tugas jembatan

JEMBATAN

I.TINJAUAN UMUM

Jembatan dapat didefinisikan sebagai suatukonstruksi atau struktur bangunan yang menghubungkanrute atau lintasan transportasi yang terpisah baikoleh sungai, rawa, danau, selat, saluran, jalan raya,jalan kereta api, dan perlintasan lainnya. Konstruksisuatu jembatan terdiri dari bangunan atas, bangunanbawah dan pondasi. Sesuai dengan istilahnya bangunanatas berada pada bagian atas suatu jembatan yangberfungsi untuk menampung semua beban yang ditimbulkanoleh lalu lintas kendaraan atau orang yang kemudiandisalurkan ke bagian bawah. Sedang bangunan bawahterletak di bawah bangunan atas yang berfungsi untukmenerima atau memikul beban-beban yang diberikanbangunan atas dan kemudian menyalurkan ke pondasi.Pondasi berfungsi menerima beban-beban dari bangunanbawah lalu disalurkan ke tanah. Jenis pondasitergantung dari kondisi tanah dasarnya, dapatmenggunakan tiang pancang, tiang bor, atau sumuran.

Jenis-jenis jembatan cukup banyak tergantung darisudut pandang yang di ambil. Berdasar bahanbangunannya sendiri jembatan dapat dikelompokkansebagi berikut :

1

1. Jembatan kayu Jembatan kayu merupakan jembatan sederhana yangmempunyai panjang relatif pendek dengan beban yang diterima relatifringan. Meskipun pembuatannya menggunakan bahanutama kayu, struktur dalam perencanaan ataupembuatannya harus memperhatikan danmempertimbangkan ilmu gaya (mekanika).

2. Jembatan pasangan batu dan batu bata Jembatan pasangan batu dan bata merupakan jembatan yang konstruksi utamanya terbuat dari batu dan bata. Untuk membuat jembatan dengan batu dan bata umumnya konstruksi jembatan harus dibuat melengkung. Seiring perkembangan jaman jembatan ini sudah tidak digunakan lagi.

2

3. Jembatan beton bertulang dan jembatan beton prategang (prestressed concrete bridge)Jembatan dengan beton bertulang pada umumnyahanya digunakan untuk bentang jembatan yangpendek. Untuk bentang yang panjang seiring denganperkembangan jaman ditemukan beton prategang.Dengan beton prategang bentang jembatan yangpanjang dapat dibuat dengan mudah.

4. Jembatan baja Jembatan baja pada umumnya digunakan untukjembatan dengan bentang yang panjang dengan bebanyang diterima cukup besar. Seperti halnya betonprategang, penggunaan jembatan baja banyakdigunakan dan bentuknya lebih bervariasi, karenadengan jembatan baja bentang yang panjangbiayanya lebih ekonomis.

5. Jembatan komposit Jembatan komposit merupakan perpaduan antara dua

bahan yang sama atau berbeda dengan memanfaatkan

sifat menguntungkan dari masing – masing bahan

tersebut, sehingga kombinasinya akan menghasilkan

elemen struktur yang lebih efisien.

Ditinjau dari fungsinya maka jembatan dapatdibedakan menjadi :

1. Jembatan jalan raya (highway bridge) Jembatan yang direncanakan untuk memikul beban

3

lalu lintas kendaraan baik kendaraan berat maupunringan. Jembatan jalan raya ini menghubungkanantara jalan satu ke jalan lainnya.

2. Jembatan penyeberangan (foot bridge) Jembatan yang digunakan untuk penyeberangan

jalan. Fungsi dari jembatan ini yaitu untuk

memberikan ketertiban pada jalan yang dilewati

jembatan penyeberangan tersebut dan memberikan

keamanan serta mengurangi faktor kecelakaan bagi

penyeberang jalan.

4

3. Jembatan kereta api (railway bridge) Jembatan yang dirancang khusus untuk dapatdilintasi kereta api. Perencanaan jembatan inidari jalan rel kereta api, ruang bebas jembatan,hingga beban yang diterima oleh jembatandisesuaikan dengan kereta api yang melewatijembatan tersebut.

4. Jembatan darurat Jembatan darurat adalah jembatan yang

direncanakan dan dibuat untuk kepentingan darurat

dan biasanya dibuat hanya sementara. Umumnya

jembatan darurat dibuat pada saat pembuatan

jembatan baru dimana jembatan lama harus

dilakukan pembongkaran, dan jembatan darurat

dapat dibongkar setelah jembatan baru dapat

berfungsi.

Ditinjau dari sistem strukturnya maka jembatan dapat dibedakan menjadi sebagai berikut :

1. Jembatan lengkung (arch bridge) Pelengkung adalah bentuk struktur non linier yangmempunyai kemampuan sangat tinggi terhadap responmomen lengkung. Yang membedakan bentuk pelengkungdengan bentuk – bentuk lainnya adalah bahwa keduaperletakan ujungnya berupa sendi sehingga padaperletakan tidak diijinkan adanya pergerakankearah horisontal. Bentuk Jembatan lengkung hanyabisa dipakai apabila tanah pendukung kuat dan

5

stabil. Jembatan tipe lengkung lebih efisiendigunakan untuk jembatan dengan panjang bentang100 – 300 meter.

Gambar 1. Jembatan Lengkung

2. Jembatan gelagar (beam bridge) Jembatan bentuk gelagar terdiri lebih dari satu

gelagar tunggal yang terbuat dari beton, baja

atau beton prategang. Jembatan jenis ini

dirangkai dengan menggunakan diafragma, dan

umumnya menyatu secara kaku dengan pelat yang

6

merupakan lantai lalu lintas. Jembatan ini

digunakan untuk variasi panjang bentang 5 – 40

meter.

Gambar 2. Jembatan Gelagar

7

3. Jembatan cable-stayed Jembatan cable-stayed menggunakan kabel sebagaielemen pemikul lantai lalu lintas. Pada cable-stayed

kabel langsung ditumpu oleh tower. Jembatan cable-

stayed merupakan gelagar menerus dengan tower satuatau lebih yang terpasang diatas pilar – pilarjembatan ditengah bentang. Jembatan cable-stayed

memiliki titik pusat massa yang relatif rendahposisinya sehingga jembatan tipe ini sangat baikdigunakan pada daerah dengan resiko gempa dandigunakan untuk variasi panjang bentang 100 - 600meter.

Gambar 3. Jembatan Cable Stay8

4. Jembatan gantung (suspension bridge) Sistem struktur dasar jembatan gantung berupakabel utama (main cable) yang memikul kabel gantung(suspension bridge). Lantai lalu lintas jembatanbiasanya tidak terhubungkan langsung denganpilar, karena prinsip pemikulan gelagar terletakpada kabel. Apabila terjadi beban angin denganintensitas tinggi jembatan dapat ditutup dan aruslalu lintas dihentikan. Hal ini untuk mencegahsulitnya mengemudi kendaraan dalam goyangan yangtinggi. Pemasangan gelagar jembatan gantungdilaksanakan setelah sistem kabel terpasang, dankabel sekaligus merupakan bagian dari strukturlaunching jembatan. Jembatan ini umumnya digunakanuntuk panjang bentang sampai 1400 meter.

9

Gambar 4. Jembatan Gantung

5. Jembatan beton prategang (prestressed concrete bridge) Jembatan beton prategang merupakan suatu perkembangan mutakhir dari bahan beton. Pada Jembatan beton prategang diberikan gaya prategang awal yang dimaksudkan untuk mengimbangi tegangan yang terjadi akibat beban. Jembatan beton prategangdapat dilaksanakan dengan dua sistem yaitu post

tensioning dan pre tensioning. Pada sistem post tensioning tendon prategang ditempatkan di dalam duct setelah beton mengeras dan transfer gaya

prategang dari tendon pada beton dilakukan dengan penjangkaran di ujung gelagar. Pada pre tensioning beton dituang mengelilingi tendon prategang yang sudah ditegangkan terlebih dahulu dan transfer gayaprategang terlaksana karena adanya ikatan antara beton dengan tendon. Jembatan beton prategang sangat efisien karena analisa penampang berdasarkan

10

penampang utuh. Jembatan jenis ini digunakan untuk variasi bentang jembatan 20 - 40 meter.

Gambar 5. Jembatan Beton Prategang

11

6. Jembatan rangka (truss bridge) Jembatan rangka umumnya terbuat dari baja, denganbentuk dasar berupa segitiga. Elemen rangkadianggap bersendi pada kedua ujungnya sehinggasetiap batang hanya menerima gaya aksial tekanatau tarik saja. Jembatan rangka merupakan salahsatu jembatan tertua dan dapat dibuat dalamberagam variasi bentuk, sebagai gelagarsederhana, lengkung atau kantilever. Jembatan inidigunakan untuk variasi panjang bentang 50 – 100meter.

Gambar 6. Jembatan Rangka

12

7. Jembatan box girder Jembatan box girder umumnya terbuat dari baja ataubeton konvensional maupun prategang. box girder

terutama digunakan sebagai gelagar jembatan, dandapat dikombinasikan dengan sistem jembatangantung, cable-stayed maupun bentuk pelengkung.Manfaat utama dari box girder adalah momen inersiayang tinggi dalam kombinasi dengan berat sendiriyang relatif ringan karena adanya rongga ditengahpenampang. box girder dapat diproduksi dalamberbagai bentuk, tetapi bentuk trapesium adalahyang paling banyak digunakan. Rongga di tengahbox memungkinkan pemasangan tendon prategangdiluar penampang beton. Jenis gelagar inibiasanya dipakai sebagai bagian dari gelagarsegmental, yang kemudian disatukan dengan sistemprategang post tensioning. Analisa full prestressing suatudesain dimana pada penampang tidak diperkenankanadanya gaya tarik, menjamin kontinuitas darigelagar pada pertemuan segmen. Jembatan inidigunakan untuk variasi panjang bentang 20 – 40

13

meter.

Gambar 7. Jembatan Box Girder

14

II. ASPEK PERENCANAANDalam perancangan jembatan ada beberapa aspek yangperlu ditinjau yang nantinya akan mempengaruhi dalampenetapan bentuk maupun dimensi jembatan. Adapun aspektersebut antara lain :

1. Aspek lokasi dan tipe jembatan 2. Aspek lalu lintas 3. Aspek hidrologi 4. Aspek tanah 5. Aspek geometri jembatan 6. Aspek konstruksi jembatan

II.1. Aspek lokasi dan tipe jembatanAnalisa terhadap lokasi sangat diperlukan

mengingat apabila ingin membangun sebuah jembatankarena akan menentukan tipe jembatan. Keadaan topologidan geografis daerah suatu lokasi sangat berpengaruhjenis jembatan yang dipakai seperti bentang jembatanyang akan dibangun.

II.2. Aspek Lalu LintasAnalisa terhadap lalu lintas diperlukan untuk

mengetahui tingkat pelayanan jembatan sampai umurrencana tertentu. Selain itu analisa terhadap lalulintas juga digunakan untuk memperkirakan besarnyalalu lintas yang akan melewati Brebes-Tegal By Pass

dimana perencanaaan jembatan Kali Pemali akandibangun. Persyaratan transportasi meliputi kelancaran

15

arus lalu lintas kendaraan yang melintasi jembatantersebut. Dalam hal ini, perencanaan lebar optimumjembatan sangat penting agar didapatkan tingkatpelayanan lalu lintas yang maksimum. Perhitungan lebarjembatan Kali Pemali ini mengikuti jumlah ruas jalanBrebes-Tegal By Pass secara keseluruhan, sehinggaperhitungan lebar jembatan adalah sama dengan hasildari perhitugan kapasitas Brebes-Tegal By Pass. Dalamanalisa perencanaan lebar optimum jalan dan jembatanini menggunakan beberapa parameter lalu lintas antaralain sebagai berikut.

II.2.1. Volume Lalu Lintas (Q)Volume lalu lintas merupakan jumlah kendaraan

yang melewati satu titik tertentu dari suatu segmenjalan selama waktu tertentu (menit, jam ataupun hari).Dinyatakan dalam satuan kendaraan atau satuan mobilpenumpang (smp).a. Lalu Lintas Harian Rata-rata

Lalu Lintas Harian Rata-Rata Tahunan (LHRT)adalah jumlah lalu lintas

kendaraan rata-rata yang melewati satu jalur jalan

selama 24 jam dan diperoleh dari data selama satu

tahun penuh.

16

LHRT dinyatakan dalam smp/hari/2 arah atau

kendaraan/hari/2 arah untuk jalan 4 lajur 2 arah,

smp/hari/1 lajur atau kendaraan/hari/1 arah untuk

jalan berlajur banyak dengan median.

17

b. Ekivalensi Mobil Penumpang (EMP) Ekivalensi mobil penumpang yaitu faktorkonversi berbagai jenis

kendaraan dibandingkan dengan mobil penumpang sehubungan dengan ukuran dan kecepatan rata–ratanya yang berdampak pada perilaku lalu lintas.

Tabel 2.1. Ekivalensi Mobil Penumpang (EMP) untuk Jalan Luar Kota

Empat Lajur Dua Arah (4/2)

Tipe

Arus total (kend/jam) empJalanterbagi Jalan tak

Alinyemenper arah

terbagitotal MHV LB LT MC

(kend/jam) (kend/jam)

0 0 1,21,2 1,6 0,5

Datar 1000 1700 1,41,4 2,0 0,6

1800 3250 1,61,7 2,5 0,8

≥ 2150 ≥ 3950 1,31,5 2,0 0,5

0 0 1,81,6 4,8 0,4

Bukit 750 1350 2,02,0 4,6 0,5

1400 2500 2,22,3 4,3 0,7

≥ 1750 ≥ 3150 1,81,9 3,5 0,4

0 0 3,22,2 5,5 0,3

Gunung 550 1000 2,92,6 5,1 0,4

1100 2000 2,62,9 4,8 0,6

≥ 1500 ≥ 2700 2,02,4 3,8 0,3

Sumber : Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI), 1997 hal 6-44

Keterangan : MHV : Kendaraan Menengah Berat (Truk 2 as)

18

LB : Bus BesarLT : Truk Besar (Truk 3 as atau lebih, trailer)

19

c. Volume Jam Rencana (QDH)

Volume jam perencanaan (VJP) adalah prakiraanvolume lalu lintas pada

jam sibuk rencana lalu lintas dan

dinyatakan dalam smp/jam. VJP dapat

di hitung dengan rumus :

VJP = LHRT x k

Dimana :LHRT : Lalu lintas harian rata-rata tahunan (kend/hari)Faktor k : Faktor konversi dari LHRT menjadi aruslalu lintas jam puncak

Tabel 2. 1 Penentuan Faktor K secara umum

Lingkungan JalanJumlah Penduduk Kota

> 1 Juta ≤ 1 JutaJalan di daerah komersial dan

jalan arteri 0,07 – 0,08 0,08 – 0,10

Jalan di daerah pemukiman 0,08 – 0,09 0,09 – 0,12Sumber : Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI), 1997 hal 4-25

II.2.2. Pertumbuhan Lalu LintasPerkiraan (forecasting) lalu lintas harian rata-rata

yang ditinjau dalam waktu umur rencana jembatan. Umur

rencana jembatan Kali Pemali Brebes – Tegal By Pass ini

adalah 20 tahun.

20

Persamaan :Y’ = a + bX

21

Dengan rumus a dan b adalah

a Σ Yi Σ∗ Xi 2 − Σ Xi Σ∗ XiYi

nΣXi 2 − (ΣXi)2

dan

b nΣXiYi − ΣXi ∗Yi

nΣXi 2 − (ΣXi)2

Dimana :

Y’: subyek dalam variable dependen yang diprediksikan (LHR)

a dan b : konstanta awal energiX : waktu (tahun)

LHR akhir (LHRn) dapat dihitung dengan rumus :

Dimana :LHRn = LHRo * (1+i)ⁿ

LHRn: Besarnya arus lalu lintas padatahun rencana(pada tahun ke-n)

LHRo: Besarnya arus lalu lintas pada awal perencanaan

I : Faktor pertumbuhan lalu lintasn : Umur rencana

II.2.3. Kapasitas JalanKapasitas dapat didefinisikan sebagai tingkat

arus maksimum dimana kendaraan dapat diharapkan untuk

melalui suatu potongan jalan pada waktu tertentu untuk22

kondisi lajur atau jalan, lalu lintas, pengendalian

lau lintas dan cuaca yang berlaku.

23

Rumus yang digunakan untuk menghitung kapasitas

jalan perkotaan secara umum berdasarkan Manual

Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI 1997), adalah sebagai

berikut :

C = Co x FCw x FCSP x FCSF

Dimana : C : kapasitas (smp/jam)

Co : kapasitas dasar (smp/jam)

FCw :faktor penyesuaian lebar jalur lalu lintas3

FCSP :faktor penyesuaian pemisaharah

FCSF: faktor penyesuaian hambatan samping

Untuk perencanaan kapasitas jalan luar kotasendiri, hanya menggunakan 3 (tiga) faktor yaitu

faktor penyesuaian lebar jalan (FCW), faktor

penyesuaian pemisah arah (FCSP), dan faktor penyesuaian

hambatan samping dan bahu jalan (FCSF)4. Sehingga rumusyang digunakan menjadi :

C = Co x FCw x FCSP x FCSF

Nilai kapasitas dasar (Co) didapatkan dari tabel berikut :

Tabel 2. 2. Tabel Nilai Kapasitas Dasar untuk Jalan Luar Kota 4-lajur 2-arah

Kapasitas dasar (Co)Tipe Jalan / Tipe Alinyemen Total kedua arah

24

(smp/jam/lajur)Empat lajur terbagi

1900- Datar- Bukit 1850- Gunung 1800Empat lajur tak terbagi

1700- Datar- Bukit 1650- Gunung 1600

Sumber : Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI), 1997hal 6-65

3 MKJI 1997 hal 5-504 MKJI 1997 hal 6-18

25

Nilai faktor penyesuaian lebar jalan luar kota (FCW),adalah sebagai berikut:

Tabel 2. 3. Tabel nilai faktor penyesuaian kapasitas akibat lebar jalur lalu lintas (FCW)

Tipe JalanLebar Lalu Lintas

Efektif (Wc) FCw(m)Perlajur

0,91Empat lajur terbagi 3,003,25 0,96Enam lajur terbagi 3,50 1,003,75 1,03Perlajur

0,913,00Empat lajur tak

terbagi 3,25 0,963,50 1,003,75 1,03

Total duaarah

0,6956 0,91

Dua lajur takterbagi

7 1,008 1,089 1,1510 1,2111 1,27


Nilai faktor penyesuaian pemisah arah (FCSP), didapat dari tabel berikut :Tabel 2. 4 Tabel nilai faktor penyesuaian pemisah arah

(FCSP)

Pemisah Arah SP %- %

50-50 55-45 60-40 65-35

70-30

FCsp

Dua lajur2/2 1,00 0,97 0,94 0,91 0,88

Empat lajur4/2 1,00 0,975 0,95 0,925 0,90

26


27

Nilai penyesuaian kapasitas akibat hambatan samping (FCSF), didapat dari tabel berikut :

Tabel 2. 6 Tabel nilai faktor penyesuaian kapasitas akibat hambatan samping (FCSF)

Tipe KelasPenyesuaian kapasitas akibat hambatan

samping (FCSF)Lebar bahu efektif

WsHambatanJalan Samping ≤ 0,5 1,0 1,5 ≥2,0VL 0,97 0,99 1,00 1,02

2/2 UDL 0,93 0,95 0,97 1,00M 0,88 0,91 0,94 0,984/2 UDH 0,84 0,87 0,91 0,95VH 0,80 0,83 0,88 0,93

Sumber : Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI), 1997 hal 6-68

II.2.4. Derajat KejenuhanDerajat kejenuhan (DS) didefinisikan sebagai

rasio arus lalu lintas (Q) terhadap kapasitas (C),

yang digunakan sebagai faktor utama untuk menentukan

tingkat kinerja segmen jalan5.

DS = Q/C

Nilai DS di sini diartikan nilai derajat kejenuhanpada tahun rencana (20 tahun), maksimal = 0,75. Biladerajat kejenuhan ( DS ) yang didapat < 0,75 makajalan tersebut masih memenuhi syarat (Layak), dan biladerajat kejenuhan ( DS ) yang didapat > 0,75 makaharus dilakukan pelebaran untuk meningkatkan kapasitas

28

jalan (C). Nilai DS menentukan apakah segmen jalantersebut mempunyai masalah kapasitas atau tidak. Jikanilai DS suatu ruas jalan mencapai nilai 1, berartikendaraan sudah berhenti (tidak bergerak) dalamantrian kemacetan.

5 MKJI 1997 hal 6‐71

29

II.2.5. Perkerasan Jalan PendekatPerkerasan jalan pada perencanaan jembatan yaitu

pada oprit jembatan sebagai jalan pendekat yangmerupakan bagian penting pada proses perencanaanjalan, yang berfungsi :

1. Menyebarkan beban lalu lintas di atasnya ke tanahdasar

2. Melindungi tanah dasar dari rembesan air hujan 3. Mendapatkan kenyamanan dalam perjalanan

Salah satu jenis perkerasan jalan adalahperkerasan lentur (flexible

pavement). Perkerasan lentur adalah perkerasan yangumumnya menggunakan bahan campuran beraspal sebagailapis permukaan serta bahan berbutir sebagai lapisbawahnya.

Dalam perencanaan perkerasan jalan ini digunakanmetode Analisa Komponen berdasarkan Standar KonstruksiBangunan Indonesia (SKBI) yaitu sebagai berikut :

1. Lalu Lintas Harian Rata-Rata (LHR) LHR setiap jenis kendaraan ditentukan sesuaidengan umur rencana.

2. Lintas Ekuivalen Permukaan (LEP) n

LEP = ∑ LHR j x cj x Ejj1

dimana : n : umur rencana

cj : koefisien distribusi kendaraanEj : angka ekuivalen beban sumbu gandar (MST.12 ton)

30

3. Lintas Ekuivalen Akhir (LEA)n

LEA = ∑ LHR j(1+i)UR x cj x Ejj1

dimana : i : pertumbuhan lalu lintas

4. Lintas Ekuivalen

Tengah (LET) LET =

(LEP + LEA) * ½

31

5. Lintas EkuivalenRencana (LER) LER =LET x FP dimana : FP : faktor penyesuaian = UR/10

UR : umur rencana

6. Indek Tebal Perkerasan(ITP) ITP = a1 x D1 +

a2 x D2 + a3 x D3dimana : a1, a2, a3 : koefisien kekuatan

relatif bahan perkerasan D1,D2,D3 : tebal masing-masing perkerasan

II.3. Aspek HidrologiPerkiraan besarnya penggerusan tanah sekitar

pondasi oleh aliran sungai ini sangat penting, karenaakan berdampak pada stabilitas dan daya dukung pondasijembatan. Perhitungan dan analisa aspek hidrologidigunakan pada jembatan yang salah satu atau beberapapondasi pilarnya dan atau pondasi abutment terletakdalam aliran sungai atau dipengaruhi oleh aliran airsungai (muka air banjir). Data–data hidrologi yangdiperlukan dalam merencanakan suatu jembatan antaralain adalah sebagai berikut ;

1. Peta topografi DAS 2. Peta situasi dimana jembatan akan dibangun 3. Data curah hujan dari stasiun pemantau terdekat

32

Data-data tersebut nantinya dibutuhkan untuk menentukan elevasi banjir tertinggi. Dengan mengetahuihal tersebut kemudian dapat direncanakan :

1. Clearence jembatan dari muka air tertinggi

2. Bentang ekonomis jembatan 3. Penentuan struktur bagian bawah

Analisa dari data-data hidrologi yang tersediameliputi :

33

II.3.1. Analisa Frekuensi Curah HujanBesarnya curah hujan suatu Daerah Aliran Sungai

(DAS) diperhitungkan dengan mengikuti aturan padametode Gumbell, distribusi Log Pearson III, danberdasarkan distribusi normal. Setelah itu dilakukanuji keselarasan dari hasil ketiga distribusi di atasdengan metode Plotting Probability serta uji Chi KuadratDistribusi Normal. Setelah pengujian itu bisadiketahui manakah dari ketiga distribusi curah hujanrencana yang akan digunakan untuk langkah selanjutnyayaitu analisa debit banjir.

Untuk keperluan analisa ini, dipilih curah hujantertinggi yang terjadi tiap tahun sehingga diperolehcurah hujan harian maksimum. Dari metode Gumbell,analisa distribusi frekuensi extreme value adalahsebagai berikut :

Xrata−rata ∑

nx

n 2

Sx

∑(Xi −Xrata−rata)

i1

(n −1)1

Kr0.78 −ln −ln 1− −0.45

TrXtr R Xrata − rata (Kr Sx)

Keterangan :Xrata2 = Curah hujan maksimum rata-rata selama

tahun pengamatan (mm) Sx = Standar deviasi34

Kr = Faktor frekuensi Gumbell

Xtr = Curah hujan untuk periode tahun berulang Tr (mm)

35

Sedangkan untuk metode Log Pearson III rumusnya sepertidibawah ini :

n

∑log X iLogX i1

nn 2

S1

∑(log Xi −logX )i1

(n −1)n 3

Cs

∑(log X i −log X )i1

(n −1)(n −2)S12

Keterangan :S1 = Standar DeviasiCs = Koofisien Kemencengan

II.3.2. Analisa Banjir RencanaPerhitungan banjir rencana ditinjau dengancara Formula Rational

Mononobe :

Menurut fomula Dr. Rizha :

V 72

H0,6

L

Time Concentration (TC)

TC VL

Intensitas Hujan (I)

I R 24 0,6724 TC

36

Keterangan ; V = Kecepatan aliran(km/jam)

H = Selisihelevasi(km)L = Panjangaliran (km)

Keterangan ; TC = Waktu pengaliran (jam)

L = Panjang aliran (km)V = Kecepatan aliran (km/jam)

Keterangan ; I = Intensitas hujan (mm/jam)

R = Curah hujan (mm)

37

Debit Banjir (Q)Qtr C I A 0,278 Keterangan ; Qtr = Debit banjir rencana (m3/dtk)

A = Luas DAS (km2)C = Koefisien run off

Analisa Debit PenampangQ AV ⇒ A B mH H

Keterangan ; Qtr = Debit banjir (m3/dtk)

m = Kemiringan lerengsungaiB = Lebar penampang sungai (m)A = Luas penampang basah (m2)H = Tinggi muka air sungai (m)

Koefisien run off merupakan perbandingan antara

jumlah limpasan dengan jumlah curah hujan. Besar

kecilnya nilai koefisien limpasan ini dipengaruhi oleh

kondisi topografi dan perbedaan penggunaan tanah dapat

dilihat pada Tabel 2.6. dibawah ini :

Tabel 2.7. Koefisien Limpasan (Run Off)

Kondisi daerah pengaliran dan sungai

Koofisien Limpasan

Daerah pegunungan yang curam 0,75-0,9Daerah pegunungan tersier 0,70-0,80Tanah bergelombang dan hutan 0,50-0,75

38

Tanah dataran yang ditanami 0,45-0,60Persawahan yang diairi 0,70-0,80Sungai di daerah pegunungan 0,75-0,85Sungai kecil di dataran 0,45-0,75Sungai besar yang lebih dari setengah daerah 0,50-0,75pengalirannya terdiri dari dataran

Sumber : C.D. Soemarto, 1995

39

II.3.3. Analisa Terhadap PenggerusanDihitung dengan menggunakan metode Lacey, dimana

kedalaman penggerusan dipengaruhi oleh jenis materialdasar sungai. Penggerusan akan mengikis lapisan tanahdasar sungai yang biasanya terjadi dibawah pilar.Rumusan yang dipakai untuk menganalisa gerusan adalahsebagai berikut:

d= 0,473* Q 0,33 f

Dimana :d = Kedalaman gerusan normal dari tanahdasar sungai (m) Q = Debit banjir

maksimum (m3/det)f = Faktor Lempung Lacey yang merupakan keadaan

tanah dasar Faktor lempung Lacey berdasarkan

tanah dapat dilihat pada Tabel 2.7.

Tabel 2.8. Faktor Lempung Lacey Berdasar Tanah

No. Jenis Material Diameter Faktor(mm) (f)

1.Lanau sangat halus (very fine silt) 0,052 0,40

2. Lanau halus (fine silt) 0,120 0,803. Lanau sedang (medium silt) 0,233 0,854. Lanau (standart silt) 0,322 1,005. Pasir (medim sand) 0,505 1,206. Pasir kasar (coarse sand) 0,725 1,507. Kerikil (heavy sand) 0,920 2,00

40

Penentuan kedalaman p enggerusan dapat dilihat pada Tab el 2.9. berik ut ini :

Tabel 2.9. Kedalaman Penggerusan

No. Kondisi Aliran Peng gerusan Ma ksimal1. Aliran L urus 1,27d2. Aliran B elok 1,50d3. Aliran B elok Kanan 1,75d4. Aliran S udut Lurus 2,00d5. Hidung Pilar 2,00d

Analisa penggerusan sungai diperhitungkan untuk

keamanan d ari adanya gerusan aliran sungai.

Penggerusan terjadi didasar sung ai dibawah pilar

akibat aliran sun gai yang mengikis lapisan tanah d

asar sungai. Syarat agar aman dari scouring antara

lain d asar pilar a tau pondasi pilar harus berada

diba wah bidang scouring maksimum ( ds) seperti

terlihat pada Gambar 2.1 .

Gambar 8. Dalamnya Penggerusan

42

II.4. Aspek Geoteknik (Tanah)

Analisa tanah dimaksudkan untuk mengetahui sifatfisik dan teknis tanah di sekitar lokasi jembatan KaliPemali Brebes – Tegal By Pass. Untuk menentukan jenisdan dimensi bangunan bawah jembatan dan pondasi yangsesuai dengan keadaan tanah pada jembatan Kali Pemali.Selain itu juga untuk menentukan jenis perkuatan tanahdan kestabilan lereng (stabilitas tanah) gunamendukung keamanan dari struktur yang akan dibuat.Tinjauan aspek tanah pada perencanaan jembatan KaliPemali ini meliputi tinjauan terhadap data-data tanahyang ada seperti : nilai boring (Bor Log), nilaipenetrasi (N-SPT), nilai kohesi, sudut geser tanah, γtanah, kadar air tanah, dan void ratio, pada 2 titiksoil investigation di daerah letak abutment dan pilarjembatan agar dapat ditentukan jenis pondasi yang akandigunakan, kedalaman serta dimensinya.

II.4.1. Formulasi Pondasi DangkalPada umumnya pondasi dangkal berupa pondasi

telapak yaitu pondasi yang mendukung bangunan secara

langsung pada tanah pondasi, bilamana terdapat lapisan

tanah keras yang mampu mendukung suatu bangunan pada

permukaan tanah. Menurut Terzaghi pondasi dangkal yaitu

apabila kedalaman pondasi lebih kecil atau sama dengan

lebar pondasi.

Df < B

44

Gambar 9. Pondasi dangkal

Df = Kedalaman pondasi dangkal dari permukaan tanah

B = Lebar pondasi

45

Pondasi telapak umumnya dibangun di atas tanah

pendukung dengan membuat suatu tumpuan yang bentuk

dimensinya sesuai dengan beban bangunan dan daya dukung

tanah pondasi tersebut. Pondasi tersebut bersatu dengan

bagian utama bangunan sehingga merupakan suatu

konstruksi yang monolit.

Syarat- syarat pondasi dangkal yaitu6 :1. Kapasitas daya dukung batas Qult > tegangan kontak

yang diakibatkan oleh beban luar. 2. Penurunan pondasi yang terjadi < penurunan yang

disyaratkan 3. Struktur secara keseluruhan harus stabil dalam

arah vertikal, horizontal dan terhadap guling. Selain pondasi telapak juga ada pondasi kaison

yaitu pondasi yang merupakan peralihan antara pondasidangkal dan pondasi dalam. Di Indonesia pondasi kaisonsering dibuat berbentuk silinder sehingga umumnyadisebut pondasi sumuran.Pondasi kaison terdiri 2 tipe,yaitu kaison bor ( drilled caisson ) dan kaison (caisson)

Pondasi kaison bor dibuat dengan cara mengebor

lebih dulu untuk membuat lubang di dalam tanah, dan

kemudian lubang diisi dengan beton. Bagian tubuh

kaison dapat dilindungi pipa yang merupakan bagian

dari pondasi, atau pipa pelindung ditarik setelah

pengecoran. Pondasi kaison yang berbentuk silinder

atau kotak beton dibuat dengan membenamkan silinder

46

beton ditempatnya, bersamaan dengan penggalian tanah.

II.4.2 Formulasi Pondasi DalamDalam perencanaan pondasi dalam biasanya

menggunakan pondasi tiang. Pondasi tiang digunakanuntuk mendukung bangunan bila lapisan tanah kuatterletak sangat dalam.

Pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain :

1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di

atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung

yang kuat.

6 Rekayasa fondasi II hal 5

47

2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatiflunak sampai kedalaman tertentu sehingga pondasibangunan mampu memberikan dukungan yang cukupuntuk mendukung beban tersebut oleh gesekandinding tiang dengan tanah di sekitarnya.

3. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi olehgaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatisatau momen guling

4. Untuk menahan gaya-gaya horizontal gaya yangarahnya miring

5. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitasdukung tanah tersebut bertambah

6. Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan

tanahnya mudah tergerus air.

Pondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 yaitu7:1. Tiang perpindahan besar (large displacement pile), yaitu

tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup

yang di pancang ke dalam tanah sehingga terjadi

perpindahan volume tanah yang relatif besar,

contohnya : tiang kayu, tiang beton pejal, tiang

beton prategang, tiang baja bulat.

2. Tiang perpindahan kecil (small displacement pile),

adalah sama seperti tiang kategori pertama hanyavolume tanah yang dipindahkan saat pemancanganrelatifkecil, contohnya : tiang betonn berlubangdengan ujung terbuka,tiang baja H, tiang baja

48

bulat ujung terbuka, tiang ulir. 3. Tiang tanpa perpindahan (non displacement pile ),

terdiri dari tiang yang di pasang di dalam tanah

dengan cara menggali atau mengebor tanah,

contohnya : tiang beton yang pengecorannya

langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah

(pipa baja di letakkan dalam lubang dan di cor

beton).

7 Hary Christady Hardiyatmo hal 61

49

Rumus yang digunakan dalam perencanaan kekuatan

daya dukung satu tiang pondasi tiang digunakan metode

Meyerhoff sebagai berikut :

Dimana :Pult = ultimate axial load (ton)A = luas penampang tiang (cm2) qc = nilai conus

resistance (kg/cm2) f = total

friction (kg/cm2)O = keliling tiang

Penentuan jumlah tiang dilakukan dengan rumus :

n = Vmaks ; V maks : Total beban vertikal maksimum

Ptiang

P tiang : Daya dukung satu tiang

Gambar 10. Contoh lay out pondasi

50

Perhitungan efisisensi kelompok tiang :

E 1 −

φ n − 1 m m − 1 n

m * n90

φ : arc tan (d/s) dalam derajat D : diameter tiang pancangS : jarak antar bore pile (3 s/d 3,5 kali diameter)m : jumlah tiang pancang dalam satu baris n : jumlah tiang pancang dalam

satu kolom (contoh gambar

di atas: m = 3; n = 2)

II.4.3. Formulasi Dinding Penahan TanahDinding penahan tanah yaitu dinding vertikal yang

berfungsi untuk menahan tanah dan untuk menahanmasuknya air ke dalam lubang galian. Untukmelaksanakan perencanaan dinding penahan tanah ,langkah-langkah kegiatan adalah sebagai berikut :

1. Memperkirakan dimensi yang diperlukan daridinding penahan tanah

2. Mencari besarnya tekanan tanah baik secaraanalitis maupun secara grafis berdasarkan carayang sesuai dengan tipe penahan tanahnya

3. Tegangan yang bekerja akibat konstruksi tidakmelebihi tegangan ijin

52

4. Perhitungan kekuatan struktur dari konstruksi

dinding penahan tanah, yaitu dengan cara memeriksa

tegangan geser dan tegangan tekan yang diijinkan.

5. Dinding penahan tanah harus aman terhadapstabilitas gesernya

6. Dinding penahan tanah harus aman terhadapstabilitas gulingnya Dinding penahan tanah harus terletak pada suatudaerah dimana stabilitas

dari kemiringan lerengnya memenuhi suatu angka keamanan tertentu yaitu :

• SF > 1,50 untuk pembebasan tetap • SF > 1,30 utuk pembebasan sementara, termasuk

jika ada gempa.

53

Prosedur pemilihan tipe pondasi sebagai berikut :1. Bila lapisan tanah keras terletak pada permukaan

tanah atau 2–3 meter di bawah permukaan tanah,pondasi telapak (spread foundation) dapat digunakan.

2. Apabila formasi tanah keras terletak padakedalaman sampai + 10 meter dibawah permukaantanah, dapat dipakai pondasi sumuran atau pondasitiang apung (floating pile foundation) untuk memperbaikitanah pondasi.

3. Apabila formasi tanah keras terletak padakedalaman sampai + 20 meter dibawah permukaantanah, dapat dipakai pondasi tiang atau pancangbaja atau tiang bor.

4. Apabila formasi tanah keras terletak pada kedalaman

sampai + 30 meter dibawah permukaan tanah, biasanya

dipakai pondasi kaison terbuka, tiang baja atau

tiang yang dicor di tempat. Tetapi apabila tekanan

atmosfir yang

bekerja ternyata kurang dari 3 kg/cm2 dapat jugadigunakan pondasi kaison tekanan.

5. Apabila formasi tanah keras terletak pada

kedalaman lebih dari 40 meter dibawah permukaan

tanah, pondasi yang paling baik digunakan adalah

pondasi tiang baja atau pondasi tiang beton yang

dicor di tempat.

II.5. Aspek Konstruksi

54

Jembatan II.5.1. Pembebanan Struktur

Dalam merencanakan suatu jembatan, peraturan

pembebanan yang dipakai mengacu pada Bridge Management

System (BMS’92). Beban - beban yang bekerja meliputi :

II.5.1.1. Beban Tetapa. Beban Mati (Dead Load)

Berat nominal dan nilai terfaktor dari

berbagai bahan dapat diambil dari tabel berikut

ini :

55

Tabel 2. 10. Berat Bahan Nominal S.L.S dan U.L.S

Berat SendiriBeratSendiri Berat Sendiri

Bahan Jembatan

NominalS.L.S Biasa U.L.S

TerkurangiU.L.S

(kN/m) (kN/m3) (kN/ m3)Beton Massa 24 31,2 18Beton Bertulang 25 32,5 18,80Beton Bertulang 25 30 21,30Pratekan (Pracetak)Baja 77 84,7 69,30Kayu, Kayu lunak 7,8 10.9 5,50Kayu, Kayu keras 11 15,4 7,7

Sumber : Bridge Management System (BMS - 1992) Vol. 1 & 2

b. Beban Mati TambahanBeban mati tambahan adalah berat semua elemen

tidak struktural yang dapat bervariasi selama

umur jembatan seperti :

• Perawatan permukaan khusus • Pelapisan ulang dianggap sebesar 50 mm aspal

beton (hanya digunakan dalam kasus menyimpangdan nominal 22 kN/ m³) --- dalam SLS

• Sandaran, pagar pengaman dan penghalang beton• Tanda-tanda (rambu) • Perlengkapan umum seperti pipa air dan

56

penyaluran (dianggap kosong atau penuh) d.Pengaruh Pratekan

Selain dari pengaruh primer, pratekan

menyebabkan pengaruh sekunder dalam komponen

tertahan dan struktur tidak tertentu, untuk

penentuan pengaruh dari pratekan dalam struktur

tidak tertentu adalah cara beban ekivalen

dimana gaya tambahan pada beton akibat kabel

pratekan dipertimbangkan sebagai beban luar.

57

d. TekananTanahTekanan

aktif 8 :

2 0 φ 0 φσ γ.z.tan 45 − −2.C.tan 45 −

2 2Tekanan pasif 9 :

2 0 φ 0 φσ γ.z.tan 45 2.C.tan 45

2 2

II.5.1.2. Beban Tidak Tetap

a. Beban Lalu Lintas Beban lalu lintas adalah semua beban yang

berasal dari berat kendaraan-kendaraan

bergerak, dan pejalan kaki yang dianggap

bekerja pada jembatan. Beban lalu lintas

meliputi :

• Beban Kendaraan Rencana Beban kendaraan mempunyai tiga komponen,yaitu : 1. Komponen vertikal 2. Komponen rem 3. Komponen sentrifugal (untuk jembatanmelengkung)

Beban lalu lintas untuk rencana jembatan jalan

raya terdiri dari pembebanan lajur “D” dan

pembebanan truk “T”. Pembebanan lajur “D”

ditempatkan melintang pada lebar penuh dari58

jalan kendaraan jembatan dan menghasilkan

pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan

rangkaian kendaraan sebenarnya, jumlah total

pembebanan lajur “D” yang ditempatkan

tergantung pada lebar jalan kendaraan jembatan.

Pembebanan truk “T” adalah berat kendaraan,

berat tunggal truk dengan tiga gandar yang

ditempat dalam kedudukan sembarang pada lajur

lalu lintas rencana. Tiap gandar terdiri dari

dua pembebanan bidang kontak yang dimaksudkan

agar mewakili pengaruh moda kendaraan berat.

Hanya satu truk “T” boleh ditempatkan perlajur

lalu lintas rencana. Umumnya, pembebanan

59

8 Rekayasa fundasi I9 Rekayasa fundasi I

60

“D” akan menentukan untuk bentang sedang

sampai panjang dan pembebanan “T” akan

menentukan untuk bentang pendek dan sistem

lantai.

• Beban Lajur “D” Beban terbagi rata = UDL (Uniformly Distribute Load)

mempunyai intensitas q kPa, dimana besarnya qtergantung pada panjang total yang dibebani Lseperti berikut : q = 8,0 kPa (jika L ≤ 30 m) q = 8,0 . (0,5+ 15/L) kPa(jika L > 30 m) dimana : L : panjang (meter), ditentukan oleh tipekonstruksi jembatan kPa : kilo pascal perjalur Beban UDL boleh ditempatkan dalam panjangterputus agar terjadi pengaruh maksimum.Dalam hal ini, L adalah jumlah dari panjangmasing-masing beban terputus tersebut. Beban garis (KEL) sebesar P kN/m, ditempatkandalam kedudukan sembarang sepanjang jembatandan tegak lurus pada arah lalu lintas (P =44,0 kN/m). Pada bentang menerus, KEL ditempatkan dalam

kedudukan lateral sama yaitu tegak lurus arah

lalu lintas pada 2 bentang agar momen lentur

61

negatif menjadi maksimum.

62

Beban UD L dan KE L bisa digambarkan se perti

pada gambar di bawah ini :

Gambar 11. Beban “D”

Beban terbagi rata = U DL (Uniformly Distribute Load)

mempunyai

intensitas q kPa

ini,

dapat digam barkan dalam

sebuah

hubungan

sebagai berikut :

63

Gambar 12 . Beban “ D “ : Beban Ters ebar

Merata d an Bentang Sumber : Bridge Manage ment

System (B MS - 1992) V ol. 1 & 2

64

Ketentuan penggunaan beban “D” dalam arah melintang jembatan adalah sebagai berikut :1. Untuk jembatan dengan lebar lantai

kendaraan sama atau lebih kecil dari 5,50meter, beban “D” sepenuhnya (100 %) harusdibebankan pada seluruh lebar jembatan.

2. Untuk jembatan dengan lebar lantai

kendaraan lebih besar dari 5,50 meter,

beban “D” sepenuhnya (100 %) dibebankan

pada lebar jalur 5,50 meter sedang lebar

selebihnya dibebani hanya separuh beban “D”

(50 %).

Untuk lebih jelasnya, berikut Gambar 2.6. merupakan

penyebaran beban dalam arah melintang :

Gambar 13. Penyebaran Pembebanan pada Arah MelintangSumber : Bridge Management System (BMS - 1992) Vol. 1 & 2

65

Beban Truk “T”Pembebanan truk “T” terdiri dari kendaraan

truk semi trailer yang mempunyai berat as.

Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi

2 beban merata sama besar yang merupakan

bidang kontak antara roda dengan permukaan

lantai.

Gambar 14. konfigurasi Pembebanan Truk ”T”

Hanya satu truk yang harus ditempatkan dalam

tiap lajur lalu lintas rencana untuk panjang

penuh dari jembatan. Truk “T” harus

ditempatkan ditengah lajur lalu lintas. Jumlah

maksimum lajur lalu lintas rencana diberikan

dalam tabel berikut :

67

Tabel 2. 11. Jumlah Maksimum Lajur Lalu Lintas Rencana

JenisJembatan

Lebar JalanKendaraan

Jumlah LajurLalu

Jembatan (m) Lintas Rencana

Lajur tunggal 4,0 – 5,0 1

Dua arahtanpa

5,5 – 8,25 2

median 11,25 – 15,0 4

10,0 – 12,9 3

Jalankendaraan

11,25 – 15,0 4

majemuk 15,1 – 18,75 5

18,8 – 22,5 6

Sumber : Bridge Management System (BMS - 1992) Vol. 1 & 2

• Faktor Beban Dinamik Faktor beban dinamik (DLA) berlaku pada beban

“KEL”, beban lajur “D”, dan beban truk “T”

untuk simulasi kejut dari kendaraan bergerak

pada struktur jembatan. Faktor beban dinamik

adalah untuk SLS dan ULS dan untuk semua

bagian struktur sampai pondasi. Untuk beban

truk “T” nilai DLA adalah 0,3, untuk beban

garis “KEL” nilai DLA dapat dilihat pada tabel

berikut:

69

Tabel 2. 12. Faktor Beban Dinamik Untuk “KEL” lajur “D”

Bentang Ekivalen LE(m)

DLA (untuk kedua keadaanbatas)

LE < 50 0,4

50 < LE < 90 0,525 – 0,0025 LE

LE ≥ 90 0,3

Sumber : Bridge Management System (BMS - 1992) Vol 1 & 2

Catatan:1. Untuk bentang sederhana LE = panjang bentang aktual

2. Untuk bentang menerus LE = Lrata−rata

*

Lmaks

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance)

untuk KEL, diproyeksikan dalam sebuah

grafik adalah sebagai berikut :

Gambar 15. Faktor beban dinamis

71

Gaya RemPengaruh percepatan dan pengereman dari lalu

lintas harus diperhitungkan sebagai gaya dalam

arah memanjang, dan dianggap bekerja pada

lantai kendaraan. Gaya ini tidak tergantung

pada lebar jembatan. Pemberian besarnya gaya

rem dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2. 12. Gaya Rem

Panjang Struktur(m) Gaya Rem SLS (kN)

L < 80 m 250

80 m < L < 180 m 2,5 L + 50

L > 180 m 500

Catatan : Gaya Rem ULS adalah 2,0 * Gaya Rem SLS


73

Gambar 16. Gaya rem

74

• Beban Pejalan Kaki Lantai dan balok yang langsung memikul pejalan

kaki harus direncanakan untuk 5 kPa.

Intensitas beban untuk elemen lain diberikan

dalam tabel di bawah ini :

Tabel 2.5. Intensitas Beban Pejalan Kaki untuk Trotoar Jembatan Jalan Raya

Luas Terpikul Oleh Unsur(m2)

Intensitas Beban Pejalan KakiNominal(kPa)

A < 10 m2 5

10 m2 < A < 100 m2 5,33 - A/30

A > 100 m2 2


Gambar 17. Pejalan kaki

b. Aksi Lingkungan

75

Aksi lingkungan adalah beban-beban akibat

pengaruh temperatur, angin, banjir, gempa, dan

penyebab-penyebab alamiah lainnya. Besarnya

beban rencana yang diberikan dalam tata cara

ini didasarkan pada analisa statistik dari

kejadian-kejadian umum yang tercatat tanpa

76

tugas jembatan

Documents