## Contents list available at journal.uib.ac.id

## Journal of Civil Engineering and Planning
Journal homepage: https://journal.uib.ac.id/index.php/jce JCEP - UIB

## Jurnal Penelitian
Analisis Pengaruh Beban Gempa Terhadap Respons Jembatan Cable Stayed Analysis of the Effect of Earthquake Loads on the Response of Cable Stayed Bridges Multilawati Nasution
1 Teknik Sipil, Teknik, Politeknik Negeri Sriwijaya
INFO ARTIKEL

## ABSTRAK
Kata kunci :
Jembatan cable  stayed , ,gempa arah horizontal, gempa  arah  vertikal, perpindahan.
Jembatan  barelang  merupakan  tipe  jembatan cable  stayed yang  ada  di Indonesia. Menurut pola susunan kabel, jembatan cable stayed terbagi atas tiga tipe  yaitu  tipe  radial,  tipe  harp  ,dan  tipe  fan.  Pada  jembatan cable  stayed diperlukan  analisis  dinamis  agar  jembatan  dikategorikan  aman.  Salah  satu beban    yang  digunakan    pada  analisis  dinamis  adalah  beban  gempa.  Gempa merupakan  gejala  fisik  yang  di  tandai  dengan  terjadinya  getaran  pada permukaan bumi dengan berbagai intensitas. Gempa itu sendiri terbagi atas dua yaitu gempa horizontal serta gempa vertikal.  Pada studi kasus ini di inputkan beban gempa untuk zona wilayah padang pada riwayat waktu ( time history ) dan software yang digunakan adalah SAP 2000 untuk menghitung respons baik di gelagar maupun pylon. Penelitian ini di dapatkan pengaruh antara beban gempa vertikal dan beban  gempa horizontal terhadap respons jembatan cable stayed khususnya perpindahan dan tegangan kabel..
ARTICLE INFO ABSTRACT Keywords:
Cable stayed bridge, horizontal direction earthquake, vertical direction earthquake,
displacement.
Barella  bridge  is  a  type  of  cable  stayed  bridge  in  Indonesia.  According  to  the cable arrangement pattern,  cable stayed bridges are  divided into three types, namely radial type, harp type, and fan type. On  cable stayed bridges, dynamic analysis is needed so that the bridge is categorized as safe. One of the loads used in  dynamic  analysis  is  the  earthquake  load.  Earthquake  is  a  physical phenomenon  characterized  by  vibrations  on  the  earth's  surface  with  various intensities.  The  earthquake  itself  is  divided  into  two,  namely  horizontal earthquakes and vertical earthquakes. In this case study, the earthquake load is input for the padang area zone in the time history and the software used is SAP 2000 to calculate the response on both the girder and pylon. This research found the influence of vertical earthquake loads and horizontal earthquake loads on the response of cable stayed bridges, especially the displacement and tension of the cables.

## 1. Pendahuluan
Analisis pengaruh beban gempa terhadap respons jembatan cable-stayed adalah bagian penting dalam perancangan dan evaluasi kekuatan structural jembatan tersebut. Gempa bumi merupakan ancaman potensial  yang  signifikan  bagi  infrastruktur,  salah  satunya  jembatan  bentang  panjang  karena  dapat menyebabkan getaran dan gaya dinamik yang sangat kuat pada struktur.
Jembatan  cable  stayed  memiliki  desain  struktur  yang  fleksibel  dan  menggunakan  kabel-kabel penyangga, memiliki karakteristik yang unik dalam menghadapi beban gempa. Analisis yang tepat perlu dilakukan untuk memahami bagaimana jembatan cable-stayed akan merespons gempa dan memastikan kekuatan serta stabilitasnya selama peristiwa gempa.
Dalam analisis pengaruh beban beban gempa, beberapa faktor penting harus diperhatikan. Pertama, penggunaan  data  gempa  yang  akurat  untuk  memperkirakan  intesitas  dan  karakteristik  gempa  pada jembatan. Kedua, memodelkan jembatan cable stayed dengan software SAP 2000. Model ini mencakup geometri, sifat material, dan  sistem  kabel  penyangga.  Selain  itu,  penggunaan  teknik  analisis dinamik terkini, seperti analisis respons spektrum atau analisis time history , dapat memberikan pemahaman yang lebih baik tentang perilaku jembatan terhadap gempa.
Melalui analisis yang cermat, kita dapat mengevaluasi bagaiam gempa akan mempengaruhi kekuatan dan  respons  dinamik  jembatan  cable  -stayed.  Hasil  analisis  ini  akan  membantu  dalam  menentukan langkah-langkah perancangan yang tepat untuk perkuatan struktur jembatan.

## 2. Tinjauan Pustaka
2.1  Pengertian Jembatan Tipe Cable Stayed
Jembatan adalah salah satu bagian  prasarana jaringan jalan yang sangat dibutuhkan [1]. Jembatan tipe cable  stayed  adalah  jembatan  bentang  panjang  yang  estetis  secara  desain    untuk  kepentingan transportasi menyambungkan dari dua sisi. Struktur jembatan tipe cable stayed terdiri dari 3 struktur utama, pilar, kabel dan dek jembatan.

## A. Komponen Jembatan Tipe Cable Stayed [2] a. Tipe radial
Tipe radial adalah jenis dengan  susunan kabel yang dipusatkan pada ujung atas menara kemudian beban  di  distribusikan  sepanjang  bentang  gelagar  dek  jembatan.  Kesulitan  dari  model  jembatan  ini adalah proses perencanaan yang harus detail dan sambungan yang cukup rumit, namun keunggulannya adalah kemiringan rata-rata kabel cukup besar sehingga komponen gaya horizontal tidak terlalu besar.
b. Tipe Harp
Susunan  kabel  ini  berbeda  dari  tipe  radial,  susunan  kabel  akan  di  buat  sejajar  dan  akan  di hubungkan ke phylon dengan ketinggian berbeda. Susunan ini menyebabkan gaya lentur yang terjadi pada phylon lebih besar.

## c. Tipe Fan
Kombinasi  anatara  radial  dan  harp,  dimana  kabel  akan  disusun  lebih  renggang  pada  puncak phylon dan baru disebar ke gelagar dek jembatan yang menyebabkan kabel tidak sejajar. Keunggulan dari tipe ini adalah perincian tulangan phylon lebih mudah.

## 2.2 Gempa Bumi
Gempa  bumi  adalah  kejadian  alam  yang  tidak  dapat  dihindari,  dan  baik  kapan  terjadi  maupun besarnya tidak dapat diprediksi. Dalam waktu yang relatif singkat, gempa bumi akan mengakibatkan korban jiwa dan harta benda di wilayah  yang terkena dampak.
Gempa bumi akan menimbulkan getaran pada tiga arah, yaitu arah X , arah Y  dan arah Z . Tanah berguncang secara acak, bergerak maju (+) atau mundur (-) di masing-masing arah X, Y, dan Z selama terjadi gempa.
Struktur jembatan memiliki kapasitas yang cukup untuk melawan getaran vertikal. Namun, karena getaran  gempa  mempengaruhi  semua  arah  (X,  Y,  Z,  +,  -),  jembatan  terkadang  tidak  dapat  menahan getaran  horizontal.  Agar  jembatan  dapat  menahan  pengaruh  gempa,  desain  harus  dipertimbangkan dengan cermat.

## 3. Metode Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitian ini,  langkah-langkah secara sistematis harus disiapkan agar penelitian dapat terlaksana dengan baik. Oleh karena di rancang diagram alir sebagai berikut :

## Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

## 3.1 Studi Kasus
Studi  kasus  diambil  terhadap  jembatan  jenis cable  stayed  yang  dimodelkan  dengan  acuan  data jembatan Barelang, Batam (jembatan cable stayed tipe fan). Jembatan ini di modelkan juga dengan 5 macam  pembebanan  antara  lain  :  Beban  mati,  beban  hidup,  beban  gempa,  beban  khusus  dan  beban
Mulai Studi Pustaka dan
pengumpulan data
Permodelan Struktur Tipe Radial ke dalam
SAP 2000 Paramerter
Fy, Fc Analisis Statis Modal Analisis Analisis Dinamis Rekaputulasi Hasil Selesai
kombinasi [3]. Hasil akhir dari penyelesaian kasus ini adalah membandingkan perbedaan perpindahan yang terjadi pada jembatan cable stayed tersebut. Penelitian  ini menggunakan beban gempa rencana di Padang serta analisis dinamis dengan  metode time history.
3.1.1 Data Teknis Struktur Jembatan
Fungsi konstruksi : Jembatan cable stayed Panjang bentang : 642 m (terdiri dari tiga bentang) Bentang I ( Abutment ke pylon 1) : 146  m Bentang II ( Pylon 1 ke pylon 2) : 35 m Bentang III ( Pylon 2 ke abutment 2) : 146  m Jenis konstruksi : Beton bertulang dan    beton  prategang Sistem konstruksi beton : Cast in situ Tatanan kabel : Tipe semiradial Jenis jembatan : Jembatan kelas I Lebar deck jembata : 21,5  m Dimensi penampang gelagar memanjang : Lebar : 2,0 m Tinggi : 2,0 m Jarak antar gelagar memanjang : 12 m Dimensi penampang melintang : Lebar : 0,5 m Tinggi : 1,5 m Jarak antara gelagar melintang : 4,0 m Jumlah kabel : 112 buah Jumlah pylon : 2 buah Tinggi pylon : 123 m 3.1.2. Data Material
Data Beton
Mutu beton K-450 (menara/ pylon) f’ c : 45 MPa E c : 4700 √𝑓′ c MPa : 31528,56 MPa Mutu beton K-500 ( deck) f’ c : 50 MPa E c : 4700 √𝑓′ c MPa : 33234,02 MPa Data Kabel Jenis kabel : Paralel Seven Wire Strands
Diameter : 15,3 mm f max : 841,5 N/mm 2 E p : 1,95 × 10 5 N/mm 2 A : 182,41 mm 2 ∆𝜎 perm : 200 N/mm 2 Bentang II ( Pylon 1 ke pylon 2) : 350 m Bentang III ( Pylon 2 ke abutment 2) : 146 m Jenis konstruksi : Beton bertulang dan beton prategang

## 3.2.2 Data-Data Jembatan
Data-data  jembatan  Barelang  terdiri  geometri  struktur  jembatan,material  properti,  dimensi penampang pilon, gelagar, kabel, dan batas tegangan dan pilon jembatan serta batas lendutan pilon dan gelagar.

## 3.2.2.1 Geometri Jembatan Barelang
Geometri Jembatan Barelang dengan total bentang 642 m dengan kofigurasi bentang 146 m + 350 m + 146 m seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.Pilon jembatan berjumlah dua dengan jarak  350  m  satu  sama  lain,jumlah  kabel  untuk  bentang  tengah  dan  tepi  berjumlah  14  buah  dengan section/dimensi yang berbeda-beda.
Gambar 3.2 Layout Jembatan Barelang
1. Beton
Mutu beton K-450 (menara/ pylon)
f’ c : 45 MPa E c : 4700 √𝑓′ c MPa : 31528,56 MPa Mutu beton K-500 ( deck) f’ c : 50 MPa E c : 4700 √𝑓′ c MPa : 33234,02 MPa
2. Kabel Baja Jenis kabel baja : Strands Ø 0,6 inch

## Ultimate strength (f
pu ) : 1870 N/mm 2 Yield strength (f py ) : 1670 N/mm 2 Mudulus elastisitas (E p ) : 1,95 × 10 5 mm 2
Luas penampang (A r ) :  182,41 mm 2 Tabel 4.1  Dimensi Kabel Jembatan Barelang No.Kabel Banyak Strand Luas Kabel (Cm 2 ) No.Kabel Banyak Strand Luas Kabel (Cm 2 ) 41 90 1149,213 130 52 663,989 43 90 1149,213 136 30 383,071 45 60 766,142 144 36 459,685 49 65 829.987 150 36 459,685 53 53 676,759 156 40 510,71 61 53 676,759 162 42 536,299 67 49 625,682 168 46 587,375 73 47 600,144 174 49 625,682 80 47 600,144 180 52 663,989 86 41 523,53 180 54 689,528 94 41 523,53 192 56 715,066 100 35 446,916 198 65 829,987 106 30 383,071 204 56 715,056 112 53 676,759 210 84 1072,598

## 4. Hasil dan Pembahasan

## 4.2 Batas Tegangan Kabel dan Lendutan
A. Nilai batas tengangan kabel yaitu 837 Mpa dimana nilai tersebut di dapatkan dari :
T  = 0.45 x 1860 Mpa = 837 Mpa B. Menghitung gaya tarik kabel manual :
P i = 𝑤.𝐿 𝑖 𝑠𝑖𝑛𝛼 𝑖
Tabel 4.2 Gaya Kabel Manual No. Kabel Gaya Kabel (kN) CAB 1' 1.369.155.238 CAB 2' 1.287.032.482 CAB 3' 1.475.428.925 CAB 4' 1.728.102.481 CAB 5' 202.675.931 CAB 6' 2.340.132.321 CAB 7' 2.617.446.257 CAB 8' 3.161.789.695 CAB 9' 3.383.142.915 CAB 10' 3.351.077.833 CAB 11' 3.001.997.081
CAB 12 2.476.898.156 CAB 13' 180.809.846 CAB 14 1.945.847.156
Batas lendutan pada jembatan cable stayed yaitu diambil dari bentang utama jembatannya yaitu : ∆  ≤  L     , dimana L =350 m 400
Dilihat  dari  perpindahan  gelagar  pada  permodelan  SAP  2000  pada  arah  vertikal  yang  terjadi  di dapatkan nilai sebesar 349.359 mm dimana deformasi tersebut masih di batas lendutan izin, lendutan izin pada jembatan cable stayed  ini yaitu sebesar  875 mm. jadi jembatan ini masih bisa dikatakan aman karena deformasi yang terjadi masih di atas lendutan izinnya. Dan untuk respons terhadap beban gempa padang pun masih dikatakan aman.
4.3 Analisis Periode
a) Periode (T)
Periode merupakan batas penyelidikan dinamik untuk mengantarkan perulangan teratur suatu konstruksi akibat pengaruh beban gempa seismik. Pada aturan jembatan, tidak ada ketetapan mengenai frekuensi  natural  izin  dari  suatu  struktur  jembatan.  Sehingga  dalam  tugas akhir  ini  penulis  merujuk kepada beberapa referensi yaitu berupa penelitian-penelitian yang dilakukan tentang frekuensi natural dari  jembatan cable  stayed  untuk  menentukan  frekuensi  natural  izinnya.  Dalam  penelitian-penelian tersebut hasil dari frekuensi struktur jembatan cable stayed berkisar antara 0.1-1.5 Hz.
Berdasarkan  hasil  analisis  dinamis  yang  telah  dilakukan,  didapatkan  hasil  nilai  frekuensi  dari struktur  akibat  dari  periode  terbesarnya  yaitu  1.3413  Hz.  Jika  dibandingkan  dari  referensi,  nilai frekuensi natural pada struktur Jembatan Barelang yang dimodelkan  berada pada rentangnya sehingga hal ini dapat dinyatakan kondisi dari struktur jembatan tersebut aman.
Tabel  4.3 Mode Shape (Perubahan Bentuk) MODE Periode (T) Frekuensi (f) 1 1.642.187 0.60894 2 162.713 0.61458 3 141.641 0.70601 4 1.235.144 0.80962 5 11.198.806 0.83416 6 1.115.259 0.89665 7 0.931806 10.732 8 0.852745 11.727 9 0.841702 11.881 10 0.822738 12.155 11 0.804692 12.427 12 0.745563 13.413
4.4   Perbandingan Respons Berupa Perpindahan Akibat  Beban Gempa Arah Tranversal dan Arah Vertikal 4.4.1 Perpindahan Arah X
Tabel 4.4. Perpindahan Arah X Akibat Beban Gempa Joint Perpindahan Beban Arah Beban Arah Transversal (mm) Vertikal (mm) Joint 1 13.756 17.991 Joint 2 9.674 17.429 Joint 3 1.383 6.084 Joint 4 0 0 Joint 5 11.982 18.291 Joint 6 0.00001918 0.00003178
Gambar 4.2. Grafik  Perpindahan Arah X Akibat Beban Gempa
4.4.2. Perpindahan Arah Y
Tabel 4.5.  Perpindahan Arah Y Akibat Beban Gempa
Joint Perpindahan Beban Arah Beban Arah Transversal (mm) Vertikal (mm) Joint 1 126.576 17.991 Joint 2 89.756 17.429 Joint 3 181.049 6.084 Joint 4 0 0 Joint 5 152.66 0.825 Joint 6 152.438 0.783
Gambar 4.3 Grafik Perpindahan Arah Y Akibat Beban Gempa

## 4.4.3. Perpindahan Arah Z
Tabel 4.6. Perpindahan arah Z akibat beban gempa
Joint Perpindahan Beban Arah Beban Arah Transversal (mm) Vertikal (mm) Joint 1 180.231 214.287 Joint 2 89.756 89.942 Joint 3 181.049 90.65 Joint 4 0 0 Joint 5 292.579 349.179 Joint 6 288.624 349.359
Gambar 4.4 Grafik Perpindahan Arah Z Akibat Beban Gempa

## 4.8 Tegangan Kabel
Gambar 4.5 Grafik Tegangan Kabel Manual Akibat Gelagar Memanjang
Gambar 4.6 Grafik Tegangan Kabel Manual Akibat Gelagar Memanjang + Gelagar Melintang + Deck

## Gambar  4.7 Tegangan Kabel dari SAP 2000
Dari ketiga grafik ini di dapatkan tegangan kabel yang paling besar pada tegangan kabel dari SAP, yaitu 176 MPa.
5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
Beberapa kesimpulan dapat ditarik dari analisis bangunan atas jembatan Barelang yang dibangun menggunakan kabel cable stayed tipe radial. yaitu:
1. Nilai frekuensi struktur jembatan didapatkan sebesar  1.3413 Hz (T12).
2. Sebuah  respon  struktural  yang  berbeda  dihasilkan  sebagai  hasil  dari  analisis  dinamik  struktur jembatan. Ini memiliki perpindahan yang lebih besar dalam analisis dinamis arah longitudinal dari pada arah vertikal.
3. Tegangan  Kabel  yang  didapatkan  dengan  angka  tertinggi  adalah  176  MPa,  Sehingga  tegangan tersebut masih di batas tegangan putusnya.
5.2 Saran
Untuk mendapatkan hasil perbandingan yang lebih tepat, titik tinjauan displacement harus lebih banyak dan rinci.

## Ucapan Terimakasih
Saya mengucapkan terimakasih kepada seluruh akedemisi Politeknik Negeri Sriwijaya yang dapat membantu saya dalam penelitian ini.

## Daftar Rujukan
[1] F. Z. Fairus, "Analysis of Pillar Foundations and Abutments in The Batu Rasang-Mambulu Village Bridge Project Tambelengan District Sampang Regency," JCEP, vol. 3, no. 2, pp. 126-137, 2022.
[2]   F. M. Nugrahanto, "Perencanaan Ulang Jembatan Lemah Ireng ( Ungaran – Bawen ), Kabupaten Semarang  Dengan  Sistem Cable  Stayed  Single  Plane,"  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember,
Surabaya, 2014.
[3]   F.  Fernando  and  A.  J.  Saputra,  "Analysis  of  the  Effect  of  Shear  Walls  on  Building  Structural Deviations in High-rise Buildings Monde City Tower M2 Batam City," JCEP, vol. 3, no. 2, pp. 146- 160, 2022.
[4]   Hardiyatmo, Hary Christady, Rekayasa Gempa Untuk Analisis Struktur dan Geoteknik, Yogyakarta: UGM Press, 2022.
[5]   H. Priyosulistyo, Analisis Dinamika Struktur dan Aplikasinya di Bidang Teknik Sipil, Yogyakarta: UGM Press, 2022.
[6]   W. Dewobroto, Komputer Rekayasa Struktur dengan Sap 2000, Jakarta: LUMINA Press, 2013.
[7]   Anissa, B. Herbudiman and E. Widyaningsih, "Analisis Tahapan Konstruksi Jembatan Cable Stayed dengan Metode Kesetimbangan Kantilever," Jurnal Online Institut Teknologi Nasional, vol. 6, no. 2, 2020.
[8]   A. Yudi, N. B. Wirawan, S. A. Fauzan and R. Nadeak, "Structure Behavior Analysis with Time History Levelling  Method  (Case  Study  in  Building  E  ITERA)," Journal  of  Science  and  Applicative Technology, vol. 2, no. 1, pp. 148 - 161, 2019.
[9]   Badan  Standardisasi  Nasional,  Tata  Cara  Perencanaan  Ketahanan  Gempa  Untuk  Struktur Bangunan Gedung dan Nongedung, Jakarta, 2019.
[10]  R.  Purnawan,  "Design  Of  New  Sembayat  Cable  Stayed  Bridge  With  Single  Plane  System  Using Balanced  Cantilever  Construction  Method,"  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember,  Surabaya, 2017.