## ANALISIS STRUKTUR JEMBATAN GANTUNG SELF-ANCHORED
Ivan Sebastian 1 dan F.X. Supartono 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: ivan.sebastian19.k@gmail.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: fxsupartono@gmail.com

## ABSTRAK
Jembatan  merupakan  struktur  yang  dibuat  untuk  menyeberangi  jurang  atau  rintangan  seperti  sungai, rel  kereta  api,  ataupun  jalan  raya.  Jembatan  sering  menjadi  komponen  kritis  dari  suatu  ruas jalan,karena sebagai penentu beban maksimum kendaraan yang melewati ruas jalan tersebut. Jembatan memiliki banyak jenis berdasarkan fungsi, lokasi, bahan konstruksi, dan tipe struktur. Salah satu jenis jembatan  adalah suspension bridge,  dimana  gelagar  jembatan  digantung  menggunakan hanger yang akan  menyalurkan  gaya  melalui  kabel  utama  yang  kemudian  disalurkan  ke  tanah  lewat  pondasi. Suspension bridge memiliki  variasi  dimana  angkur  jembatan  tersebut  diletakkan  pada  gelagar jembatan,  jenis  jembatan  ini  dinamakan self-anchored  suspension  bridge . Self-anchored  suspension bridge adalah jembatan gantung yang pengangkurannya pada jembatannya sendiri. Tipe pengangkuran ini  tidak  bergantung  pada  kondisi  tanah  yang  ada.  Kabel  utama  akan  diangkur  di deck jembatan sehingga deck jembatan  menerima  gaya  tekanan  horizontal  dari  kabel  utama.  Gaya  tekan  horizontal ini  menyebabkan  resiko  terjadinya  tekuk  global  pada deck jembatan.  Selain  itu deck jembatan  tetap harus  menahan  gaya  vertikal  dari  kendaraan-kendaraan  di  atas.  Program  MIDAS CIVIL 2019 memiliki  fitur  untuk  memodelkan  serta  menghitung  gaya-gaya  jembatan  gantung  secara  detil.  Maka dalam  jurnal  ini  peneliti  dengan  program  MIDAS CIVIL 2019  menganalisis  gaya-gaya  yang  terjadi akibat kombinasi pembebanan  ASD beban  mati dan beban lalu lintas pada self-anchored suspension bridge dan membandingkan gaya-gaya tersebut  pada suspension bridge dengan angkur luar.
Kata kunci: jembatan gantung, self-anchored , kabel, hanger .

## 1. PENDAHULUAN
Jembatan  merupakan  struktur  yang  dibuat  untuk  menyeberangi  jurang  atau  rintangan  seperti  sungai,  rel  kereta  api ataupun  jalan  raya.  Jembatan  dibangun  untuk  penyeberangan  pejalan  kaki,  kendaraan  atau  kereta  api  di  atas halangan.Jembatan  juga  merupakan  bagian  dari  infrastruktur  transportasi  darat  yang  sangat  vital  dalam  aliran perjalanan  ( traffic  flows ).Jembatan  sering  menjadi  komponen  kritis  dari  suatu  ruas  jalan,karena  sebagai  penentu beban maksimum kendaraan yang melewati ruas jalan tersebut.
Jembatan  memiliki  banyak  jenis  berdasarkan  fungsi,lokasi,bahan  konstruksi,dan  tipe  struktur.Salah  satu  jenis jembatan  adalah suspension bridge ,  dimana  gelagar  jembatan  digantung  menggunakan  hanger  yang  akan menyalurkan gaya melalui kabel utama yang kemudian disalurkan ke tanah lewat pondasi.
Angkur digunakan untuk menahan kabel utama di kedua ujung jembatan sehingga angkur menjadi komponen vital dalam  perencanaan  jembatan  gantung.Pada  jembatan  gantung,  dipakai gravity anchorage ,dimana  angkur  beban sendiri angkur untuk menahan gaya dari kabel dan tunnel anchorage , dimana angkur menyalurkan gaya dari kabel langsung ke dalam tanah.
Kedua  jenis  angkur  diatas  sangat  bergantung  pada  kondisi  tanah,untuk  menghindari  hal  tersebut,  angkur  dapat diletakkan  pada  gelagar  jembatan  itu  sendiri.  Jenis  jembatan  ini  dinamakan self-anchored  suspension  bridge . Jembatan ini akan menyalurkan gaya horizontal dari kabel menuju gelagar jembatan sehingga gelagar jembatan akan menahan gaya tekan horizontal dari kabel serta menahan beban vertikal kendaraan yang disebarkan ke kabel.
Dikarenakan adanya gaya tekan horizontal yang diterima gelagar jembatan maka analisa perhitungan self-anchored suspension bridge akan berbeda dibanding suspension bridge yang diangkur di luar.Oleh karena itu, tugas akhir ini akan dibahas mengenai analisis struktur self-anchored suspension bridge .

## Jembatan gantung
Jembatan  gantung  adalah  sistem  struktur  jembatan  yang  menggunakan  kabel  sebagai  pemikul  utama  beban  lalu lintas  di  atasnya,  pada  sistem  ini  kabel  utama  ( main  cable )  memikul  beberapa  kabel  penggantung  ( suspension cables/hanger ) yang menghubungkan antara kabel utama dengan gelagar jembatan. Kabel utama dihubungkan pada kedua  tower  jembatan  dan  memanjang  disepanjang  jembatan  yang  berakhir  pada  pengangkeran  pada  kedua  ujung jembatan untuk menahan pergerakan vertikal dan horizontal akibat beban-beban yang bekerja.
Gambar 1. Komponen struktur jembatan gantung Sumber: ( Bridge Engineering Handbook: Superstructure Design )

## Self-anchored suspension bridge
Self-anchored  suspension  bridge adalah  jembatan  gantung  yang  pengangkurannya  pada  jembatannya  sendiri. Tipe  pengangkuran  ini  tidak  bergantung  pada  kondisi  tanah  yang  ada.  Kabel  utama  akan  diangkur  di deck jembatan  sehingga deck jembatan  menerima  gaya  tekanan  horizontal  dari  kabel  utama.  Gaya  tekan  horizontal ini  menyebabkan  resiko  terjadinya  tekuk  global  pada deck jembatan.  Selain  itu deck jembatan  tetap  harus menahan gaya vertikal dari kendaraan-kendaraan di atas.
Gambar 2. Gaya-gaya pada self-anchored suspension bridge Sumber; ( Self-Anchored Suspension Bridges , 2007)

## Pembebanan
1. Berat sendiri
2. Beban mati tambahan / utilitas
3. Beban lalu lintas
 Beban lajur “D”
Beban  terbagi  rata  (BTR)  mempunyai  intensitas  q  kPa  dengan  besaran  q  tergantung  pada  panjang  total  yang dibebani L yaitu seperti berikut :
Jika L ≤ 30 m : q = 9,0 kPa
Jika L > 30 m : q = 9,0 ( 0,5 + 15 L ) kPa (1)
dengan  q = intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan (kPa), dan L = panjang total jembatan yang dibebani (meter)
Beban garis terpusat (BGT) dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan.  Besarnya  intensitas  p  adalah  49,0  kN/m.  Untuk  mendapatkan  momen  lentur  negatif  maksimum  pada jembatan  menerus,  BGT  kedua  yang  identik  harus  ditempatkan  pada  posisi  dalam  arah  melintang  jembatan  pada bentang lainnya.
Gambar 3. Beban lajur “D”

## Sumber: (SNI 1725:2016 Pembebanan untuk Jembatan)
 Beban truk “T”
Pembebanan truk “T” terdiri atas kendaraan truk semi-trailer yang mempunyai susunan dan berat gandar seperti terlihat pada gambar 4. Berat tiap-tiap gandar disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 gandar tersebut bisa diubah-ubah dari 4,0 m sampai dengan 9,0 m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.
Gambar 4. Beban truk “T” Sumber: (SNI 1725:2016 Pembebanan untuk Jembatan)

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## Konsep penelitian
Penelitian  menggunakan  program  MIDAS CIVIL 2019  dan  mengacu  pada  peraturan  –  peraturan  yang  berkaitan dengan perancangan jembatan gantung, yaitu: RSNI T-02-2005 mengenai standar pembebanan untuk jembatan, SNI 2847-2013 mengenai persyaratan beton struktural untuk bangunan gedung, peraturan PU dan Bina Marga.

## Data jembatan
1.Panjang jembatan : 160 meter 2.Panjang bentang utama : 100 meter 3.Panjang bentang samping
: 30 meter
4.Lebar jembatan
: 10.5 meter
5.Lebar jalur lalu lintas : 8 meter 6.Lebar trotoar : 1.25 meter 7.Tinggi bebas jembatan
: 15 meter
8.Tinggi pylon dari lantai jembatan
: 12 meter
9.Tipe pengkabelan : side span suspended 10.Jenis gelagar : box girder 11.Mutu beton gelagar : 50 MPa 12.Mutu kabel baja :1570 N/mm 2
13.Tebal aspal
: 50 mm
14.Tinggi trotoar dari lantai jembatan : 30 cm

## Model jembatan
Data  penelitian  menjelaskan  mengenai  model  jembatan  yang  diteliti.  Analisis  ini  yaitu  gaya-gaya  dalam  pada jembatan  gantung self-anchored yang  terdiri  dari  dek  jembatan,  kabel  penggantung,  dan  kabel  utama  seperti  yang terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Model jembatan gantung

## Kerangka kerja
Gambar 6. Kerangka kerja

## 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Analisis dimulai dengan pemodelan jembatan di MIDAS CIVIL 2019. Perletakan pada model jembatan digunakan rol pada beam / deck jembatan dan jepit pada daerah fondasi menara.
Gambar 7. Perletakan model jembatan gantung
Jembatan  gantung  ini  dengan  tipe  pengangkuran self-anchored sehingga  pada  ujung  kabel  diberi elastic  link tipe rigid seperti pada Gambar 8.
Gambar 8. Elastic link pada ujung kabel

## Kombinasi pembebanan
Kombinasi  pembebanan  yang  digunakan  pada  perhitungan  adalah  kombinasi  ASD  yaitu  beban  mati  +  beban  mati tambahan +  beban lalu lintas.

## Hasil perhitungan
Pada hasil perhitungan MIDAS CIVIL 2019 dapat dilihat axial forces, moments , dan shear forces yang bekerja pada jembatan gantung.
Gambar 9. Output axial forces
Gambar 10. Output moments
Gambar 11. Output shear forces
Gambar 12. Diagram momen
Gambar 13. Diagram lintang
Stress pada box girder
Penampang dek jembatan berupa box girder sehingga perlu diketahui tegangan yang bekerja pada dek.
Gambar 15. Output beam stress serat bawah
Pada hasil analisis terjadi tegangan tarik pada serat atas di daerah tumpuan sebesar 4.243 MPa dan pada serat bawah di daerah lapangan sebesar 8.78 MPa sehingga box girder perlu diberi tendon .
Hitung kebutuhan strand
Diameter nominal strands :  d = 15.24 mm Luas penampang nominal satu strand : Ap = 140 mm 2 Tegangan putus strand : fpu = 1860 MPa Eksentrisitas serat atas :  e = 654.5 mm Eksentrisitas serat bawah :  e = 1520.5 mm  Serat Atas
𝜎 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘   ≤ 𝑛 𝑥  (𝐴𝑝 𝑥 𝑓𝑝𝑢 𝑥 𝑒 𝑥 𝑦 )/𝐼 (2)
dengan 𝜎 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘 = tegangan tarik pada box girder , n = jumlah strand, Ap = Luas strand, fpu= tegangan putus strand, e = eksentrisitas, y = jarak dari titik berat, dan I = inersia penampang.
4.243  ≤ 𝑛 𝑥 140 𝑥 0.6 𝑥1860 𝑥 654.5 𝑥 767
3.594 10 12
𝑛 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑛𝑑 = 194.4257  ≈ 195 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑛𝑑
 Serat Bawah
𝜎 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘   ≤ 𝑛 𝑥  (𝐴𝑝 𝑥 𝑓𝑝𝑢 𝑥 𝑒 𝑥 𝑦 )/𝐼 (3)
dengan 𝜎 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘 = tegangan tarik pada box girder , n = jumlah strand, Ap = Luas strand, fpu= tegangan putus strand, e = eksentrisitas, y = jarak dari titik berat, dan  I = inersia penampang.

## 8.78 ≤ 𝑛 𝑥 140 𝑥 0.6 𝑥1860 𝑥 1520.5 𝑥 1633
3.594 𝑥 10 12
𝑛 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑛𝑑 = 39.3084  ≈ 40 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑛𝑑

## Lendutan pada dek jembatan
Berdasarkan RSNI-T-12-2004 Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan, lendutan ijin maksimum yang boleh terjadi saat beban mati dan beban lalu lintas bekerja adalah L/250.
Gambar 16. Lendutan pada dek jembatan
Dari hasil analisis didapatkan lendutan maksimum yang terjadi pada dek jembatan akibat kombinasi beban mati dan beban lalu lintas  adalah sebesar 159 mm.
δ max ⁡ < δijin 159 mm < L/250 159 mm < 400 mm

## Periksa kebutuhan penampang
Penampang perlu diperiksa untuk dapat menahan gaya-gaya yang bekerja akibat beban pada jembatan.

## Kebutuhan penampang dek jembatan
Cek kuat tekan penampang
Kuat tekan beton prategang (f’c) = 50 MPa
Kuat tekan beton saat transfer (f’ci) = 80%×f'c = 80%×50 = 40 MPa Pada kondisi transfer tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh melebihi nilai sebagai berikut:
σ ̅tekan  (fct) = 0.7×f'ci = 0.7×40 = 28 MPa (4)
dengan f’ci = kuat tekan beton saat transfer.
Pada kondisi servis tegangan tekan dalam penampang beton tidak boleh melebihi nilai sebagai berikut:
σ ̅tekan (fcs) = 0.45×f'c = 0.45×50 = 22.5 MPa
(5)
dengan f’c = kuat tekan beton prategang.
Dari hasil analisis gaya tekan maksimum yang terjadi pada dek jembatan adalah sebesar 16735.87 KN sehingga:
𝜎 = −𝑁/𝐴   ±    (𝑀. 𝑦)/𝐼
(6)
dengan 𝜎 = tegangan, N = gaya tekan, A= luas penampang, M = gaya momen, y = jarak dari titik berat, dan I = inersia penampang.
𝜎 = −(16753.1 𝑥 1000)/4619000 +    (−36742.2 𝑥 10 6 𝑥 1633)/(3.594 𝑥 10 12 ) = 20.20162 𝑀𝑃𝑎 (𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛) < 𝜎 𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛
Cek kuat geser penampang
Dari hasil analisis  Vu = 1.2 DL + 2 SDL + 1.8 LL = 4957.1 KN
𝑉𝑐 = 0.17 (1 + 𝑁𝑢/14𝐴𝑔  )𝜆 √(𝑓𝑐′). 𝐴 (7)
dengan  Vc  =  kekuatan  geser  nominal  yang  disediakan  oleh  beton,  Nu  =  gaya  tekan ultimate ,  Ag  =  luas  bruto penampang, 𝜆 = faktor modifikasi yang merefleksikan properti mekanis tereduksi dari beton ringan, fc’ = kuat tekan beton, dan A = luas penampang.
= 0.17 (1 + (22816.7 𝑥 1000)/(14 𝑥 4619000)  )1 𝑥 √50  𝑥 4619000
= 7511524.121 𝑁 = 7511.524 𝐾𝑁
𝑉𝑢  ≤  ∅𝑉𝑐 4957.1 𝐾𝑁  ≤ 0.75 𝑥 7511.524 𝐾𝑁 4957.1 𝐾𝑁  < 5633.643 𝐾𝑁

## Kebutuhan penampang kabel dan hanger
Pada kabel perlu diperiksa kebutuhan penampangnya agar tidak melewati tegangan putus maksimum kabel.
𝜎 = 𝑃 𝐴 (8)
dengan 𝜎 = tegangan, P = gaya yang terjadi pada kabel, dan A = luas penampang kabel.
 Kabel
σ ijin kabel =1570 N/mm 2
Safety Factor = 2.2 Gaya maksimum yang terjadi pada kabel = 9290.7139 KN Diameter kabel   = 175 mm
𝜎 = 2.2 𝑥 9290.7139 𝑥 1000 1 4 𝜋 175 2
= 2.2 𝑥 386.2629987 𝑀𝑃𝑎
= 849.7786 𝑀𝑃𝑎 <  𝜎 ̅  𝑖𝑗𝑖𝑛
 Hanger σ ijin hanger =1570 N/mm 2
Safety Factor = 2.2 Gaya maksimum yang terjadi pada kabel = 362.78831 KN Diameter kabel   = 40 mm
𝜎 = 2.2 𝑥 362.78831 𝑥 1000 1 4 𝜋  40 2
= 2.2 𝑥 288.6977 𝑀𝑃𝑎
= 635.135 𝑀𝑃𝑎 <  𝜎 ̅  𝑖𝑗𝑖𝑛
Perbandingan gaya antara jembatan gantung self-anchored dan jembatan gantung dengan angkur luar
Setelah  dilakukan  proses  perhitungan  gaya  jembatan  gantung self-anchored ,  bandingkan  hasilnya  dengan  gaya jembatan gantung dengan angkur luar yang juga telah dimodelkan menggunakan program MIDAS CIVIL 2019.

## Tabel 1. Gaya-gaya maksimum kondisi ASD
Cable Hanger Box Girder (Axial) Box Girder (Moment) Box Girder (Shear) Beam Stress (Tekan) Beam Stress (Tarik) Lendutan Self- anchor ed 9290.71 KN 362.788 KN -16753.1 KN 27420.5 KNm -36742.2 KNm 2737 KN -20.2 MPa 8.78 MPa 159 mm Extern al- anchor ed 9397.4 KN 367.2 KN 0 25294.7 KNm -34772 KNm 2650.4 KN -15.67 MPa 11.42 MPa 152 mm

## 4. KESIMPULAN

## Kesimpulan
Berdasarkan analisis dan pembahasan di bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai  maksimum  tekan  yang  terjadi  pada  dek  jembatan  sebesar  16735.87  KN,  hal  ini  terjadi  akibat  gaya  dari kabel yang diangkur pada dek jembatan.
2. Reaksi perletakan pada ujung jembatan gantung self-anchored menunjukkan arah ke bawah, hal ini menandakan bahwa box  girder pada  side  span  jembatan  mengalami  gaya  tarik  dari  kabel  sehingga box girder dapat mengalami  tekuk  keatas,  hal  ini  perlu  diatasi  dengan  memberi counterweight sebesar  4783.583  KN  pada  sisi sidespan jembatan. 3. Tegangan  tarik  pada  jembatan  gantung external-anchored lebih  besar  dibanding  tegangan  tarik  pada  jembatan gantung self-anchored hal  ini  disebabkan  oleh  gaya  tekan  yang  diterima  dek  jembatan  pada  jembatan  gantung self-anchored .  Sehingga  pada  jembatan  gantung external-anchored dibutuhkan  tendon  yang  lebih  banyak  pada box girder jembatan. 4. Tegangan  tekan  pada  jembatan  gantung self-anchored lebih  besar  dibanding  tegangan  tekan  pada  jembatan gantung external-anchored hal  ini  disebabkan  oleh  gaya  tekan  yang  diterima  dek  jembatan  pada  jembatan gantung self-anchored .

## DAFTAR PUSTAKA
AASHTO. (2002). Standard Specifications for Highway Bridges , 17th ed.
Anonim.  (2013).  SNI  2847:2013 Persyaratan  Beton  Struktural  untuk  Bangunan  Gedung .  Badan  Standarisasi Nasional BSN, Jakarta.
Anonim. (2016). SNI 1725:2016 Pembebanan untuk Jembatan, Badan Standarisasi Nasional BSN, Jakarta.
Anonim. (2004) RSNI-T-12-2004 Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan , Badan Standarisasi Nasional BSN, Jakarta.
B. Supriyadi dan A.S. Muntohar. (2007). Jembatan , Beta Offset, Yogyakarta.
D.  van  Goolen.  (2007). Self-Anchored  Suspension  Bridges ,  Master  of  Science  Final  Thesis,  Delft  University  of Technology, Netherlands.
J.P.M.  Chacar.  (2001). Design  of  Cable  Systems  for  Cable  Suspended  Bridges ,    Massachusetts  Institute  of Technology.
N.J.  Gimsing  and  C.T.  Georgakis.  (2012) Cable  Supported  Bridge  :  Concept  and  Design ,  3rd  ed.  John  Wiley  & Sons Ltd, United Kingdom.
W.F. Chen and L. Duan. (2000). Bridge Engineering Handbook : Superstructure Design , 2nd ed. CRC Press, New York.