## Pola Keruntuhan Jembatan Rangka Menerus Tipe Waren
Heri Istiono 1 , Eka Susanti 2
1,2 Jurusan Teknik Sipil, ITATS, Jl Arief Rachman Hakim 100 Surabaya E-mail: 1 tio_pelo@yahoo.com, 2 ekasusanti@itats.ac.id
Received 14 Agustus 2019; Reviewed 02 September 2019; Accepted 27 November 2019 Journal Homepage: http://jurnal.borneo.ac.id/index.php/borneoengineering

## Abstract
Bridge damage often occurs, as a result of damage to the bridge causing financial aspects losses and can also cause fatalities. The causes of the damage various factor, one of which is the bridge structure  experiencing  fatigue.  This  fatigue  caused  the  strength  of  the  structure  of  the  bridge  to decrease. Bridge damage due to a decrease in the strength of this bridge structure can impact the bridge to collapse. To minimize bridge damage due to a decrease in the strength of the structure of the bridge there is a need for bridge maintenance and to make it easier in terms of maintenance it is necessary to know the pattern of collapse of the existing bridge. In the analysis of this collapse pattern, a waren type steel continous bridge will be modeled with a span length of 120 meters. This analysis  is  carried  out  by  giving  a  static  vertical  load  at  a  reference  point  on  the  bridge  frame, where the load is increased by multiplying until the structure is demage. The results of the study show that in the waren type continuous steel truss bridge failure occurs at the final portal diagonal element in the 2 middle positions. Based on FEMA 356 displacement target, the level of structural performance shows the bridge model under IO conditions and based on SNI 2833-2008, the actual ductility that occurs has met the requirements.
Keywords : Pushover analysis, Steel truss bridge waren type, failure mechanism, ductility

## Abstrak
Kerusakan  Jembatan  sering  terjadi,  akibat  dari  kerusakan  jembatan  ini  menyebabkan  kerugian finansial  dan  bisa  juga  menyebabkan  terjadinya  korban  jiwa.  Penyebab  dari  kerusakan  tersebut bermacam-macam salah satunya adalah struktur jembatan mengalami fatik. Fatik ini mengakibat kekuatan  struktur  dari  jembatan  mengalami  penurunan.  Kerusakan  jembatan  akibat  dari penurunan  kekuatan  struktur  jembatan  ini  bisa  berdampak  jembatan  mengalami  keruntuhan. Untuk  meminimalisir  kerusakan  jembatan  akibat  penurunan  kekuatan  struktur  dari  jembatan diperlukan  adanya  pemeliharaan  jembatan  dan  untuk  mempermudah  dalam  hal  pemeliharaan harus diketahui pola keruntuhan dari jembatan yang ada. Pada analisa pola keruntuhan ini, akan dimodelkan  jembatan  rangka  baja  menerus  tipe  pratt  dengan  panjang  bentang  120  meter.  Pada Analisa  ini  dilakukan  dengan  memberi  beban  vertikal  statik  di  suatu  titik  acuan  pada  rangka jembatan,  dimana  beban  ditingkatkan  dengan  faktor pengali  sampai  struktur  tersebut  mengalami kehancuran.  Hasil  studi  menunjukkan  bahwa  pada  model  jembatan  rangka  baja  menerus  tipe waren  kegagalan  terjadi  pada  elemen  diagonal  portal  akhir  pada  2  perletakan  yang  ditengah. berdasarkan target displacement FEMA 356, tingkat kinerja strutur menunjukkan model jembatan dalam kondisi IO dan berdasarkan SNI 2833-2008, daktilitas aktual yang terjadi sudah memenuhi persyaratan.
Kata kunci : Analisa Pushover, Jembatan rangka tipe waren, pola keruntuhan, daktilitas

## 1. Pendahuluan
Jembatan rangka baja di Indonesia sudah ada sejak jaman Hindia Belanda, sehingga banyak yang telah  melewati  umur  rencananya  dan  belum  dilakukan  penggantian  karena  minimnya  dana  yang ada. Selain itu seiring dengan perkembangan teknologi menyebabkan penambahan beban lalu lintas menjadi tidak terkendali dan minimnya pemeliharaan mengakibatkan banyak jembatan rangka baja yang  rusak  bahkan  sampai  terjadi  keruntuhan  (Direktorat  Jendral  Bina  Marga  Kementrian Pekerjaan  Umum,  2009).  Kasus-kasus  keruntuhan jembatan  baja di  Indonesia  sering  terjadi salah satunya adalah yang terjadi di Probolinggo jawa timur tanggal 3 maret 2015. Keruntuhan ini terjadi pada jembatan dengan panjang 15 meter dan lebar 5 meter. Adapun penyebab keruntuhan jembatan ini diperkirakan karena usia konstruksi jembatan yang sudah tua sehingga tidak mampu  menahan beban kendaraan yang melintas di atasnya, dimana pada lokasi tersebut didominasi kendaraan jenis truk  yang  bermuatan  pasir    (Radar  Bromo,  2015,  h.1).  Tidak  hanya  di  Indonesia  keruntuhan jembatan baja juga terjadi di kuar negeri salah satunya adalah di Amerika Serikat. Jembatan I-35W di  sungai  mississippi,  kota  Minneapolis  pada  tanggal  1  agustus  2007  mengalami.  Penyebab keruntuhan  dari  jembatan  ini  adalah  karena  sambungan  di  salah  satu  plat  buhul  pada  sambungan rangka  utama  dengan  dek  jembatan  mengalami  kegagalan.  Kegagalan  pada  plat  buhul  ini disebabkan karena korosi dan adanya peningkatan beban jembatan akibat adanya alat berat sebesar 263 ton yang sedang melakukan pemeliharaan adalah penyebab Keruntuhanya (Asl A A, 2008, h. 9). “Beberapa faktor yang mempengruhi keruntuhan jembatan adalah beban runtuh, elastisitas dan deformasi  akhir.  Namun  sangat  sulit  untuk  menemukan  beban  runtuh  dan  pola  keruntuhan  pada model-3D karena geometri struktur yang sangat rumit (Manda dan Nakamura, 2010, h. 27).

## 2. Model Struktur
Model jembatan dapat dilihat pada Gambar 1. Berikut adalah detail jembatan yang akan dilakukan analisa :
Lebar jembatan : 7 + 2 meters
Tinggi jembatan
: 6 meters
Pada  gambar  2  menunjukkan  potongan  melintang  dari  struktur  jembatan.  Mutu  baja  yang digunakan    adalah    BJ  50  dan  analisa  yang  digunakan  dengan  menggunakan  SNI  T  02-2005  dan SNI T 03-2005).
Gambar 1. Potongan memanjang jembatan rangka baja menerus tipe waren
Gambar 2. Potongan melintang jembatan rangka baja tipe pratt

## 3. Analisa Pushover
Pada  penelitian  ini  analisanya  menggunakan  analisa  nonlinier  denga  program pushover  analysis SAP  2000.  “Tujuan  analisa pushover adalah  untuk  memperkirakan  deformasi  yang  terjadi    dan gaya maksimum serta untuk mendapatkan informasi elemen struktur mana saja yang kritis. Proses analisa  ini  dilakukan  dengan  memberi  beban  vertikal  pada  satu  titik  acu  yang  ada  pada  struktur jembatan,  kemudian  bebannya  ditingkatkan  bertahap  sampai  target displacement dititik  acu tersebut tercapai. Hasil dari analisa ini adalah pola mekanisme keruntuhan, kurva hubungan antara gaya geser dasar dengan displacement pada titik acu tersebut” (Wahyuni dan Tethool, 2015, h 214). “Analisa  pada  penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  model-2  dimensi,  hal  ini  dilakukan karena  model  3  dimensi  sulit  menentukan  mekanisme  keruntuhan  dan  beban  runtuh  pada  rangka utama jembatan” (Manda dan Nakamura, 2010, h. 27).
Dalam analisa pushover dengan SAP 2000 untuk yang perlu diperhatikan hinge properties . Hinge properties adalah  bagian  dari  komponen  struktur  yang  berperilaku  nonlinier  atau  terjadi  sendi plastis.
Adapun  langkah-langkah  yang  dilakukan  untuk  analisa pushover di  SAP  2000 adalah  sebagai berikut (Computer and Structure inc, 2008, h. 372-373): a. Pembuatan frame . Rangka utama dari struktur jembatan dimodelkan frame . b. Beban pushover .
Beban pushover didefinisikan sebagai beban nonlinier pada load case SAP 2000.
c. hinge properties .
Hinge  properties pada  elemen  rangka  didefinisikan  sebagai  elemen  axial  dalam frame  hinge assigment didefinisikan  sebagai Auto  P ,  kecuali  pada  portal  akhir.  Pada  portal  akhir didefinisikan sebagai elemen lentur (dalam frame hinge assigment didefinisikan sebagai Auto M3 ).
d. Analisa pushover .
Ketika  melakukan  analisa pushover yang  perlu  diperhatikan  adalah  titik  acu  dan  beban.  Beban selain tipe analisanya didefinisikan sebagai nonlinier, juga arah beban didefinisikan ke arah vertikal hal  ini  dikarenakan  distribusi  beban  pada  rangka  jembatan  ke  arah  vertikal.  Pada  jembatan deformasi  arah  vertikal  lebih  dominan  dibandingkan  arah  lainnya.  Selanjutnya  sebagai  titik  acu dalam analisa ini berada pada tengah bentang setiap model jembatan, dimana pada posisi tersebut akan menimbulkan displacement terbesar dibandingkan di titik yang lainnya. Berikut adalah lokasi titik acu pada salah satu model jembatan dalam analisa pushover :
Gambar 3. Lokasi titik acu pada pemodelan jembatan

## 4. Hasil Analisa Pushover

## 4.1. Target Displacement
Dalam  analisa  statis  non  linier, target  displacement harus  ditetapkan  terlebih  dahulu.  Hal  ini dilakukan karena prosedur dalam analisis non linier ini beban akan ditungkatkan secara monotonik sampai  pada  batas  tertentu  sesuai  dengan  target  perpindahan  yang  telah  ditetapkan  dalam target displacement tersebut.
Berikut adalah target displacement menurut FEMA 356 (FEMA 356, 2000, h. 3-21) :
( ) (1)
C 0 =   faktor modifikasi yang menghubungkan nilai spectral displacement dan roof displacement. Nilai C 0 dapat dilihat pada tabel 3-2 FEMA 356. Berdasarkan tabel tersebut nilai C 0 = 1,0. C 1 =   Faktor modifikasi untuk korelasi target simpangan inelastik maksimum terhadap simpangan hasil respons linier analysis. C 1 =   1.0 → untuk T e ≥ T S C 2 =   Koefisien untuk hubungan beban-deformasi akibat degradasi kekakuan dan kekuatan berdasarkan Tabel 3-3 dari FEMA 356. Berdasarkan tabel tersebut nilai C 2 = 1,0.
C 3 =   Faktor  modifikasi  untuk  memperlihatkan  kenaikan  peralihan  akibat  efek  p-delta.  Untuk struktur dengan perilaku kekakuan pasca-leleh bernilai positif maka C3 = 1,0.
S a =  Akselerasi  respons  spektrum  yang  berkesesuaian  dengan  waktu  getar  alami  efektif    pada arah yang ditinjau. Berdasarkan RSNI-T02-2005 S a didapatkan dari persamaan : S a = C D x S 0 = 0,92 x 1,2 = 1,104 T e =   periode alami efektif, didapatkan dari analisa pushover SAP 2000.
Berikut adalah target displacement dari model jembatan tersebut :
( )

## 4.2. Tingkat Kinerja Struktur
Hasil  analisa pushover yang  telah  dilakukan,  dapat  dilihat  level  kerusakan  elemen  struktur  yang terjadi akibat deformasi yang diterima oleh struktur jembatan. Selanjutnya bisa dilakukan evaluasi dan pengelompokan terhadap kategori kerusakan dan tingkat kinerja struktur jembatan yang terjadi pada  tiap  perubahan  nilai displacement nya.  “Berikut  adalah  level  kerusakan  akibat  akibat terbentuk- nya sendi plastis dalam program SAP2000” (Computer and Structure inc, 2008, h. 372).
Tabel 1 Tingkat kerusakan struktur akibat terbentuk- nya sendi plastis dalam program SAP200 7 0 Keterangan Simbol
Penjelasan B Menunjukkan batas  elastis pada struktur yang kemudian diikuti terjadinya pelelehan pertama pada struktur. Tidak ada kerusakan pada struktur dan non struktural. IO Tidak ada kerusakan pada komponen struktur namun hanya kerusakan kecil pada komponen non struktur. Kekuatan dan kekakuannya mendekati sama dengan kondisi sebelum gempa. Bangunan dapat tetap berfungsi. LS Terjadi kerusakan pada komponen struktur dan non struktur mulai dari kecil hingga tingkat seedang . kekakuan struktur berkurang tapi masih mempunyai ambang yang cukup besar terhadap keruntuhan. Bangunan dapat berfungsi lagi jika sudah mengalami perbaikan CP Terjadi kerusakan parah pada struktur dan telah terjadi kegagalan pada komponen nonstruktural, sehingga kekuatan dan kekakuannya berkurang banyak, bangunan hampir runtuh. C Batas maksimum struktur dalam menahan gaya gempa. D Struktur tidak mampu menahan gaya gempa tetapi masih mampu menahan gaya gravitasi. E Struktur sudah hancur (damage)
Taget  displasement, jembatan  model-1  menurut  FEMA  356  adalah  21,38  cm.  Sedangkan displasement dari hasil analisa pushover adalah sebagai berikut:

## Tabel 2 Kinerja Struktur Jembatan
Step Displacement (cm) Base Force (T) A - B B - IO IO- LS LS - CP CP - C C - D D - E >E Total 0 9,84 0,00 101 0 0 0 0 0 0 0 101 1 14,79 601,30 99 2 0 0 0 0 0 0 101 2 15,26 653,87 97 4 0 0 0 0 0 0 101 3 15,35 653,92 97 2 0 0 0 2 0 0 101 4 16,57 3218,40 95 6 0 0 0 0 0 0 101 5 10,36 1049,49 95 6 0 0 0 0 0 0 101 6 10,51 1082,62 95 4 0 0 0 2 0 0 101 8 10,43 1065,11 95 6 0 0 0 0 0 0 101 9 10,46 1065,15 95 4 0 0 0 2 0 0 101 10 10,83 1064,68 95 4 0 0 0 2 0 0 101 11 14,21 1062,41 95 2 2 0 0 0 2 0 101 12 14,76 1171,57 95 2 0 1 0 1 0 2 101
Berdasarkan  perbandingan target  displacement FEMA  356  dengan displacement hasil  analisa pushover pada tabel 2 didapatkan hasil bahwa pada step 1 nilai displasement telah melewati target displasement dan  kinerja  struktur  berada  pada  batas  B  –  IO.  Mengacu  pada  FEMA  356,  maka untuk  kategori  level  kinerja Immediate  occupancy  (IO), tidak  ada  kerusakan  pada  komponen struktur dan struktur bisa segera digunakan.
Berdasarkan  analisa pushover diketahui  bahwa  pada  step  1  seperti  pada  gambar  4a  saat target displacement terlampaui, leleh pertama kali terjadi pada bagian bawah portal akhir S2 dan S3. Pada step  3  seperti  pada  gambar  4b,  saat collapse terjadi  pada  bagian  bawah  portal  akhir  S2  dan  S3, bagian atas portal akhir S2 dan S3 juga terjadi sendi plastis. Pada step 11 seperti pada gambar 4c, bagian  atas  portal  akhir  S2  dan  S3  hancur  dan  batang  diagonal  tarik  dekat  perletakan  S2  dan  S3 terjadi sendi plastis. Dengan membagi jembatan menjadi 3 bentang dengan bentang paling panjang 60 m, maka sendi plastis terjadi pada portal akhir dan batang tarik dekat perletakan S2 dan S3.
Gambar 4a Pola Keruntuhan Pada Jembatan Step 1
Gambar 4b Pola Keruntuhan Pada Jembatan Step 3
Gambar 11c Pola Keruntuhan Pada Jembatan Step 11

## 4.3. Daktilitas
Nilai daktilitas didapat dari kurva kapasitas pada masing-masing model jembatan. adapun daktilitas didapatkan dari persamaan :
µ = (2)
µ = daktilitas d u = displacement diambang keruntuhan struktur d y = displacement pada saat leleh pertama
Berikut adalah perbandingan nilai daktilitas dari semua model jembatan:
µ = =
Daktilitas  aktual  (m D )  yang  terjadi  dari  jembatan  tersebut  sudah  memenuhi  persyaratan SNI 2833-2008 ( 1,0 < m D < m m ).

## 5. Kesimpulan
Kesimpulan  dari  studi  ini  diambil  berdasarkan  analisa  nonlinier  dengan  menggunakan pushover analysis  SAP  2000 pada  semua  model  jembatan  rangka  2  dimensi.  Berikut  kesimpulan  yang didapat:
1. Pola  keruntuhan  pada  model  jembatan  rangka  menerus,  elemen  rangka  yang  lemah  (terjadi sendi plastis) adalah elemen diagonal portal akhir pada 2 perletakan yang ditengah.
2. Hasil analisa menunjukkan bahwa tingkat kinerja struktur  dari model jembatan tersebut adalah dalam  kondisi  IO (Immediate  occupancy) yang  artinya  tidak  ada  kerusakan  pada  komponen struktur, hal ini berdasarkan target displacement FEMA 356.
3. Daktilitas aktual yang terjadi adalah 1,04 mengacu pada SNI 2833-2008,model jembatan sudah memenuhi persyaratan.

## Daftar Pustaka
Direktorat  Jendral  Bina  Marga  Kementrian  Pekerjaan  Umum.  (2009). Pemeriksaan  Jembatan Rangka Baja . Jakarta : Dirjen Bina Marga Kementrian PU.
Radar  Bromo.  (2015). Saat  Truk  Bermuatan  Pasir  Melintas,  Jembatan  Ambruk. Probolinggo  : Radar Bromo.
Asl,  A.A.  (2008). Progressive  Collapse  Of  Steel  Truss  Bridge,  The  Case  Of  I-35W  Collapse. Guimarăes, Portugal : 7 th International Conference On Steel Bridges.
Manda, A. and Nakamura, S. (2010). Progressive Collapse Analysis of Steel Truss Bridges . Journal of Constructional Steel Research, Vol.78, hal 192-200.
Wahyuni, E., and Tethool, Y. (2015). Effect of Vierendeel Panel Width and Vertical Truss Spacing Ratio in Staggered Truss Framing System Under Earthquake Loads. International Journal of Civil Engineering, Vol. 13, No 2.
Computer  and  Structure  inc.  (2008). CSI  Analysis  Reference  Manual  for  SAP  2000,  ETABS  and SAFE TM . California.
Federal Emergency Management  Agency. (2000). Prestandard  And Comentary  For The  Seismic Rehabilitation  Of  Building, FEMA 356 . Washington.