lanjut dari informasi sebelumnya,

dilanjut dengan penanganan kerusakan jembatan,



Pada prinsipnya :
penanganan kerusakan elemen jembatan yang paling sederhana untuk jembatan rangka yaitu dengan memasang tumpuan sementara disetiap titik-titik buhulnya. Setelah gaya aksial pada elemen batang yang akan diganti besarnya sama dengan nol, maka penggantian batang yang mengalami kerusakan bisa dilakukan. Tetapi metoda tersebut tidak bisa dilaksanakan pada jembatan katingan ini karena tingginya elevasi muka air terhadap titik buhul, belum lagi dalamnya sungai katingan sehingga diperlukan pengeboran tiang yang cukup mahal.
Maka dipilihlah metoda yang lain berupa pemasangan dan penarikan kabel strand di posisi-posisi tertentu dengan gaya penarikan terukur sehingga gaya aksial pada HD1 sama dengan nol. Kemudian lakukan penggantian batang diagonal HD1. Setelah sistem sambungan baut dikencangkan, lakukan tahapan di atas untuk mengganti elemen diagonal HD2.

Alternatif penggantian elemen diagonal yang rusak bisa dilakukan jika kedua titik buhul yang menghubungkan elemen diagonal yang bersangkutan harus dilonggarkan terlebih dahulu. Melonggarkan satu blok pelat buhul artinya mengendurkan sistem sambungan top chord, diagonal atau bottom chord. Jadi harus dibuat tumpuan sementara berupa tiang pancang yang cukup panjang. Jarak permukaan air sungai ke pelat buhul bawah sekitar 40 meter. Untuk itu dibuat beberapa alternatif prioritas penanganan pemilihan berdasarkan kemudahan dan biaya pelaksanaannya.



Analisis struktur

Dilakukan pemodelan 2 dimensi pada program komputer untuk melihat efek mekanika struktur untuk penanganan perkuatan dan/atau penggantian elemen diagonal jembatan Katingan.

Beban mati

1. Lantai beton
W_beton = 24.5 * (0.235 * 6 + 0.5 * 1) * 100
W_beton = 4679.5 kN
Q_beton = 0.5 * 4679.5/100
Q_beton = 23.4 kN/m

2. Aspal
W_aspal = 22 * 0.05 * 6 * 100
W_aspal = 660 kg
Q_aspal = 0.5 * 660/100
Q_aspal = 3.3 kN/m

3. Berat baja
Terlihat dari tabel di bawah ini,


Q_baja = 50% * 324832/100 * 1/100
Q_baja = 19.5 kN/m

Lalu lintas (dengan pengaturan lajur)
Beban terdistribusi D,
Q_UDL = 50% * 0.5 * 9 * (0.5 + 15/100)(5.5 + 6)
Q_UDL = 16.82 kN/m

Beban KEL,
P_KEL = ½ * 50% * 49 * (6 + 5.5) * 1.3
P_KEL = 183 kN




Analisis Kapasitas Jembatan Katingan

Beban terbagi rata UDL,
n = 2
lebar perkerasan 6 meter
2 * 2.75 meter + 2 * 0.25 meter = 6 meter
Q = 9 * (0.5 + 15/L)
Q = 9 * (0.5 + 15/100)
Q = 5.85 kN/m^2
W1 = ½ Q (6 + 5.5) * 100
W1 = ½ (5.85)(6 + 5.5) * 100
W1 = 3363.75 kN

Beban terbagi rata KEL + DLA,
W2 = ½ * 49 * (6 + 5.5) * 1.3
W2 = 366.28 kN
W total = W1 + W2
W total = 3363.75 + 366.28
W total = 3730 kN

Kapasitas sisa mengikuti kurva deuteration


Kurva deuteration merupakan fungsi eksponensial, untuk pendekatan bisa diambil sebagai fungsi kuadrat. Kondisi titik awal (0,a) dan titik akhir (b,0) sebagai fungsi :

y(x) = - ax²/b² + a

untuk a = 100% dan b = 50 tahun,

y(x) = - x²/50² + 1

umur layan Jembatan Katingan

t = 2012 – 1991

t = 21 tahun

y(21) = - 21²/50² + 1

y(21) = 82.4%

dengan asumsi reduksi kapasitas akibat kerusakan dua elemen diagonal sekitar 10% maka kapasitas sisa Jembatan Katingan sekitar

W = y(21) * W total

W = 72.4%* 3730

W = 2700 kN

Untuk konfigurasi truk seperti terlihat di bawah,


Dengan muatan total w = 500 kN maka, jumlah maksimum truk maksimum di atas jembatan adalah,

N = W/w

N = 2700/500

N = 5 unit

Panjang antrian minimum,

L = 100/(5 + 1)

L = 16.6 meter

Dan beban maksimum truk yang boleh melalui jembatan adalah

w’ = y(21) * w

w’ = 72.4%* 500

w’ = 362 kN

Penggunaan kabel eksternal stressing diameter D = 0.5 inch untuk menonaktifkan batang diagonal dalam menerima gaya aksial.

Analisis struktur pada program komputer dilakukan trial and errorkarena pada saat penarikan strand dengan gaya tertentu, perilaku kabel sudah masuk dalam non linear geometri dan non linear material.

berikut tampilan proses trial and error saat program analisis struktur dijalankan,


Tahap pertama penggantian pada diagonal HD1 yang mengalami gaya aksial tarik.


Dipasang kabel eksternal stressing pada titik buhul A dan B seperti diperlihatkan pada gambar di atas, kemudian lakukan pemodelan analisis struktur untuk melihat perilaku gaya-gaya aksial yang terjadi seperti disajikan dalam gambar di bawah ini,


Berdasarkan kondisi pembebanan yang sudah diuraikan di atas, maka diperoleh gaya-gaya aksial seperti terlihat pada gambar di bawah ini,


Untuk penggantian elemen diagonal HD2 yang mengalami gaya aksial tekan yang posisinya ditunjukkan dalam gambar di bawah,


Dipasang kabel eksternal stressing pada titik buhul A dan C seperti diperlihatkan pada gambar di atas, kemudian lakukan pemodelan analisis struktur untuk melihat perilaku gaya-gaya aksial yang terjadi seperti disajikan dalam gambar di bawah ini,


Gaya-gaya aksial pada elemen struktur setelah program analisis struktur dijalankan diperlihatkan dalam gambar di bawah ini,


Kabel strand untuk menahan gaya tarik prestress maksimum sekitar 1271 kN bisa menggunakan diameter D = 0.5 inch yang memiliki gaya breaking force sekitar 18 ton, sehingga diperlukan strand sebanyak,
n = F/(0.7 * Fpu)
n = 127.1/(0.7 * 18)
n = 10.1
n ≈ 10 unit



Analisis Kecukupan Baut Sekitar Perletakan Kabel Stressing

Tumpuan angkur dan jack hidrolik kabel stressing dengan meminjam sebagian baut dari bottom chord atau top chord atau elemen diagonal yang tidak dilakukan penanganan.


1. Penggantian elemen HD1

Diperlukan gaya stressing sebesar 1271 kN maka analisis sambungan dilakukan pada kondisi yang sangat sensitif berdasarkan pengaruh gesek/friksi antara pelat buhul dengan pelat sayap dari profil.
Digunakan baut tipe M24 grade 8.8

F = n Φ μ An fpu

1271 = n(0.7)(0.3)(0.85 * 0.25 * π * (24)^2)(800)/1000

n = 20 unit baut

kebutuhan 20 baut disebarkan pada baut dua elemen top chord atau bottom chord dan dua elemen diagonal lain yang tidak diganti masing-masing pada pelat buhul dalam dan luar.


F top chord 1 = -6273 kN
F top chord 2 = -7138 kN
F bottom chord 1 = 6711 kN
F bottom chord 2 = 7438 kN
F diagonal 1 = -1305 kN
F diagonal 2 = -894 kN


Selanjutnya analisis sambungan disajikan dalam bentuk tabel berikut,




2. Penggantian elemen HD2

Diperlukan gaya stressing sebesar 1138 kN maka analisis sambungan dilakukan pada kondisi yang sangat sensitif berdasarkan pengaruh gesek/friksi antara pelat buhul dengan pelat sayap dari profil.
Digunakan baut tipe M24 grade 8.8

F = n Φ μ An fpu

1138 = n(0.7)(0.3)(0.85 * 0.25 * π * (24)^2)(800)/1000

n = 17.6

n ≈ 20 unit baut


F top chord 1 = -6264 kN
F top chord 2 = -7712 kN
F bottom chord 1 = 6881 kN
F bottom chord 2 = 7925 kN
F diagonal 1 = -1362 kN
F diagonal 2 = 476 kN
F diagonal 3 = 65 kN

Selanjutnya analisis sambungan disajikan dalam bentuk tabel berikut,



Perkuatan Struktur Diagonal Yang Rusak
Pada diagonal HD1 dan HD2 dengan memasang pelat dengan ukuran 2PL 3000x350x8 mm pada bagian badan elemen dan pelat ukuran 2PL 3000x300x8 mm pada bagian sayap.
Las memanjang dilakukan pada pelat tambahan dan eksisting diagonal dengan urutan seperti pada gambar terlampir.
Analisis kapasitas sambungan las tersaji sebagai berikut

Batang Tekan
Profil ukuran 450x350x12x17 mm
Analisis sambungan didasarkan pada gaya maksimum yang mengakibatkan batang tekan ini mengalami keruntuhan.
Luas permukaan profil,

A = (450)(350) – (350 - 12)(450 – 2 * 17)

A = 16892 mm²

F = 0.85 * σy * A

F = 0.85 * 345 * 16892/10^3

F = 4953 kN

Kekuatan las filet (kN/mm) terlihat pada tabel berikut,


Berdasarkan tabel di atas, dipilih kekuatan las filet 0.89 kN/mm dan dengan mengambil panjang kakik las filet = 10 mm, maka panjang minimum las filet yang dibutuhkan adalah

L = 4953/0.89

L = 5570 mm

Panjang las setiap sisi adalah

L’ = L/2

L’ = 2785 mm

Pada ujung diagonal diberikan las sepanjang

S = 2 * 10 + 350

S = 370 mm
Sehingga menambah kekuatan geser pada batang diagonal.


Batang Tarik
Profil ukuran 450x350x8x9 mm
Analisis sambungan didasarkan pada gaya maksimum yang mengakibatkan batang tekan ini mengalami keruntuhan.
Luas permukaan profil,

A = (450)(350) – (350 - 8)(450 – 2 * 9)

A = 9756 mm²

F = 0.85 * σy * A

F = 0.85 * 345 * 9756/10^3

F = 2861 kN

Kekuatan las filet (kN/mm)


Berdasarkan tabel di atas, dipilih kekuatan las filet 0.89 kN/mm dan dengan mengambil panjang kakik las filet = 10 mm, maka panjang minimum las filet yang dibutuhkan adalah

L = 2860/0.89

L = 3214 mm

Panjang las setiap sisi adalah

L’ = L/2
L’ = 1607 mm

Pada ujung diagonal diberikan las sepanjang

S = 2 * 10 + 350
S = 370 mm

Sehingga menambah kekuatan geser pada batang diagonal. Berdasarkan analisis komputer di atas, gaya maksimum tarik dan tekan pada kondisi service untuk kedua elemen diagonal masing-masing adalah 1313 kN dan 902 kN sebagai elemen diagonal yang mengalami aksial tarik dan tekan.

berikut adalah hasil trial and error salah satu tahapan/sequence pada saat penggantian elemen diagonal HD1,


Luas penampang strand (metallic cross section),

L = 0.25 π (12.7)^2

L = 126.61 mm^2

Kekuatan tarik strand (tensile strength) = 1860 MPa

Kapasitas nominal strand untuk kondisi service adalah

Fn = (126.61/10^6)(1860 * 10)

Gaya kabel untuk desain,

Fd = Fn/SF

Fd = 235.49/2.25

Fd = 104.67 kN

Penarikan dibatasi sampai 75% kapasitas desain,

Fp = Fd * 75%

Fp = 104.67 * 0.75

Fp = 78.5 kN

Gaya diagonal HD1 = 773 kN

Jumlah strand yang dibutuhkan adalah

n = 773/78.5

n = 9.8

n dibulatkan = 10 strand




dan untuk penggantian HD2,


dan antisipasi kondisi tidak aman ketika penggantian diagonal HD2 terlihat pada tampilan berikut :


Luas penampang strand (metallic cross section),

L = 0.25 π (12.7)^2

L = 126.61 mm^2

Kekuatan tarik strand (tensile strength) = 1860 MPa

Kapasitas nominal strand untuk kondisi service adalah

Fn = (126.61/10^6)(1860 * 10)

Gaya kabel untuk desain,

Fd = Fn/SF

Fd = 235.49/2.25

Fd = 104.67 kN

Penarikan dibatasi sampai 75% kapasitas desain,

Fp = Fd * 75%

Fp = 104.67 * 0.75

Fp = 78.5 kN

Kabel Prestress I

 Gaya kabel prestress I = 904 kN

Jumlah strand yang dibutuhkan adalah

n = 904/78.5

n = 11.5

n dibulatkan = 12 strand

 Gaya kabel prestress II = 124 kN

Jumlah strand yang dibutuhkan adalah

n = 124/78.5

n = 1.5

n dibulatkan = 2 strand



Rekomendasi Penanganan

Berdasarkan analisis di atas, maka rekomendasi penanganan terdiri dari dua tahap,

1. Penanganan jangka pendek
   
   • Pemasangan rambu pengaturan lalu lintas khususnya kendaraan bermuatan berat dalam hal :
     
   • Intensitas beban maksimum dibatasi 30 ton;
     
   • Panjang antrian minimum kendaraan berat kira-kira 50 meter;
     
   • Pembatasan kecepatan di atas jembatan tidak lebih dari 40 km/jam
     
   • Untuk pengawasan pelaksanaannya diberikan kepada pihak Kepolisian dan Dinas Perhubungan Kabupaten Katingan.
     
   • Perbaikan dan/atau penggantian railing yang berubah bentuk/rusak.
     
   
   
   
2. Penanganan jangka panjang berupa
   
   • Penggantian elemen struktur jembatan,
     secara bertahap dengan bantuan kabel eksternal stressing sedemikian sehingga elemen diagonal yang akan diganti tidak menerima gaya.
     Metoda yang digunakan :
     
   • Proses penggantian batang diagonal diawal pada elemen HD2 yang merupakan batang tekan dengan gaya aksial pada kondisi service sebesar 1313 kN.
     
   • Pemasangan angkur kabel stressing dengan memanfaatkan beberapa lubang baut pada sistem sambungan elemen yang tidak mengalami penanganan (yaitu elemen top chord atau bottom chord). Sedangkan peralatan alat penarik hidrolik ditempatkan pada pelat buhul pelurusnya.
     
   • Penarikan kabel stressing sampai gaya tarik 1271 kN;
     
   • Pelepasan sistem sambungan diagonal HD2 pada kedua titik buhulnya yang diikuti pemasangan batang diagonal pengganti dan pengencangan baut 100%
     
   • Penggantian diagonal HD1 dilakukan setelah diagonal HD2 bekerja penuh dan kabel stressing dipasang pada posisi yang sudah dijelaskan di atas dengan memanfaatkan beberapa lubang baut pada top chord dan bottom chord yang sudah dikosongkan.
     
   • Lakukan penarikan kabel stressing diameter 0.5 inch hingga mencapai gaya tarik 1138 kN dan sistem sambungan diagonal HD1 dilepas dari kedua titik buhulnya.
     
   • Penggantian elemen HD1 bisa dilaksanakan dan diikuti dengan pengencangan baut sampai 100%.
     
   • Reposisi kedudukan pelat buhul yang mengalami rotasi sekitar 3°
     
   • Perkuatan struktur diagonal yang rusak,
     Dengan cara menambahkan pelat persegi dengan tebal minimum 12 mm pada badan dan kedua sayap setiap elemen diagonal. Detailing analisisnya sudah disampaikan di atas.