PEMANFAATAN TEKNIK GETARAN BEBAS UNTUK ESTIMASI GAYA PADA HANGER JEMBATAN GANTUNG DENGAN MEMODIFIKASI SISTEM TUMPUAN (PENUMPU-SEMENTARA)

GUNTUR NUGROHO, Prof. Ir. Hrc Priyosulistyo, M.Sc., Ph.D; Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D

2018 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Sipil

Permasalahan yang sering timbul dalam pelaksanaan monitoring kabel hanger jembatan adalah kurangnya informasi data panjang kabel secara pasti dan juga idealisasi jenis tumpuan pada hanger yang bervariasi. Hal ini yang mendorong diadakannya penelitian untuk mengembangkan alat bantu berupa penumpu-sementara pada hanger. Pemasangan alat bantu penumpu-sementara bertujuan meminimalkan pengaruh tipe tumpuan pada ujung hanger dan memberikan informasi data panjang hanger yang digunakan sehingga prediksi gaya aksial akan lebih akurat. Penelitian tahap I bertujuan untuk menguji kesesuaian rumus string dan beam-string terhadap estimasi gaya aksial dengan metode eksperimen. Tiga benda uji yang digunakan berpenampang persegi empat dengan panjang 2 m, gaya tarik 2 ton dan luas penampang bervariasi. Penelitian tahap II bertujuan untuk membandingkan antara rumus analitik (string, beam-string dan stokey) dan analisis numerik dengan parameter luas penampang (A) dan momen inersia (I). Benda uji terdiri dari penampang bujur sangkar, persegi empat dan lingkaran dengan panjang 2 m. Penelitian tahap III bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh rasio massa dari alat penumpu-sementara dan kabel hanger di dalamnya dengan metode numerik, demikian pula terhadap rasio kekakuannya. Benda uji menggunakan variasi rasio massa (Mp/Mh) dan rasio kekakuan (Kp/Kh) dengan gaya tarik yang sama. Parameter yang diuji terdiri dari variasi tumpuan hanger, variasi panjang hanger, variasi modulus elastis alat penumpu-sementara dan variasi massa alat penumpu-sementara. Penelitian tahap IV bertujuan untuk menguji secara eksperimen aplikasi alat penumpu-sementara pada benda uji kabel IWRC diameter 16 mm dengan ujung tumpuan socket dan gaya aksial bervariasi. Hasil penelitian tahap I menunjukkan bahwa prediksi gaya tarik aksial dengan rumus string pada benda uji I, benda uji II dan benda uji III dengan beban tarik 2 ton (±0,35fy) mempunyai perbedaan berturut-turut sebesar 5,9%, 5,1% 4,5%, sedangkan dengan rumus beam-string memberikan perbedaan sebesar 4,6%, 5,5% 4,7%. Hasil penelitian tahap II menunjukkan bahwa frekuensi alami hasil pemodelan numerik dan perhitungan analitik (rumus string, beam-string dan stokey) dengan variabel massa dan kekakuan memberikan nilai frekuensi alami yang berdekatan pada mode pertama dan gaya aksial yang semakin besar. Hasil penelitian tahap III menunjukkan bahwa frekuensi alami hanger yang berada di dalam alat penumpu-sementara stabil jika rasio massa antara alat penumpu-sementara dan kabel hanger di dalamnya lebih besar dari 5 dan rasio kekakuannya lebih dari 50. Hasil penelitian tahap IV menunjukkan bahwa dengan menggunakan alat penumpu-sementara, perbedaan gaya aksial pada tegangan tarik 0,46fy dan 0,63fy dengan rumus string berturut-turut sebesar 2,7% dan -0,99%, sedangkan dengan rumus beam-string sebesar 1,52% dan -1,99%.

The problem that usually occurs in monitoring hanger of suspension bridge is the unavailable data of length as well as uncertainty of the boundary condition of hanger. The purpose of additional temporary support is to reduce the effect of uncertain hanger condition as well as to provide an exact length of span, so that the accuracy of axial force estimation can be improved. There were several steps of research. The first step is to evaluate the accuracy of the string and beam-string formula in axial force estimation by using experimental method. Three specimens were tested using variable square cross section, 2 m of length and 2 ton of force. The second step of research is to compare the analytical formula (string, beam-string and stokey) toward parameter of area (A) and inertia moment (I) and numerical analisys. The specimens consist of rectangle, square, and circular cross section with 2 m of length. The third step of research is to evaluate the influence of mass ratio between additional temporary support and the isolated hanger by using numerical method. The specimens use variation of mass (Mp/Mh) and stiffness (Kp/Kh) ratios but equal axial force. Parameters tested are variation of boundary condition of hanger, the length of hanger, the modulus elasticity and mass density of temporary support. The fourth step of research is to apply the temporary additional support on the cable specimen (IWRC) with a diameter of 16 mm using hinge-hinge boundary condition and variable axial tension force. The first step of research show that error of axial force prediction using string theory on the specimen I, II and III, and 2 ton (±0,35fy) of axial force gives respectively differences of 5,9%, 5,1% 4,5%. On the other hand, using beam-string theory, the differences of specimen I, II and III are of 4,6%, 5,5% 4,7% respectively. The second step of research show that natural frequencies, resulted from numerical analysis and from analitical calculation (using string, beam-string, and stokey formula) with parameter of area and stiffness are close to each other espescially the first mode shape (at 5 ton(0,54fy), 0,31% difference) and higher axial tension force. The third step of research show that natural frequencies of isolated hanger are convergent if the mass and the stiffness ratio between temporary support and isolated hanger greather than 5 dan 50 respectively. The result of fourth step of research show that using temporary support, axial force prediction using string theory at 0,46fy and 0,63fy gives the differences of 2,7% and -0,99%, whereas using beam-string theory at 0,29fy and 0,8fy gives the differences of 1,52% and -1,99% respectivelly.

Kata Kunci : Natural frequency, Axial force, Hander, Temporary support