jurnal technoper vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/technoper vol.1-studi...

13
Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X 8 STUDI KOMPARASI VARIASI KONFIGURASI JEMBATAN CABLE STAYED AKIBAT BEBAN DINAMIK COMPARATIVE STUDY OF CONFIGURATION VARIATION OF CABLE STAYED BRIDGE DUE TO DYNAMIC LOADS Mohammad Syarif Al huseiny, MT. *Email: [email protected] 1 Program Studi Teknik Sipil Universitas Perjuangan Tasikmalaya Abstrak— Seiring dengan kemajuan teknologi material dan teknologi komputer, perkembangan teknologi jembatan cable stayed bentang panjang berkembang sangat pesat. Analisis dan perencanaan struktur jembatan cable stayed telah banyak dilakukan, tetapi belum diperoleh metode analisis dan perencanaan struktur yang dijadikan sebagai landasan. Hal ini mendorong perlunya dilakukan analisis dan perencanaan struktur jembatan cable stayed dengan menggunakan pemodelan struktur 3 dimensi. Dengan menggunakan software aplikasi Midas Civil pada optimasi bentuk geometri struktur jembatan cable stayed akibat beban gempa statik dan dinamik dengan dukungan data perancangan yang sesuai peraturan yang berlaku, sehingga diperoleh perilaku konfigurasi struktur jembatan cable stayed yang mencerminkan sifat dan karakteristik masing-masing model struktur jembatan cable stayed akibat pembebanan dan pemodelan struktur yang berbeda. Metoda yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan studi literatur, pemodelan struktur dengan Midas Civil, analisis nonlinies statik, analisis dynamik. Analisis dinamik dilakukan dengan Time History Analysis dengan menggunakan tiga data gempa yang berbeda untuk mempresentasikan tipe eksitasi yang berbeda. Kata kunci Jembatan Cable stayed, Nonlinier analisis, Time History Analisys Abstract- Along with the advances of both materials technology and computer technology, the development of long span cable stayed bridge technology is growing very rapidly. Analysis and planning of its structure has been done, but method of analysis and structural planning as the foundation has not been found yet. This led to the need for analysis and planning of its structures by using 3 dimensional structure modeling. By using Midas Civil application software on optimizing of geometry shape of the structure due to static and dynamic earthquake load with the support of design data along with the applicable regulations, thus its configuration structure characteristic is obtained which reflects the properties and characteristics of each model due to the loading and modeling of different structures. The method used in this research is literature study, structural modeling with Midas Civil, static nonlinear analysis, and dynamic analysis. Dynamic analysis was performed with Time History Analysis using three different earthquake data to present different types of excitation. Keywords - Cable stayed, nonlinear analysis, Time History Analysis I. PENDAHULUAN Jembatan Cable Stayed adalah suatu sistem dan jenis jembatan yang sedang populer di Indonesia. Mulai dari Jembatan Barelang di Batam. Proyek Jembatan Cable Stayed Siak Sri Indrapura di Kabupaten Siak. Kemudian Jembatan cable Stayed Siak IV. Tidak lupa Jembatan Suramadu yang menghubungkan pulau Jawa dan pulau madura. Seiring dengan kemajuan teknologi material dan teknologi komputer,

Upload: ledat

Post on 03-Mar-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

8

STUDI KOMPARASI VARIASI KONFIGURASI JEMBATAN

CABLE STAYED AKIBAT BEBAN DINAMIK  

COMPARATIVE STUDY OF CONFIGURATION VARIATION OF CABLE

STAYED BRIDGE DUE TO DYNAMIC LOADS

Mohammad Syarif Al huseiny, MT.

*Email: [email protected] 1Program Studi Teknik Sipil Universitas Perjuangan Tasikmalaya

Abstrak— Seiring dengan kemajuan teknologi material dan teknologi komputer, perkembanganteknologi jembatan cable stayed bentang panjang berkembang sangat pesat. Analisis danperencanaan struktur jembatan cable stayed telah banyak dilakukan, tetapi belum diperoleh metode analisis dan perencanaan struktur yang dijadikan sebagai landasan. Hal ini mendorong perlunyadilakukan analisis dan perencanaan struktur jembatan cable stayed dengan menggunakanpemodelan struktur 3 dimensi.

Dengan menggunakan software aplikasi Midas Civil pada optimasi bentuk geometri strukturjembatan cable stayed akibat beban gempa statik dan dinamik dengan dukungan data perancanganyang sesuai peraturan yang berlaku, sehingga diperoleh perilaku konfigurasi struktur jembatan cable stayed yang mencerminkan sifat dan karakteristik masing-masing model struktur jembatan cable stayed akibat pembebanan dan pemodelan struktur yang berbeda.

Metoda yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan studi literatur, pemodelan struktur dengan Midas Civil, analisis nonlinies statik, analisis dynamik. Analisis dinamik dilakukan denganTime History Analysis dengan menggunakan tiga data gempa yang berbeda untukmempresentasikan tipe eksitasi yang berbeda.

Kata kunci — Jembatan Cable stayed, Nonlinier analisis, Time History Analisys

Abstract- Along with the advances of both materials technology and computer technology, thedevelopment of long span cable stayed bridge technology is growing very rapidly. Analysis and planning of its structure has been done, but method of analysis and structural planning as thefoundation has not been found yet. This led to the need for analysis and planning of its structuresby using 3 dimensional structure modeling.

By using Midas Civil application software on optimizing of geometry shape of the structure dueto static and dynamic earthquake load with the support of design data along with the applicableregulations, thus its configuration structure characteristic is obtained which reflects the properties and characteristics of each model due to the loading and modeling of different structures.

The method used in this research is literature study, structural modeling with Midas Civil, staticnonlinear analysis, and dynamic analysis. Dynamic analysis was performed with Time History Analysis using three different earthquake data to present different types of excitation.

Keywords - Cable stayed, nonlinear analysis, Time History Analysis

I. PENDAHULUAN

Jembatan  Cable  Stayed  adalah  suatu sistem  dan  jenis  jembatan  yang  sedang populer  di  Indonesia.  Mulai  dari Jembatan  Barelang  di  Batam.  Proyek Jembatan Cable Stayed Siak Sri Indrapura 

di  Kabupaten  Siak.  Kemudian  Jembatan cable Stayed Siak IV. Tidak lupa Jembatan Suramadu  yang  menghubungkan  pulau Jawa dan pulau madura. 

Seiring  dengan  kemajuan  teknologi material  dan  teknologi  komputer, 

Page 2: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

9

perkembangan  teknologi  jembatan cable‐stayed bentang panjang dewasa ini sangat  pesat.  Jembatan  cable‐stayed merupakan  pilihan  utama  untuk jembatan bentang panjang karena desain geometri struktur jembatan cable‐stayed menghasilkan struktur yang relatif sangat ringan dan ekonomis. Selain itu jembatan cable  stayed  juga  lebih  kaku  dibanding dengan jembatan gantung. 

Berbeda  dengan  jembatan  gantung (suspended  bridege)  jembatan  cable stayed  menahan  masing  masing  dek dengan  sebuah  kabel  yang  langsung dihubungkan  dengan  tower  (pylon). Sedangkan  jembatan  gantung  kabel tersebut  berhubungan  dengan  kabel penggantung  yang  kemudian  diteruskan ke  tower.  Salah  satu  kesulitan  dalam design  cable  stayed  adalah  karena  sifat nonlinier dari struktur dibawah pengaruh desain beban normal. 

Mengingat  kondisi  wilayah  Indonesia yang  terletak  di  daerah  rawan  gempa, maka  perlu  dilakukan  usaha  untuk mencegah  terjadinya  kerusakan  akibat gempa  terutama  pada  struktur.  Pada struktur jembatan cable stayed, stabilitas struktur  kabel  sangat  bagus  dalam menerima  beban  gempa.  Tapi  stabilitas pylon sangat penting diperhatikan akibat beban gempa. Hal ini jarang diperhatikan padahal  seperti  disebutkan  sebelumnya Indonesia termasuk daerah rawan gempa. 

 

II. TINJAUAN PUSTAKA

Jembatan  cable  stayed  analisis  statik strukturnya dapat mengunakan beberapa tipe idealisasi, baik itu 2 dimensi maupun 3 dimensi. Untuk melakukan pendekatan idealisasi  tersebut  maka  diperlukan pemodelan  struktur  berdasarkan material  bahan  yang  digunakan.  Bila menggunakan  rangka  baja  sebagai struktur  dek  maka  dek  diidealisasikan sebagai  sebuah  struktur  frame, sedangkan  bila  dek  yang  digunakan menggunakan  bahan  beton  bertulang 

maka  pemodelan  dek  dapat  dilakukan dengan metode shell. 

Jembatan  cable‐stayed  adalah  salah satu  jembatan  yang  memiliki  struktur lantai  kendaraan  pada  satu  atau beberapa  titik  digantung  secara  elastik pada  kabel.  Jembatan  ini  menggunakan sistem  kabel  sebagai  salah  satu tumpuannya.  Jembatan  ini  semakin populer  seiring  kemampuannya mengatasi  bentang  yang  panjang. Kekhususan jembatan ini ditandai dengan daya tarik estetika, penggunaan material struktur  secara  lebih  efisien  dan kecepatan  cara  kerja  konstruksinya  dan elemen struktural yang dimensinya relatif semakin kecil. 

Elemen  struktur  jembatan  jembatan cable‐stayed  yang penting  adalah  kabel, angkur, menara dan dek. 

A. Kabel

Kabel  merupakan  bagian  jembatan cable‐stayed  yang  menahan  gaya  tarik, kabel ini harus terhindar dari fatigue dan diproteksi  terhadap  korosi,  terutama pada lingkungan yang agresif.  

 

  

Gambar 1. Penampang kabel untuk jembatan cable stayed

 Untuk elemen kabel dianggap sebagai 

komponen  elastik,  dimodelkan  seperti gambar  2  dibawah.  Maka  hubungan antara  proyeksi  elemen  dan  gaya  kabel pada tiap ujungnya adalah: 

Dimana Ti dan Tj adalah Gaya tarik di kedua  titik  node  elemen.  Rumus  diatas mengasumsikan  bahwa  kabel  fleksibel 

Page 3: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

10

sempurna  dan  hukum  Hooke  bisa diaplikasikan terhadap material. 

 

 Gambar 2. Pemodelan Kabel

Rumus  diatas  dapat  ditulis  kembali untuk Lx dan Ly: 

Dimana  F  adalah  flexibility  matrix. Matriks kekakuan didapat dengan invers dari F.  

Pemilihan  jumlah  dan  susunan  kabel berpengaruh  terhadap  dimensi  gelagar dan  menara  serta  metode  pelaksanaan struktur  jembatan  cable‐stayed.    Sistem penataan kabel dapat berupa sistem harp (harpa)  dimana  kabel  dipasang  sejajar dan  disambungkan  ke  menara  dengan ketinggian yang berbeda‐beda satu sama lain,  sistem  radiating  dimana  kabel dipusatkan pada ujung atas menara dan disebar sepanjang bentang pada gelagar, sistem  fan  (kipas)  dimana  kabel  disebar pada  bagian  atas menara  dan  pada  dek sepanjang  bentang  yang  menghasilkan kabel tidak sejajar dan sistem star dimana kabel  tersebar  sepanjang  gelagar. Gambar  2    memberikan  ilustrasi  dari beberapa  sistem  penataan  kabel jembatan cable‐stayed. 

 

 Gambar 2. Tipe Susunan kabel

B. Menara

Menara  adalah  komponen  jembatan cable‐stayed  yang  berfungsi  sebagai tumpuan  dan  rangkaian  kabel.  Desain menara  menunjukkan  estetika  dari jembatan cable‐stayed, maka perancang harus memilih proporsi dan bentuk yang baik. Sebagian besar menara dibuat dari beton  karena  relatif  lebih  murah  dan mudah  dibentuk  dibandingkan  dengan baja. 

 Gambar 3. Beberap tipe menara

Menara  tipe  A  ini  mempunyai kekakuan  lateral  yang  lebih  besar dibandingkan  tipe  lainnya.  Kaki  menara dapat  disatukan  di  bawah  dek  (Gambar II.4  (c)).  Penggunaan  menara  dengan bentuk‐A pada daerah dengan kecepatan angin  yang  tinggi  adalah  solusi  optimal dari  segi  penampilan  dan  stabilitas aeroelastik. 

C. Nonlinearitas Pada Jembatan Cable-Stayed

Jembatan  cable‐stayed  merupakan struktur  yang  kompleks  sehingga mempunyai efek nonlinieritas yang cukup berpengaruh  baik  material  maupun geometri  dibawah  pembebanan  statis maupun  dinamis.  Nonlinearitas material ditandai  dengan  adanya  elemen‐elemen struktur  yang  berdeformasi  melampaui 

Page 4: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

11

daerah  elastisnya.  Sedangkan nonlinearitas  geometri  terjadi  sekalipun perilaku  material  masih  berada  dalam daerah  linear  elastis  dan  beban  yang terjadi masih dibawah beban normal. 

Nonlinearitas  geometri  ini  terjadi akibat: 

1. Perilaku  nonlinear  antara  gaya aksial versus perpanjangan pada kabel  yang  berinklinasi  dibawah level  beban  tarik  yang  berbeda karena  adanya  defleksi  awal akibat  berat  sendiri  kabel  (sag effect) 

2. Kombinasi  beban  aksial  dan momen  lentur pada gelagar dan menara (P‐  effect) 

3. Perpindahan  besar  (large displacement),  yang  terjadi akibat  perubahan  geometri struktur. 

 

D. Efek Sagging

Berat  sendiri  kabel  menyebabkan terjadinya  deformasi  sepanjang  kabel yang  cukup  besar  sehingga  mengurangi kekakuan  kabel.  Rendahnya  kekakuan kabel  untuk  menahan  beban  lentur mengakibatkan  kabel  hanya  dapat mengimbangi  beratnya  sendiri  dengan mengambil bentuk rantai yang digantung (catenary) diantara dua tumpuan dengan inklinasi tertentu. 

Penyelesaian yang ditawarkan oleh H. J. Ernst untuk masalah sagging ini adalah dengan  memodelkan  suatu  idealisasi modulus  elastisitas  yang  dianalisis  dan perubahan bentuk geometri kabel akibat pertambahan  gaya  tarik.  Gambar  II.6 mengilustrasikan  seutas  kabel  dengan 

modulus E =  yang memiliki perletakan sendi  di  ujung  kiri  dan  perletakan  rol diujung  kanan.  Dengan  bertambahnya gaya  N menuju  tidak  berhingga,  bentuk dan kabel mendekati garis lurus dan titik B berpindah ke B’ sehingga perpanjangan 

kabel di ujung rol ini adalah s = l1‐s. Jika gaya tarik bertambah dan N menuju N1 = 

N + N, maka perpanjangan menjadi s = s — s1. Dan perpanjangan ini dapat didefinisikan  suatu  asumsi  regangan 

kabel  sebagai  f  dengan  modulus 

elastisitas  Ef  =  /f.  Sedangkan  modulus elastisitas kabel dan hubungan tegangan‐

regangan adalah Ee dengan regangan e. Dari dua fenomena (f dan e) ini dapat 

dihitung  sebuah  idealisasi  modulus elastisitas  Ei,  yang  memenuhi  kondisi keduanya secara simultan sebagai berikut: 

ef

iE

(2.3.1)

dengan

ee E

f

f E

(2.3.2)

dimana  Ef  =  modulus  elastisitas gravitasi  dan  Ee  =  modulus  elastisitas Hookean. 

Subtitusi  persamaan  (2.3.1)  kedalam persamaan  (2.3.2)  akan  menghasilkan persamaan sebagai berikut: 

 

ef

e

ef

efi E/E1

E

EE

EEE

(2.3.3)

           

Page 5: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

12

            Gambar 4. Perilaku kabel yang dipasang miring pada tumpuan sederhana 

 Jika  rasio  f/s  dan  Gambar  II.6  cukup 

kecil  (kurang  dan  1/12),  maka  struktur catenary  dapat  diasumsikan  sebagai parabola.  Sehingga  H.  J.  Ernst mengasumsikan  satu  harga  modulus  Ef  sebagai berikut: 

2

3

f

12E

l

(2.3.4)

Subtitusi persamaan (2.3.4) ke dalam persamaan (2.3.3) memberikan idealisasi modulus elastisitas kabel dengan panjang 

horisontal,  l  dan  gaya  tarik,    sebagai berikut: 

e3

2e

i

E12

l1

EE

(2.3.5)

dimana  Ei,  =  modulus  ekivalen (idealisasi);  Ee  = modulus  elastisitas  dari hubungan  tegangan‐regangan;  l  = panjang  proyeksi  kabel  dengan  inklinasi 

tertentu  ke  bidang  horisontal;    = 

kerapatan  massa  kabel;    =  tegangan yang terjadi pada kabel. 

Persamaan  (2.3.5)  menunjukkan bahwa modulus ekivalen (idealisasi) juga merupakan  fungsi  dari  tegangan  yang terjadi  pada  kabel.  Jika  jenis  dan  besar pembebanan  pada  struktur 

mempengaruhi gaya tarikan kabel, maka besar  tegangan  dan  modulus  ekivalen yang terjadi pada kabel juga berubah. 

 

III. METODE PENELITIAN

 Dalam Penelitian ini digunakam model 

jembatan sebagai berikut:  

Tipe jembatan     Jembatan  Cable  stayed  dengan  tiga bentang menerus  Panjang Jembatan  L = 100 m + 220 m + 100 m  = 420 m  Lebar Jembatan  B = 15 m (2 Jalur)  

 Gambar 5. Struktur jembatan cable 

stayed  

Untuk  Kemudian  dibuat  6  model dengan  variasi  konfigurasi  struktur. Bentuk  pylon  A  dan  bentuk  pylon  H masing masing  dengan  3  variasi  bentuk kabel.  Konfigurasi  kabel  yang  digunakan adalah  Fan  System,  Harp  System,  dan modified fan system. 

Page 6: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

13

 Gambar 6. Dimensi Menara 

Gambar 7. Penempatan kabel fan system.

Gambar 8. Penempatan kabel Harp system.

Gambar 9. Penempatan kabel Modified fan system.

Gambar 10. Bentuk Pylon yang digunakan..

A. Tahapan Penelitian

Penelitian  ini  bertujuan  untuk mendapatkan  bentuk  geometri  paling efektif  dalam menerima beban dinamik. Maka  perlu  dilakukan  beberapa pemodelan  struktur  yang  kemudian result  dari  analisis  dibandingkan  untuk mendapatkan  konfigurasi  bentuk  paling optimum.  Adapun  langkah‐langkahnya lebih  lengkap  dijelaskan  dengan  flow chart berikut: 

 

  Digunakan  tiga  beban  time  history 

dengan  karakter  yang  berbeda  untuk 

Page 7: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

14

analisys  ini,  yaitu  Bhuj, El Centro dan Uttarkashi

 

 

   

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pemodelan Struktur dengan MIDAS CIVIL

Dalam analisis jembatan cable stayed, bagian  terpenting  adalah  pemodelan struktur. Untuk akurasi hasil, pemodelan dari  masing  masing  komponen  struktur harus  merefleksikan  gaya  yang sebenarnya  dan  propertis geometrikalnya.  Masing  masing komponen  dari  jembatan  seperti  dek, menara,  kabel,  dll  harus  dimodelkan sesuai  dengan  gaya  yang  sebenarya mereka  alami.  Seperti  komponen  kabel dimodelkan  sebagai  truss  karena sebagian besar menerima beban aksial. 

Bab  dan  subbab  yang  digunakan dalam  penulisan  tidak  boleh  lebih  dari tiga  tingkatan.  Semua  bab  dan  sub  bab (heading)  ditulis  dengan  ukuran  font  10 pt. 

  

  Gambar 11. Bagan Alir Analisis dengan

MIDAS Civil.

B. Definisi dari Material dan Profil Penampang

 Sebelum  dilakukan  pemodelan, 

material  dan  profil  penampang  harus didefinisikan terlebih dahulu di program. Berikut adalah material dan penampang yang  digunakan  pada  struktur  jembatan ini. 

Tabel 4.1 Material yang digunakan

Untuk  kemudian  diinput  masing masing  material  tersebut  ke  dalam program MIDAS Civil. 

 

 Gambar 12. Profil penampang masing masing

komponene struktur.

 Setelah selesai  input material, proses 

selanjutnya  adalah  intput  profil penampang yang akan digunakan. 

 

Page 8: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

15

 

Tabel 4.2 Profil penampang masing masing komponen struktur yang digunakan

 

Untuk  kemudian  diinput  masing masing  profil  penampang  tersebut  ke dalam program MIDAS Civil. 

 

 Gambar 12. Input profil penampang di

MIDAS Civil.

C. Unknown Load Factor

Initial cable prestress, yang diimbangi dengan beban mati, diperkenalkan untuk meningkatkan gaya penampang pada dek dan  menara,  juga  tegangan  kabel  pada jembatan.  Diperlukan  banyak  iterasi untuk  mendapatkan  nilai  initial  cable prestress karena struktur jembatan cable stayed adalah struktur yang sangat tidak menentu.  

Unknown  Load  Factor  pada  MIDAS Civil adalah berdasarkan teknik optimasi, dan  digunakan  untuk  mengkalkulasi faktor meman optimum untuk memenuhi syarat  batas  tertentu  dari  struktur.  Dan bisa digunakan untuk menghitung  initial cable  prestress  dari  jembatan  cable stayed.  

Prosedur  kalkulasi  dari  initial  cable prestress  untuk  jembatan  cable  stayed dengan  menggunakan  teknik  Unknown 

Load Factor dijelaskan dengan flowchart sebagai berikut. 

 

 Gambar 13. flowchart untuk kalkulasi initial

cable prestress .

 Gambar 14. flowchart untuk kalkulasi initial

cable prestress .

 Gambar 15. Input beban untuk perhitungan

Unknown Load Factor

 Gambar 16. Hasil analisis untuk Unkown

Load Factor

Page 9: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

16

 Setelah mendapatkan hasil analisi dari 

Unkwon  Load  Factor,  kemudian  kita memberikan  kombinasi  beban  baru dengan  menggunakan  Unkwon  Load Factor. 

 

 Gambar 17. Kombinasi beban baru dengan

menggunakan Unkown Load Factor

D. Review Hasil Analisis

1. Displacement

Gambar 18. Hasil analisis, displacement dari

struktur Semi-Harp

Gambar 19. Hasil analisis, displacement dari

struktur Harp

Gambar 20. Hasil analisis, displacement

pada ujung menara

Gambar 21. Hasil analisis, displacement

pada tengah bentang utama

2. Shape Mode

Analisis  akurat  frekuensi  natural  dan mode shape  dari jembatan cable stayed sangat  penting  untuk  mendapatkan respon  dinamik  dari  struktur. Sebelumnya  analisis  modal  dilakukan dengan  pemodelan  struktur  2D  dengan sistem  truss  elemen  hingga.  Dengan MIDAS  Civil  analisis  bisa  dilakukan dengan  3D  sehingga  diharapkan mendapatkan hasil yang lebih akurat. 

 

Gambar 22 Hasil analisis, Shape Mode 1 t=3.02

Page 10: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

17

Gambar 23 Hasil analisis, Shape Mode 2 t=1.628

Gambar 24 Hasil analisis, Shape Mode 3 t=1.4028

 Secara umum, jembatan cable stayed 

merupakan  jenis  struktur  yang mememiliki  efek  kecil  dari  gempa bumi.Yang  membedakan  struktur  cable stayed  dengan  struktur  lainnya  adalah sedikitnya titik tumpuan ( abutmen, pier, menara) yang dapat menyerap berbagai macam  displacement  pada  saat  gempa bumi terjadi. 

Selain  itu  jembatan  cable  stayed diklasifikasikan  sebagai  struktur  dengan tingkat  fleksibilitas  yang  tinggi.  Hal  ini bisa  dilihat  dari  nilai  T  yang  besar,  dan natural frekuensi dari 0.3 – 1 Hz. Sehingga dari respon spectrum bisa terlihat dengan nilai  T  sekian  mengakibatkan  respon struktur  yang  kecil  terhadap  beban gempa.  Hal  ini  juga  bisa  terjadi  karena konfigurasi  struktur  itu  sendiri,  beban gempa  lateral  semua  diterima  oleh menara dan kabel. Karena dek digantung pada  beberapa  titik,  yang  mencegah terjadinya deformasi  lokal melebihi  limit elastik. 

3. Analisis Nonlinier Statik

Nonlinier  struktur  mangacu  pada berubahnya  kekakuan  struktur  sejalan dengan  berubahnya  kondisi  beban. Walaupun  material  propertis  dari struktur  jembatan  berperilaku  linier elastis,  hubungan  beban  dan 

perpindahan  dari  struktur  secara keseluruhan tidak linier dalam menerima beban  statis.  Walaupun  beban  tidak berfariasi  terhadap  waktu  tetapi  beban yang  berbeda  berpengaruh  pada perbedaan kekakuan struktur. 

Perioda waktu (time period), frekuensi natural, perpindahan, dan  lendutan bisa dilihat  pada  hasil  analisis  berikut. Parameter  diatas  dilihat  pada  varisi sistem konfigurasi kabel dengan menara tipe A dan tipe H. 

Gambar 25 Lendutan Top Pylon

 Dari  grafik diatas bisa  terlihat bahwa 

menara  dengan  bentuk  A  memiliki perpindahan yang kecil dibanding dengan bentuk  H.  Sehingga  bisa  disimpulkan bahwa menara dengan bentuk A memiliki kekakuan  yang  lebih  tinggi  dibanding dengan menara bentuk H. 

Karena  perpindahan  horizontal menara berpengaruh  terhadap  lendutan di dek, sehingga menara tipe A memiliki lendutan  di  dek  lebih  kecil  dibanding dengan menara tipe H. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,05 0,1 0,15

Displacement (m)

Fan Harp Semi‐Harp

Page 11: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

18

 Gambar 26 Lendutan Top Pylon

Gambar 24 Lendutan dek

Dari  grafik diatas bisa  terlihat bahwa sistem  harp  memiliki  lendutan  yang paling  besar  dibanding  dengan  kedua sistem lainnya. Sedangkan sistem tipe fan dan  semi‐fan  memiliki  lendutan  yang hampir  sama.  Tetapi  susunan  kabel  tipe fan  ini  akan memerlukan  panjang  kabel yang  sangat besar dibandingkan dengan tipe lainnya, selain itu susunan cable tipe fan  juga  dalam  pelaksanaannya  akan lebih  sulit  karena  perletakan  cable  yang terpusat pada satu titik. 

4. Analisis Nonlinier Dinamik (Time History Analisys)

Secara  Sederhana  dinamik  bisa dijelaskan sebagai variasi terhadap waktu. Karena  itu  beban  dinamik  bisa  diartikan sebagai  beban  dimana  magnitude,  arah dan  atau  posisinya  berubah  terhadap waktu.  Sama  halnya  dengan  respon struktur  terhada beban dinamik,  seperti gaya  dan  lendutan  dari  struktur  akan berubah  terhadap  waktu.  Analisis dinamik  pada  dasarnya  terdapat  dua pendekatan  untuk  mengevalusi  respon struktur  terhadap  beban  dinamik, 

deterministic dan non‐deterministic. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,05 0,1 0,15

Displacement (m)

Pylon H Pylon A

‐0,5

‐0,4

‐0,3

‐0,2

‐0,1

0

0,1

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Lendutan (m)

Jarak (m)

Harp Semi fan Fan

Page 12: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

19

 

 Gambar 25 Grafik Frequency vs Mode

Number untuk semua model struktur

 Dari  grafik  diatas  terliat  bahwa 

jembatan  cable  stayed  dengan  sistem harp  dan  semi‐harp  juga  memiliki frekuensi vibrasi yang hampir sama. Dan jembatan cable stayed dengan sistem fan memiliki  frekuensi  vibrasi  yang  lebih tinggi dibanding lainnya.  

Bisa  disimpulkan  bentuk  konfigurasi kabel  dan  bentuk  menara  tidak memberikan  perbedaan  yang  signifikan terhadap  frekuensi  dari  masing  miasng mode. 

V. PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Dari  nilai  t  bisa  disimpulkan  bahwa system kabel  tipe  fan paling  fleksibel dibanding yang lain. Dan system kabel tipe harpa paling kaku dibanding tipe lainnya.  Hal  ini  menyebabkan  tipe harpa  memiliki  respon  gempa  yang paling  besar,  dapat  dilihat  dari  nilai perpindahan  di  bagian  atas  menara dan  lendutan  di  dek  tipe  harpa memiliki lendutan paling besar. 

2.

3. Dari  respon  spectra  bisa  dilihat semakin  kecil  nilai  T  semakin  besar akselerasi  yang  diterima  struktur. Sehingga  tipe  harpa  yang  memiliki nilai  T  paling  kecil  memiliki perpindahan  struktur  terbesar  akibat beban gempa. 

4. Penggunaan susunan  tipe cable pada jembatan  cable  stayed  yang  paling efektif adalah susunan tipe semiharp. Pada susunan cable  tipe semiharp  ini gaya‐gaya dalam yang dihasilkan lebih kecil  daripada  tipe  harp,  walaupun masih  lebih  besar  daripada  tipe  fan. Tetapi  perlu  dipertimbangkan  pula bahwa  pada  tipe  fan  ini  akan memerlukan panjang cable yang lebih besar  dari  pada  tipe  semiharp,  dan pekerjaan  tipe  fan  memerlukan perletakan  cable  pada  pylon  yang lebih rumit dari pada tipe semiharp. 

5. Bentuk  menara  H  maupun  A  sama sekali  tidak  memiliki  pengaruh terharap frekuensi dan perioda waktu dari  struktur,  keduanya  memiliki respon yang sama. 

6. Lendutan  di  dek  dipengaruhi  oleh bentuk dari menara.  

7. Bentuk  menara  A  memiliki perpindahan di bagian atas lebih kecil dibanding dengan  menara berbentuk H. Dengan ini bisa disimpulkan bahwa menara tipe A memiliki kekakuan yang lebih besar dibanding dengan menara tipe H 

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15

Frequency (cycle/sec)

Mode Number

Fan Harp Semi‐Harp

Page 13: Jurnal Technoper Vol 1 (2) - journal.unper.ac.idjournal.unper.ac.id/uploads/Technoper Vol.1-Studi Komparasi Variasi... · stayed menahan masing masing dek ... mencegah terjadinya

Jurnal Technoper Vol. 1 ISSN 2579-356X

20

B. Saran

1. Dalam  perencanaan  jembatan  cable stayed  tipe harpa harus diperhatikan stabilitas dari dek. Bisa memilih antara menara kaku dek lentur, atau menara lentur dek kaku. 

2. Dalam merencanakan jembatan cable stayed  tipe  fan  juga  harus diperhatikan  kompresi  beton  pada ujung  menara.  Disebabkan  gaya  dari kabel yang tertumpu pada satu titik di ujung  menara  mengakibatkan kompresi yang cukup besar. 

3. Dari  hasil  penelitian  ini  penulis manyarankan  konfigurasi  jembatan cable  stayed  tipe  semi‐fan  dengan bentuk pylon A.  

DAFTAR PUSTAKA [1] Karoumi R., ‘Dynamic Response of Cable-

Stayed Bridges Subjected to Moving Vehicles’, IABSE 15th Congress, Denmark, pp. 87-92, 1996.

[2] Karoumi R., ‘Modeling of Cable Stayed Bridger For Analysis of Traffic Induced Vibrations’,

[3] Kanok-Nukulchai W., Yiu P.K.A., Brotton D.M., ‘Mathamatical Modelling of Cable-Stayed Bridges’, Struct. Eng. Int., 2, pp. 108-113, 1992.

[4] Niels J Gimsing., ‘Cable Supported Bridges Concept and Design, Third Edition’, Department of Civil Engineering Technical University of Denmark., 2012

[5] Prakash Agarwal, Shobhit Bhatnagar, C. Uma., ‘Non-Linear Time History Analysis Of Cable Stayed Bridges’., Department Of Applied Mechanics S. V. National Institute Of Technology Surat – 395007 Gujarat., 2010

[6] Siddharth G. Shah1, Desai.J.A2, Solanki.C.H3., ‘Effect of Pylon Shape on seismic response of Cable stayed bridge with soil structure interaction’., International Journal Of Civil And Structural Engineering Volume 1, No 3, 2010.

[7] Wilson J. C. and Gravelle W., ‘Modelling Of A Cable-Stayed Bridge For Dynamic Analysis’ Earthquake Engineering And Structural Dynamics, Volume 20, Issue 1, pp 707-72. 1991

[8] N. M. Newmark, and E Rosenblueth., ‘Fundamentals of earthquake engineering’ ,

Prentice-Hall, Newjersy. pp 1032-1059., 1971