ANALISIS NON-LINEAR TIME HISTORY JEMBATAN PELENGKUNG DIAGONAL DENGAN TUMPUAN LEAD RUBBER BEARING (Studi Kasus: Jembatan Mungkid)
nazar, Ir. Akhmad Aminullah, S.T., M.T., Ph.D., IPU. ; Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D., IPU.
2026 | Tesis | S2 Teknik Sipil
Jembatan
pelengkung diagonal merupakan salah satu tipologi struktur jembatan dengan
karakteristik unik dan kompleks akibat konfigurasi geometrik spasial yang
asimetris, sehingga distribusi gaya menjadi lebih kompleks dan respons struktur
terhadap pembebanan dinamik menjadi lebih sensitif. Karakteristik tersebut
menyebabkan perilaku dinamis yang berbeda dibandingkan jembatan konvensional
dan menuntut pendekatan analisis lanjutan dalam evaluasi respons seismik.
Hingga saat ini, kajian respons dinamis jembatan pelengkung diagonal di
Indonesia masih terbatas, terutama yang menggunakan analisis nonlinear time
history. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi karakteristik dinamis dan
kinerja seismik jembatan pelengkung diagonal dengan sistem isolasi seismik
berbasis Lead Rubber Bearing (LRB) melalui studi kasus Jembatan Mungkid
pada ruas Tol Yogyakarta–Bawen dengan total panjang bentang 97.88 m.
Analisis
dilakukan menggunakan pemodelan berbasis finite element dengan perangkat
lunak Midas Civil, yang mencakup gravity load, analisis modal, dan analisis nonlinear time
history. Analisis dengan gravity
load digunakan untuk meninjau respons elemen struktur pada kondisi
layan, analisis modal untuk memperoleh bentuk mode getar, periode alami, dan
partisipasi massa modal, sedangkan analisis nonlinear time history
digunakan untuk mengevaluasi respons seismik struktur. Analisis nonlinear
time history dilakukan menggunakan tujuh pasang rekaman gempa yang
disesuaikan terhadap respon spektrum desain
pada lokasi jembatan sesuai SNI 2833:2016. Sistem isolasi LRB dimodelkan
secara nonlinier untuk merepresentasikan perilaku histeretik dan
mekanisme disipasi energi.
Hasil analisis
menunjukkan bahwa respons dinamis jembatan pelengkung diagonal didominasi oleh
mode translasi dengan periode fundamental sebesar 1.728 detik, serta partisipasi massa
kumulatif yang melampaui 50% pada tiga mode awal, sementara kontribusi rotasi
muncul pada mode-mode berikutnya. Analisis statik memperlihatkan bahwa seluruh
elemen struktur atas, meliputi girder, hanger, dan pelengkung, memiliki nilai Demand–Capacity
Ratio (DCR) yang memenuhi kriteria pada kondisi layan. Selanjutnya, hasil
analisis nonlinear time history menunjukkan bahwa elemen utama struktur
berperilaku elastis tanpa terbentuknya sendi plastis. Rasio simpangan maksimum
pilar tercatat sekitar 0.13%
pada arah-X dan 0.03% pada arah-Y, yang
mengindikasikan tingkat kinerja Fully Operational sesuai (NCHRP,2013). Perpindahan maksimum pada sistem
isolasi LRB berada dalam kisaran 70–125.78 mm pada arah-X dan 96–148.65 mm pada arah-Y, masih berada di bawah kapasitas desain sebesar
225 mm, serta LRB mampu
mendisipasi energi gempa sebesar 67.6%.
Berdasarkan hasil tersebut, penerapan sistem isolasi seismik berbasis Lead rubber bearing pada jembatan pelengkung diagonal menghasilkan respons dinamik struktur yang tetap berada dalam batas kapasitas elemen dan dapat digunakan sebagai rujukan teknis awal bagi evaluasi kinerja seismik jembatan dengan konfigurasi geometrik yang asimetris
Diagonal
arch bridges represent a bridge structural typology with unique and complex
characteristics arising from asymmetric spatial geometric configurations, which
result in more intricate force distributions and heightened sensitivity of
structural response under dynamic loading. These characteristics lead to
dynamic behavior that differs from that of conventional bridge systems and
therefore require advanced analytical approaches for seismic response
evaluation. To date, studies addressing the dynamic response of diagonal arch
bridges in Indonesia remain limited, particularly those employing nonlinear
time history analysis. This study aims to evaluate the dynamic characteristics
and seismic performance of a diagonal arch bridge equipped with a Lead Rubber
Bearing (LRB)–based seismic isolation system through a case study of the
Mungkid Bridge on the Yogyakarta–Bawen Toll Road, with a total span length of
97.88 m.
The
analysis was conducted using a finite element–based numerical model developed
in Midas Civil, encompassing gravity
load analysis, modal analysis, and nonlinear time
history analysis. gravity
load analysis was employed to examine the
structural response of individual elements under serviceability conditions,
while modal analysis was used to determine mode shapes, natural periods, and
modal mass participation ratios. Nonlinear time history analysis was performed
to evaluate the seismic response of the bridge system. The seismic input
consisted of seven pairs of ground motion records scaled to match the design response
spectrum at the bridge site in accordance with SNI 2833:2016. The LRB isolation
system was modeled using nonlinear elements to accurately represent its
hysteretic behavior and energy dissipation mechanism.
The results indicate that the dynamic response of the diagonal arch bridge is predominantly governed by translational modes, with a fundamental period of 1.728 seconds and cumulative modal mass participation exceeding 50% within the first three modes, while rotational contributions become evident in higher-order modes. Static analysis results show that all superstructure components, including girders, hangers, and arch ribs, satisfy serviceability requirements, as reflected by Demand–Capacity Ratio (DCR) values within acceptable limits. Furthermore, the nonlinear time history analysis demonstrates that the primary structural elements remain in the elastic range throughout seismic excitation, with no formation of plastic hinges. The maximum pier drift ratios are approximately 0.13% in the longitudinal (X) direction and 0.03% in the transverse (Y) direction, indicating a Fully Operational performance level in accordance with NCHRP (2013). The maximum displacements of the LRB isolation system range from 70–125.78 mm in the X direction and 96–148.65 mm in the Y direction, remaining below the design displacement capacity of 225 mm, while the LRB system is capable of dissipating up to 67.6% of the seismic input energy.
Kata Kunci : Diagonal Arch Bridge, Non-Linear Time History, LRB