## ANALISIS JEMBATAN BETON PRATEGANG BOX GIRDER DENGAN METODE
BALANCED CANTILEVER
Willy Kosim 1 dan F.X. Supartono 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta willy.325160025@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta fxsupartono@gmail.com
Masuk: 17-01-2020, revisi: 04-03-2020, diterima untuk diterbitkan: 05-03-2020

## ABSTRACT
Indonesia is a country that has a large population, causing severe traffic jam. Therefore, the bridge is an important part in Indonesia to overcome the traffic jam. The choice of method is very important in bridge construction ,so it does not interfere with the routines of the people. Bridges using the balanced cantilever method become the choice that is often used in bridge construction, because this construction method does not require direct contact with the ground. However, prestressed concrete bridge with this construction method requires more sophisticated technology and adequate work. The girder used is a box girder because the torque resistance is quite high and its self weight relatively lighter. Box girders in the balanced cantilever method can also be made to vary in height and become smaller at the end of the cantilever, therefore reducing the weight due to self weight. At this writing, stress analysis during the construction period and after construction is complete, the box girder prestressed concrete bridges using the balanced cantilever method will be carried out with the Midas Civil program in accordance with the loading standards in SNI 1725: 2016, ASTM in the use of materials, and CEB-FIP in determining creep and shrinkage.
Keywords: Balanced Cantilever; Box girder; Prestressed Concrete; Midas Civil.

## ABSTRAK
Indonesia merupakan negara yang memiliki jumlah penduduk yang banyak, sehingga menimbulkan kemacetan lalu lintas  yang  sangat  parah.  Oleh  karena  itu,  jembatan  merupakan  bagian  penting  di  Indonesia  untuk  mengatasi kemacetan tersebut. Pemilihan metode menjadi sangat penting dalam konstruksi jembatan agar tidak mengganggu rutinitas  dari  masyarakat.  Jembatan  dengan  metode balanced  cantilever menjadi  pilihan  yang  sering  digunakan dalam  pembangunan  jembatan,  karena  metode  konstruksi  ini  tidak  memerlukan  kontak  langsung  dengan  tanah. Namun,  jembatan  beton  prategang  dengan  metode  konstruksi  ini  memerlukan  teknologi  yang  lebih  canggih  dan kemampuan kerja yang memadai. Gelagar yang digunakan adalah box girder karena ketahanan torsi yang cukup tinggi  dan  berat  sendiri  yang relatif  lebih  ringan. Box girder pada  metode balanced  cantilever juga  dapat dibuat bervariasi  tingginya  dan  mengecil  pada  ujung  kantilever,  sehingga  mengurangi  berat  akibat  diri  sendiri.  Pada penulisan ini, analisis tegangan selama masa konstruksi dan setelah konstruksi selesai, jembatan beton prategang box girder dengan metode balanced cantilever akan dilakukan dengan program Midas Civil sesuai dengan standar pembebanan pada SNI 1725 : 2016, ASTM dalam penggunaan material, dan CEB-FIP dalam menentukan creep dan shrinkage.
Kata kunci: Metode Balanced Cantilever ; Box girder ; Beton Prategang; Midas Civil.

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia adalah negara kepulauan yang terdiri dari banyak pulau-pulau yang terpisah oleh sungai, danau, dan laut. Maka  dari  itu,  perkembangan  teknologi  pembangunan  jembatan  sangat  diperlukan  mengingat  pembangunan jembatan bentang panjang yang akan menyeberangi sungai-sungai lebar dan yang akan menghubungkan pulau-pulau di  nusantara  sangat  dibutuhkan.  Oleh  karena  itu,  diperlukan  penguasaan  teknologi  jembatan  baik  dari  aspek peralatan,  material  maupun  perencanaannnya  mutlak  dibutuhkan.  Dalam  melakukan  suatu  perencanan  jembatan seorang  perencana  disarankan  untuk  menggunakan  dan  menguasai  teknologi  material  yang  mempunyai  nilai efisiensi tinggi, kedap air, dan kuat menahan gaya-gaya yang bekerja di jembatan.
Jembatan adalah suatu struktur konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti jurang yang dalam, alur sungai saluran irigasi, kereta api dan dapat juga
digunakan untuk daerah yang selalu mengalami permasalahan kemacetan lalu lintas. Permasalahan kemacetan lalu lintas  di  Indonesia  cukup  parah  karena  Indonesia  menduduki  urutan  keempat  negara  dengan  jumlah  penduduk terbesar di dunia, dan setiap tahunnya penduduk Indonesia semakin bertambah disertai dengan meningkatnya daya beli masyarakat terhadap kendaraan bermotor.
Akibat  dari  kenaikan  jumlah  kendaraan  ini,  maka  timbul  masalah  kemacetan  di  daerah-daerah  tertentu  karena infrastruktur  jalanan  yang  belum  memadai.  Pada  pemerintahan  dibawah  kepemimpinan  Presiden  Joko  Widodo, pembangunan infrastruktur menjadi prioritas pembangunan nasional. Salah satu bentuk infrastruktur jembatan yang sering ditemukan adalah jembatan layang ( fly over ).
Jenis jembatan yang paling sering ditemukan adalah jembatan beton prategang karena mempunyai efisiensi yang tinggi dan mampu menahan gaya yang bekerja pada jembatan dengan baik. Jembatan beton prategang atau yang dikenal dengan prestressed concrete bridge merupakan salah satu jenis jembatan dengan material konstruksi beton prategang  atau  beton  yang  berisi  kabel  baja  dengan  tujuan  untuk  memberikan  tegangan  berupa  tegangan  tekan tambahan terhadap beton agar dapat megurangi lendutan akibat beban kerja. Dalam hal ini, beton prategang sebagai solusi untuk mengatasi besarnya tegangan tarik yang timbul pada struktur beton khususnya pada struktur dengan bentang yang besar.

## Metode konstruksi
Dalam  konstruksi  jembatan  beton  prategang  terdapat  beberapa  metode  pelaksanaan  konstruksi  jembatan  yang digunakan pada umumnya di Indonesia seperti MSS ( Movable Scaffolding System ), ILM ( Increamental Launching Method ), Balanced Cantilever dengan Form Traveller , dan Cable Stayed. Masing – masing dari metode pelaksanaan tersebut  terdapat  kelebihan  dan  kekurangan  yang  harus  disesuaikan  dengan  kondisi  lapangan.  Pemilihan  metode pelaksanaan sangat penting karena pemilihan metode tersebut akan berdampak kepada lamanya proses konstruksi, selain itu juga berpengaruh pada jumlah strands yang akan digunakan pada tendon jembatan yang akan berdampak pada biaya konstruksi.

## Balanced cantilever dan box girder
Untuk  beberapa  tahun  terakhir  ini,  perencanaan  struktur  jembatan  jembatan  beton  prategang  yang  paling  sering ditemukan  adalah  jembatan  dengan  menggunakan box  girder dengan  prinsip  beton  prategang  dan  menggunakan metode balanced  cantilever .  Metode balanced  cantilever adalah  metode  konstruksi  yang  memanfaatkan  efek keseimbangan kantilever yang bertumpu pada pier. Pier yang akan menopang segmen demi segmen yang disusun sebagai  kantilever  dikedua  sisinya  dengan  bantuan  strand  yang  kemudian  distressing  agar  seimbang  dengan koordinat vertikal dek di sepanjang kantilever harus berada di dalam nilai toleransi yang diterima (Hernandez, Ouro, dan Romera 2014), sehingga metode balanced cantilever sangat cocok digunakan pada lokasi yang sulit seperti di jurang, di atas sungai dengan aliran yang deras, di atas rel kereta api karena jembatan dapat dibangun tanpa ada kontak dengan tanah, dan tanpa menggunakan bantuan sokongan lain seperti perancah/Shoaring.
Dalam mendesain jembatan tipe ini perlu dilakukan analisa jembatan secara menyeluruh dan konstruksi bertahap khususnya dalam pelaksanaan konstruksi jembatan. Dimana dalam pelaksanaan konstruksi jembatan setiap tahapan konstruksi, besarnya gaya-gaya dalam, tidak boleh melampaui kapasitas penampang (Irpan, 2011).
Dalam pembangunan jembatan menggunakan metode balanced cantilever , gelagar yang umum digunakan adalah box girder karena memiliki keunggulan yang tahan terhadap torsi dan dapat mengurangi beban sendiri dari jembatan karena  terdapat void pada  bagian  tengah  dari  gelagar  itu  sendiri.  Metode balanced  cantilever juga  mendukung adanya pengurangan tinggi dari box girder yang bisa mengurangi beban sendiri dari jembatan itu sendiri. Metode stressing pada  metode  ini  akan  lebih  baik  menggunakan stressing dua  arah  karena  menghasilkan  kehilangan prategang yang lebih kecil dibandingkan stressing 1 arah (Rizkia, 2017). Ilustrasi dalam pembangunan jembatan beton prategang box girder dengan metode balanced cantilever dapat dilihat di Gambar 1.

## Gambar 1. Ilustrasi balanced cantilever

## Pembebanan dan tegangan izin
Pembebanan dilakukan berdasarkan SNI 1725 : 2016 dengan memperhitungkan SDL, BTR, dan BGT. Berikut detail dari pembebanan yang dilakukan :
• Beban SDL yang digunakan adalah lapisan permukaan beton aspal yaitu dengan berat isi 22 KN/m3 sesuai pada tabel 4.1. Tebal aspal di asumsikan 3cm dengan lebar jalan dan trotoar sebesar 9m. Sehingga beban SDL yang dimasukkan adalah 22 KN/m3 x 0,03 m x 9 m = 5,94 KN/m.
• Beban BTR yang digunakan adalah panjang jembatan yang lebih dari 30m, sehinggu beban BTR adalah  9 x (0,5 + 15/200) = 5,175 KN/m2 x 9m = 46,575 KN/m.
• Besarnya beban BGT adalah 49 KN/m x 9m = 441 KN ( beban terpusat ).
Hasil tegangan dari pembebanan pada jembatan akan diberi batasan berdasarkan SNI 2847:2013 dengan f’c =60. Berikut detail dari tegangan izin yang dijadikan acuan.
• Keadaan awal sebelum kehilangan prategang
Tegangan izin tekan : 0,6 f’ci = 0,6 x 48 = 28,8 MPa Tegangan izin tarik : 0,5 . √ (f'ci) = 0,5 x √ 48 = 3,46 MPa
• Keadaan akhir setelah kehilangan prategang
Tegangan izin tekan : 0,45 f’c = 0,45 x 60 = 27 MPa Tegangan izin tarik : 0,5 . √ (f'c) = 0,5 x √ 60 = 3,87 MPa

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan berdasarkan hasil analisis dengan bantuan program MIDAS CIVIL. Dalam melaksanakan analisis,  langkah-langkah  yang  dilakukan  oleh  penulis  digambarkan  melalui  diagram  alir  penelitian  seperti  pada Gambar 2.

## Gambar 2. Diagram alir penelitian

## Studi pustaka
Penelitian  dimulai  dengan  mengumpulkan  teori  untuk  analisis  jembatan box  girder dengan  metode balanced cantilever berupa buku, jurnal, penelitian.

## Data jembatan dan analisis dengan program MIDAS CIVIL
Analisis  dengan  program  MIDAS  CIVIL  dilakukan  untuk  mengetahui  hasil  tegangan  pada  jembatan.  Langkah pertama yang dilakukan adalah memilih wizard sesuai dengan metode yang dianalisis yaitu FCM ( Free Cantilever Method ). Setelah itu, masukkan seluruh data jembatan berupa metode pembuatan beton, umur beton, yang dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Selain itu, data material, pier , dan strand jembatan yang dimasukkan sebagai berikut :
• Mutu Beton = 60 MPa
• Mutu Baja = A416-270
• Ukuran Pier
= 4m x 4m
• Jumlah Strand = 12
• Diameter Strand = 15,2 mm

## Mulai
Selesai Memilih material, dan metode konstruksi Studi pustaka tentang material, dan metode konstruksi yang terkait
Menentukan data, standard dan program
dalam analisis jembatan Menginput model jembatan dan pembebanan sesuai standar
Analisis jembatan
Evaluasi tegangan berdasarkan batas tegangan beton prategang
Gambar 3. Model jembatan
Gambar 4. Member age
Analisis  Jembatan  Beton  Prategang Box  Girder dengan Metode Balanced Cantilever
Selain data jembatan dan umur beton, hal penting yang harus diinput pada aplikasi MIDAS CIVIL yaitu ukuran box girder di atas pier table dan ukuran box girder saat berada di closure section , dan letak tendon yang dapat dilihat pada Gambar 5 sampai Gambar 7. Hal tersebut yang akan sangat menentukan tegangan pada analisis.
Gambar 5. Section box girder

## Gambar 6. Letak tendon
Analisis  Jembatan  Beton  Prategang Box  Girder dengan Metode Balanced Cantilever

## Creep dan shrinkage
Dalam analisis jembatan beton prategang box girder dengan metode balanced cantilever ini memperhitungkan efek dari creep dan shrinkage dalam 1000 hari setelah konstruksi selesai dibangun. Langkah pertama dalam mengatur creep dan shrinkage adalah melakukan Add Time Dependent Material yang disajikan pada Gambar 8 dan Gambar 10. Untuk mengatur creep dan shrinkage juga perlu diatur Change Material dan Material Link ( hanya pada beton ).
Gambar 8. Creep / shrinkage
Gambar 9. Comp. Strength
Gambar 10. Construction stage analysis

## Input beban
Pembebanan yang diperhitungkan dalam analisis ini adalah berat sendiri, SDL ( element load ) , BTR ( element load ), dan BGT ( Nodal Load ). Pembebanan mengacu pada SNI 1725 : 2016. Sesuai dengan data yang ditentukan yaitu ketebalan  SDL  sebesar  30  mm,  jenis  SDL yang  digunakan  adalah  beton  aspal,  lebar  jembatan 9m,  panjang  total jembatan 200 m, maka dihasilkan SDL sebesar 5.94 KN/m, beban BTR sebesar 46.575 KN/m, beban BGT sebesar 441 KN. Berdasarkan SNI 1725:2016, pembebanan BTR dan BGT dilakukan dalam 3 kombinasi.
• Kombinasi yang ke-1 disajikan pada Gambar 11 dan Gambar 12 .

## Gambar 12. Beban BGT kombinasi 1
• Kombinasi ke-2 dapat dilihat pada Gambar 13 dan Gambar 14.
Gambar 13. Beban BTR kombinasi 2
Gambar 14. Beban BGT kombinasi 2
• Kombinasi ke-3 dapat dilihat pada Gambar 15 dan Gambar 16.
Gambar 15. Beban BTR kombinasi 3
Gambar 16. Beban BGT kombinasi 3

## Analisis
Langkah terakhir adalah melakukan analisis yang dapat dilakukan dengan perform analysis . Pada program MIDAS CIVIL,  kombinasi  dari  pembebanan  dimasukkan  setelah  melakukan  analisis.  Kombinasi dari  pembebanan masih dalam  kondisi service dengan  faktor  1  kecuali  BTR  karena  ada  faktor impact sebesar  30%.  Kombinasi  yang digunakan  untuk  mencari  tegangan  dengan  mempertimbangkan  beban  SDL,  BTR,  BGT, creep  dan  shrinakage adalah dead load, tendon primary, tendon secondary, SDL, BTR, BGT, creep secondary, shrinkage secondary .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  tegangan  dianalisis  dari construction  stage 1  sampai  11  dan  1000  hari  setelah  konstruksi  selesai  dengan kombinasi  yang  telah  dicantumkan  saat  analisis.  Pada tendon bagian  atas,  setiap  tahap  konstruksi  dibutuhkan  2 tendon untuk menjaga keseimbangan struktur kecuali pada tahap terakhir yang membutuhkan 4 tendon pada bagian atas, sehingga total tendon bagian atas menjadi 36 tendon . Pada tendon bagian bawah digunakan di tengah kantilever dan di ujung jembatan hanya membutuhkan 1 tendon setiap 1 segmen dengan jumlah total masing - masing adalah 4 tendon .  Untuk hasil pemodelan akhir beserta letak – letak tendon dapat dilihat pada Gambar 17   ( Not To Scale ).
Hasil analisis yang didapatkan adalah tegangan dari jembatan beton prategang box girder dengan metode balanced cantilever . Pada tahap konstruksi, tegangan tarik maksimum yang dihasilkan adalah 1,96 MPa dan tegangan tekan maksimum  yang  dihasilkan  adalah  -11,5  MPa.  Pada  saat  konstruksi  selesai,  hasil  tegangan  tersebut  juga  masih memenuhi  persyaratan  dari  beton  prategang  dengan  tarik  maksimal  yang  dihasilkan  adalah  3,23  MPa  dan  tekan maksimal yang dihasilkan adalah -15,4 MPa, sedangkan batas tegangan izin tekan beton prategang pada keadaan akhir setelah kehilangan prategang adalah -27 MPa dan batas tegangan izin tarik beton prategang pada keadaan akhir setelah  kehilangan  prategang  adalah  3,87  MPa.  Rangkuman  hasil  tegangan  selama  masa  konstruksi  dan  setelah konstruksi dengan 3 kombinasi dapat dilihat di Tabel 1.
Gambar 17. Pemodelan akhir jembatan
Tabel 1. Summary tegangan Serat Atas Kiri (N/mm^2) Serat Atas Kanan (N/mm^2) Serat Bawah Kanan (N/mm^2) Serat Bawah Kiri (N/mm^2) Max / Min Construction Stage 1,96 1,96 -11,5 -11,5 Max / Min Kombinasi 1 3,23 3,23 -15,4 -15,4 Max / Min Kombinasi 2 1,88 1,88 -13,6 -13,6 Max / Min Kombinasi 3 3,22 3,22 -15,1 -15,1

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  analisis  jembatan  beton  prategang box  girder dengan  metode balanced  cantilever ,  maka didapatkan kesimpulan dan saran.

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis, maka kesimpulan yang didapatkan adalah :
1. Terdapat 2 jenis tendon yaitu tendon primary dan secondary dimana primary adalah hasil yang terjadi pada struktur tertentu yaitu dari construction stage 1 sampai 11, sedangkan secondary adalah hasil yang terjadi pada struktur tak tentu yaitu dari construction stage 9 sampai construction stage 11.
2. Pada  umumnya,  konstruksi  jembatan  dengan  metode balanced  cantilever menggunakan box  girder sebagai gelagar karena berat sendiri yang relatif ringan karena terdapat void pada bagian tengah box girder . Box girder juga dapat dibuat ukuran yang bervariasi dan mengecil pada closure segment untuk mengurangi berat sendiri dari jembatan.
3. Tegangan tarik dan tekan yang paling besar terjadi pada kombinasi 1 yaitu sebesar 3,23 MPa dan -15,4 MPa. Berdasarkan  hasil  tegangan  maksimal  tersebut,  diketahui  bahwa  jembatan balanced  cantilever dengan  data yang telah ditentukan memenuhi dari syarat tegangan izin dari beton prategang.

## Saran
Berdasarkan  hasil  analisis  dari  penulisan  ini,  terdapat  beberapa  hal  yang  harus  diperhatikan  dan  diketahui  agar analisis dapat berjalan dengan baik, maka saran yang dapat diberikan adalah :
1. Jumlah strand , diameter strand yang digunakan, dan jumlah tendon merupakan bagian yang sangat penting dalam  mengatur  tegangan  tarik  dan  tekan  yang  terjadi pada  saat  masa  konstruksi  jembatan  maupun  setelah konstruksi selesai dibangun.
2. Mengatur properti dari creep dan shrinkage tidak dapat dilakukan saat construction stage . Pengaturan tersebut hanya dapat dilakukan pada saat Base.
3. Pada saat memasukkan data ke MIDAS, ukuran menjadi hal yang sangat penting dan tidak boleh ada error dalam menginput data jembatan tersebut, terutama pada bagian section , karena terdapat 2 ketinggian box girder yang perlu diisi yaitu ketinggian box girder saat berada di pier table dan ketinggian box girder saat berada di bagian closure section.
4. Jika ingin memperhitungkan creep dan shrinkage , sebelum melakukan analisis, harus dipastikan bahwa time dependent effect telah diperhitungkan seperti pada gambar.

## DAFTAR PUSTAKA
Hidayat, Irpan. Analisa Konstruksi Jembatan Cable Stayed Menggunakan Metode kantilever (Studi Kasus Jembatan Suramadu), 2011.
Rizkia, R.S. Analisis Perbandingan Kehilangan Prategang Akibat Metode Stressing Satu Arah dan Dua Arah pada Jembatan Beton Prategang , 2017.
Hernandez,  S.,  Pablo  Ouro,  and  Luis  E.  Romera. Optimization  of  PT  in  Cantilever  Construction  of  Prestressed Concrete Bridges , 2014.
Badan Standardisasi Nasional. SNI 1725 : 2016. Pembebanan Untuk Jembatan, 2016.
Badan Standardisasi Nasional. SNI 2847 : 2013. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung, 2013.