Rancangan Jembatan

RANCANGAN PENGGUNAAN PONDASI PADA JEMBATAN 

DAN HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM PERENCANAAN PONDASI DITINJAU DARI STRUKTUR TANAH

Jembatan merupakan bangunan yang membentangi sungai, jalan, saluran air, jurang dan lain sebagainya untuk menghubungkan kedua tepi yang dibentangi itu agar orang dan kendaraan dapat menyeberang. Secara umum, jembatan mempunyai struktur atas, bangunan bawah dan pondasi. Bangunan atas memikul beban lalulintas kendaraan yang bergerak diatasnya. Beban tersebut disalurkan ke kepala jembatan yang harus didukung pula oleh pondasi. Dalam kasus tertentu dengan bentang yang panjang dibutuhkan pilar yang mendukung beban yang terletak diantara ujung / kepala jembatan.

Struktur jembatan terdiri dari struktur atas, struktur bawah dan pondasi. Didalam pemilihan tipe maupun ukuran dari struktur jembatan tersebut dipengaruhi oleh beberapa aspek antara lain : 

• Aspek Lalu Lintas 
• Aspek Geometri 
• Aspek Tanah 
• Aspek Hidrologi 
• Aspek Perkerasan 
• Aspek Konstruksi 

Struktur jembatan dapat berfungsi dengan baik untuk suatu lokasi tertentu apabila memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

• Kekuatan dan stabilitas struktural 
• Tingkat pelayanan 
• Keawetan 
• Kemudahan pelaksanaan 
• Ekonomis 
• Keindahan estetika 

ASPEK LALU LINTAS

Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam perencanaan jembatan ditinjau dari segi lalu lintas yang meliputi antara lain :

- Kebutuhan Lajur

- Nilai konversi kendaraan

- Klasifikasi menurut kelas jalan

- Lalu lintas harian rata-rata

- Volume lalu lintas

- Kapasitas jalan

- Derajat kejenuhan

· Kebutuhan Lajur

Lebar lajur adalah bagian jalan yang direncanakan khusus untuk lajur kendaraan, jalur belok, lajur tanjakan, lajur percepatan / perlambatan dan atau lajur parkir.Lebar lajur tidak boleh dari lebar lajur pada jalan pendekat untuk tipe dan kelas jalan yang relevan. Berdasarkan TCPGJKA 1997 Bina Marga, lebar lajur untuk berbagai klasifikasi perencanaan sesuai tabel berikut ini :

· Nilai konversi kendaraan

Nilai konversi merupakan koefisien yang digunakan untuk mengekivalensi berbagai jenis kendaraan ke dalam satuan mobil penumpang (smp) dimana detail nilai smp dapat dilihat pada buku MKJI No.036/T/BM/1997. Nilai konversi dari berbagai jenis kendaraan dilampirkan seperti pada tabel di bawah ini.

· Klasifikasi Menurut Kelas Jalan

Jalan dibagi dalam kelas-kelas yang penetapannya didasarkan pada kemampuan jalan untuk menerima beban lalu lintas yang dinyatakan dalam muatan sumbu terberat (MST) dalam satuan Ton. Dalam “Tata Cara Perencanaan Geometrik untuk Jalan Antar Kota tahun 1997”, klasifikasi dan fungsi jalan dibedakan seperti pada tabel berikut :

· Lalu Lintas Harian Rata-rata

Lalu Lintas Harian rata-rata adalah jumlah kendaraan yang melewati satu titik dalam satu ruas dengan pengamatan selama satu tahun dibagi 365 hari. Besarnya LHR akan digunakan sebagai dasar perencanaan jalan dan evaluasi lalu lintas pada masa yang akan datang. Untuk memprediksi volume LHR pada tahun rencana, digunakan persamaan regresi.

· Volume Lalu Lintas

Volume lalu lintas adalah banyaknya kendaraan yang melintas di suatu titik pada suatu ruas jalan dengan interval waktu tertentu yang dinyatakan dalam satuan mobil penumpang (smp). Dalam perencanaan, digunakan perhitungan volume puncak yang dinyatakan dalam volume per jam perencanaan. Perhitungan volume lalu lintas digunakan rumus berdasarkan MKJI No. 036/T/BM/1997.

· Kapasitas Jalan

Kapasitas jalan didefinisikan sebagai arus maksimum yang dapat dipertahankan per satuan jam yang melewati suatu titik pada suatu ruas jalan dalam kondisi yang ada. Besarnya kapasitas jalan menurut MKJI 1997:

Untuk jalan terbagi dan jalan satu-arah, faktor penyesuaian kapasitas untuk pemisahan arah tidak dapat diterapkan dan bernilai 1,0.

' Derajat Kejenuhan ( Degree of Saturation) 

Derajat kejenuhan didefinisikan sebagai ratio arus lalu lintas terhadap kapasitas jalan, digunakan sebagai faktor kunci dalam penentuan perilaku lalu lintas pada suatu simpang dan segmen jalan. Nilai derajat kejenuhan akan menunjukkan apakah segmen jalan itu akan mempunyai suatu masalah dalam kapasitas atau tidak.

Besarnya nilai derajat kejenuhan ditunjukkan pada rumus berikut :

Nilai DS tidak boleh melebihi angka satu, karena jika nilai DS lebih dari satu maka akan terjadi masalah yang serius karena pada jam puncak rencana arus lalu lintas yang ada akan melebihi nilai kapasitas jalan dalam menampung arus lalu lintas. Nilai DS yang paling ideal adalah dibawah angka 0,75.

ASPEK GEOMETRI

Dalam perencanaan jalan raya bentuk geometri jalan harus ditentukan sedemikian rupa sehingga jalan yang bersangkutan dapat memberikan pelayanan yang optimal pada lalu lintas sesuai dengan fungsinya. Untuk itu perlu diperhatikan batasan-batasan yang telah ditetapkan Bina Marga.

Perencanaan geometri dapat dibedakan dalam dua tahap :

• Alinyemen Horisontal 

Alinyemen horisontal merupakan proyeksi sumbu tegak lurus bidang horisontal yang terdiri dari susunan garis lurus dan garis lengkung. Perencanaan geometri pada bagian lengkung diperhatikan karena bagian ini dimaksudkan untuk mengimbangi gaya sentrifugal yang diterima kendaraan pada saat melewati tikungan dan gaya tersebut cenderung melempar kendaraan ke arah luar.

Pada bagian lurus dan lengkungan biasanya disisipkan lengkung peralihan, yang berfungsi untuk mengantisipasi perubahan alinyemen dari bentuk lurus sampai ke bagian lengkungan sehingga gaya sentrifugal yang bekerja pada kendaraan saat berada di tikungan berubah secara berangsur-angsur.

• Alinyemen Vertikal 

Alinyemen vertikal terdiri atas bagian landai vertikal dan bagian lengkung vertikal. Ditinjau dari titik awal perencanaan, bagian landai vertikal dapat berupa landai positif (tanjakan), landai negatif (turunan) atau landai nol (datar).Bagian lengkung vertikal dapat berupa lengkung cekung atau lengkung cembung.

ASPEK TANAH

Data tanah digunakan untuk menganalisa kemampuan daya dukung tanah terhadap beban yang bekerja dan penentuan jenis pondasi yang sesuai dengan kebutuhan.

Tinjauan Terhadap Daya Dukung Tanah

Dalam perencanaan pondasi, besaran tanah yang harus diperhitungkan adalah daya dukung tanah dan letak lapisan tanah keras. Daya dukung tanah yang telah dihitung harus lebih besar dari beban ultimate yang telah dihitung.

Tinjauan Terhadap Stabilitas Abutment. Data tanah yang dibutuhkan berupa sudut geser, kohesi, berat jenis tanah yang bekerja pada abutment dan daya dukung tanah yang merupakan reaksi tanah dalam penyaluran beban dari abutment. Gaya berat tanah ditentukan dengan menghitung volume tanah diatas abutment dikalikan dengan berat jenis tanah dari data soil properties.

ASPEK HIDROLOGI

Aspek hidrologi diperlukan dalam menentukan banjir rencana sehingga akan diketahui tinggi muka air banjir melalui bentuk penampang yang telah ada. Tinggi muka air banjir ini akan mempengaruhi terhadap tinggi jembatan yang akan direncanakan.

Curah Hujan Rencana. Dalam hal ini digunakan metode yang tepat dalam menghitung curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu. Perhitungan hujan rencana ini digunakan Metode Gumble.

Debit Banjir Rencana. Debit rencana dihitung dengan formula Rational Mononobe :

Koefisien run off merupakan perbandingan antar jumlah limpasan dengan jumlah curah hujan. Besar kecilnya nilai koefisien limpasan ini dipengaruhi oleh kondisi topografi dan perbedaan penggunaan tanah.

ASPEK KONSTRUKSI

Aspek konstruksi berkaitan dengan pemilihan jenis struktur yang akan digunakan yang didasarkan pada beban yang bekerja, jenis dan kondisi tanah dan sebagainya.

Dalam perencanaan struktur jembatan beban dan gaya harus diperhatikan untuk perhitungan tegangan yang terjadi pada setiap bagian jembatan yaitu :

1. Beban Primer,

Beban primer merupakan beban utama dalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan.Yang termasuk beban primer adalah :

• Beban Mati, Beban mati adalah semua beban yang berasal dari berat sendiri jembatan termasuk segala unsur tambahan yang dianggap merupakan satu kesatuan.
• Beban Hidup, Beban hidup jembatan yaitu beban ”T” yang merupakan beban terpusat untuk lantai kendaraan dan beban ”D” yang merupakan beban jalur untuk gelagar.

2. Beban Sekunder

Beban sekunder merupakan beban sementara yang selalu diperhitungkan dalam setiap perencanaan jembatan.Yang termasuk beban sekunder adalah :

• Beban angin, Pengaruh beban angin sebesar 150 kg/m² pada jembatan ditinjau berdasarkan bekerjanya beban angin horisontal terbagi rata pada bidang vertikal jembatan. Bidang vertikal beban hidup ditetapkan sebagai suatu permukaan bidang vertikal yang mempunyai tinggi menerus sebesar 2 ( dua ) meter di atas lantai kendaraan.
• Gaya Akibat Perbedaan Suhu, Gaya akibat perbedaan suhu antara bagian jembatan baik yang menggunakan bahan yang sama maupun dengan bahan yang berbeda. Perbedaan suhu ditetapkan sesuai dengan data perkembangan suhu setempat.
• Gaya Akibat Rangkak dan Susut, Pengaruh rangkak dan susut bahan beton terhadap konstruksi, harus ditinjau. Besarnya pengaruh tersebut apabila tidak ada ketentuan lain, dapat dianggap senilai dengan gaya yang timbul akibat turunnya suhu sebesar 15C.
• Gaya Rem dan Traksi, Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan pengaruh gaya rem sebesar 5% dari beban ”D” tanpa koefisien kejut yang memenuhi semua jalur lalu lintas yang ada, dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut dianggap bekerja horisontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,80 meter di atas permukaan lantai kendaraan.
• Gaya Akibat Gempa Bumi, Pengaruh gempa bumi pada jembatan dihitung senilai dengan pengaruh gaya horisontal pada konstruksi akibat beban mati konstruksi dan perlu ditinjau pula gaya–gaya lain yang berpengaruh seperti gaya gesek pada perletakan, tekanan hidrodinamik akibat gempa, tekanan tanah akibat gempa.
• Gaya Gesekan Pada Tumpuan–Tumpuan Bergerak, Gaya gesek yang timbul ditinjau hanya akibat beban mati saja sedang besarnya ditentukan berdasarkan koefisien gesek pada tumpuan.

3. Beban Khusus

Beban khusus adalah beban yang merupakan beban–beban khusus untuk perhitungan tegangan pada perencanaan jembatan. Yang termasuk beban khusus adalah :

· Gaya Sentrifugal

Konstruksi jembatan yang ada pada tikungan harus diperhitungkan terhadap suatu gaya horisontal radial yang dianggap bekerja pada tinggi 1,80 meter di atas lantai kendaraan. Gaya horisontal tersebut dinyatakan dalam prosen terhadap beban ”D” yang dianggap ada pada semua jalur lalu lintas tanpa dikalikan koefisien kejut. Besarnya prosentase tersebut dapat ditentukan dengan rumus :

· Gaya dan Beban Selama Pelaksanaan Besarnya dihitung sesuai dengan cara pelaksanaan pekerjaan yang digunakan.

· Gaya Aliran Air dan Tumbukan Benda Hanyutan. Gaya tekanan aliran air adalah hasil perkalian tekanan air dengan luas bidang pengaruh pada suatu pilar, yang dihitung dengan rumus :

ASPEK PERKERASAN

Unsur-unsur yang terdapat dalam perencanaan tebal perkerasan supaya tercapai hasil yang optimal adalah :

a. Unsur beban lalu lintas

b. Unsur perkerasan

c. Unsur tanah keras

Dengan memperhatikan hal-hal tersebut, pada perencanaan perkerasan Jembatan Lumeneng dipilih tipe perkerasan lentur (fleksible pavement). Untuk menentukan tebal perkerasan digunakan perhitungan-perhitungan sebagai berikut:

- ITP = a1 x D1 + a2 x D2 + a3 x D3

- LEP = C x LHR awal x E

- LEA = C x LHR akhir x E

- LET = 0,5 (LEA + LEP 

- LER = LET x ( UR/10 ) = LET x FP, 

dimana :

- ITP = Indeks Tebal Perkersan

- a1, a2, a3 = koefisien kekuatan relatif bahan

- D1, D2, D3 = tebal minimum masing-masing jenis perkerasan

- C = koefisien kontribusi kendaraan

- LHR awal = lalu lintas harian rata-rata pada umur rencana

- E = angka ekivalen untuk setiap jenis kendaraan

- LHR akhir = lalu lintaas hariaan rata-rata pada akhir umur rencana

- UR = umur rencana

- FP = faktor penyesuaian

Lapisan-lapisan yang terdapat pada metode perkerasan lentur adalah :

Tanah dasar 

Kekuatan dan keawetan konstruksi perkerasan jalan sangat tergantung dari sifat-sifat daya dukung tanah dasarnya (CBR tanah asli atau CBR desain)

a. Perubahan bentuk tetap akibat beban lalu lintas.

b. Sifat kembang susut tanah tertentu akibat perubahan kadar air

c. Daya dukung tanah yang tidak merata dan sukar ditentukan secara pasti pada daerah dengan macam tanah yang sangat berbeda sifat dan kedudukannya.

d. Lendutan selama dan setelah pembebanan lalu lintas dari tanah tersebut.

e. Tambahan pemadatan akibat pembebanan lalu lintas dan penurunan yang diakibatkannya, yaitu pada tanah berbutir kasar (granular soil) yang tidak dipadatkan secara baik pada pelaksanaan.

Lapisan pondasi bawah 

Konstruksi lapis pondasi bawah direncanakan dengan kriteria sebagai berikut :

a. Bagian perkerasan untuk mendukung dan menyebarkan beban roda.

b. Mencari efisiensi penggunaan material yang relatif murah.

c. Untuk mencegah tanah dasar masuk ke dalam lapisan pondasi.

d. Sebagai lapis pertama. Tipe tanah setempat (CBR>20 %, PI<10>

Lapis Pondasi 

Fungsi lapis pondasi antara lain :

a. Sebagai bagian dari perkerasan yang menahan beban roda.

b. Sebagai perletakan terhadap lapis perkerasan.

c. Bahan lapis pondasi harus kuat dan awet sehingga dapat menahan beban roda.

Lapis permukaan 

Fungsi lapis permukaan antara lain :

a. Sebagai bahan perkerasan untuk menahan beban roda.

b. Sebagai lapisan rapat air.

c. Sebagai lapis aus atau wearing course.

1.  Pemilihan Tipe Konstruksi Jembatan

Alternatif tipe pondasi yang dapat digunakan untuk perencanaan jembatan berdasarkan struktur tanah antara lain :

Pondasi Telapak/Langsung 

Pondasi telapak digunakan jika lapisan tanah keras (lapisan tanah yang dianggap baik mendukung beban) terletak tidak jauh (dangkal) dari muka Sumber : Bridge Management System. Dalam perencanaan jembatan pada sungai yang masih aktif, pondasi telapak tidak dianjurkan mengingat untuk menjaga kemungkinan terjadinya pergeseran akibat gerusan.

Pondasi Sumuran 

Pondasi sumuran digunakan untuk kedalaman tanah keras antara 2-5 m. pondasi sumuran duibuat dengan cara menggali tanah berbentuk lingkaran berdiameter > 80 m. Penggalian secara manual dan mudah dilaksanakan. Kemudian lubnag galian diisi dengan beton siklop (1pc : 2 ps : 3 kr) atau beton bertulang jika dianggap perlu. Pada ujung pondasi sumuran dipasang poer untuk menerima dan meneruskan beban ke pondasi secara merata.

Pondasi Bored Pile 

Pondasi bored pile merupakan jenis pondasi tiang yang dicor di tempat, yang sebelumnya dilakukan pengeboran dan penggalian. Sangat cocok digunakan pada tempat-tempat yang padat oleh bangunan-bangunan, karena tidak terlalu bising dan getarannnya tidak menimbulkan dampak negative terhadap bengunan di sekelilingnya.

Pondasi Tiang Pancang 

Pondasi tiang pancang umumnya digunakan jika lapisan tanah keras/lapisan pendukung beban berada jauh dari dasar sungai dan kedalamannya > 8,00 m. Perencanaan pondasi ditinjau terhadap pembebanan vertikal dan lateral, dimana berdasarkan data tanah diketahui bahwa lapisan tanah keras berada pada lapisan dalam. Pondasi dalam (bored pile dan tiang pancang) digunakan bila lapisan tanah dasar pondasi yang mampu mendukung beban yang dilimpahkan terletak cukup dalam. Sesuai dengan data kondisi tanah yang ada berdasarkan hasil sondir dan boring, lapisan keras > 20 meter dari permukaan tanah dan kedalaman penggerusan hasil perhitungan pada analisa hidrologi adalah 9,167 meter serta tingkat kesukaran dalam pelaksanaan, maka rencana pondasi yang paling tepat untuk kondisi tanah tersebut adalah pondasi tiang pancang.

2. Pemilihan Tipe Konstruksi Bangunan Atas

Dalam merencanakan bangunan atas jembatan dengan bentang 60 meter ada beberapa tipe konstruksi yang dapat digunakan sebagai alternatif pilihan sesuai dari tinjauan masing – masing aspek. Struktur atas secara umum terdiri dari :

a. Gelagar induk atau memanjang merupakan komponen jembatan yang letaknya melintang arah jembatan atau tegak lurus arah aliran sungai.

b. Gelagar melintang merupakan komponen jembatan yang letaknya melintang arah jembatan.

c. Lantai jembatan berfungsi sebagai penahan lapisan perkerasan yang menahan beban langsung lalu lintas yang melewati jembatan itu.

d. Perletakan adalah penumpu abutment yang berfungsi menyalurkan semua beban jembatan ke abutment menerus ke pondasi.

e. Pelat injak berfungsi menghubungkan jalan dan jembatan sehingga tidak terjadi perubahan ketinggian yang terlalu mencolok pada keduanya.

3. Pemilihan Tipe Konstruksi Bangunan Bawah

- Abutment/Pangkal jembatan

Struktur abutment merupakan struktur bawah jembatan yang terletak pangkal jembatan dan berfungsi sebagai pondasi dangkal. Apabila daya dukung tanah yang terdapat di bawah abutment tidak memenuhi maka daya dukungnya harus ditambah dengan pondasi dalam (pondasi sumuran, pondasi caisson). Adapun jenis pondasi yang digunakan adalah tergantung dari jenis tanah yang ada di bawah struktur tersebut. 

Abutment/pangkal jembatan dapat diasumsikan sebagai dinding penahan tanah, yang berfungsi menyalurkan gaya vertikal dan horizontal dari bangunan atas ke pondasi dengan fungsi tambahan untuk mengadakan peralihan tumpuan dari oprit ke bangunan atas jembatan.

- Pangkal tembok penahan

Timbunan jalan tertahan dalam batas-batas pangkal dengan tembok penahan yang didukung oleh pondasi.

- Pangkal kolom spill- through

Timbunan diijinkan berada dan melalui portal pangkal yang sepenuhnya tertanam dalam timbunan. Portal dapat terdiri dari balok kepala dan tembok kepala yang didukung oleh rangkaian kolom-kolom pada pondasi atau secara sederhana terdiri dari balok kepala yang didukung langsung oleh tiang-tiang.

- Pangkal tanah bertulang

Ini adalah sistem paten yang memperkuat timbunan agar menjadi bagian pangkal.

4. Struktur Pelengkap

Sarana pelengkap sangat berguna untuk menunjang bangunan pokok agar dapat berfungsi dengan baik. Sedangkan bangunan pelengkap tersebut sebagai berikut :

- Railling, Railling jembatan berfungsi sebagai pagar pengaman bagi para pemakai jalan.

- Saluran drainase, Saluran ini untuk mengalirkan air dari lapisan perkerasan jalan ke luar jembatan.

- Oprit, Merupakan jalan pelengkap untuk masuk ke jembatan dengan kondisi disesuaikan agar mampu memberikan keamanan saat peralihan dari ruas jalan menuju jembatan.

- Trotoar, Trotoar ini berfungsi sebagai tempat berjalan bagi para pejalan kaki yang melewati jembatan agar tidak terganggu lalu lintas kendaraan.

Share