Perkuatan lentur gelagar jembatan beton bertulang dengan tulangan longitudinal dan self-compacting concrete jacketing

CIPTADI, Sandra, Dr.-Ing. Ir. Andreas Triwiyono

2009 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Menurut Radomski (2002), jembatan akan mengalami degradasi kinerja layan seiring berjalannya waktu. Degradasi dapat disebabkan oleh peningkatan volume kendaraan, beban berlebih (overloading), kecelakaan kendaraan (car accidents), kerusakan expansion joint, settlement pier jembatan, kerusakan slope (failure of slope), drainasi yang tidak efektif, lingkungan sekitar seperti polusi kendaraan bermotor (CO2), radiasi surya, tekanan angin (wind pressure), terletak di daerah pantai atau sungai yang dapat mempercepat proses karat pada baja, atau disebabkan serangan kimia seperti hujan asam (acid rains). Cara yang paling sederhana dengan membongkarnya untuk dibangun baru agar dapat menahan beban yang lebih besar. Cara ini tidak selalu dapat dilaksanakan karena kendala biaya, waktu atau mungkin saja untuk mempertahankan nilai sejarah pada suatu jembatan. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui efektivitas penambahan tulangan longitudinal dan self-compacting concrete jacketing sebagai perkuatan lentur gelagar jembatan. Dalam penelitian ini gelagar standar Bina Marga dimodelkan dengan skala geometri 1:2 dan skala bahan 1:1. Model benda uji sebanyak empat buah: dua gelagar sebagai gelagar kontrol (GK), satu gelagar diperkuat lentur dengan tulangan longitudinal tanpa perkuatan geser eksternal (GP) dan satu gelagar lainnya diperkuat lentur dengan tulangan longitudinal dan perkuatan geser eksternal (GPW). Gelagar model tampang T dengan lebar badan 150 mm, tinggi 275 mm, lebar flens 600 mm, tebal flens 100 mm dan panjang 3000 mm untuk gelagar kontrol, sedangkan gelagar perkuatan mempunyai lebar badan 230 mm, tinggi 342 mm, lebar flens 600 mm, tebal flens 100 mm dan panjang 3000 mm. Pembebanan dilakukan dengan dua buah beban terpusat sejarak 600 mm ditengah gelagar sebagai idealisasi beban lentur akibat beban roda truk. Parameter yang diukur dalam pengujian ini adalah besar lendutan, regangan baja dan pola retak yang terjadi. Hasil pengujian kemudian dibandingkan dengan analisis teoritis dan numerik dengan metode elemen hingga. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa gelagar jembatan standar Bina Marga bentang 6 meter tidak memenuhi syarat layan jika dibebani kendaraan truk dengan berat gandar sebesar 22,5 ton. Lendutan yang terjadi lebih besar dari lendutan ijin. Setelah diperkuat, gelagar cukup aman dibebani kendaraan truk untuk lalu lintas harian. Perkuatan dengan tulangan longitudinal menunjukkan peningkatan kekakuan gelagar. Peningkatan kekakuan berdasarkan eksperimen untuk benda uji GP sebesar 66,97% dan untuk benda uji GPW sebesar 77,06% terhadap benda uji GK, peningkatan kekakuan berdasarkan numerik untuk benda uji GP sebesar 44,39% dan untuk benda uji GPW sebesar 61,44% terhadap benda uji GK, sedangkan berdasarkan teoritis peningkatan kekakuan untuk benda uji perkuatan sebesar 91,62% terhadap benda uji GK. Pola keruntuhan yang terjadi pada gelagar kontrol adalah keruntuhan lentur, sedangkan untuk gelagar perkuatan terjadi keruntuhan geser.

Radomski (2004) reported, bridge will experience degradation along its service life. This degradation caused by excessive vehicles, overloading, car accidents, failure of expansion joint, settlement of bridge piers, failure of wing at abutment, ineffective drainage, environmental effects such motor vechiles pollution (CO2), solar radiation, wind pressure, corrosion of reinforcement due to coastal or river area around aggressive chemical such as acid rain. A simple solution is close by replacement with new structure in order to accept higher load. This method is not always applicable because of cost obstacle, duration of construction or may be due to historical preservation of the bridge. This research intended to know the effectiveness of longitudinal external reinforcement and self-compacting concrete jacketing as flexural strengthening material of bridge girder. In this research girder of Bina Marga Standard were scaled down to 1:2 (geometric scale) and 1:1 (material scale) and were experimentally tested. Model consisted of four specimen: two was aimed as control girder (GK), one was strengthened by longitudinal reinforcement without external shear strengthening (GP) and the other one was strengthened by longitudinal reinforcement and by external shear strengthening (GPW). The T-girder model with web thickness of 150 mm, depth of 275 mm, flange thickness of 100 mm, effective slab width of 600 mm, and length of span of 3000 mm for control girder. Strengthened girder had dimension of web of 230 mm wide, 342 mm deep, flange thickness of 100 mm, 600 mm wide, and length of span 3000 mm. Loading was applied under two point load to produce flexural moment simulating wheel truck loading. Deflections, strain of steel bar, and crack pattern were measured and observed. Test results were then compared to analytical method and numerical method by using finite element simulation. Based on test result, the bridge girder of Bina Marga Standard having span of 6 metre does not comply to serviceability loading condition (truck vehicle with axle weight of 22.5 ton). Displacement in the middle of the span is higher than allowable displacement. After strengthening, girder is safe enough under truck vehicle load for daily traffic. Girder with external longitudinal reinforcement has higher stiffness than that control girder. Stiffness improvements based on experiment for GP specimen and GPW specimen were of 66,97% and 77,06% respectively compared to GK specimen, Stiffness improvements based on numerical for GP specimen and GPW specimen were of 44,39% and 61,44% respectively compared to GK specimen, while based on theoretical analysis stiffness improvement for strengthened specimen were of 91,62% compared to GK specimen. Failure pattern of the control girder is flexural, while the strengthened girder is shear.

Kata Kunci : Gelagar jembatan,Perkuatan,Self,compacting concrete,ATENA,Bridge girder, strengthening