... 15 4.3. Baut Jembatan ..................... .......... ...................... ...................... ...................... .................. ....... 16 4.3.1. Baut Jembatan Rangka CH..................... .......... ...................... .............. ... 16 4.3.2. Baut Jembatan Rangka Belanda .................... ......... .................. ....... 18 4.3.3. Kunci Momem Torsi Manual Jembatan Rangka Belanda Baru ..................... ........... ..................... ....................... ....................... ............. 19 4.3.4. Baut Austria .................... .......... ...................... ....................... ...................... ................ ..... 20 4.4. Sistem perletakan .................... .......... ...................... ....................... ..................... .............. .... 23 4.4.1. Sistem Perletakan CH .................... .......... ...................... ...................... ............ .. 23 4.4.2. Sistem Perletakan Jembatan Rangka Belanda ...... 23 4.4.3. Alat Dongkrak Hidrolis..................... .......... ...................... ..................... ............ .. 25 4.4.4. Sistem Perletakan Austria, Australia ..................... .......... ............. 25 4.5. Sistem Lantai...................... ........... ....................... ...................... ..................... .................... ......... 25 4.5.1. Sistem Lantai Jembatan Rangka Belanda Baru ..... 25 4.5.2. LHD LHD - Profile (besi siku pinggir untuk lantai) ........... .......... . 27
ii
4.5.3. Sistem Lantai Jembatan Rangka Austria dan Bukaka ............................................................................. 27 4.6. Standar pembebanan ................................................... 29 4.6.1. Standar pembebanan jembatan CH ....................... 29 4.6.2. Standar pembebanan jembatan rangka Belanda Baru ............................................................................. 29 5. Pemeriksaan Jembatan Rangka Baja ................................. 30 5.1. Pemeriksaan Jembatan ................................................ 30 5.1.1. Pemeriksaan Inventarisasi ..................................... 32 5.1.2. Pemeriksaan Detail ................................................ 32 5.1.2.1. Kerusakan Tipikal Struktur Beton..................... 35 5.1.2.2. Kerusakan Tipikal Struktur Baja Jembatan ...... 37 5.1.3. Pemeriksaan Khusus ............................................. 46 5.1.3.1. Pemeriksaan mutu beton ................................. 46 5.1.3.2. Pemeriksaan karbonasi ................................... 47 5.1.3.3. Pemeriksaan tulangan dan selimut beton dengan alat covermeter ............................................... 47 5.1.3.4. Pemeriksaan retak dengan alat Pundit atau UPV dan alat pengukur retak .......................... 47 5.1.3.5. Pengujian getaran jembatan ............................ 48 5.1.3.6. Uji beban ......................................................... 48 5.1.3.7. Pengujian laboratorium .................................... 49 5.2. Pengujian Lapangan dan Laboratorium ........................ 49 5.2.1. Kriteria dan Metoda ................................................ 49 5.2.2. Pemeriksaan dan Pengujian Lapangan dan Monitoring ............................................................. 55 5.2.3. Uji Laboratorium..................................................... 76
iii
Daftar Tabel Tabel 1 Mutu bahan baja jembatan CH ..................................... 15 Tabel 2 Dimensi Baut High Yield Steel (H.Y.S.) ....................... 17 Tabel 3 Dimensi Baut Mild Steel (M.S.).................................... 17 Tabel 4 Kunci Momem Torsi Manual Jembatan Rangka Belanda Baru ........................................................................... 20 Tabel 9 Sifat Bahan dan Perusakan Bahan dan Struktural yang Ditentukan selama Uji Lapangan Jembatan Beton ..... 57 Tabel 10 Sifat Bahan dan Cacat Bahan dan Struktural yang Ditentukan selama Pengujian Lapangan Jembatan Baja ……………………………………………………….59 Tabel 11 Sifat Bahan yang Diuji dalam Laboratorium pada Spesimen yang Diambil dari Jembatan Beton dan Baja ……………………………………………………….77
iv
Daftar Gambar Gambar 1 Jembatan Rangka Baja CH sistem Through Type ...... 9 Gambar 2 Jembatan Rangka Baja CH sistem Deck Type ........... 9 Gambar 3 Elemen Tipikal Jembatan Rangka Baja CH .............. 10 Gambar 4 Jembatan Rangka Baja Australia ............................. 11 Gambar 5 Elemen Tipikal Komponen Jembatan Rangka Baja Australia, Austria, Bukaka, KBI, dan Spanyol .......... 11 Gambar 6 Jembatan Rangka Belanda Baru .............................. 12 Gambar 7 Urutan/pemasangan Komponen R.B.B di atas perletakan. 1. Diafragma didudukkan pada "Uper bearing plate" dan memasang "Tap bolt". 2. Pasang " End Bottom Chord" dan "Bottom Chord" pada "Upper bearing Plate".3. Pemasangan selanjutnya yaitu "Gusset Plate" dimasukkan pada cela antar "Diafragma" dan "Bottom Chord" tersebut. 12 Gambar 8 Tipikal Jembatan Rangka Baja Austria, Bukaka, KBI, dan Spanyol ............................................................ 13 Gambar 9 Jembatan Panel Bailey - Acrow ................................ 13 Gambar 10 Jembatan Rangka Semipermanen Australia........... 14 Gambar 11 Jembatan Transpanel Australia .............................. 14 Gambar 12 Bentuk Baut yang Dipergunakan dalam Jembatan Callender Hamilton ............................................... 16 Gambar 13 Baut Jembatan Rangka Baja Belanda .................... 19 Gambar 14 Baut Standar Metrik ................................................ 22 Gambar 15 Sistem Perletakan Jembatan CH............................ 23 Gambar 16 Sistem Perletakan Jembatan Rangka Baja Austria. 24 Gambar 17 Pelat baja bergelombang Jembatan Rangka Baja Belanda Baru ........................................................ 26 Gambar 18 Sistem pemasangan pelat lantai di Jembatan Rangka Austria dan Jembatan Rangka Bukaka ................. 27 Gambar 19 Pelat baja bergelombang Jembatan Rangka Austria ............................................................................. 28 Gambar 20 Pelat baja bergelombang Jembatan Rangka Bukaka ............................................................................. 28
v
Gambar 24 Perkembangan Kehilangan Bahan Akibat Korosi Permukaan sebagai Fungsi dari Waktu dan Kondisi Lingkungan ........................................................... 42 Gambar 25 Penampang yang Terbuka dari Rangka Bawah dengan Akumulasi Pencemaran ........................... 43 Gambar 26 Penampang Struktur Jembatan dari Tipe Jembatan Rangka dengan Ikatan Angin di Bagian Atas dengan Lokasi yang Sensitif .............................................. 44 Gambar 27 Lokasi Retak Fatik Tipikal di Dalam Bangunan Atas Jembatan Baja ...................................................... 44 Gambar 28 Lokasi yang Memungkinkan dari Retak Fatik di Dalam Jembatan Rangka yang Disambung dengan Paku Keling .......................................................... 45 Gambar 29 Penyajian Sistematik Umur Pelayanan Jembatan secara Teknis ....................................................... 50 Gambar 30 Informasi dari Tipe Penyelidikan yang Berbeda ...... 54 Gambar 31 Gagasan Pokok untuk Pengujian CAPO ................ 60 Gambar 32 Uji Kecepatan Pulsa Ultrasonik .............................. 61 Gambar 33 Pengujian Impact-echo ........................................... 62 Gambar 34 Scan Radar ............................................................ 62 Gambar 35 Scan Radiografi ...................................................... 63 Gambar 36 Rekaman Infra Merah ............................................. 63 Gambar 37 Sirkuit untuk Pengukuran Potensial Setengah Sel .. 64 Gambar 38 Contoh Garis-garis Isopotensial untuk Penentuan Letak Korosi yang Muncul di dalam Element Struktural .............................................................. 65 Gambar 39 Pemeriksaan Endoskop Kabel dan Saluran Kabel Prategang ............................................................. 65 Gambar 40 Perbandingan Suatu Contoh Lendutan yang Terhitung dan yang Terukur (yang terlihat di dalam tanda kurung) dari Gelagar Utama akibat Pembebanan (a) Simetris dan (b) Tidak Simetris .. 71
vi
Gambar 41 Suatu Contoh Vibrograf Ideal dari Perpindahan Vertikal Gelagar Jembatan. O- penanda waktu (1 s = 1 detik), P - didapat ketika poros sumbu kendaraan pertama berada di atas jembatan dan didapat ketika poros sumbu kendaraan yang terakhir keluar dari jembatan, W - jangka waktu getaran paksa, S jangka waktu getaran bebas, y st st - perubahan statis, y av av - garis perubahan rata-rata, y max max - perubahan dinamis maksimum, delta - amplitudo getaran, t w periode getaran paksa, t s - periode getaran bebas (periode alami) ..................... ........... ..................... ....................... ...................... .......... 74
vii
Pendahuluan Dalam rangka memantapkan kestabilan sarana perhubungan lalu-lintas angkutan darat yang sangat penting artinya bagi pembangunan nasional sebagai perwujudan nyata terhadap pelayanan jasa distribusi yang meliputi jasa angkutan dan jasa perdangangan yang tidak bisa dipisahkan satu sama lain, oleh karena itu jaringan jalan dan jembatan merupakan hal yang utama untuk dijaga kemampuan daya layannya. Pemerintah memiliki wewenang untuk mengupayakan sistem jaringan jalan dan jembatan yang mantap sesuai dengan tuntutan zaman dalam rangka mewujudkan sasaran pembangunan nasional dalam menuju masyarakat yang adil dan sejahtera. Jembatan yang merupakan bagian dari jalan sangat diperlukan dalam sistem jaringan transportasi darat yang akan menunjang pembangunan nasional di masa yang akan datang. Oleh sebab itu perencanaan, pembangunan dan rehabilitasi perlu diperhatikan sehingga dapat mencapai sasaran umur jembatan yang direncanakan. Saat ini tidak kurang 88 ribu buah jembatan atau ekuialen dengan panjang kurang lebih 1000 km yang telah dibangun dan diinventarisasi walaupun sebagian kecil merupakan peninggalan masa penjajahan. Dari jumlah tersebut tidak tidak kurang kurang dari 29 ribu buah jembatan berada di ruas jalan nasional dan provinsi atau ekuialen dengan panjang kurang lebih 482 km dan sisanya berada di ruas jalan kabupaten, dan tersebar di seluruh kepulauan Indonesia yang berjumlah sekitar 17.000 pulau. Jembatan rangka baja yang merupakan salah satu jenis bangunan atas jembatan adalah bagian yang penting dari jembatan, maka pemanfaatan rangka baja jembatan harus seefektif dan seefesien mungkin, mulai dari tahap perencanaan, fabrikasi dan pelaksanaan hingga rehabilitasi, sehingga dana yang telah dialokasikan dapat dimanfaatkan secara maksimal.
viii
Jenis-jenis jembatan rangka baja yang ada di Indonesia antara lain : Callender Hamilton (RBU), rangka baja Belanda (RBD, RBB), rangka baja Australia (RBA), rangka baja Austria (RBR), rangka baja Bukaka (RBK), rangka baja KBI (RBC), rangka baja Spanyol (RBE), dll. Penggunaan jembatan rangka dimulai dari zaman sebelum tahun 1945 sampai saat ini sehingga banyak yang telah melebihi umur rencananya dan belum diganti karena keterbatasan dana yang ada. Perkembangan teknologi angkutan dan penambahan beban yang tidak terkendali serta kurangnya pemeliharaan menyebabkan banyak jembatan rangka baja yang rusak, rusak parah hingga runtuh. Untuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu system pemeliharaan dan perkuatan struktur dan lantai jembatan pada jembatan rangka baja sesuai dengan perkembangan peraturan dan teknologi yang ada saat ini serta memperhatikan dan memenuhi persyaratan sebagai berikut : kekuatan dan stabilitas struktural, kelayakan, keawetan, kemudahan pelaksanaan, ekonomis, dan bentuk estetika yang baik. Dalam pelaksanaan tugas Subdit Teknik Jembatan mencakup perencanaan teknik jembatan nasional dan pengembangan teknologi jembatan serta pembinaan perencanaan teknik jembatan provinsi dapat dijabarkan dan dimanifestasikan dalam tupoksi yang berfokus pada tahapan pembangunan dan perencanaan teknik baik untuk perencanaan, pemeliharaan/perawatan jembatan manapun pada tahap pembangunan baru dan penunjangan atau perkuatan jembatan. Sebagai acuan dalam kegiatan pemeliharaan/ perawatan jembatan dan berkaitan dengan tugas pembinaan teknik ke seluruh Indonesia, diperlukan suatu pengaturan yang berkaitan dengan penanganan kerusakan pada jembatan rangka baja berupa disusunnya suatu sistem perkuatan struktur dan lantai
ix
jembatan pada jembatan rangka baja sesuai dengan perkembangan peraturan dan teknologi yang ada saat ini.
x
Pemeriksaan Jembatan Rangka Baja
1. Ruang lingkup Pedoman ini memuat secara umum tatacara perkuatan struktur jembatan rangka sehingga dapat mengembalikan kapasitas jembatan mendekati kondisi semula dengan tindakan yang paling tepat, efektif tanpa mengubah desain awal dan spesifikasi yang ada.
2. Acuan normatif Undang-undang No. 32 : Tentang Jalan tahun 2005 SK.SNI T-02-2005
: Pembebanan Jembatan
SK.SNI T-12-2004
: Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan
SK.SNI T-03-2005
: Perencanaan struktur baja untuk embatan
3. Istilah dan definisi 3.1. angker adalah bagian jembatan sebagai penambat tetap terhadap pergerakan lateral atau longitudinal. 3.2. aspal lapis atas perkerasan elastik. 3. 3. bailey jembatan darurat portable yang bisa dibongkar pasang.
1 dari 82
3.4. baja material dengan kekerasan cukup tinggi yang umum digunakan pada suatu jenis konstruksi bangunan atau jembatan. 3.5. baut elemen untuk mengikat elemen struktur yang terpisah yang dikencangkan dengan suatu kunci momen. 3.6. bentang jembatan ukuran jarak as ke as pada abutmen atau pilar jembatan. 3.7. beton material batu buatan yang mampu menahan tekan tetapi tidak mampu menahan tarik. 3.8. callender hamilton tipe jembatan rangka dari inggris dengan sistem sambungan tumpu. 3.9. dongkrak hidrolis alat untuk mengangkat girder atau elemen struktur lainnya dalam usaha perbaikan dan pemeliharaan jembatan. 3.10. elastomer perletakan elastik tempat tumpuan girder baja atau girder beton. 3.11. elemen bagian dari suatu struktur jembatan. 3.12. fatik beban pada jembatan yang bersifat berulang dan terus menerus. 2 dari 82
3.13. format numerik bentuk baku berdasarkan analisis yang diberikan oleh komputer. 3.14. fraktur keretakan secara tiba-tiba pada struktur baja setelah adanya kerusakan kecil yang bersifat desktruktif. 3.15. frekuensi alami banyaknya geteran pada struktur jembatan yang dipengaruhi bentuk dan dimensi geometri jembatan akibat beban dinamik eksternal. 3.16. galvanis lapisan khusus pada elemen baja untuk mengatasi perkaratan. 3.17. grouting upaya memberikan zat pengisi terhadap bagian struktur beton yang mengalami keretakan kecil. 3.18. jembatan sistem struktur dengan dua perletakan atau lebih yang direncanakan secara analitis dan sistematis untuk menyeberangkan angkutan di atasnya melewati suatu halangan, sungai atau lautan. 3.19. jembatan rangka tipe struktur jembatan dengan mengkombinasikan elemenelemen baja sesuai kriteria desain dan aspek-aspek teknis yang mengikat.
3 dari 82
3.20. komponen bagian dari elemen suatu terintegrasinya suatu sistem.
struktur
yang
mendukung
3.21. komposit aksi perilaku bersama antara dua atau lebih material yang memiliki karakteristik yang berbeda. 3.22. konstruksi sistem struktur yang dibuat manusia dengan menerapkan kaidahkaidah desain. 3.23. korosi kerusakan pada elemen jembatan akibat pengikatan uap air oleh karat baja. 3.24. kunci momen alat untuk mengencangkan kekencangan tertentu.
baut
yang
dilengkapi
3.25. lendutan perubahan geometrik elemen struktur akibat momen lentur. 3.26. longitudinal arah memanjang jembatan 3.27. lvdt linear variables displacement tranducers.
4 dari 82
skala
3.28. metoda elastis kriteria desain dengan menerapkan hubungan linear tegangan vs regangan. 3.29. modulus young tetapan bahan yang menunjukkan tingkat elastisitas bahan merupakan harga tangens dari grafik tegangan vs regangan. 3.30. mortar bahan untuk pengisi suatu adukan semen yang telah dibersihkan dan memenuhi persyaratan lainnya 3.31. pelat bagian struktur yang dominan mengalami biaxial lentur dan torsi 3.32. pelat baja bergelombang lempengan baja yang digunakan sebagai bekisting pada saat pengecoran lantai 3.33. pemeriksaan detail pemeriksaan untuk mengetahui kondisi jembatan dan elemennya guna mempersiapkan strategi penanganan untuk setiap individual jembatan dan membuat urutan prioritas jembatan sesuai dengan jenis penanganannya. 3.34. pemeriksaan inventarisasi pemeriksaan yang dilakukan pada saat awal untuk mendaftarkan setiap jembatan ke dalam database. pemeriksaan inventarisasi juga dilaksanakan jika pada jembatan yang tertinggal pada waktu database dibuat.
5 dari 82
3.35. pemeriksaan khusus pemeriksaan yang disarankan oleh pemeriksa jembatan pada waktu pemeriksaan detail karena pemeriksa merasa kurangnya data, pengalaman atau keahlian untuk menentukan kondisi jembatan. 3.36. prategang suatu teknik memberikan momen lentur berlawanan dengan arah lentur beban sehingga meningkatkan kapasitas muat suatu elemen struktur. 3.37. profil baja penampang tertentu yang digunakan dalam konstruksi. 3.38. pundit alat untuk mengukur keretakan. 3.39. regangan perbandingan perubahan dilatasi terhadap panjang semula. 3.40. semi-permanen sistem jembatan baja yang dibuat untuk mengalihkan sementara tingkat lalu lintas dengan waktu layan jembatan lebih lama dari jembatan non permanen 3.41. sistem lantai konstruksi terintegrasi antara stringer , pelat beton, cross girder , stud , pelat gelombang dan komponen pendukung lainnya. 3.42. specific gravity ukuran perbandingan relatif kerapatan suatu zat terhadap kerapatan zat lain yang dianggap standard. 6 dari 82
3.43. struktur suatu tatanan konstruksi buatan manusia dengan menerapkan kaidah-kaidah alam, aturan dan spesifikasi teknis yang merupakan pedoman bersama. 3.44. struktural elemen-elemen jembatan yang dominan menerima beban-beban utama. 3.45. tegangan kondisi tarik atau tekan yang merupakan ukuran gaya per satuan penampang. 3.46. tendon kabel prategang yang terdiri dari banyak strand . 3.47. tingkat kerusakan kategori kerusakan elemen struktur dalam klasifikasi yang sudah ditetapkan sebelumnya. 3.48. titik leleh ukuran tertinggi batas linear elastik sebagai dasar perencanaan tegangan kerja 3.49. transversal arah melintang jembatan. 3.50. tulangan komponen baja batangan pada beton bertulang sebagai bagian yang menerima beban tarik.
7 dari 82
3.51. umur pelayanan masa penggunaan suatu konstruksi 3.52. vibrocorder alat untuk mengukur getaran jembatan 3.53. warren tipe jembatan rangka dengan ciri khas elemen diagonal tanpa elemen vertikal
4. Umum 4.1. Tipe dan komponen berbagai jembatan rangka Jembatan Rangka yang dipergunakan di Indonesia umumnya menggunakan tipe rangka Warren dimana jumlah rangka baja tersebut dibandingkan dengan jumlah jembatan pada ruas jalan nasional adalah sebagai berikut : 1. Rangka Baja Callender Hamilton (CH )dari Inggris (kode BMS : RBU) – berjumlah sekitar 0,87% 2. Rangka Baja Hollandia Klos (=Belanda Baru) dari Belanda (kode BMS : RBB) – berjumlah sekitar 1,07% 3. Rangka Baja Transfield dari Australia (kode BMS : RBA) – berjumlah sekitar 3,32 % 4. Rangka Baja Waagner Biro dari Austria (kode BMS : RBR) – berjumlah sekitar 0,50 % 5. Rangka Baja Bukaka dari Indonesia (kode BMS : RBK) – berjumlah sekitar 0,25 % 6. Rangka Baja Karunia Berca Indonesia (KBI) (kode BMS : RBC) 7. Rangka Baja Centunion dari Spanyol (kode BMS : RBE) 8. dan rangka baja lainnya baik yang ada setelah rangka baja Spanyol atau sebelum rangka baja Callender Hamilton.
8 dari 82
Sedangkan rangka baja semi-permanen dan jembatan darurat yang dipakai di Indonesia adalah: 1. Rangka Baja Panel Bailey dan Acrow Panel dari Inggris (kode BMS : RBW) – ketersediaan 1,13 % stok jembatan nasional. 2. Rangka Baja Semipermanen Transfield dari Australia (kode BMS : RBS) – ketersediaan 0,22 % stok jembatan nasional. 3. Rangka Baja Transpanel Transfield dari Australia (kode BMS : RBT) – ketersediaan 0,12 % stok jembatan nasional. Untuk lebih jelasnya bentuk dari masing-masing tipe dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 1 Jembatan Rangka Baja CH sistem Through Type
Gambar 2 Jembatan Rangka Baja CH sistem Deck Type
9 dari 82
Gambar 3 Elemen Tipikal Jembatan Rangka Baja CH
10 dari 82
Gambar 4 Jembatan Rangka Baja Australia
Gambar 5 Elemen Tipikal Komponen Jembatan Rangka Baja Australia, Austria, Bukaka, KBI, dan Spanyol
11 dari 82
Gambar 6 Jembatan Rangka Belanda Baru
Gambar
7 Urutan/pemasangan Komponen R.B.B di atas perletakan. 1. Diafragma didudukkan pada "Uper bearing plate" dan memasang "Tap bolt". 2. Pasang " End Bottom Chord" dan "Bottom Chord" pada "Upper bearing Plate".3. Pemasangan selanjutnya yaitu "Gusset Plate" dimasukkan pada cela antar "Diafragma" dan "Bottom Chord" tersebut.
12 dari 82
Gambar 8 Tipikal Jembatan Rangka Baja Austria, Bukaka, KBI, dan Spanyol POTONGANMELINTANG
TAMPAKSAMPING(TUNGGAL)
TAMPAKSAMPING(GANDA)
JEMBATAN BAILEY - TIPE RBW/SBW
Gambar 9 Jembatan Panel Bailey - Acrow
13 dari 82
Gambar 10 Jembatan Rangka Semipermanen Australia
Gambar 11 Jembatan Transpanel Australia
14 dari 82
4.2. Mutu bahan komponen jembatan Mutu bahan komponen jembatan terdiri dari berbagai macam kelas. Untuk jembatan CH mutu komponen jembatan mempergunakan ketentuan BS 4630 sebagaimana yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1 Mutu bahan baja jembatan CH
Kelas
43 A 50 B 55 C
Kuat Tarik N/mm2 430/510 490/620 550/700
s/d 16 mm N/mm2 255 355 450
Tegangan leleh minimal untuk ketebalan 16-25 25-40 40-63 63 mm mm mm mm N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 245 240 239 225 345 345 340 325 430 415 -
4.2.1. Mutu bahan komponen jembatan Belanda Baru Fe 510 C sesuai standar Eropa 25 - 72. Baja konstruksi yang dipergunakan untuk seluruh komponen jembatan, dipabrikasi dari baja gilas sesuai dengan standar Eropa norm 25 - 72 dengan "grade" Fe 510 C (Fy 360 MPA) yang setara dengan ASTM A572 "grade" 50 (Fy 350 MPA). 4.2.2. Mutu bahan komponen jembatan Austria Komponen-komponen baja konstruksi dalam Jembatan Rangka dibuat dari baja yang memenuhi S355JO atau HISTAR S460 sesuai dengan standar DIN EN 10025, kecuali ikatan angin dan sandaran dibuat dari baja S235JO.
15 dari 82
4.3. Baut jembatan 4.3.1. Baut jembatan rangka CH Pada jembatan Callender Hamilton (CH) yang terpasang sekarang dipakai 2 (dua) macam baut yaitu baut diameter 1” Mild Steel (M.S.) dan 11/2” High Yield Steel (H.Y.S). Baut diameter 1” dipakai pada sambungan-sambungan sekunder dan baut 11/2” pada sambungan-sambungan primer. Berikut nilai torsi minimum yang direkomendasikan untuk semua baut jembatan Callender Hamilton (CH) : 1. diameter 1" 34.5 kg. m (250 lbs ft) 2. diameter 1 ½ " 48.4 kg. m (350 lbs ft) 3. diameter 2" 62.2 kg. m (450 lbs.ft) 4. M 20 grade 8.8 45.0 kg. m (325 lbs.ft) 5. M 24 grade 8.8 78.0 kg. m (565 lbs.ft)
4 BAUT
RING
MUR
MILD STEEL (M.S)
3 BAUT
RING
MUR
HIGH YIELD STEEL (H.Y.S)
Gambar 12 Bentuk Baut yang Dipergunakan dalam Jembatan Callender Hamilton
16 dari 82
Tabel 2 Dimensi Baut High Yield Steel (H.Y.S.) 1,5 " Diameter H.Y.S. ( High Yield Steel ) bolt
Mark (notasi)
2
3
4
5
6
8
Panjang (mm)
55
65
75
85
95
115
1,32
1,41
1,50
1,59
1,68
1,86
Berat (kg)
Tabel 3 Dimensi Baut Mild Steel (M.S.) 1 " Diameter M.S. ( Mild Steel ) bolt
Mark (notasi)
2
3
4
5
6
Panjang (mm)
52
62
72
82
92
0,51
0,55
0,59
0,63
0,67
Berat (kg)
Angka didalam gambar juga menunjukkan berapa lapis pelat yang dijepit oleh baut tersebut. Contoh : - Baut Mild Stell (M.S.)
3 lapis
17 dari 82
angka
3
- Baut High Yield Steel (Y.H.S.)
2 lapis
angka
2
Spesifikasi H.Y.S. sama dengan Grade 55C dan M.S. sama dengan Grade 43A. Dipasaran sekarang sulit mendapatkan baut dengan Grade H.Y.S. Baut ini dapat diganti dengan baut yang kualitasnya lebih tinggi sesuai dengan ASTM A325 Grade 8.8. Sedang baut M.S. dapat dipakai baut biasa digalvanis . 4.3.2. Baut jembatan rangka Belanda Seluruh baut yang dipergunakan untuk sambungan konstruksi baja ini ialah baut tegangan tinggi tipe 10.9 H.V.termasuk juga mur dan ring datar yang sesuai dan diperkuat. Ring bujur sangkar menipis yang diperkuat untuk besi kanal standar Eropa sesuai dengan ukuran dan tebal keminringan yang terdapat dalam DIN 6918. Pada jembatan baja,baut-baut galvanis dipergunakan dengan kualitas 10.9 H.V. sesuai dengan NEN 5511 dan 5512, ring datar yang dipergunakan adalah kualitas 10.9 H.V.sesuai dengan NEN 5514 - 5515 yang mana disebut mur-mur dan ring datar yang kuat untuk hubungan pembautan pratekan. Data teknis baut: Kuat tarik = 1000 N/mm2 Titik Leleh = 900 N/mm2 Regangan = 12 %
18 dari 82
Ada dua macam diameter baut yamg digunakan yaitu M20 dan M24 dengan panjang yang berbeda. Panjang baut dan kelebihan panjang ulir (min 7mm dan max 11mm) dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 13 Baut Jembatan Rangka Baja Belanda
4.3.3. Kunci Momem Torsi Manual Jembatan Rangka Belanda Baru Untuk setiap 2 (dua) bentangan dilengkapi dengan 1 (set) kunci Momen Torsi yang diperlukan untuk pengencangan baut-baut dalam pemasangan konstruksi baja. Setiap set terdiri atas: 1. Kunci Torsi merk Britool tipe HVT 5000 digunakan untuk pengencangan baut M20. 2. Kunci Torsi merk Britool tipe GVT 8400 digunakan untuk pengencangan baut M24.
19 dari 82
Dengan data teknis sebagai berikut: Tabel 4 Kunci Momen Torsi Manual Jembatan Rangka Belanda Baru HVT 5000
GVT 8400
Diameter
3/4" (20 mm)
1" (25 mm)
Panjang
44.5" (1130 mm)
55" (1397 mm)
Momen Pengencangan
140 - 560 Nm
480 - 940 Nm
14 - 57 Kgm
49 - 95 Kgm
1200 - 50001bf - in
-
100 - 4101bf - ft
350 - 700 lbf - ft
6.58 kg
12.70 kg
Berat
4.3.4. Baut Austria Baut untuk semua sambungan konstruksi adalah M16 dan M20, baut tegangan tinggi kualitas 10.9 sesuai DIN 6914 dengan mur dan cincin dari jenis semacam yang diperkeras, baut untuk pemasangan sandaran adalah M12 dari jenis yang sama. Panjang baut tegangan tinggi diameter 12mm,16mm dan 20mm untuk sambungan konstruksi dibuat perencanaannya dalam
20 dari 82
gambar dan dalam daftar baut dengan awalan "M" serta diameter dan panjangnya dalam milimeter (umpama M20 x 50). Semua baut-baut konstruksi untuk penyambungan batang sendiri-sendiri, kecuali penyambungan tumpuan kepada pelat dasar yang berturut-turut, peredam-peredam kepada besi siku penyambung, harus diberikan pratekanan terakhir dengan memberi tarikan puntiran, dengan momen puntiran Ma sebagai berikut: Baut M20: Pengencangan awal : Ma 1 = 400 Nm Pengencangan akhir : Ma 2 = 500 Nm Baut M16: Pengencangan awal : Ma 1 = 200 Nm Pengencangan akhir : Ma 2 = 250 Nm Baut M12: Ma = 60 Nm, untuk klemp sandaran. Untuk pengujian pratekan, periksalah paling sedikit 5% baut-baut tiap sambungan jembatan permanen dengan satu meter puntir yang dikalibrasi dengan baik, dengan satu momen puntiran: MT = 550 Nm (M20) MT = 275 Nm (MI6) Jika sudut puntir tambahan adalah 0° sampai 3 ini adalah balk , jika 30° sampai 60' adalah baik namun periksalah dua baut tambahan pada sambungan yang sama, dan apabila lebih besar dari 600 gantilah baut tersebut serta periksalah dua baut lagi sambungan yang sama.
21 dari 82
Gambar 14 Baut Standar Metrik
22 dari 82
4.4. Sistem perletakan 4.4.1. Sistem perletakan CH
Gambar 15 Sistem Perletakan Jembatan CH
4.4.2. Sistem perletakan jembatan rangka Belanda Bantalan karet perletakan (Elastomer) yang diperkuat dengan pelat baja Fe 510. Spesifikasi bahan untuk bantalan elastomer sesuai dengan BS 051031.
23 dari 82
Gambar 16 Sistem Perletakan Jembatan Rangka Baja Austria
24 dari 82
4.4.3. Alat dongkrak hidrolis Setiap dongkrak hidrolis mempunyai kapasitas 145 ton (2 x 72,5) dihubungkan dengan pompa tangan, pipa karet penghubung, dan alat penyambung, yang dipergunakan pada pemasangan bangunan atas jembatan (dari bentang jembatan 40m sampai 60m). Dan dilengkapi juga dengan dongkrak hidrolis "LAR ZEP" dengan kapasitas 200 ton (2 x 100 ton), yang dipergunakan untuk bentang jembatan 100 m dan 105 m. 4.4.4. Sistem perletakan Austria, Australia Tumpuan-tumpuan adalah jenis elastomer. Pelat elastomer diletakan di atas suatu pelat baja yang nantinya ditutup kembali dengan pelat baja, berlainan dengan jembatan rangka Belanda baru, pelat baja ini seringkali tidak diberi penahan disekitarnya seperti yang terlihat pada gambar di atas. 4.5. Sistem lantai Sistem lantai jembatan yang umum dipergunakan dalam rangka baja di Indonesia dibagi dua yaitu: 1. Sistem lantai beton yang ditumpu pada gelagar melintang seperti pada Jembatan Rangka CH dan Jembatan Rangka Baja Australia. Ketebalan pelat lantai umumnya 20 cm, lapisan aspal 5 cm. 2.
Sistem lantai beton dengan dikompositkan bekisting pelat baja bergelombang yang ditumpu pada gelagar memanjang seperti pada Jembatan Rangka Baja Belanda Baru, Austria, Bukaka, Spanyol, dan lain-lain.
4.5.1. Sistem lantai jembatan rangka Belanda Baru Lantai Jembatan terbuat dari pelat-pelat baja gelombang sesuai dengan ASTM-572 grade 42 atau DIN 50049-2-3 ST44.2
25 dari 82
Lantai baja gelombang yang digalvanis ini diproses secara dingin dari pelat baja dengan mutu 42 sesuai dengan ASTM A-572 dan disediakan dalam dua jenis bentuk profil dengan lebar: − Lantai jembatan tunggal = 444 mm dan − Lantai jembatan ganda = 818 mm Dan tinggi gelombang 100 mm dan dua ukuran panjang untuk memenuhi kebutuhan jembatan kelas A & B . Lantai jembatan dibuat dengan lubang-lubang untuk memasang kebalok-balok memanjang dan untuk menggabungkan lembaran-lembaran pada sambungannya. Detail-detailnya terdapat pada gambar-gambar terlampir. Panjang dari lantai baja sama dengan setengah lebar dari lebar jembatan. Kelas A, panjang = 4.50 m Kelas B, panjang = 3.50 m Kelas C panjang = 2.75 m Ada dua macam baut yang digunakan untuk memasang lantai baja, yaitu M 10 dan M12.
Gambar 17 Pelat baja bergelombang Jembatan Rangka Baja Belanda Baru
26 dari 82
4.5.2. LHD - Profile (besi siku pinggir untuk lantai) LHD - Profil disediakan bersama-sama dengan komponen baja konstruksi dan harus ditanam dalam beton sesuai dengan detail pada gambar. Besi siku pelindung untuk lantai dibentuk menurut kemiringan pelat lantai dan hares mempunyai jarak yang tepat, dan bila digunakan lapisan aspal, maka besi siku ini hares dipasang lebih tinggi dari lantai beton agar tingginya sama dengan permukaan akhir lantai. Dengan alasan-alasan ini, maka selama pengecoran lantai, besi siku pelindung ini harus diikat dan dikencangkan pada bekisting lantai. Untuk keperluan ini telah disediakan lubang-lubang pada besi siku tersebut. Jembatan ini telah dirancang untuk memakai lapisan aspal setebal 5 cm. 4.5.3. Sistem Lantai Jembatan Rangka Austria dan Bukaka Sistem lantai jembatan rangka baja tipikal seperti jembatan rangka Austria umumnya mempergunakan bekisting plat baja bergelombang yang di dalamnya diberi tulangan agar menyatu dengan beton, seringkali tulangan in tidak ditempelkan ke bagian atas pelat baja, sehingga akhirnya beton sering retak karena tidak terjadinya aksi komposit antara beton dan pelat baja.
Gambar 18 Sistem pemasangan pelat lantai di Jembatan Rangka Austria dan Jembatan Rangka Bukaka
27 dari 82
Gambar 19 Pelat baja bergelombang Jembatan Rangka Austria
Gambar 20 Pelat baja bergelombang Jembatan Rangka Bukaka
28 dari 82
4.6. Standar pembebanan Standar pembebanan yang digunakan paling umum adalah peraturan pembebanan Bina Marga tahun 1971. Kemudian setelah Sistem Manajemen Jembatan dikeluarkan tahun 1992 semua ketentuan pembebanan jembatan rangka diubah dengan persyaratan yang terbaru.. Selain ketentuan pembebanan tadi masih ada peraturan pembebanan tahun 1987. 4.6.1. Standar pembebanan jembatan CH • Beban
pada lantai kendaraan dan beban pada struktur rangka baja. Adapun beban-beban yang dipergunakan adalah: a. BINA MARGA : NO. 12/1970 b. RJ.K.A. : AVBP 1932 c. AASHTO : HS - 44 d. H.A. Loading : BS-5400 e. Dan lain-lain pembebanan • Panjang bentang, maksimum panjang bentang untuk tiap-tiap. • Lebar lantai kendaraan dan trotoarnya yang dapat dijadikan acuan kelas pembebanan Bina Marga adalah: a. Jembatan Kelas C : Single Lane = 3,50 m + trotoar 0,25 tiap sisi. Muatan lantai 100 % dan muatan rangka 70 %. b. Jembatan Kelas B : Double Lane = 5,50 s/d 6,0 m + trotoar 0,25 m tiap sisi. Muatan lantai 100 % dan muatan rangka 70 %. c. Jembatan Kelas A : Double Lane = 7,00 m + trotoar 1,00 m tiap sisi. Muatan lantai dan rangka 100 %. 4.6.2. Standar pembebanan jembatan rangka Belanda Baru −
−
"Spesifikasi Perencanaan untuk jembatan Jalan Raya" No. 12/1970 (diperbaiki Juli 1983) Direktorat Jenderal Bina Marga Indonesia. “Spesifikasi Perencanaan untuk Jembatan Baja" 1978 oleh Direktorat Jenderal Bina Marga. 29 dari 82
• • • −
−
− − −
VOSB 1963 (Standar Belanda NEN 1008). VVSB 1977 ( Standar Belanda NEN 2008). Spesifikasi AASHTO dan ASTM. Kelas A/B (Spesifikasi Pembebanan untuk Jembatan Jalan Raya). o Lalulintas : 2 lajur penuh ditambah trotoar. o 100% beban D (ditambah faktor kejut) dan 100% beban T. o Trotoar : 500 kg/m2 Batang Sandaran: 100 kg/m (gaya mendatar). Kelas C (Spesifikasi (Spesifikasi Pembebanan untuk Jembatan Jalan Raya). o Lalulintas : 1 lajur penuh ditambah trotoar. o 100% beban D (ditambah faktor kejut) dan 100% beban T o Trotoar : 500 kg/m2, Rel pegangan: 100 kg/m (gaya mendatar) Bangunan atas jembatan diperhitungkan sebagai konstruksi dengan tumpuan bebas direncanakan dengan metoda Elastis dan dengan memberikan lawan lendut yang cukup untuk mengimbangi lendutan yang terjadi sebesar 150 % beban mati.
5. Pemeriksaan jembatan rangka baja 5.1. Pemeriksaan jembatan Pemeriksaan jembatan adalah salah satu komponen dalam sistem informasi manajemen jembatan yang terpenting. Hal ini merupakan sesuatu yang pokok dalam hubungannya antara keadaan jembatan yang ada dengan rencana pemeliharaan atau peningkatan dalam waktu mendatang.
30 dari 82
Tujuan pemeriksaan jembatan ini adalah untuk meyakinkan bahwa jembatan masih berfungsi secara aman dan perlunya diadakan suatu tindakan tertentu guna pemeliharaan dan perbaikan secara berkala. Jadi pemeriksaan jembatan mempunyai beberapa tujuan yang spesifik yaitu: • Memeriksa keamanan jembatan pada saat layan • Menjaga terhadap ditutupnya jembatan • Mencatat kondisi jembatan pada saat tersebut • Menyediakan data bagi personil perencanaan teknis, konstruksi dan pemeliharaan • Memeriksa pengaruh dari beban kendaraan dan jumlah kendaraan. • Memantau keadaan jembatan secara jangka panjang • Menyediakan informasi mengenai dasar daripada pembebanan jembatan. Pemeriksaan dilakukan dari awal sejak jembatan tersebut masih baru dan berkelanjutan selama umur jembatan. Sangat penting artinya bahwa data yang dikumpulkan betul-betul merupakan data yang mutakhir, akurat dan lengkap sehingga hasil yang dikeluarkan betul-betul dapat dipercaya. Pekerjaan pemeriksaan jembatan adalah mengumpulkan datadata sebagai berikut: • Detail secara administrasi administrasi seperti nama jembatan, Nomor Jembatan dan Tahun pembangunannya. • Semua dimensi jembatan seperti panjang total dan jumlah bentang. • Dimensi, jenis konstruksi, dan kondisi komponenkomponen utama setiap bentang jembatan dan elemen jembatan secara individual. individual. • Data lainnya.
31 dari 82
Data jembatan dikumpulkan dari berbagai jenis pemeriksaan yang berbeda dalam skala dan intensitasnya, frekuensinya dan secara sifat masing-masing elemen jembatan atau pemeriksaan secara detail. Jenis pemeriksaan yang utama dalam sistem informasi manajemen jembatan adalah sebagai berikut: • Pemeriksaan Inventarisasi. • Pemeriksaan Detail. • Pemeriksaan Khusus. 5.1.1. Pemeriksaan inventarisasi Pemeriksaan Inventarisasi dilakukan pada saat awal untuk mendaftarkan setiap jembatan ke dalam database. Pemeriksaan inventarisasi juga dilaksanakan jika pada jembatan yang tertinggal pada waktu database dibuat. Selanjutnya pada jembatan baru yang belum pernah dicatat harus dilaksanakan pemeriksaan inventarisasi. Perlintasan Kereta Api, penyeberangan sungai, gorong-gorong dan lokasi dimana terdapat penyeberangan ferri juga diperiksa dan didaftar. didaft ar. Pemeriksaan inventarisasi adalah pengumpulan data dasar administrasi, geometri, material dan data-data tambahan lainnya pada setiap jembatan, termasuk lokasi jembatan, penjang bentang dan jenis konstruksi untuk setiap bentang. Kondisi secara keseluruhan diberikan pada komponen-komponen utama bangunan atas dan bangunan bawah jembatan. Pemeriksaan inventarisasi dilakukan oleh pemeriksa dari instansi yang terkait yang sudah dilatih atau oleh seorang sarjana yang berpengalaman dalam bidang jembatan. 5.1.2. Pemeriksaan detail Pemeriksaan detail dilakukan untuk mengetahui kondisi jembatan dan elemennya guna mempersiapkan strategi penanganan untuk
32 dari 82
setiap individual jembatan dan membuat urutan prioritas jembatan sesuai dengan jenis penanganannya. Pemeriksaan detail dilakukan paling sedikit sekali dalam lima tahun atau dengan interval waktu yang lebih pendek tergantung pada kondisi jembatan. Pemeriksaan Detail juga dilakukan setelah dilaksanakan pekerjaan rehabilitasi atau pekerjaan perbaikan besar jembatan, guna mencatat data yang baru, dan setelah pelaksanaan konstruksi jembatan baru, untuk mendaftarkan ke dalam database dan mencatatnya dalam format pemeriksaan detail. Pemeriksaan detail mendata semua kerusakan yang berarti pada elemen jembatan, dan ditandai dengan nilai kondisi untuk setiap elemen, kelompok elemen dan komponen utama jembatan. Nilai kondisi untuk jembatan secara keseluruhan didapat dari nilai kondisi setiap elemen jembatan. Kerusakan yang harus didata untuk jembatan rangka baja yang akan sangat menentukan metode perkuatan adalah : Tabel 5 Elemen-elemen yang harus diperiksa pada Jembatan Rangka Baja Kerusakan pada BETON Kerusakan pada beton termasuk terkelupas, sarang lebah, berongga, berpori dan kerusakan pada beton Keretakan Korosi pada tulangan baja Kotor, berlumut, penuaan atau pelapukan beton Pecah atau hilangnya bahan Lendutan BAJA Penurunan mutu cat dan atau galvanis Karat
33 dari 82
Perubahan bentuk pada komponen Retak Pecah atau hilangnya bahan Elemen yang tidak benar Kabel jembatan yang aus Sambungan yang longgar LANDASAN/PERLETAKAN Tidak cukupnya tempat untuk bergerak Kedudukan landasan yang tidak sempuma Mortar dasar retak atau rontok Perpindahan atau Perubahan bentuk yang berlebihan Landasan yang cacat (pecah sobek atau retak) Bagian yang longgar Kurangnya pelumasan pada landasan logam PELAT DAN LANTAI Pergerakan yang berlebih pada sambungan lantai arah memanjang Lendutan yang berlebihan Tabel 6 Elemen-elemen yang harus diperiksa pada Jembatan Rangka Baja (lanjutan) Kerusakan pada SAMBUNGAN /SIAR MUAI Kerusakan sambungan lantai yang tidak sama tinggi Kerusakan akibat terisinya sambungan Bagian yang longgar Bagian yang hilang Retak pada aspal karena pergerakan pada sambungan PIPA DRAINASE, PIPA CUCURAN DAN DRAINASE LANTAI Pipa cucuran dan drainase lantai yang tersumbat Elemen hilang atau tidak ada
34 dari 82
LAPISAN PERMUKAAN Permukaan yang licin Permukaan yang kasar/berlubang dan retak pada lapisan permukaan Lapisan permukaan yang bergelombang Lapisan permukaan yang berlebihan TROTOAR/KERB Permukaan trotoar yang licin Lubang/retak/kasar pada trotoar Bagian hilang UTILITAS Tidak berfungsi
5.1.2.1. Kerusakan Tipikal Struktur Beton Kerusakan yang umum terjadi pada elemen beton jembatan rangka dirangkum dalam sebuah tabel sebagaimana yang dapat dilihat di bawah ini. Tabel 7 Kerusakan Tipikal Struktur Beton Ilustrasi Retak akibat korosi tulangan baja; terlalu tipisnya selimut beton; kualitas betonnya yang rendah
35 dari 82
Penyebab kerusakan
1. Kebocoran sambungan siarmuai, 2. Kebocoran, beton yang menurun kualitasnya, 3. Gompal beton akibat korosi tulangan. Retak dalam kaitan dengan penyusutan (jika tingginya lebih dari separuh tinggi gelagar). 1.
Retak zone extremal momen lentur, 2. Retak yang dihasilkan oleh tegangan tarik utama di sekitar zona pendukung. 1. Retak dalam cetakan balok sandaran di dalam tahap yang sama dengan gelagar. 1. Kerusakan akibat dampak yang dihasilkan oleh kendaraan dengan ukuran yang berlebih. 1.
Kebocoran sambungan siar-muai, 2. Korosi angker tendon, 3. Korosi tendon dengan tanda extemal akibat kualitas yang rendah dari grouting di dalam saluran kabel prategang.
36 dari 82
1.
Kebocoran yang dihasilkan dari penyekatan yang dapat ditembus air di ataspelat lantai jembatan 2. Retak akibta korosi tendon, 3. Gompal beton dan tendon yang tidak ada lapisan luarnya akibat korosi. 1.
Retak yang dihasilkan dari efek pengurangan penegangan kabel , 2. Retak zone angker akibat tulangan yang terlalu lemah di dalam zone angker
5.1.2.2. Kerusakan Tipikal Struktur Baja Jembatan Bagaimanapun, diperlukan untuk menyajikan dalam format lebih khusus dan untuk menunjukan beberapa contoh dari tipe ini, terutama kerusakan yang disebabkan oleh korosi dan fatik. Korosi adalah faktor yang paling umum yang mengarah pada penurunan kualitas bagian struktural dan sambungannya. Ada lima format korosi yang teramati pada jembatan baja, yaitu: 1. korosi permukaan, yang menyebabkan kerusakan seragam pada permukaan yang relatif besar pada baja struktural dan mengarah pada pengurangan penampang-lintang di dalam bagian struktural, 2. korosi cekungan, terjadi pada permukaan yang sangat kecil (oleh karena itu, efek nya sukar dideteksi dalam banyak kasus), mengembang sangat dalam di dalam baja dan secara umum mengarah pada konsentrasi tegangan lokal,
37 dari 82
3. korosi celah, terjadi di lapisan kontak antara dua elemen tipe yang sama baja (sebagai contoh, pada pelat yang diperkuat dengan baut, pelat penyambung, pelat buhul, dll.) dan mengarah pada kerusakan oleh kekuatan yang merobek sebagai hasil dari efek pengembangan hasil korosi, dalam banyak kasus sangat sulit untuk mendeteksi efek yang membahayakan akibat tipe korosi ini karena muncul pada banyak tempat yang tidak mudah diakses di dalam struktur jembatan, 4. korosi galvanis, yang umumnya terjadi pada sambungan dua tipe baja atau logam yang berbeda (sebagai contoh , dalam pengelasan, hubungan dengan menggunakan sekrup, baut atau paku keling yang disebut sel galvanis dapat dibentuk) dan mengarah pada pengrusakan bahan lokal, sulit untuk pendeteksian, 5. korosi tegangan, terjadi kebanyakan di dalam kabel pada jembatan gantung dan jembatan cable-stayed , relatif jarang di dalam elemen jembatan struktural yang dibangun dengan baja karbon, korosi tegangan bersama-sama dengan korosi cekungan dan korosi celah kadang-kadang dianggap sebagai korosi fatik. Korosi permukaan, korosi cekungan dan korosi celah, yang ditandai di atas dengan (a), (b) dan (c), adalah yang paling sering diamati dalam struktur jembatan baja. Penyelesaian masalah fisik dan penyelesaian masalah kimia korosi tipe ini serupa dan seperti ditunjukkan gambar-gambar di bawah ini. Untuk membandingkan penyelesaian masalah korosi ini dalam baja struktural dan di dalam tulangan baja dari beton, ilustrasi yang relevan diberikan. Informasi yang lebih detail tentang korosi adalah di luar bidang buku ini dan dapat ditemukan lain dalam banyak sumber. Intensitas korosi kebanyakan tergantung pada bentuk bagian struktural yang memadai mudah untuk pengeluaran air, mudah
38 dari 82
untuk dapat diakses dalam pemeliharaan), kualitas perlindungan anti-korosi, kualitas pekerjaan konstruksi, program dan kualitas pemeliharaan seperti halnya kondisi-kondisi lingkungan, sebagian besar kelembaban dan polusi yang merusak di dalam atmosfer. HASIL KOROSI Fe (OH)3 + n H2O Fe (OH)2
TETESAN AIR
KATODA
KATODA BAJA
ANOD
Keterangan gambar : Penyelesaian masalah dasaranoda : 2Fe → 2Fe+++ 4e-, katoda: O2+ 2H2O+ 4e- → 4(OH)-. Contoh hasil penyelesaian masalah korosi - dalam hal jumlah terbatas oksigen: Fe+++ 2(OH)- → Fe(OH)2,- dalam kasus dari akses yang lebih bebas dari oksigen: 2Fe+++ 4(OH)- + ½ O2+ (n+1)H2O→ 2Fe(OH)3 x nH20, 4Fe++ + 3O2→ 2Fe2O3. Gambar 21 Mekanisme Korosi Permukaan Baja Struktural BAJA
AIR ANODA
KATODA BAJA
Gambar 22 Mekanisme Penyelesaian Masalah Korosi Celah dalam Lapisan Kontak antara Dua Unsur dari Elemen Bagian Baja Struktural
39 dari 82
HASIL KOROSI TULANGAN BAJA
ANOD
KATODA BETON
Gambar 23 Mekanisme Korosi Tulangan Baja di dalam Struktur Beton Bertulang Dari suatu segi pandangan teknis, masalah yang paling utama adalah penilaian realistis yang mungkin mengenai pengembangan kehilangan bahan akibat korosi sebagai fungsi waktu. Menurut riset yang dilakukan oleh Z. Cywinski dan yang diuji dengan data yang diambil dari Jepang, kerugian bahan yang disebabkan oleh korosi permukaan dapat diperkirakan sama dengan 0,02 mm/tahun dalam kasus korosi sedang dan 0,04 mm/tahun dalam kasus korosi intensif. Menurut riset luas yang melakukan di AS dan menyangkut korosi permukaan, tingkat kehilangan bahan dapat dievaluasi dengan menggunakan rumusan sebagai berikut:
C=A .t B di mana C adalah rata-rata kedalaman kehilangan korosi dalam bahan yang dinyatakan dalam [µm], t adalah waktu yang dinyatakan [tahun], A dan B adalah koefisien tanpa dimensi yang tergantung pada tipe baja sebagaimana kondisi-kondisi lingkungan (yaitu, lingkungan pedesaan, perkotaan dan laut) dan dengan nilai-nilai yang ditentukan secara statistik. Nilai-nilai A
40 dari 82
dan B berkenaan dengan karbon baja struktural terdaftar pada Tabel 8. Hasil perhitungan yang dilakukan dengan penggunaan persamaan di atas disajikan dalam format grafis pada Gambar 24. Tabel 8 Nilai-nilai Koefisien Statistik A dan B Menurut A. Nowak Kondisi Lingkungan Pedesaan Perkotaan Laut
Tipe baja struktural
Koefisien Pers. (3.1)
Nilai Ratarata
Koefisien variasi
Baja karbon Baja karbon
A B A B A
34,0 0,650 80,2 0,563 70,6
0,09 0,10 0,42 0,40 0,66
B
0,789
0,49
Baja karbon
Koefisien Korelasi antara A dan B − 0,68 -0,31
Hasil perhitungan melakukan dengan penggunaan persamaan di atas diperkenalkan format yang grafis pada Gambar 24. Kerusakan oleh korosi secara umum mengarah pada peningkatan nilai tegangan dalam bagian struktural akibat pengurangan penampang, dan pengurangan kekakuan struktur yang mendorong satu sama lain pada perubahan bentuk yang lebih besar (mencakup lendutan) seperti halnya perubahan karakteristik dinamis jembatan. Konsentrasi tegangan lokal yang dihasilkan oleh korosi cekungan sebagai contoh dapat mengarah pada pengurangan ketahanan fatik beberapa bagian struktural. Lebih dari itu, beberapa efek berbahaya tambahan yang dapat diamati akibat berbagai tipe korosi seperti hilangnya kestabilan lokal bagian individu struktural, kerusakan pada perletakan jembatan baja mengarah pada penguncian perletakan, dan lainlain.
41 dari 82
Rata-rata kedalaman kehilangan bahan akibat korosi C (µm) ,
= 70 * t Kondisi lingkungan laut C
C =
,
80 * t Kondisi perkotaan 0,65
C = 34 * t , C = 34 * t Kondisi pedesaan Kondisi pedesaan
Gambar 24 Perkembangan Kehilangan Bahan Akibat Korosi Permukaan sebagai Fungsi dari Waktu dan Kondisi Lingkungan Bagian-bagian bangunan atas jembatan baja berikut ini dapat digolongkan sebagai yang paling sensitif terhadap korosi, yaitu : 1. sisi bagian bawah lantai baja, 2. sambungan rangka dan sambungan lain dari bagian struktural primer dan sekunder, 3. balok melintang di bawah penyokong, terutama yang terletak secara langsung di bagian depan kepala jembatan , 4. tempat-tempat pada bangunan atas dengan ventilasi dan kemampuan pembuangan air yang tidak cukup, di mana semua kontaminasi dapat secara relatif mudah terkumpul, 5. tempat-tempat di mana gelagar utama melintang di atas lantai.
42 dari 82
Tipe kedua paling utama dari kerusakan bangunan atas jembatan baja adalah efek fatik dan retak fraktur, yang diwujudkan kebanyakan oleh retak. Gejala yang dihubungkan dengan kegagalan fatik adalah sangat kompleks dan tergantung sebagian besar pada struktur internal baja, intensitas beban siklis, tingkat tegangan dalam bagian struktur primer dan sekunder, bentuk mereka, termasuk ketidakmenerusan struktural lokal dan takikan, mengarah pada konsentrasi tegangan, dll. Retak fraktur dapat muncul akibat kekurangan daktilitas atau kekerasan bahan dan penurunan suhu secara dramatis seperti halnya kondisi tegangan. Analisa fatik dan retak fraktur berada di luar bidang buku ini. Informasi yang relevan dapat dengan mudah ditemukan banyak lain sumber. Informasi yang memperhatikan kegagalan fatik di sini terbatas pada indikasi sensitif fatik secara detil tipikal dan penempatannya dalam bangunan atas jembatan baja dengan berbagai tipe. Secara umum, tempat struktural yang tidak menerus lebih sensitif untuk terjadinya kegagalan fatik ditunjukkan pada Gambar 25 dan Gambar 26.
Zat pencemar
Pipa pengeluaran air
Gambar 25 Penampang yang Terbuka dari Rangka Bawah dengan Akumulasi Pencemaran
43 dari 82
Tempat yang sensitif terhadap korosi
Gambar 26 Penampang Struktur Jembatan dari Tipe Jembatan Rangka dengan Ikatan Angin di Bagian Atas dengan Lokasi yang Sensitif
Gambar 27 Lokasi Retak Fatik Tipikal di Dalam Bangunan Atas Jembatan Baja
44 dari 82
Keterangan gambar : 1 retak fatik, 2 gelagar utama, 3 balok melintang, 4 pengaku, 5 cover plate, 6 diagonal, 7 rangka bagian atas. Gambar 28 Lokasi yang Memungkinkan dari Retak Fatik di Dalam Jembatan Rangka yang Disambung dengan Paku Keling
Haruslah dicatat bahwa kerusakan tipikal pada struktur tipe ini pada umumnya bersesuaian dengan kerusakan yang diperkenalkan sebelumnya yang teramati baik dalam jembatan baja (di dalam bagian baja) dan bagian beton (pada pelat lantai beton). Bagaimanapun, kegagalan fatik jarang diamati dalam jembatan komposit dibanding pada jembatan baja, kebanyakan oleh karena pengurangan efek dinamis yang jelas oleh pelat lantai beton yang kaku dan relatif berat yang menyediakan peredaman struktural.
45 dari 82
Efek korosi pada bagian baja jembatan komposit secara umum juga sedikit banyak lebih lemah dibanding pada jembatan baja sebab pelat lantai beton memberikan suatu tipe atap untuk bagian baja pada struktur itu. Bagaimanapun, sayap bagian atas gelagar baja adalah suatu pengecualian sebab mereka sangat sensitif terhadap korosi akibat kelembaban yang terkumpul di dalam beton. Di dalam kasus terlalu rendahnya suatu kapasitas pemikulan dari penghubung geser, penghubung geser dapat juga menjadi sensitif terhadap korosi karena pemisahan parsial yang mungkin antara baja struktural dan pelat lantai beton di dalam lapisan kontak antara dua elemen ini. Situasi ini, bagaimanapun, jarang diamati dalam jembatan komposit. 5.1.3. Pemeriksaan khusus Pemeriksaan khusus biasanya disarankan oleh pemeriksa jembatan pada waktu pemeriksaan detail karena pemeriksa merasa kurangnya data, pengalaman atau keahlian untuk menentukan kondisi jembatan. Semua jenis pemeriksaan di atas dilakukan oleh seorang sarjana yang berpengalaman dalam bidang jembatan atau oleh staf teknik yang mempunyai keahlian dalam bidang jembatan. Kegiatan ini dilakukan untuk mendapatkan gambaran yang realistik mengenai kondisi struktur yang ada. Jenis kegiatan yang dilakukan pada pemeriksaan khusus umumnya adalah: 5.1.3.1. Pemeriksaan mutu beton Pemeriksaan mutu beton bertujuan untuk mendapatkan datadata yang tepat dari kondisi bahan yang berpengaruh besar terhadap kekuatan dan kekakuan struktur secara keseluruhan. Peralatan yang digunakan untuk pemeriksaan mutu beton adalah dengan alat palu beton, pistol beton dan beton inti.
46 dari 82
5.1.3.2. Pemeriksaan karbonasi Pemeriksaan karbonasi dilakukan untuk mengetahui sampai sejauh mana pengaruh karbon terhadap kondisi struktur beton jembatan. Pemeriksaan dilakukan dengan melakukan pengeboran bagian-bagian tertentu jembatan yang akan diperiksa, kemudian bagian yang dibor tersebut diberi phenolphetalin sehingga timbul warna ungu pada lubang pengeboran. Pengaruh karbon atau kedalaman penetrasi dapat diukur dari tebal bagian yang berwarna ungu pada lubang pemeriksaan.Pemeriksaan ini dilakukan untuk mengukur pengaruh karbon yang apabila penetrasinya sudah mencapai tulangan (lebih besar dari tebal selimut beton yang ada) akan dapat menyebabkan timbulnya karat pada tulangan. Karat pada tulangan ini pada akhirnya akan mengurangi kekuatan dari tulangan dan struktur secara keseluruhan. 5.1.3.3. Pemeriksaan tulangan dan selimut beton dengan alat covermeter Pemeriksaan selimut beton dengan alan covermeter dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai ketebalan selimut beton, serta diameter, jarak dan lokasi tulangan. Dengan mengetahui tebal selimut beton, penurunan mutu baja tulangan dapat diperkirakan dan juga dapat mendeteksi apakah proses karbonasi sudah mencapai tulangan atau belum. 5.1.3.4. Pemeriksaan retak dengan alat Pundit atau UPV dan alat pengukur retak Pemeriksaan retakan diperlukan untuk mendapatkan data yang akurat dan lengkap mengenai kondisi retak yang ada sehingga dapat diambil kesimpulan seberapa jauh retakan yang ada mempengaruhi struktur serta untuk mengetahui atau mengindikasikan penyebab terjadinya keretakan. Alat yang digunakan untuk memeriksa kedalaman keretakan ini adalah
47 dari 82
Pundit yaitu alat pengujian Ultrasonic Pulse Velocity -UPV dan untuk lebar retak digunakan crackmeter yaitu berupa kaca pembesar untuk mengukur lebar retak yang terjadi. Dari pengujian dengan alat Pundit dan pengukur retak ini akan didapatkan data-data kedalaman, lebar dan panjang retak serta ada tidaknya rongga atau keropos pada betonnya. Bagian-bagian jembatan yang diperiksa kondisinya (kemungkinan retaknya) adalah bagian-bagian yang bersifat struktural dan terbuat dari beton yaitu kepala jembatan, pilar, gelagar dan pelat lantai jembatan. 5.1.3.5. Pengujian getaran jembatan Pemeriksaan getaran jembatan dilakukan untuk mengetahui apakah perilaku getaran jembatan yang ada masih memenuhi kriteria-kriteria getaran jembatan atau tidak. Kriteria-kriteria getaran pada jembatan tersebut yaitu meliputi kriteria kekakuan, kriteria daya layan, kriteria kapasitas beban pikul dan kriteria redaman. Pengujian getaran dilakukan dengan memanfaatkan beban bergerak atau lalu lintas kendaraan yang bermuatan berat lewat. Pengukuran getaran jembatan menggunakan alat vibrocorder yang menghasilkan rekaman getaran pada kertas film dengan sensor berupa tranduser yang ditempatkan pada ½ bentang. 5.1.3.6. Uji beban Uji beban dimaksudkan untuk mengetahui perilaku dari struktur jembatan dalam menerima beban kendaraan berat (truk) statis di atasnya. Dari pengujian tersebut akan diperoleh perilaku lendutan gelagar serta perilaku pendistribusian beban kendaraan pada gelagar. Dari kegiatan ini diharapkan akan diperoleh data utama yang akan digunakan untuk menganalisis dan mengevaluasi secara detail dan mendalam tentang kondisi struktur jembatan yang ada.
48 dari 82
5.1.3.7. Pengujian laboratorium Pemeriksaan dan pengujian di laboratorium akan dilakukan terutama kuat tekan beton pada hasil beton inti di lapangan dan hal lain yang secara khusus yang mengharuskan pengujian di laboratorium. 5.2. Pengujian lapangan dan laboratorium 5.2.1. Kriteria dan metoda Rehabilitasi jembatan sudah menjadi sifatnya dihubungkan dengan penilaian dan evaluasi dari kondisi teknis kinerja jembatan sebelum pekerjaan perbaikan atau retrofit. Penilaian dan proses evaluasi didasarkan pada sistem pemeriksaan khusus pengujian lapangan dan laboratorium sebagaimana pada analisa teoritis lebih lanjut dalam banyak kasus. Tergantung pada skalanya dan sistem struktural jembatan sebagaimana kepentingan jembatan untuk para pemakai, proses ini dapat secara relatif kompleks dan memerlukan peralatan dan instrumentasi khusus. Pemaparan penilaian dan teknik evaluasi sekarang ini, baik secara eksperimen dan teoritis, memerlukan buku yang terpisah yang ditujukan seluruhnya untuk hal tsb. Di sisi lain, sepertinya penting bagi pembaca untuk diperkenalkan untuk beberapa permasalahan pokok mengenai penilaian dan teknik evaluasi untuk pemahaman rehabilitasi jembatan yang lebih baik. Semua proses penurunan mutu struktur jembatan dapat secara sistematis disimpulkan pada Gambar 29. Dapat dilihat bahwa penurunan mutu lewat melalui dua tahap berbeda, yakni suatu tahap permulaan dan tahap propagansi. Tidak ada perlemahan yang terlihat muncul sepanjang tahap awal tetapi beberapa penghalang perlindungan dihancurkan oleh media yang agresif, sepanjang tahap propagansi, penurunan mutu yang dipercepat dapat diamati. Di dalam tahap awal, tidak
49 dari 82
ada kerusakan visual teramati secara umum, selagi tahap propagansi, kerusakan visual pada umumnya muncul. Awal
Propagasi Umur
Batas penerima an Umur layan teknis
Kerusakan
Gambar 29 Penyajian Sistematik Umur Pelayanan Jembatan secara Teknis Kerusakan pada struktur jembatan dapat berkembang sampai batas tertentu yang dapat diterima atau bahkan dapat melebihi batas yang ditunjukkan pada gambar di atas. Haruslah ditekankan bahwa "batas dapat diterima" adalah suatu faktor yang menentukan untuk keselamatan dan pelayanan struktur jembatan, yang tergantung kebanyakan pada bahan dan sistem struktural jembatan, tipe lalu lintas (contohnya, jalan raya atau jalan kereta api), kekakuan struktur yang diperlukan dan ketahanannya, standard pemanfaatan jembatan yang diperlukan (contohnya, jembatan yang ditempatkan sepanjang jalan utama atau sekunder), dan lain-lain. "Batas yang dapat diterima" pada umumnya ditentukan dengan peraturan perancangan atau pengujian. Bagaimanapun, kriteria struktural dan bahan yang berikut biasanya diperhitungkan: 1. Tingkat tegangan dapat diizinkan pada beton dan baja atau bahan lain yang di bawah beban mati dan hidup sebagaimana di bawah lain tipe pembebanan lain, contohnya, efek termal;
50 dari 82
2. Kekakuan yang diperlukan dari elemen struktural primer dan sekunder dinyatakan secara umum oleh lendutannya di bawah beban hidup dan pada umumnya dinyatakan sebagai fraksi dari bentangan elemen struktural (contohnya , L / 600, di mana L adalah bentang efektif elemen struktural itu); 3. Perbedaan izin di dalam penurunan pilar jembatan dan kepala jembatan (yaitu., penurunan izin yang tidak seragam dalam struktur); 4. Retak izin di dalam beton pada umumnya 0,1 mm. Lebih dari itu, terdapat beberapa kriteria lain dari gejala alami yang lebih spesifik seperti yang berikut: 1. Tingkat getaran izin struktur atau bagian individu baik mengenai keselamatan jembatan (contohnya, efek fatik) dan standard pemanfaatan jembatan (contohnya, pengaruh getaran yang berlebihan dari jembatan pejalan kaki pada para pemakainya). Untuk mengetahui perilaku getaran jembatan dilakukan uji getaran untuk mendapatkan nilai frekuensi alami aktual jembatan pada saat dibebani dan pada saat bebas beban. Untuk analisis ini yang digunakan hanya nilai frekuensi alami jembatan pada saat beban bebas saja. Nilai frekuensi alami jembatan yang terukur ini kemudian dibandingkan dengan frekuensi alami teoritis (frekuensi alami utuh) dimana struktur jembatan dianggap masih dalam keadaan baik. Frekuensi alami teoritis didapatkan dengan cara melakukan perhitungan dengan menggunakan rumus frekuensi alami untuk metode lentur pertama, sebagai berikut: Dimana: f bebas beban =
1,2 p Error! 2 L2
51 dari 82
n L E I
dinamik
= faktor koreksi berkisar antara 1 - 1,2 = Panjang bentang efektif jembatan = Modulus elastisitas dinamik baja
EI
dinamik
= Error!
I w/g
= Momen inersia penampang = massa gelagar per meter panjang
Frekuensi alami teoritis dapat juga dilaksanakan dengan menggunakan analisis struktur sebagai pengganti dari perhitungan di atas. Sebagai ukuran relatif tingkat kerusakan digunakan rasio (k ), yaitu perbedaan ∆f antara frekuensi alami terukur di lapangan dengan frekuensi alami teoritis (frekuensi alami utuh) terhadap frekuensi alami utuh jembatan. k = Error! = Error! Dari nilai k yang diperoleh, dapat dibuat kriteria penilaian, sebagai berikut: Nilai k ≥ 20 % kondisi kritis (telah terjadi retak struktural) Nilai 15 % ≤ k ≤ 20 % kondisi kurang Nilai k = 10 % kurang cukup Nilai k = 0 % kondisi baik Nilai k sebesar 20 % identik dengan penurunan kapasitas daya pikul sebesar 40 % dan nilai k sebesar 10 % identik dengan penurunan kapasitas daya pikul sebesar 20 %. Apabila penilaian berdasarkan nilai perbedaan frekuensi ∆f alami terukur dengan frekuensi alami teoritis, maka akan dapat dibuat kriteria penilaian, sebagai berikut : Nilai ∆f ≥ 1 Hz kondisi kurang (telah terjadi retak struktural)
52 dari 82
Nilai 0,3 ≤ ∆f ≤ 0,5 Hz kondisi cukup Nilai ∆f ≤ 0,3 Hz kondisi baik 2. tingkat yang diperlukan dari ketahanan struktural terhadap tekanan angin dan efek angin lainnya; 3. tingkat yang diperlukan dari ketahanan struktural terhadap efek seismik. Jelaslah bahwa umur layan secara teknis dari suatu struktur jembatan adalah waktu dimana tahap inisiasi dan propagansi dari penurunan mutu jembatan mencapai "batas yang dapat diterima" yangbersifat menentukan untuk jembatan yang diberikan. Setelah itu, rehabilitasi jembatan adalah sesuatu yang diperlukan sebab salah satu faktor dasar kriteria yang ditandai di atas oleh (a)-(g) melebihi tingkat yang dapat diizinkan atau diperlukan. "Batas yang dapat diterima" mungkin tercapai dan kemudian terlewati dalam keseluruhan struktur, bagian-bagian tertentu dari itu atau bagian struktural individunya. Oleh karena itu, pekerjaan perbaikan atau rehabilitasi dapat menjadi bagian yang skalanya – mulai dari yang umum sampai ke bagin lokal saja. Keputusan yang relevan harus didasarkan pada hasil pemeriksaan, monitoring atau pengujian jembatan, tergantung pada skala penurunan mutu jembatan dan pentingnya jembatan untuk lalu lintas jalan raya atau jaringan jalan kereta api. Penilaian dan teknik evaluasi kondisi struktur jembatan teknis mengarah pada penentuan apakah "batas yang dapat diterima" terlewati atau tidak dan kepada prediksi jika dan ketika (setelah berapa banyak tahun) batas ini mungkin tercapai dan terlewati. Penilaian kondisi teknis jembatan merupakan arti penting utama dari keselamatan struktur ini. Oleh karena itu, haruslah dilakukan oleh staf yang mempunyai pengetahuan dan pengalaman luas di
53 dari 82
dalam teknologi bahan, mekanisme penurunan mutu, prosedur perilaku dan konstruksi struktural".
Ikhtisar ( tingkat presis i pengukuran) Penyelidikan Laboratorium
Penyelidikan Lapangan Survai um um Lapangan
Gambar 30 Informasi dari Tipe Penyelidikan yang Berbeda Untuk menilai kondisi teknis jembatan, beberapa penyelidikan pada umumnya dilakukan terlebih dahulu, menggunakan berbagai metode pendeteksian, monitoring dan pengukuran lain, yang dapat sangat maju dalam beberapa hal. Metoda tersebut adalah di luar lingkup manual ini, informasi tentang hal-hal tersebut dapat ditemukan di tempat lain. Bagaimanapun, suatu strategi umum penyelidikan dapat dinyatakan dengan format grafis sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 30. Suatu penilaian yang berjenjang pada umumnya didasarkan pada pemilihan penyelidikan dimana tipe, nomor; jumlah dan penempatan seharusnya "menjadi keseimbangan antara pengujian yang presisi yang memberikan wawasan lokal secara mendalam dan survei umum yang memberikan suatu peninjauan luas". Langkah yang pertama dalam kebanyakan kasus, sebuah survai umum di lapangan, yang mengizinkan suatu estimasi awal dari keselamatan jembatan dan suatu indikasi tindakan pencegahan segera jika diperlukan.
54 dari 82
Langkah kedua didasarkan pada banyak teknik penyelidikan, yang mana tersedia baik dalam di dalam pengujian lapangan dan laboratorium. Pilihan teknik harus dibuat secara individu tergantung pada tipe, bahan struktural dan skala dan tipe penurunan mutu jembatan sebagaimana pendeteksian dan monitoring lain diperlukan untuk menilai kondisi teknis struktur ini. Salah satu dari hal pokok tetapi merupakan permasalahan yang paling sulit untuk dipecahkan adalah evaluasi keselamatan jembatan dan prediksi umur layan teknis jembatan itu. Ada beberapa metode yang maju, kompleks dan tepat tersedia. Beberapa di antaranya didasarkan pada pendekatan probabilistik dan statistik termasuk analisa kehandalan. Penilaian umur layan berdasar pada penurunan mutu fisik adalah juga suatu masalah yang kompleks. Bagaimanapun, terdapat beberapa rumusan untuk meramalkan, contohnya, evolusi kedalaman karbonasi di dalam beton, konsentrasi klorida di dalam beton pada kedalaman dan waktu manapun, atau evolusi korosi di dalam tulangan baja struktural 5.2.2. Pemeriksaan dan pengujian lapangan dan monitoring Pada bagian ini akan dipaparkan mengenai pengujian-pengujian struktur jembatan untuk evaluasi teknis. Pengujian struktur jembatan lapangan dan monitoring dapat digolongkan ke dalam dua kelompok utama sebagai berikut: 1. Penyelidikan bahan yang dilakukan di lapangan dan menyangkut baik beton dan tulangan atau baja prategang sebagaimana baja struktural, tergantung pada bahan struktural jembatan. 2. Perilaku struktur dan bagian struktural akibat beban dinamis dan statis. Haruslah ditekankan bagaimanapun juga bahwa pengujian lapangan jembatan dengan beban statis dan dinamis dilakukan dalam banyak kasus pada jembatan baru, utamanya untuk
55 dari 82
jembatan penting, tepat sebelum dipergunakan untuk memeriksa ketelitian konstruksi dan keselamatan struktur. Dalam kasus yang sedemikian, pengujian lapangan pada umumnya dimasukkan sebagai "pengujian pembuktian beban". Metodologi pengujian beban pada umumnya disampaikan dalam peraturan atau panduan yang relevan. Hasil pengujian beban harus disimpan dalam arsip yang relevan dengan unit administrasi jalan raya sebagaimana hasil referensi untuk pengujian lapangan lebih lanjut. Perbandingan antara hasil pengujian pembuktian beban dan hasil pengujian yang dilakukan di bawah tingkat beban yang sama setelah suatu periode pemanfaatan jembatan tertentu setelah beberapa tahun menandai adanya perubahan positif atau negatif di dalam perilaku struktur, contohnya, peningkatan atau penurunan sifat elastik. Permasalahan teknis dan penelitian yang dihubungkan dengan uji lapangan jembatan sangat penting tetapi lebih kompleks. Beberapa keterangan umum diberi di bawah. Bagaimanapun, penyajian permasalahan ini secara detil di luar lingkup dari buku ini. Seperti disebutkan sebelumnya, kondisi teknis jembatan sebagian besar dipengaruhi oleh skala dan tipe penurunan mutu bahan. Oleh karena itu, perlu untuk menentukan karakteristik bahan yang nyata di dalam struktur sebagaimana jenis dan besarnya kerusakan bahan sebagai hasil pengaruh berbagai faktor kerusakan. Banyak teknik maju yang berbeda untuk menentukan sifat bahan dan untuk mendeteksi kerusakan bahan dan struktural selama uji lapangan jembatan. Sebagian besar adalah metoda yang tidak merusak. Sifat bahan sebagaimana pengrusakan bahan dan struktural untuk ditentukan selama pengujian lapangan dari jembatan beton
56 dari 82
dan baja yang didaftarkan pada Tabel 9 dan Tabel 10, berturutturut, bersama-sama dengan teknik yang relevan untuk mendeteksinya. Metoda pendeteksian yang didaftarkan pada Tabel 9. mempunyai ketelitian yang berbeda. Beberapa di antaranya memberi hasil yang mana perlu untuk dibuktikan oleh metoda lain, dengan pengujian laboratorium yang sesuai, atau dapat diperlakukan sebagai pendekatan saja. Situasi ini dihasilkan sebagian besar dari karakter yang kompleks dari pengujian lapangan itu sendiri, pelaksanaan di luar pada jembatan yang ada dengan elemen struktural suatu dari skala besar dibandingkan dengan spesimen dan elemen pada umumnya diuji di laboratorium. Sebagai contoh, palu beton tipe Schmidt yang umum digunakan, mengukur kekerasan permukaan beton dan mungkin bermanfaat untuk suatu studi dari selimut beton dan penempatan area lemah dibandingkan dengan untuk menentukan kuat tekan beton. Penentuan yang dapat dipercaya dari kuat tekan oleh metoda ini memerlukan kalibrasi khusus berdasarkan pada uji laboratorium yang dilakukan pada spesimen beton yang diambil dari struktur. Untuk menentukan kuat tekan beton di lapangan, suatu tipe khusus pengujian "tarikan ke luar/ pull out tes", mengatakan Pengujian CAPO. Kuat tekan beton sebanding dengan kekuatan penarikan yang dihasilkan oleh suatu dongkrak hidrolik . Tabel 9 Sifat Bahan dan Perusakan Bahan dan Struktural yang Ditentukan selama Uji Lapangan Jembatan Beton No. 1.
Sifat bahan dan perusakan bahan atau struktural Kuat tekan beton
Teknik pengetesan Palu beton tipe Schmidt's – ND (1) Ultrasonik - ND Pull-out (contohnya , Pengujian CAPO)- D (2)
57 dari 82
2.
3.
4.
5. 6.
7.
8.
9.
Pendeteksian rongga dan delaminasi dalam beton dan cacat lainnya Kedalaman selimut beton
Ultrasonik- ND Impact-echo- ND Scan dengan radar - ND Termografi - ND
Bidang magnetik- ND Scan dengan radar - ND Scan dengan Radiografi - ND Permeabilititas pengujian penyerapan permukaan Beton awal - ND Tes Udara Figg – PD (3) Karbonasi beton Pengujian fenolphtalin - Pd Konsentrasi Uji nitrat perak - PD klorida di Analisa kimia yang diterapkan untuk dalam beton contoh yang diperoleh dengan palu berputar (contohnya , metode pengambilan contoh debu pengeboran)- PD Korosi tulangan potensial Setengah Cell - PD Polarisasi arus anoda konstan - PD Probe ketahanan electrikal - PD Probe ketahanan polarisasi - PD Korosi tendon Pemeriksaan dengan penjelahan pascamelalui pengeboran lubang dan penegangan atau pemeriksaan visual tanpa instrumen pengrusakan lain PD termasuk tidak Pemeriksaan endoskopi - PD memadainya Teknik tekanan hampa udara - PD graut Ultrasonik- ND saluran kabel Radiografi- ND prategang Impact-echo- ND Penentuan Pembebasan tegangan dengan tegangan di pengeboran - PD lapangan dalam Metode pembebasan lain dengan beton, menggunakan meteran dari berbagai
58 dari 82
tulangan baja tipe (contohnya , pemotongan bagian atau kawat bahan dari elemen struktural) - D prategang (1) ND-non destructive tesing = pengujian tidak merusak , (2) Ddestructive tesing = pengujian yang merusak, (3) PD- partially desctrutive tesing = pengujian yang sebagian bersifat merusak Tabel 10
No. 1.
Sifat Bahan dan Cacat Bahan dan Struktural yang Ditentukan selama Pengujian Lapangan Jembatan Baja
Sifat bahan dan cacat bahan atau struktural Identifikasi logam, yaitu., tipe baja, besi tempa, aluminum campuran logam.
2.
Korosi baja struktural.
3.
Kedalaman pelapis pelindung antiKorosif (contohnya, pelapisan dengan cat).
Teknik Pengujian Pengujian Sparks- ND (1) Tes noda kimia- ND Tes Kekerasan (contohnya, pengujian Brinell, Rockwell atau Vickers)- ND penyelidikan struktural lapangan- ND Pengambilan spesimen bahan untuk analisa unsur di laboratorium- PD (2) Pemeriksaan visual tanpa instrumen atau dengan instrumen - ND Pengukuran kehilangan akibat korosi dalam elemen-elemen struktural- ND Korosi sambungan berbagai tipe (yaitu, paku keling, las, baut, perekat). Uji magnetik (contohnya, ultrameter)ND
59 dari 82
4.
5.
6.
Pendeteksian retak dan keganjilan lain dalam elemenelemen struktural dan sambungannya, terutama bagian las. Ketebalan Baja.
Palu beton- ND Uji magnetik- ND Scan dengan radiografi - ND Ultrasonik- ND
Penentuan tegangan lapangan.
Metode pembebasan tekanan dengan penggunaan ukuran berbagai tipe PD secara umum.
Mikrometer atau jangka sorong (elemen yang dengan mudah dapat diakses)- ND Ukuran ultrasonik atau alat lain (elemen yang tidak dengan mudah dapat diakses)- ND
(1) ND-non destructive tesing = pengujian tidak merusak, (2) PD- partially destructive tesing = sebagian bersifat merusak.
Cincin yang berkembang Lubang bor
Permukaan fraktur
Mandrel angker Cincin pendorong
Terpotong
Gambar 31 Gagasan Pokok untuk Pengujian CAPO
60 dari 82
pola perambatan gelombang
rongga
Gambar 32 Uji Kecepatan Pulsa Ultrasonik Kecepatan pulsa ultrasonik (secara normal 2050 kHz) tergantung pada sifat elastis (Modulus Young ) dan kepadatan beton. Perjalanan waktunya pulsa antara jarak antar-transduser tergantung pada kecepatan pulsa. Oleh karena itu, peralatan dapat dikalibrasi untuk membandingkan sifat bahan pada penempatan yang berbeda di dalam struktur dan untuk mendeteksi rongga, delaminasi dan keganjilan lain di dalam bahan itu. Untuk mendeteksi rongga, tulangan, saluran kabel prategang, delaminasi atau keganjilan lain, yang metoda ultrasonik, impactecho, radar dan radiografi dapat digunakan, secara skematik ditunjukkan pada Gambar 33 s/d Gambar 35. Beberapa informasi pokok tentang metoda ini diberikan dalam bab yang relevan. Lebih dari itu, termografi baru-baru ini diterapkan untuk mendeteksi beton yang keras dan tidak keras – perbedaan suhu antar-beton berbeda sekitar 3oC - sebagaimana untuk mendeteksi delaminasi beton, terutama di dalam lantai jembatan. Untuk perbaikan jembatan dan tujuan rehabilitasi, penentuan konsentrasi karbonasi dan klorida di dalam beton sebagaimana korosi tulangan baja dan kawat prategang menjadi perhatian utama. Volume penggantian beton yang menurun mutunya dan perkuatan tulangan yang terkorosi tergantung sebagian besar pada faktor yang tersebut di atas. Teknik modern mengizinkan monitoring beton bertulang dan struktur beton prategang dan
61 dari 82
untuk menyajikan luasan struktur yang menurun mutunya di dalam suatu format grafis, yang dikatakan sebagai "pemetaan" (lihat Gambar 36). ketukan palu
penerima / dengan tayangan
Gambar 33 Pengujian Impact-echo Suatu dampak mekanik yang menghasilkan suatu pulsa tekanan yang merambat dalam format gelombang dan terpantul dari ketidakmenerusan struktural dan geometris. Suatu prosedur pem-plot-an puncak spektral mengizinkan untuk menginterpretasikan data dari suatu scan struktur. penyebar sinyal
penerima Unit kendali dan perekam / tayangan
rongga atau bentuk bentuk lai nnya
Gambar 34 Scan Radar Keseluruhan area struktur dapat di-scan oleh radar pada kecepatan yang dapat diterima untuk mendeteksi sebagian besar cacat di bawah permukaan. Kekosongan dan ketidakmenerusan lain di dalam beton dideteksi oleh pengamatan atas variasi di transmisi frekuensi pulsa radio melalui bahan
62 dari 82
sumber sinar-x dan sinar gamma
film s ensitif terhadap si nar - x
Gambar 35 Scan Radiografi Kehilangan energi sinar yang melintas melalui suatu bahan heterogen seperti beton tergantung pada kepadatan bahan itu. Menjadi lebih besar pada sebagian kepadatan yang lebih tinggi. Metoda dapat juga berguna untuk memberi suatu gambaran suatu luasan yang lumayan kecil, memperlihatkan ukuran dan posisi tulangan dan tendon
LEGENDA
Delaminasi Tambalan s ebelum di-overlay
Gambar 36 Rekaman Infra Merah Suatu contoh hasil cetakan komputer dari penemuan melalui penyelidikan inframerah. Suatu plot dari penunjukan tidak regular termal dari delaminasi dan menambal pelat lantai jembatan
63 dari 82
vo l tm e t e r d e n g a n ta h a n a n ti n g g i Elektroda referensi J e m b a ta n Konduksi
Koneks i E l e k t ri k k e tulangan
Beton Tulangan
Gambar 37 Sirkuit untuk Pengukuran Potensial Setengah Sel Pengembangan korosi juga dinyatakan oleh nilai-nilai potensi elektrik stationer di dalam bagian yang berbeda dari struktur. Berikut ini adalah petunjuk untuk menginterpretasikan pembacaan potensial: lebih negatif dibanding dari 350 mV- 95% kemungkinan korosi, nilai 200 mV s/d 350 mV- 50% kemungkinan korosi, lebih sedikit negatif dari 200 mV - 5% kemungkinan korosi. Salah satu metoda modern untuk memonitor korosi tulangan adalah pemetaan potensi setengah sel (lihat Gambar 37). Garisgaris Iso-potential diperoleh dalam format grafis untuk menentukan pengembangan korosi di dalam elemen struktural (lihat Gambar 38). Teknik modern mengizinkan untuk memperoleh gambar dengan berbagai warna dari garis-garis isopotential (ekuipotensial) (pada umumnya merah- korosi tinggi tingkat lanjut, sampai dengan biru- ketiadaan korosi). Salah satu permasalahan yang paling sulit adalah pemeriksaan kabel prategang di dalam jembatan yang ada. Terdapat beberapa
64 dari 82
metoda untuk melakukan itu, yang mana biasanya memberikan informasi yang tidak cukup dan diragukan pada kondisi teknis riil tendon dan blok angkernya. Oleh karena itu, metoda yang paling umum dan dapat dipercaya umum adalah inspeksi visual dengan penjelajahan lubang yang dibor menggunakan endoskop sebagaimana yang diperlihatkan pada Gambar 39. Batang pengantung
Gelagar
bagian bawah lantai
Jalan raya
Bag. muka dari balok lantai pelengkung
Gambar 38 Contoh Garis-garis Isopotensial untuk Penentuan Letak Korosi yang Muncul di dalam Element Struktural Tampilan
Panjang 290 - 1150 m m Diam eter 1,7 - 20 mm
Caha ya yang disebarkan melalui fiber-optik untuk mengiluminasi daerah yang dicurigai
Perlengkapan penglihatan Sumber cahaya
lubang diameter 25 mm yang diluban gi ke bagian saluran kabel prategang
Rongga Saluran kabel Graut Tendon
Gambar 39 Pemeriksaan Endoskop Kabel dan Saluran Kabel Prategang
65 dari 82
Pengeboran dan teknik hampa udara/ tekanan mungkin memberi banyak informasi bermanfaat. Sekalipun rongga di dalam saluran kabel dan korosi tendon tidak terjadi bersama-sama. Metoda ultrasonik dan impact-echo, baru-baru ini diterapkan pada banyak negara-negara untuk pemeriksaan tendon, memberi hasil yang sesuai dengan inspeksi visual dengan cara yang sama selagi aplikasi radiografi adalah agak terbatas oleh karena mahalnya biaya, konsumsi waktu dan berbagai kesulitan di dalam menginterpretasikan foto dalam banyak kasus. Tentu saja, penyelidikan bahan juga dilakukan sepanjang uji lapangan jembatan baja, seperti yang terdaftar pada Tabel 10. Identifikasi bahan merupakan bagian penting utama baik untuk evaluasi kondisi jembatan dan rencana proses rehabilitasi, jika perlu. Dalam banyak kasus, rencana kontrak atau gambar pabrik tidaklah tersedia. Oleh karena itu, analisa kimia harus dilakukan untuk menentukan kemampuan baja untuk dapat dilas , proses pengelasan tertentu untuk digunakan, dll. Beberapa dari teknik untuk mengidentifikasi bahan terdaftar pada Tabel 10 dikembangkan beberapa tahun yang lalu, contohnya , pengujian spark atau pengujian spot kimia. Selama pemeriksaan lapangan jembatan baja, perhatian khusus harus diberikan untuk mendeteksi retak dan cacat lain di dalam elemen struktural dan hubungan yang dilas. Retak dapat merupakan bagian dari gejala alamiah yang berbeda, contohnya, retak fatik atau retak fraktur. Cacat dalam las terjadi selama kristalisasi las pada suhu 1100-1300°C, selama pendinginan dengan sendirinya pada suhu 100-300°C, dan sebagai hasil efek fatik setelah pemanfaatan yang lama jembatan. Cacat dapat terjadi pada permukaan las atau di dalam las. Cacat dapat berwujud retak longitudinal atau transversal, ketiadaan penetrasi penuh las, alur yang menyusut, lubang gas, ampas bijih
66 dari 82
pemasukan logam atau dan ketidakteraturan dimensi dan bentuk. Cacat ini pada umumnya dideteksi dengan cara teknik radiografi dan ultrasonik, yang dengan singkat diperkenalkan di atas. Dimensi baja yang nyata dari elemen struktural baja diperlukan ketika, sebagai contoh, memperhitungkan penaksiran beban dari suatu jembatan yang direhabilitasi di mana elemen struktural primer tetap pada tempatnya. Oleh karena itu, metoda yang sesuai untuk mengukur ketebalan baja harus diterapkan. Ketebalan nyata penampang elemen struktural mencerminkan kondisi sekarang dari baja (contohnya, kehilangan akibat korosi dapat diperkirakan). Seperti disebutkan pada bagian awal, di samping penyelidikan bahan, penyelidikan perilaku struktur di bawah beban statis dan dinamis dilakukan dalam banyak kasus selama uji lapangan jembatan. Penyelidikan statis dan dinamis dilakukan biasanya pada jembatan yang sudah ada, ketika beberapa keraguan muncul menyangkut kondisi teknis struktur dan keputusan harus dibuat menyangkut pemanfaatan jembatan lebih lanjut, perbaikan, rehabilitasi atau penggantian utamanya. Lebih dari itu, jenis pengujian jembatan juga dilaksanakan untuk tujuan riset, contohnya, ketika peraturan perancangan baru perlu untuk dibuktikan secara eksperimen, atau karakteristik dinamis nyata struktur adalah untuk ditentukan untuk menaksir kepekaan struktur terhadap efek dinamis dari berbagai tipe jembatan, dll. Pengujian lapangan jembatan dapat membantu pengelola jembatan: 1. untuk memverifikasi teknik analisa dan perancangan baru, 2. untuk menentukan mengapa cacat tertentu di dalam jembatan dapat berkembang, 3. untuk meninjau kembali kapasitas batasan jembatan, 4. untuk menentukan kapasitas beban jembatan,
67 dari 82
5. untuk menentukan jika struktur saat ini memerlukan modifikasi besar, 6. untuk menentukan efek modifikasi terakhir pada kapasitas beban, 7. untuk menentukan respon jembatan akibat efek beban acak dan fatik, 8. untuk menentukan model beban yang sesuai untuk memprediksi beban di atas jembatan dalam periode yang diperpanjang, 9. untuk menentukan sifat dinamis jembatan baik terhadap angin, gempa bumi atau beban tumbukan. Oleh karena itu, dalam mayoritas besar kasus, uji lapangan jembatan akibat beban statis dilakukan untuk tujuan umum yang berikut ini: 1. untuk membandingkan perilaku nyata jembatan dengan model teoritisnya yang diasumsikan pada proses perancangan atau pada analisa teoritis yang diakukan sebelum pengujian lapangan, 2. untuk menguji ketepatan pelaksanaan jembatan, 3. untuk menentukan daya-dukung nyata jembatan, terutama kapasitas lama, dan untuk menaksir marjin keselamatan struktur. Tujuan tertentu dari pengujian mungkin berbeda tergantung pada jembatan itu. Bagaimanapun, distribusi beban untuk menentukan interaksi aktual bagian struktural primer dan sekunder diuji secara umum. Terutama penting dalam kasus jembatan tua yang dirancang dengan menggunakan metoda analisa yang disederhanakan sebagaimana dalam kasus jembatan dengan kerusakan berbagai tipe (contohnya, jembatan beton dengan retak di dalam elemen struktural, yang terutama di bagian diafragma), di mana interaksi elemen dapat menjadi lebih lemah dibanding diramalkan dalam tahap perancangan.
68 dari 82
Pembebanan statis jembatan jalan raya pada umumnya diterapkan oleh kendaraan dengan beban dan jarak yang diketahui, menirukan kendaraan standar yang relevan. Dalam beberapa kasus, beban statis dapat diterapkan dengan menggunakan metoda lain, contohnya, dongkrak hidrolik atau blok beton yang dikehui beratnya. Pengujian lapangan dengan menggunakan pembebanan statis dilakukan menurut program tertentu yang dikembangkan sebelum penyelidikan jembatan dan menyangkut baik cara pembebanan (contohnya, jumlah kendaraan, massa dan distribusinya di atas jembatan yang memberi momen lentur atau gaya geser maksimum dalam struktur, urutan dan jangka waktu dari siklus pembebanan dan penghilangan beban, dll.) dan parameter yang untuk diukur, termasuk teknik pengukuran dan peralatan. Sepanjang pengujian, perpindahan struktur sebagaimana regangan elemen struktural di dalam lokasi kritisnya diukur dengan menggunakan berbagai teknik dan peralatan pengukuran. Secara umum, perpindahan dapat dipertimbangkan suatu ukuran kekakuan struktural, sedangkan regangan adalah suatu ukuran kerja bahan di dalam struktur itu. Perpindahan struktur akibat pembebanan statis dapat diukur dalam arah horisontal dan arah vertikal tetapi perpindahan vertikal, dinyatakan pada umumnya sebagai lendutan elemen struktural, diukur dalam setiap kasus, menggunakan dial gauge, LVDT (Transducer dengan perbedaan voltase linier) yang difabrikasi, pengukuran kerataan atau teknik pengukuran lain. Nilai-nilai yang terukur dari perpindahan, kebanyakannya adalah lendutan, dibandingkan dengan nilai-nilai yang terhitung yang sesuai untuk beban standar, beban perancangan dan dan sesuai dengan kendaraan yang diterapkan pada pengujian. Nilai-nilai
69 dari 82
yang terukur biasanya lebih kecil dibandingkan dengan yang dihitung, sebab model perhitungan (bahkan yang sangat kompleks pun dengan menggunakan komputer) selalu lebih sederhana dibanding struktur yang riil (lihat Gambar 40). Ketika situasi yang berlawanan terjadi, berarti proses kerusakan struktur telah mencapai tahap yang sangat lanjut. Bagaimanapun, ketika interaksi transversal elemen struktural diuji di bawah pembebanan tidak seragam, nilai-nilai yang dihitung dapat kurang dari yang terukur dalam beberapa bagian dari struktur sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 40. Kemudian hal tersebut menunjukkan bahwa interaksi transversal yang nyata menjadi lebih baik dibanding yang dihasilkan model perhitungan. Salah satu ukuran pokok kualitas struktural adalah perilaku elastis jembatan di bawah siklus pembebanan dan penghilangan beban. Lendutan permanen izin maksimum (y p) setelah penghilangan beban pada umumnya diberikan dalam regulasi atau standar relevan sebagai fraksi dari lendutan maksimum (y max ) di bawah pembebanan, contohnya, y p < 0.2 y max . Bandingkan nilai-nilai y p yang diukur sepanjang pengujian, dan yang dilakukan pada suatu interval waktu tertentu (contohnya lima tahun), perilaku elastis struktur dapat diperkirakan. Suatu penurunan sifat elastis menandai adanya beberapa cacat bahan atau kerusakan struktural.
70 dari 82
Yang dihitung Yang diukur
Gambar 40 Perbandingan Suatu Contoh Lendutan yang Terhitung dan yang Terukur (yang terlihat di dalam tanda kurung) dari Gelagar Utama akibat Pembebanan (a) Simetris dan (b) Tidak Simetris Untuk menentukan tegangan pada lokasi jembatan yang diberikan, tegangan pada umumnya diukur dengan menggunakan berbagai teknik, kebanyakan dengan teknik elektrik dengan penggunaan strain gauge yang menggunakan batasan ketahanan atau kapasitas listrik. Teknik pengukuran sekarang ini sangat maju dan banyak tipe peralatan tersedia. Oleh karena variasi yang besar dari instrumentasi, mustahil untuk menyajikannya secara detil dalam buku ini. Sekalipun, nampaknya perlu untuk mengindikasikan bahwa secara tidak berurutan teknik pengukuran tertentu diterapkan, semua
71 dari 82
pengujian jembatan pada umumnya menggunakan peralatan yang berikut ini: 1. Transduser , 2. Pengatur dan pembesar sinyal, 3. Perekaman dan pemroses data. Teknik komputer untuk merekam dan menangani pengukuran data sekarang ini secara luas digunakan. Dalam hal jembatan penting atau untuk tujuan riset, tes dinamis adalah juga dilakukan. Jembatan diuji di bawah beban dinamis yang sebagian besar untuk dua tujuan yang berikut: untuk memperoleh data karakteristik dinamis jembatan, untuk memperoleh suatu perkiraan ketentuan izin beban dinamis (faktor tumbukan) yang dapat digunakan dalam evaluasi jembatan. Uji dinamis pada jembatan jalan raya dapat dilakukan menggunakan pembebanan berikut: 1. lalu-lintas normal, 2. kendaraan atau mesin uji, 3. pelepasan mendadak lendutan dengan mewujudkan suatu beban yang berkait dengan struktur, 4. pembuatan gelombang eksitasi sinusoidal, 5. alat masukan energi, 6. pengereman kendaraan atau suatu mesin pada jembatan, 7. Impak yang dihasilkan oleh suatu kendaraan yang berjalan melalui palang baku (dalam kasus jalan raya). Secara umum, pengujian kebanyakan dilakukan dengan lalu lintas normal atau dengan kendaraan uji. Dalam kasus lalu lintas normal, data yang sangat berarti untuk suatu evaluasi yang realistis dari karakteristik dinamis struktur dan penaksiran jangkauan tekanan yang diperlukan untuk perhitungan fatik dapat diperoleh. Pemanfaatan normal jembatan adalah paling mewakili untuk mengamati perilaku dinamisnya.
72 dari 82
Data yang diperoleh dari pengujian dilakukan di bawah lalu lintas normal yang tak terkendali untuk suatu waktu yang cukup lama, mengizinkan estimasi suatu ketentuan izin beban dinamis menggunakan analisa statistik. Bagaimanapun, pelaksanaan dari kendaraan atau mesin uji dengan beban gandar dan jarak di atas jembatan yang diketahui pada berbagai kecepatan sepertinya paling umum yang digunakan pada uji lapangan. Secara normal, satu (atau lebih dalam beberapa kasus khusus) kendaraan yang terdahulu diterapkan untuk uji statis digunakan untuk uji dinamis. Pengujiian seperti itu memberikan informasi tentang beberapa karakteristik dinamis yang dipilih dari jembatan secara umum. Selama pengujian dinamis, parameter berikut ini menandai perilaku dinamis suatu jembatan pada umumnya diukur: 1. frekuensi alami 2. bentuk mode, 3. faktor redaman. Beberapa teknik pengukuran diterapkan untuk mengukur parameter di atas. Secara umum, peralatan untuk uji dinamis jauh lebih kompleks dan mahal dibanding yang berlaku pada uji statis. Penyajian metoda uji dan peralatan yang relevan di luar runang lingkup buku ini. Bagaimanapun, haruslah ditunjukkan bahwa bagian utama dari sekumpulan pengukuran secara umum sama halnya dengan uji statis tetapi karakteristik tipe dan pengukuran dari peralatan dinamis berbeda. Masalah utama pengukuran terdiri dari sejumlah besar regangan, yang harus dibaca pada kecepatan scan tinggi. Khususnya, suatu pengukuran multisaluran dan peralatan perekam untuk uji dinamis dan suatu sistem akuisisi data yang terkomputerisasi diperlukan.
73 dari 82
Hasil uji dinamis disajikan dalam format grafis atau digital. Suatu contoh yang diidealkan dari suatu vibrograf menyangkut perpindahan vertikal dinamis gelagar jembatan utama ditunjukkan Gambar 41. Dapat dilihat bahwa vibrograf mengizinkan penentuan tiga karakteristik dinamis jembatan yang disebutkan di atas. Sebagai contoh, faktor redaman [itu] (contohnya, penyusutan logaritmik) dapat ditentukan dari bagian dari vibrograf yang sesuai dengan getaran bebas (bagian ditandai oleh S pada Gambar 2-21). Pengukuran modern dan teknik pengolahan data memungkinkan kita untuk memperoleh nilai-nilai dari karakteristik dinamis yang secara langsung dalam format numerik.
delta
y av y max
ts
y st
tw
w
ts
s
Gambar 41 Suatu Contoh Vibrograf Ideal dari Perpindahan Vertikal Gelagar Jembatan. O- penanda waktu (1 s = 1 detik), P - didapat ketika poros sumbu kendaraan pertama berada di atas jembatan dan didapat ketika poros sumbu kendaraan yang terakhir keluar dari jembatan, W - jangka waktu getaran paksa, S jangka waktu getaran bebas, y st - perubahan statis, y av - garis perubahan rata-rata, y max - perubahan dinamis maksimum, delta - amplitudo getaran, t w periode getaran paksa, t s - periode getaran bebas (periode alami)
74 dari 82
Tes dinamis dilakukan pada suatu interval waktu tertent, contohnya dalam waktu lima tahun memperbolehkan kita untuk menguji variasi dalam perilaku dinamis struktur. Sebagai contoh, suatu peningkatan faktor redaman menandai adanya secara umum suatu pengurangan sifat elastis struktur akibat beberapa kerusakaan struktural dan cacat bahan. Dengan cara yang sama untuk uji statik lapangan, pengujian dinamis pada umumnya dilakukan menurut program tertentu yang dikembangkan sebelum pengujian. Program harus disiapkan oleh staffrancang-bangun yang sangat berpengalaman. Dalam beberapa kasus, suatu analisa teoritis dinamis lebih lanjut dibuat untuk memperbandingkan perilaku dinamis yang diprediksi dari struktur tersebut dengan perilaku dinamis aktualnya yang ditentukan dari penguian lapangan. Di dalam analisa yang teoritis, suatu interaksi antara struktur itu sendiri dan kendaraan uji diyatakan dalam wujud lebih atau kurang model kompleks harus dipertimbangkan dengan seksama. Tes dinamis juga mengizinkan kita untuk menguji kelayakan untuk getaran jembatan. Sangat penting dalam kasus jembatan pejalan kaki yang kurang kaku atau, kasus yang lebih umum, ketika getaran struktur dirasakan oleh para pemakainya sebagai hal yang terlalu sering terjadi. Akhirnya, haruslah ditunjukkan bahwa uji lapangan jembatan mungkin mahal dalam banyak kasus tetapi, secara umum, biaya mereka adalah tidak signifikan dibandingkan dengan pembangunan jembatan baru. Uji lapangan dapat juga menunjukkan bagian-bagian struktur yang diperlukan untuk diperbaiki atau diperkuat. Lebih dari itu, uji lapangan pada umumnya menyediakan informasi jika tidak dapat diperoleh, contohnya, menyangkut pengurangan [ketidakpastian statistik, beban ultimit, lendutan, getaran layan, data untuk analisa fatik.
75 dari 82
Sebagaimana disebutkan di atas, uji lapangan jembatan adalah suatu bagian integral inventaris dan estimasi jembatan. 5.2.3. Uji laboratorium Uji laboratorium dihubungkan dengan penilaian dan evaluasi jembatan yang ada pada umumnya dilakukan pada spesimen yang diambil dari struktur yang dievaluasi. Dalam beberapa kasus, bagian struktural yang dipotong dari struktur itu (contohnya, fragmen hubungan jembatan baja, perletakan atau elemen jembatan dari sambungan siar-muai) diuji. Uji yang dilakukan pada keseluruhan elemen struktural yang diambil dari struktur yang ada (contohnya, balok beton pratekan) jarang dilakukan. Dalam kasus jembatan beton, spesimen bahan mungkin spesimen beton, tulangan atau baja prategang. Secara umum, mereka diuji dalam laboratorium menurut prosedur yang baku, yang mungkin berbeda tergantung pada negara tetapi pada umumnya berhubungan dengan penentuan sifat bahan yang terdaftar pada Tabel 11. Dalam kasus jembatan baja, spesimen baja struktural kebanyakan diuji untuk menentukan sifat bahan yang terdaftar pada Tabel 11. Bagaimanapun, dalam beberapa kasus, fragmen struktural secara relatif dipotong dari struktur juga diuji, sebagian besar untuk menentukan karakteristik fatik dari suatu hubungan. Uji laboratorium menyangkut sifat mekanis bahan kebanyakan bersifat merusak dan dilakukan menggunakan mesin uji dari berbagai tipe. Lingkup pengujian tergantung pada kebutuhan individual. Untuk tujuan rehabilitasi jembatan, identifikasi bahan (B.1, C.1, D.1 dalam Tabel 11), terutama mengenai jembatan baja tua merupakan bagian kepentingan pokok untuk memilih suatu
76 dari 82
bahan yang sesuai untuk perbaikan atau perkuatan. Sama halnya, beton dan sifat tulangan baja aktual dalam struktur harus dikenal sebelum proses perancangan rehabilitasi. Tabel 11 Sifat Bahan yang Diuji dalam Laboratorium pada Spesimen yang Diambil dari Jembatan Beton dan Baja A. Beton
Kuat tekan Specific gravity permeabilitas ketahanan beku konsentrasi klorida dan bahan kimia lain Struktur internal bahan
Jembatan beton B. Tulangan C. Baja baja Prategang Identifikasi bahan hubungan teganganregangan – kuat tarik, titik leleh dan modulus Young Struktur Internal bahan
Identifikasi bahan Kuat tarik Struktur internal bahan Sifat mekanik lain – jika diperlukan
Jembatan baja D. Baja struktural Identifikasi bahan Hubungan tegangan regangan Ketahanan fatik Ketahanan getas fraktur Struktur internal bahan
Kuat tekan beton (A.1) dapat ditentukan dengan perolehan spesimen inti struktur yang menggunakan suatu mesin bor khusus dan peengujian specimen tersebut. Spesimen adalah silinder dengan garis tengah pada umumnya bervariasi mulai dari 8 s/d 16 cm, tergantung pada ukuran agregat, dan dengan panjangnya yang lebih disukai dua kali garis tengah, jika mungkin. Perolehan spesimen dari struktur memerlukan ketelitian dan perhatian khusus, sebab sebagian tulangan baja atau tendon prategang dapat rusak atau bahkan terputus selama pengeboran. Lebih dari itu, beton yang diperoleh harus cukup kuat. Beton
77 dari 82
yang tidak keras, menurun mutunya secara umum terlalu lemah untuk dapat diperoleh. Lubang bor yang tersisa dalam struktur setelah pengambilan inti spesimen harus dengan segera diisi dengan beton atau bahan perbaikan sesuai yang lain. Dalam beberapa hal, untuk menentukan penyebab lingkungan tertentu yang mengarah pada penurunan mutu beton, analisa kimia dilakukan untuk mendeteksi bahan kimia berbahaya dan konsentrasinya dalam bahan (A.5). Analisa pada umumnya dilakukan pada potongan beton yang secara visual menurun mutunya yang diambil dari struktur. Sebagai tambahan, suatu analisa petrografik yang menggunakan teknik mikroskop dapat dilaksanakan untuk mendeteksi rongga, retak pada agregat kasar, retak atau debonding antara agregat dan substrat sebagaimana cacat lain dalam struktur beton internal (A.6). Pengamatan dapat dibuat pada potongan sisa beton dari uji kekuatan yang sebelumnya dilakukan atau pada potongan bahan yangdiambil secara langsung dari struktur itu. Specific gravity , permeabilitas dan ketahan beku beton (A.2, A.3, A.4) ditentukan, jika diperlukan, menggunakan prosedur baku. Uji seperti itu mengizinkan kita untuk memperoleh informasi tentang kualitas beton dalam struktur jembatan, sebagian besar berkenaan dengan ketahanan bahan. Uji identifikasi bahan pada tulangan baja (B.1) dilakukan pada spesimen yang dipotong dari tulangan individual struktur, selagi kasus baja prategang (C.1), pada kawat individual yang dipotong dari tendon. Dengan cara yang sama, identifikasi bahan baja struktural (C.1) dilakukan pada spesimen (juga disebut kupon) yang dipotong dari elemen jembatan. Pemilihan lokasi darimana kupon dipotong merupakan bagian penting utama. Lokasi mungkin dipindahkan baik dari elemen struktural sekunder (contohnya , pengaku diafragma) dan elemen
78 dari 82
struktural yang primer (contohnya, gelagar utama). Tergantung pada lokasi elemen dan kupon, konsekuensi dari keselamatan sebagai hasil pengurangan penampang dari unsur yang diberikan harus dianalisa. Perbaikan yang sesuai harus disajikan untuk memelihara daya-dukung jembatan, contohnya detail perbaikan baut atau las. Identifikasi bahan dilakukan menggunakan analisa kimia sebagaimana cara penyelidikan mikroskopik struktur internal baja. Sebagaimana yang disebutkan di atas (lihat Bagian 4.3), baja harus dikenali, terutama dalam hal jembatan tua , yang kebanyakan untuk menentukan kemampuan untuk dapat dilasnya dan proses las untuk digunakan selama perbaikan atau rehabilitasi struktur itu. Pengamatan mikroskopik atas struktur internal tulangan, prategang dan baja struktural dilaksanakan dalam kasus kerusakan struktural untuk memahami dan menentukan mengapa bagian bahan tertentu adalah runtuh. Sifat mekanis pokok penulangan, prapenegangan dan baja struktural (B.2, C.2, D.2) pada umumnya ditentukan pengujian tarik menggunakan uji mesin standar dan strain gauge berbagai tipe untuk mengukur regangan selama pengujian. Uji seperti itu mengizinkan penentuan hubungan tegangan-regangan dan karakteristik bahan lain sebagai hasil, dari titik leleh, kuat tarik, dan Modulus Young. Dalam kasus baja struktural, uji fatik sebagaimana pengujian ketahanan getas fraktur dapat dilakukan pada kupon itu. Prosedur uji secara normal distandarkan tetapi pengujian itu sendiri dilaksanakan ketika keraguan serius terjadi mengenai fatik dan ketahanan retak fraktur dari bahan di jembatan ada yang diberikan. Dalam beberapa situasi, bagian-bagian dari struktur, kebanyakan sambungan dilas, dapat dipindahkan dari jembatan dan diperlakukan terhadap beban fatik dalam suatu mesin uji khusus. Ketahanan retak fraktur pada umumnya diuji
79 dari 82
pada spesimen standar yang ditakik dengan cara uji tumbukan menggunakan palu pendulum yang terayun, kebanyakan tipe Charpy . Jumlah energi tumbukan yang dulu digunakan untuk membuat fraktur spesimen dipertimbangkan sebagai suatu ukuran fraktur bahan. Retak fraktur normal dari struktur granular ketika fraktur fatik secara normal mempunyai sebuah struktur yang berserat. Hal ini memungkinkan kita untuk membedakan dan menentukan penyebab kerusakan struktural dalam elemen jembatan. Dalam beberapa kasus tertentu, uji tambahan mungkin dilakukan dalam laboratorium, yang kebanyakan pada kawat yang diambil dari tendon prategang (C.4), contohnya pengujian kontrafleksi, uji torsi atau uji perpanjangan. Uji tersebut pada umumnya dilakukan menurut prosedur baku. Uji laboratorium adalah elemen yang sangat penting yang melengkapi pemeriksaan jembatan dan uji lapangan jembatan. Dalam banyak kasus, hasil ujii laboratorium adalah suatu faktor yang bersifat menentukan dalam memilih suatu solusi bahan yang sesuai untuk perbaikan, rehabilitasi atau modernisasi jembatan.
80 dari 82
Pengusul / Penyusun : Subdit Penyiapan Standar dan Pedoman Dit. Bina Teknik Ditjen Bina Marga Departemen Pekerjaan Umum Tim Pembahas Pemeriksaan Jembatan Rangka Baja: No.
Nama
Instansi
1
Ir. Lany Hidayat, M.Si
Widiaswara
2
Dr. Ir. John Dachtar
3
Ir. Bambang Widianto,M.Eng.Sc.
4
Ir. Suhartono Irawan, M.Eng.Sc
Konsultan
5
Dr. Ir. Made Suangga, M.Sc
Universitas
6
Ir. Herman Darmansyah, MT
Dit. Bintek
7
Ir. Syarkowi, M.Sc.
BBPJN. III
8
Ir. Djoko Sulistyono, M.Eng.Sc
BBPJN. IV
9
Ir. Iwan Zarkasi, M.Eng.Sc.
BBPJN. V
10
Ir. Herry Vaza, M.Eng.Sc.
Dit. Bintek
11
Ir. Subagyo, CES
Dit. Jln&Jbt Wil. Timur
12
Ir. Nandang Syamsudin, MT
Puslitbang Jalan dan Jembatan
13
Ir. Hisar Marpaung
Puslitbang Jalan dan Jembatan Widiaswara
SNVT. P2JJ. Prop. Kaltim
81 dari 82
