STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

1. PERKEMBANGAN DAN APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

2. KARAKTERISTIK STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

3. PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK BIDANG

JALAN DAN JEMBATAN

4. PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

PERKEMBANGAN & APLIKASISTRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Struktur plat baja yangkekakuan/kekerasannyadiperkuat oleh bentukbergelombang

Modulus plastisnya dapatmeningkat 10 hingga 50 kali(Rhee, 2014)

STRUKTUR BAJABERGELOMBANG

(CSS)

PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)PERKEMBANGAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG(Corrugates Steel Structure /CSS)


•Ditemukan & telah dipatenkanJames H. Watson1896

•struktur plat pipa bergelombangbesar telah dikembangkan &berhasil dirakit di lokasi proyek

•Diameter 8 – 18m dapat dibuat

1931

Seiring dengan berkembangnya lebardiameter & panjang CSS yang dapatdiproduksi dari tahun ke tahun,penggunaannya meluas tidak hanyaberfungsi sebagai saluran air ataufasilitas drainase saja

Proses dari Material Struktur Baja Bergelombang

Sumber: Posco & Pyungsan(2016)

Bahan Dasar menggunakan flat steel plate, SS400,SS490, SS540, dan SS590


Tipe Ketebalan (mm) Pitch (p) Depth (d) Max. Span Max. Lane SpanStandard 3.2~7.0 150mm 50mm 9m 6m

Deep 3.4~8.0 381mm 140mm 27m 24mExscor 3.4~9.0 500mm 237mm 35m 32m

Tipe Struktur Baja Bergelombang yang Telah Berkembang Hingga Saat Ini

Sumber: Posco & Pyungsan (2016)


APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGTerowongan Jalan Jembatan

Sumber: Pyungsan SI, Ltd., Korea

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG




Jembatan Untuk Sungai

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGBangunan


Sumber: Chris Lawson, 2005

Jalan & Perlintasan Kereta Api


Penanganan Longsoran

Ruang Terbuka Hijau

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG DI INDONESIAAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG DI INDONESIA

Jalan lintas atas jalan lingkar Tasikmalaya

Jalan lintas atas Sta. 3+152 Mrican-Kedung Mundu, Jangu-Kaligawe

Jalan lintas bawah Sta. 3+660 Jatingaleh-Krapyak, KejungBatu-Panjangan dan Sta. 5+275

Terbatas hanyauntuk bentang

hingga 9m

PERMASALAHAN KEMACETAN DI PERSIMPANGAN SEBIDANGPERMASALAHAN KEMACETAN DI PERSIMPANGAN SEBIDANG

1. Permasalahan di daerah perkotaan: Volume lalu lintas tinggi Persimpangan sebidang Keterbatasan lahan dan masalah

pembebasan lahan Perlintasan kereta api Ruang terbuka hijau terbatas

2. Permasalahan di daerah antar kota: Topografi perbukitan mengakibatkan

banyaknya galian tebing tinggi danpembangunan jalan mengikuti topografiperbukitan (masalah longsoran danketerbatasan lebar badan jalan) Perlintasan kereta api

Perlintasan Kereta Api

Persimpangan Sebidang

KONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGKONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATASAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATAS

LINTAS ATASPADA

SIMPANGSEBIDANG

LINTAS ATASPADA

PERLINTASANKERETA API

PROTEKSIUNTUK

LONGSORANLERENGJALAN

Mengatasi permasalahan kemacetan pada daerahpersimpangan sebidang di daerah perkotaan

Tipikal Konflik pada Persimpangan Sebidang di Daerah Perkotaan

Tipikal Penanganan dengan Jalan Lintas Atas

KONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGKONSEP APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Konsep aplikasi CSSsebagai JALAN LINTAS

KONVERSI MODELJEMBATAN KE MODEL

CSS

KONVERSI MODEL inimenghemat lebar

bentang, penggunaanbeton & kebutuhankedalaman fondasi

APLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATASAPLIKASI STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG UNTUK JALAN LINTAS ATAS

KARAKTERISTIKSTRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

TIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGTIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Profil CSS biasanyadigambarkan oleh pitch,kedalaman (depth) & radius

Profil Gelombang Struktur Baja (AISI, 1984)

TIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGTIPE STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGJenis-jenis Profil Struktur Baja Bergelombang (NCSPA, 2008)

SIFAT-SIFAT STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGSIFAT-SIFAT STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Deformasi ke atasTekanan tanah aktif

Pembebanan ke atasTekanan tanah pasif

Momen mencegahDorongan hanya pada struktur

Gaya-gaya yang Bekerja pada Struktur Baja BergelombangGaya-gaya yang Bekerja pada Struktur Baja Bergelombang

CSS merupakan strukturfleksibel yang kekuatanfungsinya bergantungpada interaksi tanah-

struktur

Faktor yang mempengaruhiinteraksi tanah-CSS• parameter struktural

(profil, ukuran dankekakuan)

• metode konstruksi• jenis material timbunan &

proses penimbunannya• pembebanan eksternal

Interaksi tanah-strukturdipastikan oleh:• kedalaman lapisan penutup

(overburden). Kedalamanpenutup minimal harusditaati.

• proses pemadatan tanahyang tepat selamakonstruksi.

MEKANISME KEGAGALAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGMEKANISME KEGAGALAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Di atmosfer, korosidapat diprediksiberdasarkankelembaban relatif,tingkat polusi & suhu.Di dalam tanah korositergantung padavariabel lokal, sepertikimia tanah dankandungan air/kualitastanah

Uji untuk korosivitas:> Kondisi pH> Resistivitas/tahanan> Pengukuran

konsentrasi ion klorida& sulfat pada materialtimbunan

KOROSI Kegagalan kompresicincin:> tekanan kompresi

dinding ijin terlampauikarena gaya tekanyang dihasilkan darikombinasi bebandesain

Kegagalan tekuk:> efek gabungan yang

berlebihan dari gayatekan kompresi &momen tekuk, yangmengakibatkanterbentuknya plastichinge

Kegagalan sambungan(connection):> hal ini dapat terjadi

pada sambungan bautmemanjang

KEGAGALANKEKUATAN

Tekanan tanah lateralyang tinggi yang bekerjapada CSS saatpenimbunan bertahapyang mengarah padapembentukan plastichinge terutama padabagian mahkota

Pada kondisi lapisanpenutup tipis, efekbeban kendaraan yanglebih besardibandingkan daritekanan pemadatanselama penimbunan

KEGAGALANKONSTRUKSI

Tingkat Korosif pH Resistivitas(ohm-cm)

Kondisi normal 5,8 – 8 > 2000

Agak korosif 5,0 – 5,8 1500 - 2000

Korosif < 5 < 1500

KONSEP DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGKONSEP DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGSecara garis besar terdapat 3 metode desain untuk struktur baja bergelombang,yaitu (Austroads, 2011):

Metode Kompresi Cincin(ring compression)

• Metode ini mengasumsikankompresi melingkar dalamstruktur baja bergelombangtanpa adanya tekuk

• metode ini mengizinkan desaintegangan berdasarkan gayadorong yang dihasilkan didinding sisi struktur

Metode Kondisi Batas(limit state method)

• Pendekatan desain:membandingkan teganganyang dihitung pada dindingdalam kompresi sebagai hasildari beban terfaktor pada dayadukung dinding

• Pada kondisi batas, terdapat 3kondisi yang harus diperiksa,yaitu:• kegagalan kompresi (buckling

failure);• kegagalan sambungan;• kombinasi tekuk dan

kompresi selama konstruksidan dalam pelayanantermasuk penanganan selamakonstruksi

MetodeAnalisis Elemen Hingga(finite element analysis,

FEA)

• pemodelan numerik untukmensimulasikan kondisistruktur sesungguhnya olehmodel matematika denganmendiskritkan struktur menjadisejumlah elemen kecil danmenghubungkannya melaluihubungan matematis

• Hasil dari analisis FE bisa dalambentuk tegangan, regangan,momen dan deformasi.

DURABILITAS STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGDURABILITAS STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGCSS sangat rentan terhadap korosi, lapisan tahan korosi harus diberi agar mempunyai durabilitas atauumur layan yang panjang.

Material Pelapis Estimasi Umur Layan Kondisi Lingkungan

TingkatAbrasi

Maksimumdari FHWA

Galvanis Rata-rata 50 tahun

6 < pH < 102000 < r < 10000

Kesadahan air(>50 ppm CacO3)

Level #2

Aluminized tipe 2(ALT2) Minimum 75 tahun 5 < pH < 9

r > 1500 Level #2

Pelapis polimer*

Minimum 100 tahun 5 < pH < 9r > 1500

Level #3Minimum 75 tahun 4 < pH < 9r > 750

Minimum 50 tahun 3 < pH < 12r > 250

r = resistivitas, unit = ohm-cm, pelapis polimer 0.010 pada setiap sisi

Klasifikasi900 g/m2

Formula untuk prediksi umurlayan dari udaraLaju korosi seng

(g/m2/tahun)Umur Layan

(tahun)Area pantai 12.3 65.8

Umur layan =90%Area pinggiran kota(suburban) 6.7 120.9

Daerah perkotaan 15.9 50.9

Estimasi Umur Layan Material Struktur Baja Bergelombang/CMP (NCSPA, 2008)

Formula Estimasi Umur Layan (Pyungsan SI, Ltd.)

PERENCANAAN TEKNOLOGICORRUGATED-MORTAR PUSJATAN

PERSYARATAN PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGUNTUK BIDANG JALAN DAN JEMBATANPERSYARATAN PERENCANAAN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGUNTUK BIDANG JALAN DAN JEMBATAN

• Permen PU No. 19tahun 2011

PersyaratanTeknis & Kriteria

PerencanaanJalan sertaBangunan

Pelengkap Jalan

• Standar PerencanaanGeometrik untuk JalanPerkotaan tahun 1992(BM)

• Tata Cara PerencanaanGeometrik Jalan AntarKota tahun 1997 (No.038/TBM/1997)

PersyaratanPerencanaan

Geometri untukPersimpanganTidak Sebidang

• Rambu lalu lintas, markajalan, kerb, trotoar,pengaman tepi

• Mengacu pada aturan dariKemenPUPR & Kemenhub

PersyaratanPerlengkapan

Jalan

• Peraturan Pemerintah No.27 Tahun 1999

• Untuk bidang jalan,mengacu pada PedomanUmum PengelolaanLingkungan Hidup BidangJalan (Bina Marga, 2009)

PersyaratanPerencanaanPengelolaan

Lingkungan Hidup

• Canadian Highway BridgeDesign Code, CHBDC

PersyaratanDesain Struktur

BajaBergelombang

• Profil struktur bajabergelombang yang telahterpasang

• Fasilitas pelengkap di bagiandalam & bagian atasstruktur baja bergelombang

• Kondisi lingkungan sekitarkonstruksi struktur bajabergelombang

PerencanaanLanskap Lintas

AtasMenggunakanStruktur Baja

Bergelombang

PERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGPERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Kriteria batas (limit states)

Perencanaan struktur baja bergelombang harus didasarkan pada pendekatankondisi batas (limit states). Faktor tahanan digunakan dengan konsep lebih besar

dibandingkan total beban terfaktor.

Komponen struktur bergelombang harus didesain untuk memenuhi kriteria batasultimit, kriteria batas kemampulayanan dan kriteria batas fatik dengan mengacu

pada Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC, 2006)

Metode analisis elastis (elastic) dilakukan untuk mengevaluasi perilaku struktur danuntuk menentukan respon struktur dan komponen struktur pada semua kondisi

batas

Faktor bebanBeban dan faktor beban yang digunakan mengacu pada Rancangan Standar Nasional

Indonesia Pembebanan untuk Jembatan (RSNI T-02-2005).

LANGKAH-LANGKAH DALAM MELAKUKAN KAJIAN GEOTEKNIKTERHADAP STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Mulai

Kajian Bidang Geoteknik

Evaluasi Parameter Desain:1. Parameter tanah dasar2. Parameter fondasi3. Parameter struktur baja

bergelombang4. Parameter timbunan

Penentuan Konsep ModelDan dimensi Overpass Awal

Evaluasi Kehandalan: Struktur Daya Dukung Stabilitas Global

Finalisasi Konsep ModelStruktur Baja Bergelombang

Selesai

Tidak Sesuai

Sesuai

PERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGPERSYARATAN DESAIN STRUKTUR BAJA BERGELOMBANGPertimbangan geoteknik Persyaratan gempa

Kriteria desain seismik untuk struktur bajabergelombang adalah sama dengan kriteria untuk

jembatan konvensional, yaitu dengan periodeulang 1000 tahun (7% dalam 75 tahun) mengacupada RSNI 2833:201x. Komponen vertikal rasiopercepatan gempa yang digunakan mengacupada Canadian Highway Bridge Design Code

(CHBDC, 2006)

Kerusakan pada struktur diakibatkan olehdeformasi berlebih tanah, tanah pada fondasipada saat terjadi kejadian gempa harus pula

dipertimbangkan pada perencanaan.

Spesifikasi

Pedoman

Material Ringan Mortar-Busa

"foamed embankment mortar" atau 'highgrade soil' dengan keunggulan dankegunaan :• Beratnya ringan dan kekuatan cukup tinggiuntuk subgrade dan fondasi perkerasan jalan

• Berat isi dan kuat tekan tanah campuran dapatdirencanakan sesuai keinginan sehingga dapatmengurangi tekanan lateral tanah pada suatustruktur bangunan abutment fondasi jembatanatau mengurangi berat timbunan.

• Tahan terhadap perubahan karakteristikpropertis akibat proses kimiawi maupun fisikdan memiliki daya dukung kekuatan selamamasa konstruksi pelaksanaannya serta memilikidaya dukung kekuatan yang cukup memadaisebagai pondasi perkerasan jalan.

AIR

AGREGAT (PASIR)

BUSA (FOAM AGENT)

SEMEN

KRITERIA MATERIAL RINGAN MORTAR-BUSA

Mempunyai berat yang ringan sehingga nilai densitas (density) dari material campuranatau mortar tersebut mempunyai berat isi 5-12 kN/m³.

Mempunyai nilai flow (flowability), yang diindikasikan untuk memudahkan pelaksanaandilapangan, nilai flow berkisar 180±20 mm.

Mempunyai kemudahan pelaksanaan, dapat memadat sendiri karena berperilaku sepertimortar beton dimana material campuran tersebut mengeras sesuai dengan waktupemeraman (curring) yang ditetapkan.

Mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi sesuai untuk jenis konstruksi penggunaannya,misalnya kuat tekannya dalam umur 14 hari mencapai 1000 kN.

Kriteria Material Ringan Mortar-Busa

Densitas kering maksimum(gr/cm3)

Kuat tekan minimumkPa kg/cm2

0,8 2000 20

Densitas kering maksimum(gr/cm3)

Kuat tekan minimumkPa kg/cm2

0,6 800 8

Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari ) Material Ringan Lapis Fondasi atau Base (Kemen. PU, 2011)

Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari) Material Ringan Lapis Fondasi-Bawah atau Subbase (Kemen. PU, 2011)

PENGUJIAN

flow (flowability) flow berkisar 180±20 mm

PENGUJIAN UJI TEKAB BEBAS MINUMUN (UCS)Foam (busa)

CONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNGCONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG

Peta Situasi dan Gambaran Alinyemen Vertikal dan Horisonal Lintas Atas

CONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNGCONTOH APLIKASI CMP PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG

Bentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Besar, Ø 21 mBentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Besar, Ø 21 m

Bentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Ø 9 mBentuk Tipikal Struktur Baja Bergelombang Bentang Ø 9 m

Tipikal Profil Melintang Lintas AtasTipikal Profil Melintang Lintas Atas

CONTOH APLIKASI CSS PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNGCONTOH APLIKASI CSS PADA LINTAS ATAS/FLY OVERPERSIMPANGAN JL.JAKARTA – JL. IBRAHIM ADJIE (ANTAPANI), BANDUNG

LANSEKAP 3DLANSEKAP 3D

PERENCANAANINSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUANPERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

Monitoring & evaluasi diperlukan untuk menilai kinerja dari struktur yang telah direncanakan

Kinerja struktur dipantau melalui beberapa instrumen yang dipasang baik itu pada strukturmaupun di luar struktur

Kinerja struktur yang diamati adalah penurunan yang terjadi & besarnya momen tekuk yang terjadipada dinding CSS terhadap pembebanan yang diberikan

Earth Pressure CellInstrumen yang dapat

memberikan data sejarahpembebanan selama

konstruksi berlangsungmaupun ketika jalan sudah

beroperasi

Strain Gagesinstrumen yang dapat

mengukur besarnya reganganyang terjadi pada dinding CSS

seiring dengan pemberianbeban yang dilakukan

Titik ReferensiPengamatan Dinding

(BM)acuan pengamatan untuk

mengamati penurunan titikreferensi maupun deformasi

dinding CSS pada arahvertikal/horizontal

Reflective TapeAlat untuk mengetahui

deformasi yang terjadi padadinding arah

vertikal/horizontal terhadaptitik kontrol Bench Mark (BM)

Beberapa instrumentasi untuk penilaian kinerja CSS

PERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUANPERENCANAAN INSTRUMENTASI & PEMANTAUAN

Skema Pengukuran Deformasi Dinding Struktur Baja Bergelombang dengan Menggunakan Alat Total Station

Klasifikasi Deformasi Izin

Struktur baja bergelombang standar Kurang dari 5% dari tinggi (rise) struktur

Struktur baja bergelombang bawah permukaan Kurang dari 2% dari tinggi (rise) struktur

Standar Deformasi Izin (Pyungsan SI, Ltd.)

STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG

Documents

Transcript of STRUKTUR BAJA BERGELOMBANG