Kamis, 29 April 2010

PELAKSANAAN JEMBATAN BANGUNAN BAWAH JEMBATAN


1. PENDAHULUAN

Bangunan bawah jembatan dalam hal ini terdiri dari pondasi dan kepala jembatan. Terdapat berbagai macam pondasi yang digunakan di Indonesia. Kaison beton yang dicor ditempat, tiang pancang baja, tiang pancang beton bertulang dan pratekan, serta tiang bor, kesemuanya dipakai secara luas.
Kepala jembatan yang digunakan umumnya susunan pile cap serta pilar berkolom tunggal atau majemuk dan balok melintang ujung (cross head).

2. PONDASI JEMBATAN

Pondasi merupakan sumber masalah tersendiri bagi para pelaksana konstruksi jembatan, sehubungan dengan kondisi tanah yang jarang dapat diketahui secara tepat, walaupun sampai saat ini telah kita kenal suatu methode pendekatannya yaitu dengan adanya penyelidikan tanah (Soil Investigation) untuk memprediksi daya dukung tanah.
Cara pelaksanaan pondasi terdiri atas dua jenis utama, pertama adalah jenis yang dapat dilaksanakan tanpa memerlukan peralatan khusus. Pondasi jenis ini termasuk pondasi telapak (pondasi langsung) dan kaison beton yang dicor di tempat. Jenis kedua termasuk pondasi tiang, kaison beton pracetak atau shell baja. Pondasi tiang dapat dilaksanakan secara dipancang atau dibor dan tiangnya terbuat dari baja atau beton.

2.1. PONDASI TIANG PANCANG (PILE FOUNDATION)
Pondasi tiang pancang popular dipergunakan di Indonesia karena pelaksanaannya yang relatif mudah dan sesuai dengan kebanyakan kondisi tanah di Indonesia. Demikian juga jenis pondasi tiang pancang ini tahan terhadap penggerusan aliran sungai/aliran air mengingat pemancangan tiang mencapai titik dalam, adapun jenis-jenis tiang pancang meliputi berikut ini :
§ Tiang Kayu, termasuk Cerucuk.
§ Tiang Baja Struktur
§ Tiang Pipa Baja
§ Tiang Beton Bertulang Pracetak
§ Tiang Beton Pratekan, Pracetak
§ Tiang Bor Beton Cor Langsung Di Tempat
§ ­Tiang Turap
Perhatian perlu diberikan terhadap sambungan antar tiang/bahan, karena penyambungan yang kurang baik beresiko tinggi yang dapat menyebabkan kegagalan tiang yang seharusnya berfungsi mendukung konstruksi diatasnya.
Peralatan yang digunakan untuk pemancangan tiang baja, beton atau kayu pada dasarnya sama yaitu berbentuk dari yang paling sederhana (manual) sampai diesel hammer, tergantung dari jenis tiang yang digunakan, berat tiang dan kedalaman yang harus dicapai.

2.2. TIANG PANCANG KAYU
a. Umum

Kayu untuk tiang pancang penahan beban (bukan cerucuk) dapat diawetkan atau tidak diawetkan, dan dapat dipangkas sampai membentuk penampang yang tegak lurus terhadap panjangnya atau berupa batang pohon lurus sesuai bentuk aslinya. Selanjutnya semua kulit kayu harus dibuang.
Tiang pancang kayu harus seluruhnya keras (sound) dan bebas dari kerusakan, mata kayu, bagian yang tidak keras atau akibat serangan serangga.
Tiang pancang kayu yang menggunakan kayu lunak memerlukan pengawetan, yang harus dilaksanakan sesuai dengan AASHTO M133 - 86 dengan menggunakan instalasi peresapan bertekanan. Bilamana instalasi semacam ini tidak tersedia, maka dilakukan pengawetan dengan tangki terbuka secara panas dan dingin. Beberapa kayu keras dapat digunakan tanpa pengawetan, tetapi pada umumnya, kebutuhan untuk mengawetkan kayu keras tergantung pada jenis kayu dan beratnya kondisi pelayanan.
Sebelum pemancangan, diperlukan tindakan pencegahan kerusakan pada kepala tiang pancang yaitu dengan cara pemangkasan kepala tiang pancang sampai penampang melintang menjadi bulat dan tegak lurus terhadap panjangnya dan memasang cincin baja atau besi yang kuat. Dan setelah pemancangan, kepala tiang pancang harus dipotong tegak lurus terhadap panjangnya sampai bagian kayu yang keras dan diberi bahan pengawet sebelum pur (pile cap) dipasang.

b. Kepala Tiang PancangSebelum pemancangan, tindakan pencegahan kerusakan pada kepala tiang pancang harus diambil. Pencegahan ini dapat dilakukan dengan pemangkasan kepala tiang pancang sampai penampang melintang menjadi bulat dan tegak lurus terhadap panjangnya dan memasang cincin baja atau besi yang kuat atau dengan metode lainnya yang lebih efektif.
Setelah pemancangan, kepala tiang pancang harus dipotong tegak lurus terhadap panjangnya sampai bagian kayu yang keras dan diberi bahan pengawet sebelum pur (pile cap) dipasang.
Bilamana tiang pancang kayu lunak membentuk pondasi struktur permanen dan akan dipotong sampai di bawah permukaan tanah, maka perhatian khusus harus diberikan untuk memastikan bahwa tiang pancang tersebut telah dipotong pada atau di bawah permukaan air tanah yang terendah yang diperkirakan.
Bilamana digunakan pur (pile cap) dari beton, kepala tiang pancang harus tertanam dalam pur dengan ke dalaman yang cukup sehingga dapat memindahkan gaya. Tebal beton di sekeliling tiang pancang paling sedikit 15 cm dan harus diberi baja tulangan untuk mencegah terjadinya keretakan.

c. Sepatu Tiang Pancang
Tiang pancang harus dilengkapi dengan sepatu yang cocok untuk melindungi ujung tiang selama pemancangan, kecuali bilamana seluruh pemancangan dilakukan pada tanah yang lunak. Sepatu harus benar-benar konsentris (pusat sepatu sama dengan pusat tiang pancang) dan dipasang dengan kuat pada ujung tiang. Bidang kontak antara sepatu dan kayu harus cukup untuk menghindari tekanan yang berlebihan selama pemancangan.



Gambar.1 – Sepatu tiang pancang kayu

d. Pemancangan
Pemancangan berat yang mungkin merusak kepala tiang pancang, memecah ujung dan menyebabkan retak tiang pancang harus dihindari dengan membatasi tinggi jatuh palu dan jumlah penumbukan pada tiang pancang. Umumnya, berat palu harus sama dengan beratnya tiang untuk memudahkan pemancangan. Perhatian khusus harus diberikan selama pemancangan untuk memastikan bahwa kepala tiang pancang harus selalu berada sesumbu dengan palu dan tegak lurus terhadap panjang tiang pancang dan bahwa tiang pancang dalam posisi yang relatif pada tempatnya.

e. Penyambungan


Bilamana diperlukan untuk menggunakan tiang pancang yang terdiri dari dua batang atau lebih, permukaan ujung tiang pancang harus dipotong sampai tegak lurus terhadapa panjangnya untuk menjamin bidang kontak seluas seluruh penampang tiang pancang. Pada tiang pancang yang digergaji, sambungannya harus diperkuat dengan kayu atau pelat penyambung baja, atau profil baja seperti profil kanal atau profil siku yang dilas menjadi satu membentuk kotak yang dirancang untuk memberikan kekuatan yang diperlukan. Tiang pancang bulat harus diperkuat dengan pipa penyambung. Sambungan di dekat titik-titik yang mempunyai lendutan maksimum harus dihindarkan.



Gambar 2 – Sambungan tiang pancang kayu




2.3. TIANG PANCANG BETON PRACETAK & PRATEKAN PRACETAK

a. UmumTiang pancang beton pracetak harus dirancang, dicor dan dirawat untuk memperoleh kekuatan yang diperlukan sehingga tahan terhadap pengangkutan, penanganan, dan tekanan akibat pemancangan tanpa kerusakan. Tiang pancang segi empat harus mempunyai sudut-sudut yang ditumpulkan. Pipa pancang berongga (hollow piles) harus digunakan bilamana panjang tiang pancang yang luar biasa diperlukan, selimut beton yang digunakan minimum 40 mm dan bilamana tiang pancang terekspos terhadap air laut atau pengaruh korosi lainnya, selimut beton minimum 50 mm.

b. Pembuatan Tiang
Tiang pancang dibuat dan dirawat sesuai dengan ketentuan dari pelaksanaan struktur beton . Tiang dapat dicetak pada landasan dengan menggunakan acuan pinggir yang dapat dibongkar dari bahan kayu atau baja. Jenis landasan dan pilihan bahan untuk acuan pinggir tergantung pada jumlah tiang yang akan dicetak. Dasar pencetakan tiang harus ditempatkan pada tanah yang kokoh untuk mencegah melenturnya tiang pada waktu dan sesudah pengecoran, suatu landasan beton yang masif masih sering digunakan untuk keperluan pengecoran tersebut.
Pangkal tiang (stop end) harus dibuat benar-benar tegak lurus pada sumbu tiang untuk menjamin distribusi yang merata dari pukulan penumbuk pada waktu pemancangan. Penggetar digunakan untuk mendapatkan kepadatan yang teliti pada beton, dan beton diantara penahan baja (bearer) atas dan adukan beton harus dikerjakan menggunakan alat pemotong untuk meniadakan bercak-bercak keropos (honey comb).


Gambar 3 - Susunan pencetakan untuk tiang beton


Jika tiang dicor dengan acuan samping dari kayu, acuan harus dibongkar sesegera mungkin (24 jam setelah pengecoran) dan perawatan basah dengan menggunakan penyemprotan air dan karung dipertahankan untuk jangka waktu tujuh hari. Segera setelah pengujian kekuatan tekan pada kubus beton (4 benda uji) menunjukan bahwa tiang cukup kuat untuk diangkat, tiang harus dimiringkan secara hati-hati dengan batang pengungkit dan diganjal dengan baji untuk melepaskan lekatan antara tiang dengan landasan. Tali pengangkat (lifting sling) atau baut pegangan dapat dipasang dan tiang diangkat untuk pengangkutan ke tempat penumpukkan. Pekerjaan pemiringan dan pengangkatan harus dilakukan dengan sangat hati-hati karena tiang masih mempunyai kekuatan rendah, dan retakan atau awal retakan yang terjadi pada tahap ini akan memperbesar akibat tegangan pada saat pemancangan.
Pada bagian dekat kepala tiang harus di beri tanda yang jelas dengan suatu nomor referensi, dengan panjang dan tanggal pengecoran pada waktu atau sebelum pengangkutan, untuk menjamin bahwa pemancangan dilakukan dengan urutan yang benar. Tiang harus dilindungi dari matahari dengan cara menutupi tumpukan tiang menggunakan terpal atau lembaran lain. Tidak ada tiang pancang yang akan dipancang sebelum berumur paling sedikit 28 hari atau telah mencapai kekuatan minimum yang disyaratkan
Selama operasi pengangkatan, tiang pancang harus didukung pada titik seperempat panjangnya. Bilamana tiang pancang tersebut akan dibuat 1,5 m lebih panjang dari pada panjang yang disebutkan dalam Gambar, maka agar menggunakan baja tulangan dengan diameter yang lebih besar dan/atau memakai tiang pancang dengan ukuran yang lebih besar dari yang ditunjukkan dalam Gambar.
Gambar 4 – Titik Angkat Tiang Beton

Tiang pancang beton pratekan pracetak sering dipakai pada proyek-proyek konstruksi termasuk proyek pembangunan jembatan. Tiang pancang beton pratekan pracetak biasanya ditegangkan dengan pemberian tegangan tekan pada saat dilepas (induced compressive stress at release) sebesar antara 4 dan 11 Mpa (40-110 Kg/cm²).Panjang standar dari tiang tersebut adalah dari 6 meter hingga 20 meter, berdiameter 600 mm. Penyambungan (splicing) dari tiang tersebut dilakukan dengan pelat baja pada ujung bagian yang akan disambung.






Gambar. .5 – Tiang Pancang Beton



Gambar 6 – Tiang Pancang Pratekan

c. Perpanjangan Tiang Pancang
Terdapat beberapa pendekatan yang berbeda untuk memperpanjang tiang pancang beton. Memperpanjang tiang setelah pemancangan selesai adalah cara yang paling mudah, karena sambungan tidak perlu menahan tegangan yang besar yang ditemui selama pemancangan. Panjang sambungan normal untuk penulangan dan pekerjaan beton biasa dapat digunakan.
Jika tiang akan dipancang lebih dalam setelah penyambungan, sambungan harus dapat menahan tegangan tekan dan torsi yang terdapat pada waktu pemancangan dan harus mampu meneruskan (transmit) momen di dalam tiang melewati sambungan. Meskipun sejumlah sambungan buatan pabrik telah dikembangkan namun yang paling umum untuk penyambungan tiang adalah pemakaian lengan baja di atas dan dibawah tempat sambungan. Beberapa tiang mempunyai pelat baja yang tertanam di dalam beton yang memungkinkan penyambungan mudah dilakukan dengan cara mengelas pelat pada segmen atas dan bawah dari tiang. Praktek ini tidak lazim untuk tiang yang difabrikasi di lokasi. Keuntungan dari pada lengan lengan baja atau pelat yang dilas adalah bahwa tiang dapat dipancang dalam waktu singkat setelah penyambungan selesai. Penting untuk diperhatikan bahwa kedua muka yang bertemu harus cock satu sama lain sedekat mungkin pada bidang yang sama. Penggunaan lengan baja dan merekatkan epoxy akan menutupi/mengkonpensasikan kekurang cocokan. Akan lebih baik bila menggunakan lengan baja, untuk memasukan dan merekat dengan epoxy batang dowel ke dalam lubang yang dibor pada bagian atas dan bawah dari tiang. Hal ini akan memungkinkan terjadinya perpindahan (transfer) momen lewat sambungan sesuai dengan asumsi perencana.


Gambar .7 - Detail Tipikal Sambungan Tiang Pancang Pratekan




Gambar 8 - Sambungan Tiang Pancang Pratekan






Gambar 9 - Tipikal sambungan tiang pancang beton



Gambar 10 - Tipikal sambungan tiang pancang beton

Gambar 11 - Tipikal sambungan tiang pancang beton
Gambar 12 - Tipikal sambungan tiang pancang beton

Cara lain yaitu, perpanjangan tiang pancang beton pracetak dilaksanakan dengan penyambungan tumpang tindih (overlap) baja tulangan. Beton pada kepala tiang pancang akan dipotong hingga baja tulangan yang tertinggal mempunyai panjang paling sedikit 40 kali diameter tulangan.
Perpanjangan tiang pancang beton harus dilaksanakan dengan menggunakan baja tulangan yang sama (mutu dan diameternya) seperti pada tiang pancang yang akan diper-panjang. Baja spiral harus dibuat dengan tumpang tindih sepanjang 2 kali lingkaran penuh dan baja tulangan memanjang harus mempunyai tumpang tindih minimum 40 kali diameter.
Bilamana perpanjangan melebihi 1,50 m, acuan harus dibuat sedemikian hingga tinggi jatuh pengecoran beton tak melebihi 1,50 m.
Sebelum pengecoran beton, kepala tiang pancang harus dibersihkan dari semua bahan lepas atau pecahan, dibasahi sampai merata dan diberi adukan semen yang tipis. Mutu beton yang digunakan sekurang-kurangnya harus beton K400. Semen yang digunakan haruslah dari mutu yang sama dengan yang dipakai pada tiang panjang yang akan disambung.
Acuan tidak boleh dibuka sekurang-kurangnya 7 hari setelah pengecoran. Perpanjangan tiang pancang akan dirawat dan dilindungi dengan cara yang sama seperti tiang pancang yang akan disambung. Bilamana tiang pancang akan diperpanjang setelah operasi pemancangan sedang berjalan, kepala tiang pancang direncanakan tertanam dalam pur (pile cap), maka perpanjangan baja tulangan yang diperlukan harus seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. Bilamana tidak disebutkan dalam Gambar, maka panjang tumpang tindih baja tulangan harus 40 kali diameter untuk tulangan memanjang.

d. Sepatu Tiang PancangTiang pancang harus dilengkapi dengan sepatu yang datar atau mempunyai sumbu yang sama (co-axial), jika dipancang masuk ke dalam atau menembus jenis tanah seperti batu, kerikil kasar, tanah liat dengan berangkal, dan tanah jenis lainnya yang mungkin dapat merusak ujung tiang pancang beton. Sepatu tersebut dapat terbuat dari baja atau besi tuang. Untuk tanah liat atau pasir yang seragam, sepatu tersebut dapat ditiadakan. Luas ujung sepatu harus sedemikian rupa sehingga tegangan dalam beton pada bagian tiang pancang ini masih dalam batas yang aman.
Gambar 13 – Sepatu Tiang Pancang Beton Pracetak

Gambar diatas adalah jenis sepatu untuk berbagai jenis tanah : (a) soft ground, (b) stiff to hard clay, compact sands dan gravels, (c) Ground mengandung cobbles or bolders, (d) Rock Point untuk penetrasi lapisan bedrock surface, (e) Oslo Point untuk sloping bedrock surface.

Gambar 14 – Sepatu Tiang Pancang Beton Pratekan

e. Pengupasan Kepala Tiang Pancang
Beton tiang pancang biasanya dikupas sampai pada elevasi yang sedemikian sehingga beton yang tertinggal akan masuk ke dalam pur (pile cap) sedalam 50 mm sampai 75 mm. Untuk tiang pancang beton bertulang, baja tulangan yang tertinggal setelah pengupasan harus cukup panjang sehingga dapat diikat ke dalam pur (pile cap) dengan baik. Untuk tiang pancang beton pratekan, kawat pra-tegang yang tertinggal setelah pengupasan harus dimasukkan ke dalam pur (pile cap) paling sedikit 600 mm. Penjangkaran ini harus dilengkapi, jika perlu, dengan baja tulangan yang dicor ke dalam bagian atas tiang pancang. Sebagai alternatif, pengikatan dapat dihasilkan dengan baja tulangan lunak yang dicor ke dalam bagian atas dari tiang pancang pada saat pembuatan. Pengupasan tiang pancang beton harus dilakukan dengan hati-hati untuk mencegah pecahnya atau kerusakan lainnya pada sisa tiang pancang. Setiap beton yang retak atau cacat harus dipotong dan diperbaiki dengan beton baru yang direkatkan sebagaimana mestinya dengan beton yang lama.

Gambar 15 – Kepala Tiang Pancang
Gambar 16 – Kepala Tiang Pancang

2.4. TIANG PANCANG BAJA

a. Umum
Tiang baja mempunyai keuntungan yaitu kuat ringan untuk ditangani, mempunyai kemampuan daya dukung tekan (kompresif) yang tinggi bila dipancang pada lapisan tanah keras dan mampu dipancang dengan keras untuk penetrasi yang dalam hingga mencapai lapisan dukung, atau untuk mendapatkan daya dukung tahanan geser yang tinggi. Biaya per meter lebih tinggi daripada tiang beton pracetak. Mudah dipotong atau diperpanjang untuk menyesuaikan dengan variasi ke dalaman lapisan dukung (bearing stratum)
Pipa dapat dipancang dengan ujung terbuka atau tertutup. Tiang yang harus mendukung beban tekan tinggi biasanya dipancang dengan ujung tertutup. Tiang dengan ujung terbuka mungkin mempunyai pelat penguat yang ditambahkan pada ujung tiang (pada bagian dalam atau bagian luarnya) jika diperkirakan akan terdapat lapisan yang sulit ditembus pada waktu pemancangan.
Pada umumnya, tiang pancang baja struktur harus berupa profil baja gilas biasa, tetapi tiang pancang pipa dan kotak dapat digunakan. Bilamana tiang pancang pipa atau kotak digunakan, dan akan diisi dengan beton, mutu beton tersebut minimum harus K250 dengan kadar semen sesuai ketentuan.
Tiang yang akan diisi dengan beton dipasang dengan ujung tertutup, dan pengisian beton pada pipa baja dilakukan setelah selesai pemancangan. Pipa baja biasanya ditinggalkan didalam tanah sebagai bagian dari tiang yang permanen (tetap).

b. Penyambungan Tiang
Penyambungan antara potongan tiang baja memerlukan pengelasan standar tinggi dan harus dilakukan oleh tukang las yang bersertifikat. Pengelasan harus dikerjakan sedemikian rupa hingga kekuatan penampang baja semula dapat ditingkatkan. Sambungan harus dirancang dan dilaksanakan dengan cara sedemikian hingga dapat menjaga alinyemen dan posisi yang benar pada ruas-ruas tiang pancang. Pengelasan harus diuji secara visual dan dengan cara non destructive.

Biasanya perlu memotong 300 mm hingga 500 mm dari puncak bagian tiang dipancang untuk meratakan ujungnya dan untuk membuang bagian baja keras yang sukar dilas.Sambungan yang dilas harus mampu meneruskan momen penuh dalam tiang (dan untuk pipa baja) biasanya merupakan las ujung penetrasi penuh di sekeliling permukaan pipa.

Gambar 17 - Tipikal Sambungan Tiang Baja

c. Perlindungan Terhadap Korosi
Bilamana korosi pada tiang pancang baja mungkin dapat terjadi, maka panjang atau ruas-ruasnya yang mungkin terkena korosi harus dilindungi dengan pengecatan menggunakan lapisan pelindung yang telah disetujui dan/atau digunakan logam yang lebih tebal bilamana daya korosi dapat diperkirakan dengan akurat dan beralasan. Umumnya seluruh panjang tiang baja yang terekspos, dan setiap panjang yang terpasang dalam tanah yang terganggu di atas muka air terendah, harus dilindungi dari korosi.

d. Kepala Tiang PancangSebelum pemancangan, kepala tiang pancang harus dipotong tegak lurus terhadap panjangnya dan topi pemancang (driving cap) harus dipasang untuk mempertahankan sumbu tiang pancang segaris dengan sumbu palu. Setelah pemancangan, pelat topi, batang baja atau pantek harus ditambatkan pada pur, atau tiang pancang dengan panjang yang cukup harus ditanamkan ke dalam pur (pile cap).

e. Sepatu Tiang Pancang
Pada umumnya sepatu tiang pancang tidak diperlukan pada profil H atau profil baja gilas lainnya. Namun bilamana tiang pancang akan dipancang di tanah keras, maka ujungnya dapat diperkuat dengan menggunakan pelat baja tuang atau dengan mengelaskan pelat atau siku baja untuk menambah ketebalan baja. Tiang pancang pipa atau kotak dapat juga dipancang tanpa sepatu, tetapi bilamana ujung dasar tertutup diperlukan, maka penutup ini dapat dikerjakan dengan cara mengelaskan pelat datar, atau sepatu yang telah dibentuk dari besi tuang, baja tuang atau baja fabrikasi.
Gambar 18 – Sepatu Tiang Baja

Gambar 19 – Sepatu Tiang Baja

f. Pengecoran Dalam Tiang
Sebagian besar pekerjaan tiang pancang pada proyek jembatan adalah pipa baja yang dipancang didalam tanah dan kemudian diisi dengan beton. Suatu jalinan penulangan (reinforcing cage) ditempatkan di dalam pipa sebelum pengecoran. Batang-batang penulangan akan keluar di atas permukaan pemotongan tiang dan berfungsi untuk mengikat tiang pada kepala jembatan atau cap pilar.
Seringkali tidak praktis memadatkan beton dengan getaran pada bagian bawah tiang yang dicor di tempat. Beton pada bagian atas setinggi 2 atau 3 meter dari puncak harus dipadatkan dengan menggunakan cara penggetaran yang biasa dilakukan.Penulangan harus diletakan di tengah pipa dengan selimut yang disyaratkan. Hal ini dapat dicapai dengan menempatkan pengatur jarak (spacer) yang sesuai pada bagian luar jalinan penulangan. Perhatikan bahwa pengatur jarak tersebut mungkin akan berputar pada waktu jalinan diturunkan kedalam tiang. Pengatur jarak harus dipasang setiap 90Âș di sekeliling jalinan penulangan, dan harus diberi jarak antara setiap 2 atau 2,5 meter menurut arah memanjang tiang.
Sumber : http://civil-injinering.blogspot.com

Rabu, 21 April 2010

Sistem Perkembangan Beton Pratekan

Sejarah Pekembangan Beton Pratekan
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan yang tinggi terhadap tekan, tetapi sebaliknya mempunyai kekuatan relative sangat rendah terhadap tarik.
Beton tidak selamanya bekerja secara efektif didalam penampang-penampang struktur beton bertulang, hanya bagian tertekan saja yang efektif bekerja, sedangkan bagian beton yang retak dibagian yang tertarik tidak bekerja efektif dan hanya merupakan beban mati yang tidak bermanfaat. Hal inilah yang menyebabkan tidak dapatnya diciptakan srtuktur-struktur beton bertulang dengan bentang yang panjang secara ekonomis, karena terlalu banyak beban mati yang tidak efektif. Disampimg itu, retak-retak disekitar baja tulangan bisa berbahaya bagi struktur karena merupakan tempat meresapnya air dan udara luar kedalam baja tulangan sehingga terjadi karatan. Putusnya baja tulangan akibat karatan fatal akibatnya bagi struktur.
Dengan kekurangan-kekurangan yang dirasakan pada struktur beton bertulang seperti diuraikan diatas, timbullah gagasan untuk menggunakan kombinasi-kombinasi bahan beton secara lain, yaitu dengan memberikan pratekanan pada beton melalui kabel baja (tendon) yang ditarik atau biasa disebut beton pratekan.
Beton pratekan pertama kali ditemukan oleh EUGENE FREYSSINET seorang insinyur Perancis. Ia mengemukakan bahwa untuk mengatasi rangkak,relaksasi dan slip pada jangkar kawat atau pada kabel maka digunakan beton dan baja yang bermutu tinggi. Disamping itu ia juga telah menciptakan suatu system panjang kawat dan system penarikan yang baik, yang hingga kini masih dipakai dan terkenal dengan system FREYSSINET.
Dengan demikian, Freyssinet telah berhasil menciptakan suatu jenis struktur baru sebagai tandingan dari strktur beton bertulang. Karena penampang beton tidak pernah tertarik, maka seluruh beban dapat dimanfaatkan seluruhnya dan dengan system ini dimungkinkanlah penciptaan struktur-struktur yang langsing dan bentang-bentang yang panjang.
Beton pratekan untuk pertama kalinya dilaksanakan besar-besaran dengan sukses oleh Freyssinet pada tahun 1933 di Gare Maritime pelabuhan LeHavre (Perancis). Freyssenet sebagai bapak beton pratekan segera diikuti jejaknya oleh para ahli lain dalam mengembangkan lebih lanjut jenis struktur ini,seperti: a). Yves Gunyon
Yves Gunyon adalah seorang insinyur Perancis dan telah menerbitkan buku Masterpiecenya “ Beton precontraint” (2 jilid) pada tahun 1951. Beliau memecahkan kesulitan dalam segi perhitungan struktur dari beton pratekan yang diakibatkan oleh gaya-gaya tambahan disebabkan oleh pembesian pratekan pada struktur yang mana dijuluki sebagai “Gaya Parasit” maka Guyon dianggap sebagai yang memberikan dasar dan latar belakang ilmiah dari beton pratekan.
b). T.Y. Lin
T.Y. Lin adalah seorang insinyur kelahiran Taiwan yang merupakan guru besar di California University, Merkovoy. Keberhasilan beliau yaitu mampu memperhitungkan gaya-gaya parasit yang tejadi pada struktur. Ia mengemukakan teorinya pada tahun 1963 tentang “ Load Balancing”. Dengan cara ini kawat atau kabel prategang diberi bentuk dan gaya yang sedemikian rupa sehingga sebagian dari beban rencana yang telah datetapkan dapat diimbangi seutuhnya pada beban seimbang ini. Didalam struktur tidak terjadi lendutan dan karenanya tidak bekerja momen lentur apapun, sedangkan tegangan beton pada penampang struktur bekerja merata. Beban-beban lain diluar beban seimbang (beban vertikal dan horizontal) merupakan “inbalanced load”, yang akibatnya pada struktur dapat dihitung dengan mudah dengan menggunakan teori struktur biasa. Tegangan akhir dalam penampang didapat dengan menggunakan tegangan merata akibat “Balanced” dan tegangan lentur akibat “Unbalanced Load”. Tanpa melalui prosedur rumit dapat dihitung dengan mudah dan cepat. Gagasan ini telah menjurus kepada pemakaian baja tulangan biasa disamping baja prategang, yaitu dimana baja prategang hanya diperuntukkan guna memikul akibat dari Inbalanced Load.
Teori “inbalanced load” telah mengakibatkan perkembngan yang sangat pesat dalam menggunakan beton pratekan dalam gedung-gedung bertingkat tinggi. Struktur flat slab, struktur shell, dan lain-lain. Terutama di Amerika dewasa ini boleh dikatakan tidak ada gedung bertingkat yang tidak menggunakan beton pratekan didalam strukturnya.
T.Y. Lin juga telah berhasil membuktikan bahwa beton pratekan dapat dipakai dengan aman dalam bangunan-bangunan didaerah gempa, setelah sebelumnya beton pratekan dianggap sebagai bahan yang kurang kenyal (ductile) untuk dipakai didaerah-daerah gempa, tetapi dikombinasikan dengan tulangan baja biasa ternyata beton pratekan cukup kenyal, sehingga dapat memikul dengan baik perubahan-perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.
c). P.W. Abeles
P.W. Abeles adalah seorang insinyur Inggris, yang sangat gigih mendongkrak aliran” Full Prestressing”, karena penggunaanya tidak kompetitif terhadap penggunaan beton bertulang biasa dengan menggunakan baja tulangan mutu tinggi. Penggunaan Full Prestessing ini tidak ekonomis, menurut berbagai penelitian biaya struktur dengan beton pratekan dan Full Prestressing dapat sampai 3,5 atau 4 kali lebih mahal dari pada struktur yang sama tetapi dari beton bertulang biasa dengan menggunakan tulangan baja mutu tinggi. Dengan demikian timbullah gagasan baru yang dikemukakan oleh P.W. Abeles untuk mengkombinasikan prinsip pratekan dengan prinsip penulangan penampang atau dikenal dengan nama “Partial Prestressing”. Yang mana didalam penampang diijinkan diadakannya bagi tulangan, lebar retak dapat dikombinasikan dengan baik.
“Partial Prestrssing” telah disetujui oleh Chief Engineer’s Departement untuk digunakan pada jembatan-jembatan kereta api di Inggris, dimana tegangan tarik boleh terjadi sampai 45 kg/cm2 dengan lebar retak yang dikendalikan dengan memasang baja tulangan biasa. Freyssinet sendiri menjelang akhir karirnya telah mengakui juga bahwa “Partial Prestressing” mengembangkan struktur-struktur tertentu. Begitupun dengan teori “Load Balancing” dari T.W. Lin yang ikut mendorong dipakainya “Partial Prestressing” karena pertimbangannya kecuali segi ekonomis juga segi praktisnya bagi perencanaan.
II. Tujuan
Tujuan pemberian gaya pratekan adalah timbul tegangan-tegangan awal yang berlawanan dengan tegangan- tegangan yang oleh beban-beban kerja. Dengan demikian konstruksi dapat memikul beban yang lebih besar tanpa merubah mutu betonnya.
III. Untung/ rugi dibandingkan beton bertulang
? Dapat dipakai pada bentang-bentang yang besar
? Bentuknya langsing, berat sendiri lebih kecil, lendutan lebih kecil
? Hanya dapat memikul beban dalam satu arah,kurang cocok untuk pembebanan bolak balik
? Beton mutu tinggi, tidak mudah retak, lebih aman/ tahan terhadap pengaruh cuaca sehingga bahaya karatan dari baja oleh merembesnya air atau uap-uap korosif dapat dibatasi
? Lebih ekonomis apabila dipakai pada bentang-bentang yang besar
? Diperhitungkan alat-alat pelengkap (dongkrak, jangkar, pipa pembungkus, alat untuk memompa martel, dan lain-lain) dan juga diperlukan pengawasan pelaksanaan yang ketat.
B. BETON
Untuk beton pratekan diperlukan mutu beton yang tinggi (min K-300) karena mempunyai sifat penyusutan dan rangkak yang rendah, mempunyai modulus elastisitas dan modulus tekan yang tinggi serta dapat menerima tegangan yang lebih besar. Sifat-sifat ini sangat penting untuk menghindarkan kehilangan tegangan yang cukup besar akibat sifat-sifat beton tersebut
? Pada beton bertulang biasa berlaku ketentuan dalam PBI 71 dimana modulus elastisitas (Ebo) beton dihubungkan dengan pembebanan yang cepat.
? Pada beton pratekan, pembebanan oleh gaya prestress berlangsung lama maka dipakai modulus sekam (Eb)
Dimana menurut ACI : Eb= 1.800.000 + 500 T’bk (PSi Pound per Square Inchi).
C. BAJA
Untuk beton pratekan digunakan baja bermutu tinggi kehilangan-kehilangan tegangan yang diakibatkan oleh sifat-sifat baja dapat diperkecil.
Adapun jenis-jenis baja yang dipakai dalam beton pratekan:
? Kawat baja (Wire)
Beberapa kawat baja sejajar yang digabungkan sehingga membentuk suatu kabel (Tendon)
Pada pretentioning kabel ini tidak terbungkus, sedangkan pada post tentioning kabel dibungkus pipa bergerigi (Tendon)
? Tali baja (Strand) : diameter 3 mm
Biasanya 6 buah kawat dililitkan pada satu kawat inti (Swin Write Strand). Digunakan pada Pretentioning.
? Batang baja (Bar) : diameter ? 20 mm
D. CARA PEMBERIAN TEGANGAN
? Pretentioning : kabel ditarik dulu sebelum dicor
? Post Tentioning : kabel ditarik setelah beton cukup keras
Pemberian pra tegangan bias penuh (full prestressing) atau sebagian saja (partial prestressing).
- Full Prestressing : tidak boleh ada bagian tarik
- Partially Presstressing : boleh ada bagian tarik
E. KEHILANGAN PRATEGANGAN
1. Sehubungan dengan sifat-sifat baja:
? Akibat penggelinciran pada waktu dongkrak dilepaskan
? Akibat gesekan :
- Dalam dongkrakan sendiri
- Pada unit penjangkaran (tepi dongkrak)
- Gesekan kabel dengan dinding pembungkus
? Akibat rangkak
2. Sehubungan dengan sifat-sifat beton :
? Akibat elastisitas beton
? Akibat rangkak dan susut dari beton
3. Akibat perubahan bentuk kronstruksi (Lenturan)
? System prestensioning 18%
? System Post tensioning 15%
4. PEMERIKSAAN TEGANGAN-TEGANGAN PADA PENAMPANG MELINTANG
Untuk memeriksa tegngan-tegangan yang terjadi diserat atas dan bawah pada suatu penampang yang mana telah diketahui dimensinya, besarnya gaya prategang, awal dan transfer, letaknya kabel, serta besarnya momen lentur yang bekerja, maka perlu ditinjau beberapa keadaan antara lain :
? Keadaan awal
- super posisi :a). Tegangan-tegangan akibat gaya prestesing awal
b). Tegangan akibat berat sendiri
? setelah kehilangan tegangan
- Super posisi
? Setelah beban luar bekerja
- Tegangan akibat beben luar
- Tegangan akhir (Super Posisi dari hasil 2 dan 3)
Rumus umum :? = -
Bila kabel diletakkan dititik berat beban, jadi e = 0
? = -
5. PEMERIKSAAN TEGANGAN PADA KOMPOSIT
Tegangan-tagangan yang harus ditinjau dalam beberapa keadaan :
? Keadaan awal penampang precast
- tegangan akibat gaya prestress akhir
- tegangan akibat berat sendiri
? setelah kehilangan tegangan (penampang precast)
- Tegangan akibat gaya prestress akhir
- Tegagan akibat berat sendiri precest
? Setelah beton dicor (penampang precast)
- Tegangan akibat gaya prestress akhir
- Tegangan akibat berat sendiri precast + cast in place
? Setelah beban luar bekerja (penampang komposit)
- Tegangan akibat beban luar
- Tegangan-tegangan akhir
Rumus umum pada F tidak berlaku
6. DAERAH AMAN UNTUK JALANNYA KABEL
? Analisa penampang memanjang :
Akibat dari gaya prategang baja mengalami tarikan, akibatnya beton mengalami tekanan yang besarnya sama dengan tarikan P = D. Sebelum beban luar bekerja, resultante gaya tarik pada baja dan resultante gaya tekan pada beton berhimpit yaitu pada titik berat baja. Setelah beban luar bekerja (beban vertical), berarti ada momen postif akibat beban luar tersebut maka pad asetiap penampang timbul momen perlawanan yang bersal dari momen kopel antara P dan D. Letak garis kerja P tetap,sedangkan letak garis D berubah-ubah sesuai dengan besarnya kopel yang timbul.
Sumber : http://wartawarga.gunadarma.ac.id/

Kamis, 08 April 2010

Railway Bridge

Bagi yang sering bepergian dengan menggunakan alat transportasi kereta api, adalah suatu hal yang wajar jika sepanjang perjalanan kita melintasi jembatan, baik itu yang dibawahnya berupa sungai, jalan raya, ataupun yang lainnya. Nah, berikut ini ada beberapa bahasan tentang jembatan kereta api yang mungkin kita belum pernah mengetahui sebelumnya seperti fungsi dan jenis dari jembatan tersebut ;

1. Jika kita melihat ada pagar/dinding di dipinggir jembatan KA, maka sebenarnya Pagar Jembatan KA itu BUKAN di desain untuk menahan KA (kalau anjlog), tidak seperti orang ataupun kendaraan, KA DIANGGAP bisa jalan LURUS karena dipandu oleh REL nya, sehingga secara teoritis bisa dianggap aman.

2. Sebenarnya konstruksi rangka jembatan KA itu pada dasarnya cukup sederhana, yaitu sediakan DUA buah BALOK memanjang/menerus, letakkan persis dibawah REL masing2. Dalam bahasa Inggris disebut GIRDER, dalam bahasa PT. KA disebut RASUK. Ini bentuk/sistem paling hemat/efisien (dari segi bahan baja). Tapi yg seperti ini harus mempunyai ruang kolong sungai yg dalam, jadi si RASUK tadi punya tempat dibawah rel, tanpa takut di sapu air banjir (kalau terjadi banjir). Nah, yg mungkin dipasang beginian, kebanyakan di sungai JAWA BARAT, yg kolong2 sungainya dalam. Terlampir contoh gambar.


3. Pada daerah di JAWA TENGAH/TIMUR, yang medannya datar, kalau terjadi banjir, dan juga untuk lewat Pe
rahu, RASUK tadi TAK BISA DIPASANG DIBAWAH JEMBATAN, karena jarak air ke bawah rel sangat dekat, jadi TERPAKSA pakai DINDING di SAMPING LUAR REL. Buat orang awam tampaknya seperti PAGAR, padahal fungsinya bukan untuk itu. Type ini lebih boros bahan, karena selain perlu DINDING (diluar), juga perlu BALOK MELINTANG yg menghubungkan kedua dinding itu, posisinya dibawah REL. tergantung bentangnya, dindingnya ada yg tingginya pendek saja, ada yg tingginya 1-2 meteran (jadi mirip pagar terbuka tanpa atap), ada juga yg sampai ke atas dan dihubungkan dng. rangka lagi diatas, sehingga se-akan2 punya atap. Terlampir contoh gambar.



Ciri dari jembatan RASUK ialah TIDAK MEMAKAI BALOK MELINTANG (yg BESAR ukurannya) MELINTANG dibawah REL. Benar memang mutlak perlu struktur penghubung diantara dua Rasuk tadi, tapi ini bisa berupa struktur baja profil ukuran kecil, membentuk (dengan nama agak teknis) IKATAN REM dan / atau IKATAN ANGIN. Jadi cara menghitungnya : Rasuknya di desain untuk menahan LANGSUNG beban rel diatasnya, tidak lewat Balok melintang.

Desain astistik pada jembatan ini tidak semata2 artistik, tapi seperti bentuk PELENGKUNG. Ini bentuk yg paling baik/kuat untuk menahan beban. Perhatikan balok datar kalau dipasang melintang, pasti melendut kebawah karena gaya gravitasi bumi (belum dibabani, apalagi kalau nanti diberi beban). Jadi supaya masalah melendut ini dihilangkan, maka baloknya sengaja dibikin MELENGKUNG KE ATAS, prinsip dikenal dengan istilah ZEG (lawan lendut), sehinga ketika dibebani nanti (berat sendiri dan bebannya) diharapkan baloknya mendatar. Atau untuk bentang besar, sengaja dibikin melengkung keatas sebagai Jembatan Lengkung (Cisomang baru), diatas lengkungan ini dipasang rangka yg membuat lantai jembatan mendatar.

Pada jembatan Cirahong, di desain sebagai Double decker bridge, dua lantai, yg atas buat KA, yg bawah buat Jalan. Jika dilihat tampaknya DINDINGnya dibuat dari struktur baja ukuran kecil tapi rapat-rapat jaraknya. Jadi ini termasuk Dinding Rangka, karena pasti lebar antara dua dinding cukup besar untuk lewat mobil dan rel tadi terpaksa ditopang oleh balok melintang.




Sedikit pemahaman tentang Ikatan Angin:

Kalau KA lagi lewat dan ditiup angin (keras), maka KA akan cenderung terguling ke satu sisi, artinya satu roda menekan rel, satu rodal lain terangkat, jadi gak seimbang, satu sisi tertarik, satu sisi lain tertekan. Kemudian si angin (yg mendorong KA tadi) juga akan menekan sisi jembatan akibat KA yg terdorong melintang tadi duduk diatas rel yg ditumpu jembatan, jadi kedua sisi/dinding jembatan tadi harus bekerja sama supaya bebannya dibagi dua, lebih enteng.

Beban melintang ini (mengikuti sumbu sungai) yg ditahan oleh ikatan angin. Juga agar bentuk jembatan tetap kotak persegi panjang (90 derajat) tidak berubah bentuk menjadi jajaran genjang (atau belah ketupat), karena didorong angin dari samping yg tidak tegak lurus, maka ikatan angin ini yg menahan deformasi tadi.

Satuan kecepatan angin dihitung dari Kg/m2 tekanan angin ke dinding KA,beban ini dapat diubah menjadi momen guling (kgm atau tonm) atau ke gaya tekan (kg atau ton) dibebankan ke rel, ke rangka dinding, dan juga ke landasan jembatan

Rangka pada bagian atas jembatan itu disebut Ikatan Angin, (bentuknya ada yang model bersilang, diamond, dll) gunanya untuk menahan gaya angin (diandaikan KA sedang lewat dan ditiup angin melintang, jadi mirip layar) untuk menghubungkan ke dua sisi agar bekerja ber-sama2.

Ikatan angin juga bisa di letakkan pada dua posisi, yaitu pada bagian atas dan bawah. Namun pada jembatan tanpa atap, ikatan angin cuma berada pada bagian bawah.



Kenapa di setiap jembatan selalu menggunakan bantalan kayu ?

Selaian karena lebih ringan, berat bantalan kayu hanya sepertiga berat bantalan beton. Jadi kasihan kan si jembatan kalau harus menggendong beban mati lebih berat terus-terusan seumur hidup (kalau pakai bantalan beton).





Sumber:
Diambil dari postingan milis keretapi@yahoogroups.com khususnya tulisan pak Santo Tjokro.