2. Struktur jembatan harus memenuhi dua tingkat kriteria kinerja di dalam memikul
beban gempa. Tingkat kinerja yang pertama, adalah yang berhubungan dengan Gempa
Rencana, yang mungkin terjadi berulang-ulang selama umur rencana dari jembatan tersebut.
Sedangkan tingkat kinerja yang kedua adalah berhubungan dengan Gempa Kuat, yang jarang
terjadi atau mungkin terjadi sekali selama umur rencana dari jembatan.
Pada saat terjadi Gempa Rencana, gaya-gaya, perpindahan-perpindahan, dan
pengaruh-pengaruh lain, dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada struktur jembatan,
akan tetapi kerusakan ini tidak parah, dan terbatas hanya pada beberapa tempat saja.
Kerusakan yang terjadi dapat dengan mudah diperbaiki dengan biaya yang relatif murah.
Struktur jembatan termasuk jalan-jalan pendekatnya (oprit), harus segera dapat dilewati
kendaraan lagi segera setelah terjadinya gempa rencana ini.
Pendahuluan
3. Untuk keperluan analisis struktur terhadap pengaruh beban gempa, pada umumnya
digunakan pemodelan struktur dengan model massa terpusat (lumped mass model).
Pemodelan massa terpusat dimaksudkan untuk mengurangi derajat kebebasan (Degree Of
Freedom / DOF) dari struktur, sehingga akan lebih memudahkan perhitungan.
Pada Gambar 7-2 diperlihatkan pilar jembatan yang dimodelkan sebagai sistem bandul
getar dengan massa yang terpusat di bagian atasnya. Akibat pengaruh beban gempa (V),
massa struktur (m) akan bergoyang kearah horisontal. Besarnya goyangan kesamping ( )
tergantung dari kekakuan pilar (k) dan waktu getar struktur (T). Karena dianggap bahwa
massa hanya bergerak kearah horisontal saja, maka struktur hanya mempunyai satu
derajat kebebasan (Single Degree Of Freedom / SDOF). Respon elastis dan respon inelastis
dari struktur jembatan yang dimodelkan sebagai SDOF, diperlihatkan pada Gambar 7-3.
Respon Elastis dan Inelastis
4.
5. Jika struktur direncanakan tetap bersifat elastis pada saat terjadi gempa rencana dan gempa
kuat, maka struktur akan bergoyang dengan simpangan horisontal dari titik o ke titik d, sedangkan
beban gempa yang bekerja pada struktur sebesar Vb. Respon struktur akan mengikuti garis o-b.
Setelah mencapai titik b, respon struktur akan kembali ke titik o, dan kemudian ke titik a, untuk
kemudian kembali lagi ke titik o. Luas daerah obd yang diarsir merupakan ukuran dari besarnya
energi potensial yang terjadi di dalam struktur. Karena struktur bergetar dari titik o ke titik d, dan
kemudian kembali ke titik c, maka energi potensial yang ada akan berubah menjadi energi kinetik.
Jika struktur jembatan direncanakan bersifat daktail, maka pada saat terjadi Gempa Rencana,
struktur akan berespon secara elastis. Pada saat terjadi Gempa Kuat, pada struktur jembatan
diijinkan terbentuk sendi-sendi plastis. Setelah terbentuk sendi plastis maka struktur akan berespons
secara inelastis. Setelah beban gempa mencapai Ve, respon struktur akan mengikuti garis o-e-f dan
berhenti pada titik f, kemudian akan kembali ke titik h.
6. TIPE STRUKTUR JEMBATAN
JEMBATAN TIPE A
Pilar-pilar dari jembatan bersifat daktail
Bangunan atas jembatan (balok dan pelat), merupakan sistem struktur yang menerus (monolit)
Semua pilar jembatan menyatu secara monolit dengan bangunan atas dan pondasi
Semua gaya lateral termasuk beban gempa horisontal, sepenuhnya ditahan oleh pilar jembatan.
Bangunan atas jembatan dapat tergelincir pada pangkal jembatan (abutment), tetapi harus
dicegah agar tidak jatuh kebawah.
Struktur jembatan ini sesuai digunakan pada daerah kegempaan kuat yaitu Wilayah Gempa 5 dan
Wilayah Gempa 6.
7. Pada Jembatan Tipe A disarankan mengunakan pilar berbentuk bulat, serta konfigurasi struktur jembatan
harus memenuhi persyaratan :
(L/d) maksimum : (L/d) minimum ≤ 2 : 1
dimana L adalah adalah jarak antara sendi-sendi plastis yang terbentuk di pilar, dan d adalah dimensi
potongan melintang dari pilar jembatan
8. TIPE JEMBATAN B
Pilar-pilar dari jembatan bersifat daktail
Bangunan atas jembatan (balok dan pelat), merupakan sitem struktur yang tidak
menerus dan tidak menyatu secara monolit dengan pilar-pilar jembatan.
Semua pilar jembatan harus menyatu secara monolit dengan pondasi
Semua gaya lateral termasuk beban gempa horisontal, sepenuhnya ditahan oleh
pilar jembatan.
Bangunan atas jembatan dapat tergelincir pada pangkal jembatan (abutment),
tetapi harus dicegah agar tidak jatuh ke bawah.
Struktur jembatan ini sesuai digunakan pada daerah kegempaan sedang yaitu
Wilayah Gempa 3 dan Wilayah Gempa 4.
9. Dimensi potongan melintang dari pilar Jembatan Tipe B juga harus memenuhi persyaratan konfigurasi
seperti Jembatan Tipe A.
10. TIPE JEMBATAN C
Pilar-pilar dari jembatan bersifat elastis (tidak daktail)
Bangunan atas jembatan (balok dan pelat), merupakan sitem struktur yang tidak
menerus dan tidak menyatu secara monolit dengan pilar-pilar jembatan.
Semua gaya lateral termasuk beban gempa horisontal, sepenuhnya ditahan oleh
pilar jembatan.
Bangunan atas jembatan dapat tergelincir pada pangkal jembatan (abutment),
tetapi harus dicegah agar tidak jatuh ke bawah.
Umumnya digunakan pada jembatan-jembatan kecil dengan satu atau dua
bentang.
11.
12. Jembatan dengan konstruksi khusus
Jembatan yang ditumpu oleh struktur kabel
Jembatan lengkung
Jembatan yang menggunakan penyerap energi khusus
Jembatan dengan geometri khusus
Jembatan dengan pilar yang tinggi, sehingga berat pilar >20% berat bangunan atas jembatan
Jembatan dimana kekakuan pilar berbeda lebih dari yang disyaratkan.
Jembatan dengan panjang bentang lebih dari 200 m.
Jembatan dengan kemiringan yang besar.
Jembatan dengan lengkung horisontal yang besar.
13. Jembatan pada lokasi yang sulit
Jembatan yang melalui atau dekat patahan aktif.
Jembatan yang terletak di dekat lereng yang tidak stabil.
Jembatan dengan pondasi terletak di atas lapisan pasir lepas.
Jembatan dengan pondasi terletak di atas lapisan tanah sangat lunak
Jembatan yang sangat penting
Jembatan dengan kepentingan ekonomis tinggi, dengan biaya konstruksi yang mahal.
Jembatan yang dapat menyebabkan keruntuhan yang fatal.
14. Struktur jembatan Tipe A mempunyai perilaku seismik yang paling baik dibandingkan
Tipe B dan Tipe C, sehingga harus dipilih untuk jembatan yang terletak di zona
kegempaan berat yaitu Wilayah Gempa 6 atau 5. Struktur jembatan Tipe B sesuai
digunakan untuk jembatan-jembatan di zona kegempaan sedang, yaitu Wilayah Gempa 4
atau 3. Jembatan Tipe B akan mengalami deformasi permanen yang berlebihan jika
digunakan di zona kegempaan kuat. Untuk jembatan-jembatan kecil yang tidak begitu
penting atau untuk jembatan-jembatan sementara, dapat digunakan Jembatan Tipe C.
Meskipun mengalami kerusakan, Jembatan Tipe A dan Tipe B pada umumnya mampu
menahan goncangan tanah akibat Gempa Kuat, karena kedua type jembatan ini
direncanakan bersifat daktail. Jembatan Tipe C akan mengalami keruntuhan pada saat
terjadi Gempa Kuat, karena struktur jembatan ini tidak dirancang berperilaku daktail.
PEMILIHAN JENIS JEMBATAN YANG SESUAI
15. Agar balok-balok jembatan tidak terlepas dari dudukannya atau jatuh kebawah akibat
gerakan gempa kearah melintang jembatan, maka pada pilar dan pangkal jembatan
perlu diberi konstruksi penahan lateral (Gambar 7-7).
16. Selain konstruksi penahan lateral, pada pangkal jembatan dimana tidak terdapat penahan
memanjang, atau pada pilar dimana balok-balok jembatan tidak direncanakan menerus, maka perlu
adanya persyaratan jarak lebih minimum antara ujung-ujung balok jembatan dan tepi perletakan,
seperti dijelaskan pada Gambar 7-8. Persyaratan jarak minimum tersebut adalah :
d0 = 0,7 + 0,005 S untuk S < 100 m, atau
d0 = 0.8 + 0.004 S untuk S > 100 m
dimana d0 = jarak lebih minimum antara ujung balok dan tepi perletakan (m) dan S = panjang
bentang jembatan (m).
17. Bila type jembatan telah dipilih dan denah jembatan telah dibuat, maka waktu getar jembatan (T)
dapat dihitung. Untuk struktur jembatan yang dapat dimodelkan sebagai sistem dengan satu derajat
kebebasan, waktu getar dihitung dengan rumus :
WAKTU GETAR JEMBATAN
dimana :
WT = Berat nominal total dari bangunan atas termasuk beban mati tambahan dan setengah berat pilar
g = Percepatan gravitasi yang besarnya adalah 980 cm/dt2.
K = Kekakuan pilar-pilar jembatan, yang dinyatakan sebagai besarnya gaya horisontal yang diperlukan untuk
menghasilkan satuan lendutan pada puncak pilar.
= 3 EI/L3 , untuk pilar kantilever dimana dasar pilar terjepit dan puncak pilar bebas,
L adalah panjang atau tinngi pilar
= 12 EI/L3 , untuk pilar monolit, dimana dasar dan puncak pilar terjepit,
L adalah tinggi pilar.
Anggapan puncak terjepit adalah wajar jika pelelehan plastis terjadi pada puncak pilar sedangkan bangunan atas
atau balok kepala pilar tetap elastis.
18. Contoh 1, suatu jembatan dengan 3 buah pilar beton berukuran 50/50 cm (Gambar 9-9), terjepit
monolit pada balok dan pondasi, dengan tinggi pilar L=8m.. Modulus elastisitas bahan beton : E =
200000 kg/cm2 = 2000000000 kg/m2
CONTOH PERHITUNGAN KEKAKUAN PILAR JEMBATAN
19.
20. Integritas dari suatu sistem struktur jembatan hanya dapat dipelihara jika simpangan maksimum
yang terjadi antara pilar dan balok-balok jembatan dibatasi untuk mencegah terjatuhnya balok-balok
dari perletakannya. Dengan demikian perlu diadakan pemeriksaan untuk untuk menjamin bahwa
simpangan yang terjadi akibat gempa tidak melampaui jarak lebih minimum yang disayaratkan. Jika
sistem struktur jembatan yang dapat dimodelkan
sebagai sistem dengan satu derajat kebebasan, simpangan maksimum dari pusat massa h, dapat
diperkirakan dengan rumus :
PEMBATASAN SIMPANGAN AKIBAT GEMPA
Untuk bentang jembatan di atas 200 m, kemungkinan simpangan relatif yang terjadi pada pilar akibat
gerakan tanah diluar ragam getar yang ada harus dipertimbangkan. Perlu dipertimbangkan juga
untuk memperhitungkan pengaruh amplifikasi pada pondasi yang berada di atas lapisan tanah lunak.
21. Beban gempa yang bekerja pada struktur jembatan dapat berasal dari gaya inersia akibat goncangan
tanah, atau dari beban gempa tambahan akibat tanah dan air. Beban gempa horisontal (V) pada
jembatan dapat ditentukan dari rumus :
BEBAN GEMPA PADA JEMBATAN
