Tugas Akhir

TUGAS AKHIR

PERKUATAN PADA RANGKA JEMBATAN

 

Disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Oleh :

Askar

Aminuddin

Jurusan Teknik Sipil

Politeknik Negeri Ujung Pandang

Makassar

2011

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah Swt, atas limpahan rahmat, taufiq, dan hidayah–Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas akhir ini merupakan upaya penulis memenuhi salah satu syarat ujian, guna menyelesaikan program Diploma 3 Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Berbagai masalah yang muncul dalam penyusunan tugas akhir ini bukan berarti halangan yang mampu memupus semangat kami, melainkan semua itu merupakan tantangan yang harus dihadapi dan diatasi dengan baik dalam rangka peningkatan dan pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi guna mewujudkan tujuan nasional.

Oleh karena itu ucapan terima kasih taklupa kami haturkan kepada segenap pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir ini, dan lebih khusus lagi kepada Bapak-Ibu pembimbing yang selama ini memberikan arahan dan bimbingan mulai dari awal sampai akhir dari tugas akhir ini.

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih sangat sederhana dan masih jauh dari kesempurnaan. Namun, diharapkan dapat menjadi sumbangsih pemikiran.

Akhirnya, dengan segala kerendahan hati, kami menyadari bahwa masih terdapat berbagai kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu, kami mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini.

              Makassar, 14 April 2011

Penulis.

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang Masalah

Penggunaan rangka baja untuk jembatan sampai saat ini masih mendominasi bangunan jembatan bentang menengah oleh karena perkembangan teknologi mengarah kepada penggunaan material yang ramping, ekonomis, dan kuat maka sudah saatnya untuk dikembangkan rangka pratekan untuk menjawab tantangan tersebut.

Rangka Pratekan adalah rangka yang dipasang kabel prestress (tendon) di tengahnya seperti halnya beton pratekan. Pemasangan tendon pada rangka dilakukan di luar penampang profil.

 Penggunaan tendon di luar ini disebut External Prestressing. External prestressing pada rangka secara teoritis selain digunakan untuk perkuatan rangka yang telah mengalami penurunan, juga dapat digunakan untuk memberikan lawan lendutan dan tambahan kekuatan pada batang tertentu pada rangka jembatan, terlebih jika rangka dikomositkan dengan lantai jembatan dari beton bertulang. Untuk itu, perlu dikembangkan dan dilakukan penelitian untuk menentukan bentuk rangka pratekan yang ekonomis dan mampu menahan beban yang besar.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut :

Bagaimana peningkatan daya layan / kekuatan dalam menahan beban lentur dari rangka jembatan yang telah diberi perkuatan dengan kabel prestress?

C.    Tujuan Penelitian

Untuk mendapatkan model jembatan rangka baja yang ringan dan kuat, dengan cara membuat prototype rangka baja dengan perkuatan kabel prestressing, dan mencari nilai peningkatan kekuatannya agar dengan ukuran penampang yang ada, dapat digunakan untuk menahan beban yang lebih besar dari kapasitasnya semula.

D.    Manfaat Penelitian

Penelitian ini sangat penting dilakukan, mengingat selama ini rangka baja hanya diperlakukan sebagai rangka konvensional yang hanya menerima beban luar secara langsung. Sedangkan secara teoritis rangka ini dapat ditingkatkan kemampuannya dengan system prategang seperti pada beton bertulang. Hasil penelitian ini akan sangat bermanfaat, karena jembatan bentang menengah yang biasanya dibuat dari beton prategang, nantinya akan dapat digantikan dengan menggunakan rangka baja prategang.

Penggunaan rangka baja ini akan lebih mudah dari beton, karena rangka baja dapat dibuat di pabrik dengan system knockdown, dan tentunya akan dapat menghemat waktu kerja dan biaya pelaksanaan. 

BAB II

 TINJAUAN PUSTAKA

A.    Baja

1.      Pengertian Baja

Baja adalah logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan (manganese), krom (chromium), vanadium, dan tungsten. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).

2.      Studi pendahuluan

Gagasan atau ide perlunya dibuat rangka baja dengan perkuatan ini, didasarkan pada teori tentang balok majemuk tentang bagian balok-balok bertulang (gewapende balken) yang merupakan konstruksi gantungan dan soongan (Yap F.KH, 1997) dan kajian tentang balok-balok bertulang baja dengan menggunakan trekstang (Honingm J,  1996), serta kajian tentang Externally Concrete Slab Bridge : Model Test Result. (Naaman A, 1990)

Konsep Dasar Peningkatan Daya Layan/ Pekuatan

Konsep dasar perkuatan pada struktur rangka baja ini adalah melakukan upaya agar struktur rangka baja dengan dimensi yang sama mampu menerima beban yang lebih besar. Hal ini dapat dilakukan dengan dua cara :

a.       Memperpendek bentang dengan cara memperbanyak tumpuan, lalu tumpuan tengah ditahan oleh kabel yang dihubungkan ke ujung balok (Marco R, 1999).

b.      Memberikan tegangan awal pada bagian bawah penampang balok, sehingga sebelum dibebani tegangan bagian bawah balok adalah negative, dan setelah dibebani menjadi positif (Troitsky. M.S, 1990)

c.       Memberikan pertimbangan beban terhadap beban luar dengan cara memasang tendon parabolik pada penampang struktur (Nawi E G, 1996)

Berdasarkan teori mekanika teknik (Hibbeler R C, 1997) untuk mendapatkan beban P dapat dilakukan denan analisa sebagai berikut :

M luar = 1/8 q L² + ¼ P L

M dalam = F Cos α . e

T tk // =  >>> →F .cos α = Ttk // .A

A = luas penampang atas dari rangka

M dalam = T tk // . A . e

Keseimbangan : M dalam = M luar

>>> T tk // . A. e = 1/8 q L² + ¼ P L

maka P =

sedangkan untu menentukan dimensi kabel/ tendon dapat dilakukan dengan analisa sebagai berikut : (Nawi E G, 1996)

Momen luar = 1/8 . q .l² +1/4 . P. l

Momen dalam (Mi) = T x e

Momen luar  = Momen dalam

1/8 .q.l² + ¼ .P.l = T . e >> maka, T =

Diameter kabel (D) =

Sehingga dimensi tendon/ kabel didapatkan.