Jembatan Layang Pasupati Bandung

Pada postingan ini, saya akan membahas mengenai sebuah konstruksi yang sangat menarik bagi saya, yaitu Jembatan Layang Pasupati. Jembatan Layang Pasupati berada di Kota Bandung dan jembatan ini menghubungkan Jalan Pasteur dan Jalan Dago. 

Saya akan melakukan identifikasi dan analisa mengenai material-material konstruksi apa saja yang digunakan untuk membangun Jembatan Layang Pasupati tersebut dan akan membahas 2 material yang digunakan untuk membangun jembatan tersebut.

1. Nama konstruksi : Jembatan Layang Pasupati Bandung

2. Identifikasi bahan material : a. Beton (90%)

                                                  b. Kabel baja (2.5%)

                                                  c. Aspal (7.5%)

3. Analisis Material :

A. Beton 

Beton merupakan material yang biasa digunakan dalam pembangunan infrastruktur. Beton terbentuk dari campuran semen, air dan agregat baik itu agregat halus maupun agregat kasar.

a. Semen  : material yang mengeras apabila dicampur dengan air dan setelah mengeras tidak mengalami perubahan kimia jika dikenai air. Semen yang selama ini masyarakat kenal adalah semen Portland.Semen Portland diproduksi pertama kali oleh Joseph Aspdin dengan cara memanaskan campuran tanah liat yang dihaluskan dengan batu kapur dengan panas tinggi agar gas asam karbon hilang.Semen adalah hasil industri dari paduan bahan baku batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung/tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk.

Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa Kalsium Oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam  yang mengandung senyawa : Silika Oksida (SiO₂), Alumunium Oksida (Al₂O₃), Besi Oksida (Fe₂O₃ ) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinker, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg. Bahan dasar semen tersebut dapat dikelompokkan menjadi 3 macam seperti berikut :

a)       Klinker/terak 70% hingga 95% : hasil olahan pembakaran batu kapur, pasir silika, pasir besi dan lempung.

b)      Gypsum 5% sebagai zat pelambat pengerasan.

c)      Batu kapur/pozzolan/abu terbang atau lain-lain.

Jika unsur ketiga tersebut tidak lebih dari sekitar 3 % umumnya masih memenuhi kualitas tipe 1 atau OPC (Ordinary Portland Cement). Namun bila kandungan material ketiga lebih tinggi hingga sekitar 25% maksimum, maka semen tersebut akan berganti tipe menjadi PCC (Portland Composite Cement).

Jenis Semen menurut Standarisasi Nasional Indonesia (SNI) antara lain :

a)       Semen Portland Putih

Produk ini digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.

b)      Semen Portland Pozolan

Produk ini lebih tepat digunakan untuk bangunan umum dan bangunan yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, seperti: jembatan, jalan raya, perumahan, dermaga, beton massa, bendungan, bangunan irigasi dan fondasi pelat penuh.

c)      Semen Portland adalah jenis yang paling umum dari semen dalam penggunaan umum di seluruh dunia karena merupakan bahan dasar beton, dan plesteran semen.

d)      Semen Portland Campur

Suatu bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama-sama dari terak semen portland dan gips dengan satu atau lebih bahan anorganik yang bersifat tidak bereaksi (inert).

e)       Semen Mansonry

Semen ini lebih tepat digunakan untuk konstruksi perumahan gedung, jalan dan irigasi. Dapat  juga digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton, paving block, tegel dan bahan  bangunan lainnya.

b. Air dan Proses Hidrasi

Air pada campuran beton adalah komponen terpenting dalam proses hidrasi adonan beton. Proses hidrasi dilakukan oleh semen dan air untuk menghasilkan suatu campuran yang dapat merekatkan agregat yang merupakan sumber kekerasan dari beton. Oleh karena itu yang menentukan kekuatan beton dan mencegah segregasi antar-agregat, adalah komposisi air dan semen yang tepat.

Berdasarkan British Standars Institution (BS 3148: 1959 Tests for water for making Concrete ) air yang digunakan untuk membuat beton tidak boleh memiliki kadar organik, lumpur, liat, asam, alkali, dan garam-garam yang tinggi. Senyawa organik dapat menghambat proses hidrasi. Air laut dan air payau juga tidak baik untuk campuran beton karena klorida dalam air laut dan air payau dapat mengakibatkan korosi pada tulangan baja.Air yang baik untuk campuran beton adalah air dengan pH sekitar 7, yaitu air yang bersifat cenderung netral.

c, Agregat

Agregat mengisi 60%-80% dari volume beton oleh karena itu karakteristik kimia, fisik, dan mekanik agregat yang digunakan dalam pencampuran sangat berpengaruh pada sifat beton yang dihasilkan.Sifat agregat tergantung dari batuan induknya kecuali ukuran, bentuk partikel, tekstur, dan absorpsi permukaan.Berat agregat yang digunakan sangat menentukan berat beton yang dihasilkan. Beton ringan memiliki berat 1360-1840 kg/m3, beton normal memiliki berat 2160-2650 kg/m3, sedangkan beton berat memiliki berat 2800-6400 kg/m3. Secara umum agregat yang baik adalah agregat yang mempunyai bentuk yang menyerupai kubus atau bundar, bersih, keras, kuat, bergradasi baik, dan stabil secara kimiawi.

d. Admixture

Admixture adalah zat kimia berupa cairan atau serbuk yang ditambahkan pada campuran beton untuk meningkatkan kualitas dan mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan.

Berdasarkan tujuan yang diharapkan terdapat beberapa tujuan penggunaan zat kimia diantaranya yaitu:

·         Water reduction

Zat kimia untuk mengurangi penggunaan air pada beton. Hal ini dilakukan agar diperoleh adukan dengan nilai fas yang tetap dengan kekentalan yang sama atau dengan fas tetap, tapi didapatkan adukan beton yang lebih encer. Hal ini dimaksudkan agar diperoleh kuat tekan yang lebih tinggi, dengan tidak mengurangi kekentalannya, atau diperoleh beton dengan kuat tekan yang sama, tapi adukan dibuat menjadi lebih encer agar lebih memudahkan dalam penuangan.

·         Retarder

Zat kima untuk memperlambat proses ikatan campuran beton.Biasanya diperlukan untuk beton yang tidak dibuat dilokasi penuangan beton. Proses pengikatan campuran beton sekitar 1 jam. Sehingga apabila sejak beton dicampur sampai penuangan memerlukan waktu lebih dari 1 jam, maka perlu ditambahkan zat kimia ini. Zat tambahan ini diantarannya berupa gula, sucrose, sodium gluconate, glucose, citric acid, dan tartaric acid.

·         Accelerators

Zat kimia untuk mempercepat ikatan dan pengerasan campuran beton. Diperlukan untuk mempercepat proses pekerjaan konstruksi beton, pencampuran beton dilakukan di tempat atau dekat dengan penuangannya. Zat tambahan yang digunakan adalah CaCl2, Ca(NO3)2 dan NaNO3. Namun demikian, lebih dianjurkan menggunakan yang nitrat, karena penggunaan khlorida dapat mempercepat terjadinya karat pada penulangan.

Pada kenyataan di lapangan terkadang diperlukan kondisi kombinasi dari ketiga perilaku penambahan zat kimia tersebut yaitu untuk mengurangi penggunaan air dan memperlambat proses ikatan campuran beton, atau untuk mengurangi air dan mempercapat waktu pengikatan serta pengerasan campuran beton.

Secara umum bahan tambah yang digunakan dalam beton dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi (chemical admixture) dan bahan tambah yang bersifat mineral (additive).

Contoh chemical admixtures adalah sebagai berikut:

Menurut standar ASTM , terdapat 7 jenis bahan tambah kimia, yaitu:

1) Tipe A, Water-Reducing Admixtures

2) Tipe B, Retarding Admixtures

3) Tipe C, Accelerating Admixtures

4) Tipe D, Water Reducing and Retarding Admixtures

5) Tipe E, Water Reducing and Accelerating Admixtures

6) Tipe F, Water Reducing, High Range Admixtures

7) Tipe G, Water Reducing,High Range Retarding Admixtures

Cara Pembuatan Beton

a.Pemeriksaan parameter material pembentuk beton

1) Pemeriksaan Kadar Air Agregat

2) Pemeriksaan Berat Volume Agregat Halus

3) Pemeriksaan Berat Volume Agregat Kasar

4) Analisis Specific Gravity dan Penyerapan Agregat Halus

5) Analisis Specific Gravity dan Penyerapan Agregat Kasar 

6) Analisis Saringan Agregat Halus

7) Analisis Saringan Agregat Kasar

8) Pemeriksaan Zat Organik dalam Agregat Halus

9) Pemeriksaan Kadar Lumpur dalam Agregat Halus

b. Perencanaan Campuran Beton

1) Pemilihan angka slump

2) Pemilihan ukuran maksimum agregat kasar

3) Estimasi kebutuhan air pencampur dan kandungan udara

4) Pemilihan nilai perbandingan air semen

5) Perhitungan kandungan semen

6) Estimasi kandungan agregat kasar

7) Estimasi kandungan agregat halus

8) Koreksi kandungan air pada agregat

B. Baja

Baja adalah logam paduan dengan besi (Fe) sebagai unsur dasar dan karbon (C) sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0,2 % hingga 2,1 % berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengerasan pada kisi kristal atom besi. Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon lebih kecil 1,7 %, sedangkan besi mempunyai kadar karbon lebih besar dari 1.7 %. Baja mempunyai unsur-unsur lain sebagai pemadu yang dapat mempengaruhi sifat dari baja. Penambahan unsur-unsur dalam baja karbon dengan satu unsur atau lebih, tergantung dari pada karakteristik baja karbon yang akan dibuat. Baja memiliki kelebihan yaitu kuat terhadap tarik tapi lemah terhadap tekan.

Berdasarkan kandungan kimianya baja dapat dikelompokkan atas 2 jenis yaitu:

1.      Baja Karbon (carbon steel)

Baja karbon dapat terdiri atas:

·         Baja karbon rendah (low carbon steel)

Machine, machinery dan mild steel (0,05 % – 0,30% C ). Sifatnya mudah ditempa.

Penggunaannya:

(0,05 % – 0,20 % C) = automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws,nails.

(0,20 % – 0,30 % C) = gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings

·         Baja karbon menengah (medium carbon steel )

Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

Penggunaan:

(0,30% - 0,40% C) = connecting rods, crank pins, axles.

(0,40% - 0,50% C) = car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers.

(0,50% - 0,60% C) = hammers dan sledges

·         Baja karbon tinggi (high carbon steel) tool steel

Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % – 1,50 % C.

Penggunaan :screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws,knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fne cutters.

2.      Baja Paduan (Alloy steel)

Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

·         Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya).

·         Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah.

·         Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi).

·         Untuk membuat sifat-sifat special.

Baja paduan yang diklasikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

·         Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5%.

·         Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5% - 10%.

·         high alloy steel, jika elemen paduannya >10%.

Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) dan highspeed steel.

·         Baja Paduan Khusus (special alloy steel)

Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan mengubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

·         High Speed Steel (HSS) Self Hardening Steel

Kandungan carbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali dari carbon steel.

Proses Pembuatan Baja

Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses pembuatan baja antara lain :

A.    Proses Konvertor

Dalam proses ini, alat yang digunakan terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping. Sistem kerja dalam proses konvertor adalah sebagai berikut:

• Dipanaskan dengan kokas sampai ± 1500 ⁰C  
• Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)
• Kembali ditegakkan
• Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompres Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya.

B.     Proses Bassemer (asam)

Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid asam (SiO₂), bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO_2, dengan reaksi sebagai berikut: SiO₂ +CaO → CaSiO₃

C.     Proses Thomas (basa)

Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %. Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O₅), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO), dengan reaksi sebagai berikut: 3 CaO + P₂O₅ → Ca₃ (PO₄)₂ (terak cair)

D.    Proses Siemens-Martin

Proses ini menggunakan sistem regenerator (± 3000 ⁰C.) fungsi dari regenerator adalah:

·         Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur

·         Sebagai Fundamen/ landasan dapur

·         Menghemat pemakaian tempat

·         Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih,

Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO₂),

Besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO₃ + 60 % CaCO₃)

E.     Proses Basic Oxigen Furnace

·         Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)

·         Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. (55 m³ (99,5 %O₂) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m²

·         Ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.

      Keuntungan dari BOF adalah:

·         BOF menggunakan O₂ murni tanpa Nitrogen

·         Proses hanya lebih-kurang 50 menit.

·         Tidak perlu tuyer di bagian bawah

·         Phosphor dan Sulfur dapat dihilangkan terlebih dahulu daripada karbon

·         Biaya operasi murah