Perubahan Kontur Topografi Dasar Laut

Tujuan dilakukannya survey underwater topographical survey adalah:

• Untuk mengetahui kondisi angin, gelombang, pasang surut dan arus di lokasi proyek
• Untuk mengetahui tingkat sedimentasi di lokasi proyek
• Untuk mengetahui profil dasar laut di lokasi proyek

Tujuan dari studi ini adalah

• Untuk memprediksi perubahan kontur topografi dasar laut di lokasi proyek akibat keberadaan Jembatan Suramadu.
• Untuk mengetahui lokal scouring di lokasi pilar akibat dibangunnya Jembatan Suramadu.

Data-data yang dibutuhkan untuk melakukan analisis tersebut adalah:

• Data pasang, gelombang dan arus,
• Data sedimen,
• Bathymetry di lokasi proyek,
• Data tanah di dasar laut, dan
• Data desain jembatan.

Keberadaan Jembatan Suramadu akan mempersempit cross section dari aliran air laut. Akibatnya akan meningkatkan kecepatan arus air laut. Di lain pihak, keberadaan Jembatan Suramadu akan meningkatkan hambatan terhadap arus air laut.

Pengaruh tersebut akan mengakibatkan perubahan topografi dasar laut di lokasi proyek. Hasil simulasi komputer, perubahan topografi disebabkan oleh keberadaan Jembatan Suramadu sebagai disajikan pada gambar di bawah Sementara di lokasi dibangun pondasi pilon, akan terjadi penggerusan lokal (local scouring).

Kedalaman penggerusan dapat diketahui dari hasil simulasi komputer. Penggerusan terbesar akan terjadi pada keempat pilar jembatan cable stayed yaitu P45, P46, P47 dan P48. Besarnya penggerusan lokal pada masing-masing pilar adalah sebagai berikut Dari hasil simulasi komputer, secara umum dapat disimpulkan bahwa:

• Arus air laut di Selat Madura mengikuti as dari selat madura, dimana ruas yang kuat ditemui di alur utama,
  
• Pengaruh keberadaan Jembatan Suramadu terhadap arus pasang hanya terjadi pada daerah sejauh 5 km dari jembatan. Pengaruhnya terhadap kecepatan arus pada daerah tersebut kurang dari 1 %,
• Perubahan kecepatan arus terbesar akibat Jembatan Suramadu terjadi di dua pilon utama, tetapi besarnya perubahan kecepatan tersebut kurang dari 2% serta perubahan arah kurang dari 1%,
• Secara umum, pengaruh Jembatan Suramadu terhadap elevasi pasang dapat diabaikan,
• Local scouring dengan kedalaman yang besar diprediksikan akan terjadi pada setiap pilon. Untuk dia pilon utama, ke dalam lokasi scoring mencapai nilai 11,5 m.

Performance Research for Shear Connectors Shear Resistance

Girder Jembatan cable stayed Suramadu merupakan suatu struktur komposit antara boks girder baja dan lantai beton. Girder baja dan lantai beton tersebut disatukan dengan shear connector. Karena itu kesatuan di antara kedua material tersebut sangat ditentukan oleh kekakuan dan distribusi dari shear studs yang digunakan, yang mempunyai diameter 22 mm dan panjang 20 cm.

Gaya-gaya yang diterima oleh shear connector sangat dipengaruhi oleh gaya geser antara elemen baja dan beton. Di lokasi di mana terdapat stay cable, gaya-gaya yang diterima oleh shear connector akan menjadi kompleks, karena akan terjadi lonjakan gaya geser. Karena itu studi khusus ini perlu dilakukan untuk menjamin bahwa distribusi serta dimensi dari shear connector sudah memadai.

Pelaksanaan studi ini dilakukan dengan menggunakan program Finite Element Model (FEM), dengan tujuan:

• Melakukan analisa simulasi terhadap distribusi tegangan, kekakuan dan kekuatan dari anker baja, pada beberapa tipe balok baja dan hubungannya dengan dinding beton pada pylon.
• Melakukan studi dan analisa terhadap bentuk dan daerah pengaruh pratekan melingkar pada sistem peng-anker-an.
• Mengetahui distribusi tegangan pada dinding pylon dan konsol pendek pada daerah peng-anker-an serta memeriksa kekuatannya.

Dan dari studi ini dapat disimpulkan :

Dari diagram tegangan dan regangan yang diperoleh dari hasil analisis peng-anker-an balok baja akibat beban kritis diketahui bahwa kekakuan dan kekuatan balok baja masih memenuhi persyaratan. Semua tegangan dalam plat baja masih dibawah tegangan yang diijinkan. Pada kasus keruntuhan kabel, dengan memeriksa dinding pylon dan tulangannya, maka tegangan yang terjadi pada tulangan adalah lebih kecil daripada tegangan ijin, sehingga kekuatan dan kekakuan dinding pylon terpenuhi.

Dari hasil pemeriksaan konsol pendek beton  (corbel) yang menahan balok baja,  diketahui bahwa nilai tegangan pada tulangan konsol pendek lebih kecil dari yang diijinkan, sehingga masih memenuhi persyaratan dari spesifikasi desain.

Berdasarkan analisa FEM yang dilakukan pada dinding pylon yang berdekatan dengan konsol pendek (corbel) diketahui bahwa tegangan pada tendon telah terdistribusi secara baik, dan kekuatan beton pada pylon memenuhi syarat.

Fenomena Geologi Berpotensi Gempa

Mengidentifikasikan Fenomena Geologi Berpotensi Gempa Tujuan dilakukannya Seismotectonic study adalah untuk mengetahui dan mengidentifikasikan fenomena-fenomena geologi yang berpotensi menjadi sumber gempa yang ada di sekitar lokasi jembatan. Tujuan lainnya adalah memperkirakan besarnya gempa yang mungkin terjadi akibat aktivitas geologi tersebut. Seismic Hazard Assesment untuk Jembatan Suramadu dilakukan dalam bentuk Seismotectonics Study.

Berdasarkan informasi geologi yang ada, kegempaan di kawasan sekitar lokasi jembatan relatif padat. Ini disebabkan oleh aktivitas tektonik. Akan tetapi, aktivitas kegempaan tersebut tidak tersebar secara merata. Gempa dengan M>4 banyak terjadi di  daratan dan laut Jawa bagian selatan, semakin ke utara semakin berkurang. Pertemuan antara Lempeng Eurasia dengan Lautan Hindia.

Lempeng Australian merupakan lokasi sumber gempa yang penting. Zona subduksi Jawa adalah merupakan lokasi deformasi paling aktif terjadi. Intensitasnya semakin berkurang sesuai dengan jarak dari zona tersebut.

Bagian utara Jawa, dimana Jembatan Suramadu direncanakan dibangun, terletak diantara zona subduksi yang paling aktif tersebut dengan zona yang tidak aktif di Kalimantan, sehingga deformasi yang terjadi jauh lebih kecil dibandingkan dengan zona subduksi aktif tersebut.

Gempa besar yang terjadi di kawasan yang ditinjau dapat dibagi menjadi dua tipe. Tipe pertama adalah yang berkaitan dengan zona subduksi seperti Benioff Seismic Zone. Zona Gempa Benioff semakin melemah ke arah utara. Terhadap Jembatan Suramadu, Zona Gempa Benioff ini mempunyai jarak dan kedalam yang sangat besar, sehingga pengaruhnya terhadap jembatan sangat terbatas. Tipe gempa yang kedua adalah gempa yang berada di atas Zona Gempa Benioff. Distriubusi gempa ini tidak reguler dan umumnya merupakan gempa dangkal.

Dari studi ini disimpulkan bahwa tidak ditemukan suatu patahan aktif di Holocene sekitar lokasi proyek. Berdasarkan katalog gempa, tidak ditemukan gempa dengan M > 4 di kawasan studi, sehingga kondisi seismoseismic di lokasi proyek relatif stabil. Tidak ditemukan kecenderungan untuk terjadi gempa dengan M >  6 di masa depan.

Hasil studi ini merupakan dasar bagi studi selanjutnya untuk mendapatkan respon spektra desain bagi Jembatan Suramadu.

Seismic Ground Motion Parameters Study

Selama ini perencanaan tahan gempa yang umum digunakan untuk jembatan tentang panjang di dunia terdiri atas dua level gempa. Level yang pertama didasarkan atas 10% kemungkinan terlampaui dalam kurung waktu 50 tahun. Level ini berkorelasi dengan gempa dengan periode ulang 475 tahun. Sedangkan level kedua didasarkan atas 2 % kemungkinan terlampaui dalam kurun waktu 50 tahun. Level kedua berkorelasi dengan gempa dengan periode ulang 2.500 tahun.

Tujuan dari studi ini adalah untuk mendapatkan repons spektra dalam arah vertikal dan horizontal untuk periode 0-12 detik di batuan dasar dan di dasar laut. Selain itu juga untuk membuat riwayat waktu sintetik yang akan digunakan bagi proses perencanaan.

Percepatan gempa dan respon spektra di batuan dasar ditentukan dengan menggunakan Probabilistic Hazzard Model yang didasarkan atas katalog gempa. Informasi atas zona sumber gempa dan tingkat aktivitas kegempaan serta Persamaan Attenuasi.  Berdasarkan percepatan gempa dan respon spektrum yang di dapat dan dengan simulasi numerik akan didapat Artifisial Riwayat Waktu dari percepatan gempa di batuan dasar.

Untuk mendapatkan parameter bagi penentuan percepatan dan respon spektrum di dasar laut, dilakukan pengujian shear wave velocity test dengan menggunakan metode Suspension P-S Velocity Logging. Parameter-parameter yang didapat tersebut kemudian digunakan untuk merambatkan percepatan gempa dari batuan dasar ke dasar laut.