Pendahuluan
Indonesia merupakan negara yang berada di daerah pertemuan tiga pelat/lempeng tektonik bumi yang menyebabkan daerah-daerah yang berada di kepulauan Indonesia umumnya rawan terhadap gempa.
Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) Gempa � 1726, struktur bangunan penahan gempa pada umumnya direncanakan dengan mengaplikasikan konsep daktilitas (Nasional, 2019). Dengan penerapan konsep ini, pada saat gempa kuat terjadi elemen-elemen struktur tertentu yang dipilih, diperbolehkan untuk mengalami plastifikasi (kerusakan) sebagai sarana untuk pendisipasian energi gempa yang diterima oleh struktur. Namun demikian, struktur diharapkan tidak runtuh (collapse). Agar struktur tidak runtuh maka elemen-elemen tertentu tersebut harus direncanakan sedemikian rupa agar dapat mengalami deformasi inelastis secara stabil selama terjadinya gempa kuat.
Bagian terlemah dari suatu sistem struktur baja terletak pada bagian sambungannya. Sambungan dapat berupa pelat buhul maupun pelat penyambung. Oleh sebab itu sambungan harus dirancang lebih kuat dan daktail dari komponen struktur yang merangka pada sambungan tersebut, seperti ditetapkan dan dijelaskan pada berbagai standar atau peraturan (Tanojo & Saputro, 2000). Beberapa mode kegagalan yang umum terjadi pada sambungan baut adalah terjadi kegagalan akibat robekan pada pelat (tear-out failure), kegagalan bearing pada pelat, kegagalan tarik pada bagian bersih sambungan (tension failure of net section), kegagalan geser pada baut dan kombinasi kegagalan dari dua atau lebih kombinasi tersebut (Komara et al., 2016). Variasi konfigurasi sambungan baut sedikit berpengaruh terhadap kegagalan akibat fraktur penampang efektif netto (Widyaningsih et al., 2021).
Penelitian terkait sambungan dilakukan dengan banyak metode. (Sulistiyo et al., 2019) melakukan analisis sambungan baut balok kolom rangka baja struktural dengan profile IWF menggunakan program bantu elemen hingga. Analisis menggunakan metode elemen hingga juga dilakukan oleh (Pramono et al., 2018). Dalam tulisannya mereka menganalisis sambungan baut pada titik buhul jembatan rangka baja menggunakan bantuan software ABAQUS CAE 6.11-1.
Material baja sebenarnya memiliki kelebihan bila dibandingkan dengan material beton atau kayu karena memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang lebih besar, bersifat isotropic, mudah dikerjakan dan� memiliki daktilitas yang lebih baik. Oleh sebab itu penggunaan material baja meningkat terus terutama di negara yang memiliki resiko dan frekuensi gempa yang cukup tinggi. Namun, pelajaran dari� gempa sebelumnya menunjukkan banyak bangunan struktur baja mengalami kerusakan bahkan ada yang runtuh. Salah satu contoh kejadian gempa Padang pada tahun 2009 dimana banyak bangunan struktur baja yang mengalami keruntuhan total yang mengakibatkan banyak korban jiwa.� Selain contoh kasus pada gempa Padang, dapat juga dilihat� kerusakan struktur baja akibat gempa lainnya seperti: gempa Lushan 2013, gempa Tohoku 2011, Christchuch 2010 and 2011,� dan gempa Chile 2010.
Di Indonesia sudah ada peraturan perencanaan struktur bangunan tahan gempa yang tahun belakangan ini digunakan yaitu SNI 1726-2012. Akan tetapi, dengan mengingat banyak gempa besar setelah tahun 2012, maka SNI 1726-2012 dirasa kurang sesuai diaplikasikan sebagai pedoman perencanaan struktur tahan gempa. Oleh karena itu, dilakukan pembaharuan dengan disusunnya SNI 1726-2019 sebagai peraturan perencanaan struktur bangunan tahan gempa yang baru, maka dilakukan analisis perbandingan desain respons spektrum SNI 1726-2012 terhadap SNI 1726-2019 (Afnan et al., 2020). Perubahan peraturan yang digunakan dalam analisis tentunya akan menghasilkan hasil yang berbeda (Fihari, 2012). melakukan analisis perbandingan perilaku struktur jembatan dengan beban gempa rencana berdasarkan SNI 03-1726-2002 dan SNI 1726-2012. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai perpindahan dan gaya dalam baik itu momen, geser, dan aksial pada struktur jembatan yang mengalami beban gempa rencana dari SNI 03-1726-2002 cenderung lebih besar dibandingkan struktur jembatan yang mengalami beban gempa rencana dari SNI 1726-2012 (Pradana, 2018).
Jembatan gantung� merupakan solusi teknologi terkait jembatan untuk membuka aksesibilitas masyarakat desa melalui penyediaan infrastruktur jembatan sederhana yang mudah dibangun, efektif, dan efisien (Dewobroto, 2005). Jembatan JUDESA (Jembatan untuk Desa) merupakan tipe jembatan gantung dengan sistem modular, material dibuat secara pracetak dan di bawa serta dapat dirangkai di lokasi.
Pembangunan jembatan JUDESA harus memikirkan cara pengangkutan atau transportasi ke lokasi jembatan yang berada di daerah pelosok yang kemungkinan besar tidak tersedia alat transportasi dan metode konstruksi yang memadai sehingga profil-profil struktur harus dipotong dalam beberapa bagian dengan panjang dan berat yang sudah diperhitungkan untuk kemudahan pengangkutan dan proses erection, oleh karena itu pada umumnya struktur pylon jembatan tersebut dibagi dalam tiga segmen sehingga akan terdapat sambungan pada struktur pilon. Adapun sistem sambungan yang digunakan pada struktur pilon ini menggunakan sistem baut. Sambungan baut yang digunakan dengan mutu mutu baut Grade 8.8.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji kapasitas sambungan yang terdapat pada struktur pilon jembatan JUDESA yang berlokasi di Pisang Binaya, Kecamatan Teluk Dalam Kabupaten Asahan (Susanti & Perkasa, 2017).
Penelitian terhadap kapasitas sambungan dilakukan oleh (Rosyidah & Tjondro, 2018). Mereka melakukan analisis keruntuhan jembatan I-35 W Massisipi. Hasil analisis terhadap keruntuhan jembatan I-35W menunjukkan bahwa penyebab keruntuhan disebabkan kapasitas pelat buhul U10 yang kurang karena ketebalan pelat buhul pada sambungan tersebut paling tipis dibanding pelat buhul yang lain dan keruntuhannya akibat tegangan tekuk yang besar, serta kondisi pelat buhul sudah mengalami deformasi pada saat masa pengkonstruksian. Hal ini makin menambah tekuk yang besar. Hasil evaluasi dengan metode sederhana maupun FEM membuktikan bahwa kapasitas pelat buhul pada sambungan U10 tidak memadai sehingga pelat buhul mengalami overstress. Pola keruntuhan pelat buhul pada sambungan U10 mempunyai kesamaan antara analisis dengan FEM dengan kerusakan jembatan aslinya.
Penelitian terhadap bangunan JUDESA yang telah dibangun juga telah dilakukan sebelumnya (Siregar, 2018). melakukan analisis optimasi jembatan gantung pejalan kaki dengan JUDESA. Berdasarkan hasil analisis diperoleh bahwa penggunaan material baja, kawat sling dan beton lebih minimum pada jembatan JUDESA (A. S. Arifin et al., 2018). juga melakukan kajian analisis struktur jembatan JUDESA ganda. Pada penelitian ini diajukan alternatif konfigurasi batang penggantung dengan menggunakan dimensi dan mutu yang sama. Konfigurasi 1 menempatkan batang penggantung dengan jarak 2m sepanjang setengah bentang dan konfigurasi 2 menempatkan batang penggantung sepanjang bentang dengan jarak pisah 4m. Pemodelan dan perencanaan jembatan gantung menggunakan SAP2000 ver.20. Dari hasil pemodelan dan pengecekkan, didapatkan konfigurasi model 2 menunjukan perilaku struktur yang lebih baik dengan beberapa parameter yang dijadikan acuan.
Dalam penelitian ini akan menggunakan gaya dalam yang terjadi pada struktur Pylon akibat pengaruh dari beban gempa sesuai SNI 1726-2019. Mengingat jembatan didesain dengan peraturan sebelumnya sehingga perlu dilakukan analisis apakah masih memadai jika menggunakan peraturan terbaru. Dalam penelitian ini analisa kapasitas pada struktur profil pilon dan juga sambungannya dalam hal ini adalah sambungan sistem baut akan� menggunakan bantuan software Idea Statica Versi 21.0.
Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan untuk mencapai penelitian ini adalah dengan menggunakan studi literatur dan analisis dengan metode kuantitatif mengunakan software IDEA STATICA.
Penelitian ini diawali dengan melakukan studi literatur untuk memahami perilaku sambungan pada struktur baja, khususnya pada konstruksi baja jembatan JUDESA maka perlu dilakukan studi lebih lanjut berdasarkan penelitian-penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya, mempelajari dan mengetahui pengaruh dimensi end plate, ukuran dan jumlah baut terhadapa perilaku sambungan (sendi, rigid dan semi rigid) baik dengan ataupun tanpa pengaku dan mempelajari dan mengetahui pengaruh berubahnya besaran beban respon spectra gempa yang menggunakan peraturan gempa SNI-1726-2019.
Tahapan selanjutnya adalah membuat desain perencanaan. Dalam tahap ini dilakukan simulasi analitik� untuk mengetahui karakteristik dari sambungan struktur� Jembatan JUDESA Pisang Binaya existing yang akan di uji dengan software nantinya dan mengetahui dan mempelajari hubungan dimensi pelat penyambung maupun buhul serta ukuran baut yang berpengaruh� pada kapasitas sambungan baik dari sisi kekuatan dan kekakuan sambungan. Desain perencanaan (existing) yang dijadikan acuan adalah gambar perencanaan yang diambil dari Manual Book Perakitan dan Pemasangan Jembatan Gantung Pejalan Bentang 120 m produksi PT. BUKAKA TEKNIK UTAMA. Fokus pada penelitian ini adalah sambungan antar segmen Kolom (Pilon) Desain dari sambungan tersebut.
Tahapan selanjutnya adalah membahas hasil dari analasis yang telah dilakukan dan menarik kesimpulan.
1. Pemodelan Struktur
Kajian numerik dilakukan dengan mengambil studi kasus pada Jembatan Pisang Binaya yang berlokasi di zona 4 peta gempa 2002. Pemodelan dan analisis struktur untuk mendapatkan gaya-gaya dalam dilakukan dengan bantuan software SAP2000 V.14.2.2. Struktur jembatan yang dimodelkan merupakan jembatan suspension dengan struktur pylon merupakan struktur portal dengan pengaku rangka baja (bracing) yang terdiri dari 2 portal pylon dengan tipe simetris. Total bentang jembatan 180 meter, bentang utama pada sisi tengah adalah 120 meter (Pilon ke Pilon), tinggi pilon 14,50 meter, dengan menggunakan profil WF 300x300x10x15., seperti diilustrasikan pada gambar 1 dan 2 di bawah ini.
Gambar 1
Desain Lengkap Struktur Jembatan JUDESA Pisang Binaya
Gambar 1
Desain Struktur Portal Pylon Jembatan JUDESA Pisang Binaya
Tahap awal dalam perancangan analisis struktur jembatan gantung adalah dengan memodelkan struktur yang akan dilakukan analisis. Pemodelan struktur jembatan gantung pada tahap awal adalah memilih satuan pada software SAP2000 yang akan digunakan dalam pemodelan. Setelah ditentukan satuan selanjutnya adalah mengisi data yang sudah dipersiapkan sebelumnya. Setelah pemodelan grid, langkah selanjutnya untuk memodelkan dan untuk mendapatkan gambaran hasil perhitungan yang mendekati kenyataan maka dilakukan identifikasi jenis material untuk struktur jembatan gantung tersebut.
Ukuran penampang yang akan digunakan dalam pemodelan terlebih dahulu dilakukan identifikasi menggunakan material yang sudah diidentifikasi sebelumnya. Identifikasi dilakukan untuk menentukan bagian-bagian pada jembatan seperti gelagar, kabel, dan menara. Identifikasi ukuran penampang dapat dilakukan dengan langkah define, add new property dan pilih profil yang akan digunakan dalam pemodelan jembatan gantung. Untuk pemodelan jembatan gantung Pisang Binaya menggunakan dimensi menara H- 300x300x10x15, untuk dimensi gelagar memanjang digunakan H-100x100x6x8, untuk gelagar melintang menggunakan H-100x100x6x8, dan diameter kabel adalah Φ52 mm dan untuk penggantung pelat 12x75 mm.
Saat melakukan analisis struktur jembatan gantung tentunya membutuhkan kombinasi beban yang sudah diidentifikasi sebelumnya. Pada perencanaan jembatan gantung menggunakan dua kombinasi pembebanan antara lain:
1. Kombinasi beban mati dan beban hidup simetris.
2. Kombinasi beban mati dan beban hidup asimetris.
Setelah beban diidentifikasi dan dilakukan kombinasi langkah selanjutnya adalah meletakan beban-beban yang sudah direncanakan pada bagian-bagian yang sudah direncanakan. Beban -beban tersebut diantaranya diidentifikasikan pada gelagar dengan beban hidup simetris sebesar 1,2 kN/m, dan untuk beban hidup asimetris 1,5 , dan untuk beban mati pada gelagar sebesar 2,17 kN/m.
Langkah terakhir setelah semua dimasukan pada model, analisis struktur dapat langsung dimasukan. Langkah untuk melakukan analisis struktur adalah memilih menu analyze, run, analysis, run now, software akan menjalankan perhitungan analisis struktur. gambar 3-gambar 7 merupakan hasil dari gaya Output SAP200.
Gambar 2
Hasil Output Gaya Batang Pada Struktur Jembatan
(Comb-1)
Gambar 3
Hasil Output Gaya Batang Pada Struktur Jembatan (Comb-2)
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������
Gambar 4
Hasil Output Gaya Batang Pada Kabel Ikatan Angin
Gambar 6
Hasil Gaya Reaksi Perletakan
Gambar 5
Hasil Gaya Batang pada Portal Pilon
2. Analisis Sambungan
Dalam kajian ini parameter-parameter yang ditinjau dan juga memiliki pengaruh signifikan adalah penampang sambungan berupa tebal dan lebar pelat penyambung, jumlah dan diameter baut, serta profil yang akan disambung (B. Arifin et al., 2019).
Kemudian setelah didapat gaya-gaya batang di struktur pylon (menara), lalu dilakukan analisis terhadap sambungan yang ada pada pylon. Adapun gaya gaya yang bekerja pada struktur kolom portal pylon dapat diperlihatkan pada tabel berikut :
Tabel 1
Gaya Dalam Element Portal Pylon No. 199
Tabel 1
Gaya Dalam Element Portal Pylon No. 200
Tabel 3
Gaya Dalam Element Portal Pylon No. 226
Tabel 4
Gaya Dalam Element Portal Pylon No. 227
Lokasi sambungan pada portal pylon berada pada posisi ketinggian elevasi 5,02 m dan 10,02 m dari posisi perletakan (elevasi 0,00), sehingga dapat disimpulkan berdasarkan data table di atas bahwa portal pylon yang mendapatkan gaya dalam terbesar berada pada lokasi sambungan elevasi 5,02 m dengan besaran gaya dalam sebagai berikut :
Gaya Aksial (P) : - 100,036 kN (Tekan)
Momen (M)� : 0,066 kN-m
Gaya Geser (V) : 7,013 kN
Gaya gaya ini kemudian kita aplikasikan ke sambungan (gaya-gaya yang bekerja pada sambungan) sehingga di dapat analisis sambungan dengan metode finite element menggunakan software Idea Statica sebagai berikut :
Gambar 6
Model Sambungan Portal Pylon
Gambar 9
Hasil Analisis Model Sambungan Portal Pylon
Gambar 10
Hasil Tegangan� Model Sambungan Portal Pylon
Gambar 11
Von Mises Regangan� Model Sambungan Portal Pylon
Gambar 7
Gaya Pada Baut� Model Sambungan Portal Pylon
Gambar 13
Gaya Preloaded Baut� Model Sambungan Portal Pylon
Kesimpulan��������������������������������������������������������������
Berdasarkan Hasil Analisis Numerik Yang Telah Dilakukan Maka Dapat Disimpulkan Bahwa Profil, Plat Penyambung Dan Juga� Baut Pada Jembatan Judesa Yang Berlokasi Di Pisang Binaya, Kecamatan Teluk Dalam Kabupaten Asahan� Masih Jauh Dari Kemampuan Maksimum Dari Semua Komponen Penyambung (Baut, Pelat, Dan Profil). Hasil finite element menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi sebesar 37,7 mPa, ini menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi hanya sekitar 15 % dari kemampuan bahan penyambung baik pelat penyambung maupun profil yang disambung. Hasil finite element juga menunjukkan bahwa gaya tarik yang terjadi pada baut maksimum sebesar 0,2 kN, dan geser maksimum yang terjadi pada baut sebesar 1,1 kN ini menunjukkan bahwa gaya tarik dan geser� yang terjadi pada baut hanya sekitar 0,1 % dari kemampuan bahan baut.
Afnan, Y. A. K., Shulhan, M. A., & Yasin, I. (2020). Perbandingan Respons Spektrum Gempa Antara SNI 1726-2012 Dan SNI 1726-2019 Di Indonesia. RENOVASI: Rekayasa Dan Inovasi Teknik Sipil, 5(2), 36�42. Google Scholar
Arifin, A. S., Herbudiman, B., & Sukmara, G. (2018). Kajian Analisis Struktur Jembatan Gantung Pejalan Kaki Asimetris Ganda. RekaRacana: Jurnal Teknil Sipil, 4(4), 32. Google Scholar
Arifin, B., Hasibuan, P., & Putra, R. (2019). Evaluasi Batang Tekan Profil Siku Pada Struktur Rangka Batang dengan Variasi Siku Tunggal dan Siku Ganda. Journal of The Civil Engineering Student, 1(3), 50�56. Google Scholar
Dewobroto, W. (2005). Perkembangan Jembatan di Indonesia. Karawaci: Universitas Pelita Harapan. Google Scholar
Fihari, I. (2012). Analisis Pelat Buhul Struktur Rangka Baja Berpengaku Eksentrik. UAJY. Google Scholar
Komara, I., Wahyuni, E., & Suprobo, P. (2016). Studi numerik perilaku sambungan baut dan adhesive pada struktur rangka atap baja ringan. Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS), 8. Google Scholar
Nasional, B. S. (2019). SNI 7062: 2019 Pengukuran intensitas pencahayaan di tempat kerja. Badan Standardisasi Nasional Indonesia. Google Scholar
Pradana, R. (2018). Kajian Kekuatan Sambungan Struktur Pelengkung Rangka Baja Menerus pada Jembatan Utama Tayan Provinsi Kalimantan Barat. Jurnal Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Tanjungpura, 1(1). Google Scholar
Pramono, H. S., Sutrisno, W., & Yasin, I. (2018). Analisis Sambungan Baut Pada Titik Buhul Jembatan Rangka Baja Menggunakan Metode Elemen Hingga. RENOVASI: Rekayasa Dan Inovasi Teknik Sipil, 3(2), 52�63. Google Scholar
Rosyidah, A., & Tjondro, J. A. (2018). Keruntuhan Jembatan Akibat Kegagalan Pelat Buhul Pada Sambungan Jembatan Rangka Baja (Studi Kasus: Jembatan I-35W MISSISIPI). Jurnal Poli-Teknologi, 17(1). Google Scholar
Siregar, H. (2018). Analisis Optimasi Jembatan Gantung Pejalan Kaki dengan Judesa. Google Scholar
Sulistiyo, M. B., Hayu, G. A., & Hidayah, E. (2019). Analisis Sambungan Baut Balok Kolom Rangka Baja Struktural dengan Profil IWF Menggunakan Program Bantu Elemen Hingga. Rekayasa Sipil, 13(3), 199�206. Google Scholar
Susanti, L., & Perkasa, E. A. (2017). Studi Analisis Dan Eksperimental Pengaruh Perkuatan Sambungan Pada Struktur Jembatan Rangka Canai Dingin Terhadap Lendutannya. Rekayasa Sipil, 10(3), 205�210. Google Scholar
Tanojo, L., & Saputro, S. O. (2000). Penyusunan tabel perencanaan sambungan baja dengan metode load and resistance factor design (lrfd sesuai dengan konsep standarnasional indonesia (tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung). Petra Christian University. Google Scholar
Widyaningsih, E., Desmaliana, E., & Ihsan, M. (2021). Evaluasi Konfigurasi Sambungan Baut Jembatan Rangka Baja dengan Pola Staggered Fastener (Studi Kasus: Jembatan Way Bobot, Pulau Seram). RekaRacana: Jurnal Teknil Sipil, 7(2), 119. Google Scholar
|
Copyright holder: Surung Sirait, Johannes Tarigan, Ahmad Perwira Mulia (2021) |
|
First publication right: |
|
This article is licensed under:
|
