Dokumen tersebut membahas beban gempa pada struktur jembatan dan cara merancang jembatan untuk memenuhi kriteria kinerja terhadap beban gempa. Ada tiga jenis struktur jembatan yang dijelaskan berdasarkan sifat daktilitasnya, yaitu Tipe A (daktail dan monolit), Tipe B (daktail tetapi tidak monolit), dan Tipe C (elastis). Jembatan harus dirancang agar dapat bersifat elastis pada gemp

1. Beban Gempa Pada Jembatan
Tugas Pertemuan 7 dan 8 (19 April 2020)
Disusun Oleh :
Nama : Aris Septiawan
Kelas : Teknik Sipil B
Nim : 17.1003.222.01.0659
Dosen Pengampu : M. Afif Salim, ST, MT, MM
FAKULTAS TEKNIK
PROGAM STUDI TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SEMARANG
REKAYASA GEMPA

2. Beban Gempa Pada Jembatan
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 tingkat kinerja yang kedua, akibat terjadinya Gempa
Kuat, tingkat kerusakan yang terjadi pada struktur jembatan
dapat sangat parah, akan tetapi struktur jembatan tidak
diperbolehkan untuk mengalami runtuh.

3. • Dari uraian di atas, dapat dijsimpulkan bahwa, struktur
jembatan harus didesain tetap bersifat elastis pada saat
terjadi Gempa Rencana, dan diijinkan untuk berperilaku
tidak elastis (inelastis) pada saat terjadi Gempa Kuat.
Perilaku inelastis pada struktur jembatan dapat diperoleh
dengan cara merencanakan elemen-elemen struktur
jembatan bersifat daktail.
Gambar 7-1. Keruntuhan dari jalan layang yang menghubungkan Kobe dan Osaka akibat
gempa dengan kekuatan M=7,2 pada Skala Richter, terjadi di Jepang, Januari 1995.

4. • 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.
Respon Elastis dan Inelastis

5. Pada Gambar 7-2 diperlihatkan pilar jembatan yang
dimodelkan sebagai system 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).

6. 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.

7. • 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.
• Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa sifat daktail
dari struktur jembatan, dapat membatasi besarnya beban
gempa yang bekerja pada struktur (Ve < Vb). Meskipun
beban gempa yang bekerja pada struktur yang daktail
dapat mengurangi beban gempa yang masuk kedalam
struktur, tetapi struktur yang daktail dapat mengalami
deformasi yang cukup besar, sehingga hal ini harus
diperhatikan agar tidak terjadi keruntuhan dari struktur
jembatan. Untuk menghindari keruntuhan dari struktur
jembatan, maka perlu dilakukan detail penulangan yang
baik dari elemen-elemen struktur, khususnya pilar dari
jembatan.

8. Berdasarkan konsep daktilitas di atas, struktur jembatan
(tidak termasuk abutment) dapat dikelompokkan untuk tujuan
perencanaan pendetailan ke dalam tiga jenis struktur
menurut perilaku daktilitasnya pada saat terjadi gempa.
Tipe Struktur Jembatan
1. Jembatan Tipe A

9. Jembatan Tipe A adalah jembatan dengan tingkat
daktilitas penuh dan monolit, serta mempunyai
karakterisitik berikut :
• 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.

10. 2. Jembatan Tipe B
Dimensi potongan melintang dari pilar Jembatan Tipe B juga harus
memenuhi persyaratan konfigurasi seperti Jembatan Tipe A.

11. Jembatan Tipe B (Gambar 7-5), adalah jembatan dengan
tingkat daktilitas penuh tetapi antara bangunan atas dan
bawah tidak monolit, serta mempunyai karakterisitik berikut :
• 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.

12. 3. Jembatan Tipe C
Jembatan Tipe C (Gambar 9-6), adalah jembatan yang
bersifat elastis (tidak daktail) serta mempunyai karakteristik
berikut :
• 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.

13. • 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.
Tipe jembatan yang diterangkan di atas adalah jenis-jenis
struktur jembatan yang sering digunakan. Selain jembatan
Tipe A, B dan C terdapat juga beberapa jenis jembatan
lainnya yang mencakup :
1. Jembatan dengan konstruksi khusus :
• Jembatan yang ditumpu oleh struktur kabel
• Jembatan lengkung
• Jembatan yang menggunakan penyerap energy
khusus

14. 2. Jembatan dengan geometri khusus
• Jembatan dengan pilar yang tinggi, sehingga berat pilar lebih dari
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.
3. 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
4. Jembatan yang sangat penting
• Jembatan dengan kepentingan ekonomis tinggi, dengan biaya
konstruksi yang mahal.
• Jembatan yang dapat menyebabkan keruntuhan yang fatal.

15. 4. Pemilihan Jenis Jembatan Yang Sesuai
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.
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.

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 9-8. 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

18. Contoh Perhitungan Kekakuan Pilar Jembatan

21. 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
Pembatasan Simpangan Akibat Gempa

22. 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

24. Suatu pilar jembatan terdiri dari 2 buah kolom beton bertulang
berukuran 50/50 cm dan balok kepala berukuran 70/50 cm panjang
8m. Berat jenis beton = 2,5 ton/m3 dan modulus elastisitas beton :
E = 200000 kg/cm2.
Pilar jembatan harus mendukung 5 buah beban terpusat sebesar F
= 40 ton (Gambar 9.10) akibat berat dari bangunan atas jembatan
dan beban kendaraan. Balok-balok dari jembatan yang harus di
dukung pilar merupakan balok beton prategang penuh (full
prestressing). Pilar jembatan merupakan struktur yang terpisah
dengan struktur bagian atas jembatan (Jembatan Tipe B).
Jembatan terletak di wilayah gempa 4, dimana tanah dasar
merupakan tanah sedang. Spektrum respon gempa yang
digunakan untuk perhitungan, seperti ditunjukkan pada Gambar 7-
12.
Jembatan terletak di suatu ruas jalan arteri dilewati 3200 kendaraan
perhari, serta tidak terdapat jalur lalu lintas alternatif lainnya.
Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan

25. Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan

26. Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan

27. Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan

28. Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan

29. Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan

30. Contoh Perhitungan Beban Gempa Pada Jembatan