BAB I DATA PERENCANAAN
1.1
Spesifikasi jembatan adalah sebagai berikut :
1.
Bentang Jembatan
: 10 meter
2.
Lebar Jembatan
: 8,25 meter
3.
Lebar Trotoar
: 1 meter
4.
Lebar Lantai Kendaraan
: 6,25 meter
5.
Struktur Utama
: Struktur Baja
6.
Lantai Kendaraan
: Beton Bertulang
7.
Bahan Abutment
: Pasangan Batu Kali
8.
Kondisi Muka Air Banjir
: Di Bawah Muka Jalan
9.
Kondisi Tanah Dasar
: Sedang
1.2
Super St S tr uct ucture) Bangunan Atas ( Supe a. Sandaran
: Pipa φ 76,3 mm (3 inchi), Mutu BJ 41 (f y) = 250 MPa
b. Trotoir
: Mutu beton (f’c) = 24 MPa
c. Lantai kendaraan
: Mutu beton Mutu beton (f’c) = 24 MPa, Mutu baja tulangan (f y) = 390 MPa
d. Gelagar memanjang
: Baja IWF 400.300, Mutu BJ 41 (f y) = 250 MPa
e. Gelagar melintang
: Baja IWF 900.300, Mutu BJ 41 (f y) = 250 MPa
1.3
Sub S t ructure) Bangunan Bawah ( Sub a. Abutment
: Pasangan Batu Kali
b. Pondasi
: Tiang Pancang Beton Pracetak Ø 30 cm
BAB II KRITERIA PERENCANAAN
2.1
Pembebanan
Pembebanan yang bekerja pada struktur ini terdiri dari beban mati (berat sendiri dan beban mati tambahan), beban hidup, beban angin dan beban gempa. 2.1.1
Beban Mati
Beban mati pada perencanaan ini meliputi meliputi berat sendiri s endiri dari masing – masing – masing masing elemen struktur seperti berat I-Girder I-Girder , Pelat lantai kendaraan dan aspal. Besarnya beban -beban mati tersebut dapat dilihat sebagai berikut : Beton = 2400 kg/m 3 Aspal = 2200 kg/m 3 2.1.2
Beban Hidup
2.1.2.1 Beban Hidup UDL (Uniform Dead Load)
Pembebanan menurut SNI 1725-2016, untuk beban hidup UDL diambil sebagai fungsi terhadap panjang jembatan dimana besarnya beban hidup UDL yang diambil dapat direncanakan sebagai berikut : 1.
Untuk panjang bentang jembatan (L) lebih kecil sama dengan 30 m maka besarnya beban hidup UDL dapat diambil sebesar 9 kPa.
2.
Untuk panjang bentang jembatan (L) lebih besar dari 30 m maka besarnya beban hidup UDL dapat diambil sebesar 9(0.5+15/L) 9(0.5+15/L) kPa.
Berdasarkan SNI T02-2005, ilustrasi pembebanan UDL dapat dilihat pada pada Gambar 2.1. Konfigurasi pembebanan tertentu untuk elemen-elemen struktur tertentu juga harus diperhatikan untuk mendapatkan bentuk pembebanan yang memberikan gaya paling maksimum (Maksimum - Maksimorum). Besarnya Dynamic Load Allowance (DLA) untuk beban beban UDL ini diambil diambil sebesar 30 % untuk panjang bentang kurang dari 50 m. Contoh pembebanan hidup UDL dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Sketsa Pembebanan UDL (SNI 17250-2016) 2.1.2.2 Beban Hidup KEL ( Knife Edge Load )
Pembebanan menurut SNI 17250-2016, untuk beban hidup KEL diambil sebagai fungsi terhadap panjang jembatan dimana besarnya beban hidup KEL diambil sebesar 49 kN/m. Konfigurasi pembebanan tertentu untuk elemen-elemen struktur tertentu juga harus diperhatikan untuk mendapatkan bentuk pembebanan yang memberikan gaya paling maksimum (Maksimum-Maksimorum). Besarnya Dynamic Load Allowance (DLA) diambil sebesar 30% untuk panjang bentang kurang dari 50 m. 2.1.2.3 Beban Hidup Truk “T” (Tr uck Load )
Pembebanan menurut SNI 1725-2016, untuk beban hidup Truk konfigurasi pembebanan dapat dilihat pada Gambar 2.2. Besarnya jarak beban gandar variable antara 4 hingga 9 meter. Untuk jembatan yang memiliki bentang yang panjang umumnya kondisi pembebanan menggunakan Truk tidak dominan tetapi yang dipakai umumnya menggunakan beban UDL.
Gambar 2.2 Ilustrasi Beban Hidup Truck (SNI 17250-2016)
2.1.2.4 Koefisien Pembebanan
Koefisien pembebanan pada jembatan dimaksudkan agar perencanaan mencapai kondisi ultimate maka beban tersebut harus dikalikan dengan koefisen pembebanan ultimate. Koefisien pembebanan berdasarkan Bridge Management System (BMS) dapat dilihat sebagai berikut :
2.1.3
1.
Koefisien beban Truck (KUTT ) = 2
2.
Koefisen berat material beton (KUMS ) = 1,3
3.
Koefisen beban lajur lalu lintas (KUTD ) = 3
Beban Pejalan Kaki
Trotoar yang terdapat pada jembatan harus diperhitungkan adanya beban pejalan kaki sebesar 500 kg/m. 2.1.4
Beban Angin
Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin rencana sebagai berikut :
=0,0006 Keterangan : VW
= Kecepatan angina rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau.
CW
= Koefisien seret
A b
= Luas koefisien bagian samping jembatan.
Luas ekivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang massif dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Untuk jembatan rangka luas ekivalen dianggap 30 % dari luas yang dibatasi oleh batang-batang bagian terluar. Apabila suatu kendaraan sedang berada pada permukaan lantai maka besarnya beban angin dapat dihitung sebagai berikut :
=0,0012 2 Dimana nilai C w diambil sama dengan 1.2. hal ini berbeda dengan beban angin yang bekerja pada rangka dengan koefisien seret (C w) diambil seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Koefisien Seret Tipe Jembatan Bangunan atas masif (1), (2)
C 2.1 (3) 1.5 (3) 1.25 (3)
b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d ≥ 6.0
Bangunan rangka atas 1.2 CATATAN (1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif CATATAN (2) Untuk harga antara dari b/d bisa diinterpolasi linier CATATAN (3) Apabila bangunan atas mempunyai elevasi, Cw harus dinaikkan sebesar 3% untuk setiap derajat superelevasi, dengan kenaikan maksimum 2.5% Sumber : (RSNI T-02-2005) Besarnya kecepatan angin rencana yang akan digunakan bergantung daripada kondisi letak struktur jembatan yang ada. Beberapa parameter tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.2 Tabel 2.2 Kecepatan Angin Rencana Keadaan batas
Lo asi Sampai 5 km
5 km dari
dari pantai
pantai
Daya layan
30 m/s
25 m/s
Ultimit
35 m/s
30 m/s
Sumber : (RSNI T-02-2005) 2.1.5
Beban Gempa
Beban gempa yang digunakan sesuai SNI-2833-2012S, dimana wilayah gempa terbagi sesuai percepatan respon spektrumnya. 2.1.6
Memperkirakan Tebal Pelat Lantai Kendaraan
Pelat lantai yang berfungsi sebagai jalan kendaraan pada jembatan harus mempunyai tebal minimum ts, yang memenuhi kedua ketentuan berikut :
ts ≥ 200 mm dan ts ≥ 100 + 40 L (m), Dimana L adalah bentang dari pelat lantai antara pusat tumpuan dan ts diberikan dalam millimeter (BMS 6.7.1.2). 2.2
Merencanakan Struktur Sekunder
Dalam merencanakan struktur sekunder berpedoman pada peraturan SNI 17250-2016 (standar pembebanan untuk jembatan) untuk mendapatkan ukuran profil struktur sekunder jembatan 2.2.1 Merencanakan Struktur Utama Jembatan 2.2.1.1 Struktur Batang Tarik
Struktur batang tarik adalah bagian dari struktur bangunan yang menerima beban normal tarik. Kontrol batang tarik : Batasan kekuatan (SNI 03-1729-2002, bab 10.1) Pu ≤ ØR n Keterangan : Pu = gaya tarik akibat beban terfaktor R n = kuat rencana tarik Ø = faktor reduksi Kontrol leleh :
≤ Ø Ø=0,9 ≤ Ø Ø=0, 7 5
( pada tengah bentang )
Kontrol patah :
( pada daerah sambungan )
Keterangan : Ag = luas penampang utuh (gross) f y
= tegangan leleh bahan
Ae = luas penampang efektif f u
= tegangan putus bahan
2.2.1.2 Struktur Batang Tekan
Struktur tekan adalah bagian struktur yang menerima gaya normal tekan. Beban yang cenderung membuat batang bertambah pendek akan menghasilkan tegangan tekan pada batang tersebut. Kuat tekan Batang Tekan (SNI T-03-2005)
= Ø Ø =faktor reduksi 0,85 Keterangan :
Nn = kuat tekan nominal komponen
=(0,,66) = = ; =
untuk untuk
c≤
1,5
c≥
1,5
Keterangan : Ag = luas penampang bruto f y
c
= tegangan leleh = parameter kelangsingan
K c = panjang tekuk untuk komponen struktur jembatan E = modulus elastisitas bahan baja
Gambar 2.3 Faktor Panjang Efektif
2.2.1.3 Perencanaan Sambungan Baut
Fungsi sambungan, disamping menyatukan elemen-elemen pada suatu konstruksi menjadi satu kesatuan, juga berfungsi sebagai penyalur beban dari satu bagian ke bagian yang lain. Kekuatan baut memikul beban geser : R u ≤ ØR n Keterangan : R n = kuat nominal Ø = faktor reduksi 1.
Kekuatan baut jenis tumpu
Kekuatan geser nominal baut : Vn = r 1 f u b A b m Dimana : m = jumlah bidang geser r 1 = 0,5 tanpa ulir pada bidang geser r 1 = 0,4 tanpa ulir pada bidang geser f u b = tegangan tarik putus baut A b = luas bruto penampang baut Kuat rencana : Vd = ϕf Vn Dimana, ϕf = 0,75 Kuat tumpu nominal baut dengan plat : R n = 2,4 d b t p f u Ketrangan : d b = diameter nominal baut t p = tebal plat tertipis f u = tegangan tarik putus
Kuat rencana : R d = ϕf R n Dimana, ϕf = 0,75 Kekuatan baut memikul beban tarik : Tn = 0,75 f u b A b Dimana, f u b = tegangan tarik putus baut A b = luas bruto penampang baut Kuat rencana : Td = ϕf Tn Dimana, ϕf = 0,75
2. Baut Mutu Tinggi Tipe Gesek (F riction Type)
Baut hanya menerima beban geser (V u) Vn = 1,13 µ m T b Keterangan : µ
= koefisien geser 0,35
m = jumlah bidang geser T b = gaya tarik minimum Besarnya tarik minimum dapat dilihat pada tabel 2.3 sebagai berikut : Tabel 2.3 Tarik Minimum Diameter Baut (mm) 16 20 24 30 36
Gaya Minimum 95 145 210 335 490
Sumber: (SNI 03-1729-2002)
Tarik
Kuat rencana : Vd = ϕ Vn Dimana, ϕ
= 1 (untuk lubang standar)
Baut menerima beban kombinasi geser (V u) dan tarik (T u)
=ϕ 1 ,
BAB III PERENCANAAN BANGUNAN ATAS JEMBATAN
3.1
Perencanaan Railing Jembatan
3.1.1 Pipa Sandaran
Gambar 3.1 Detail Pipa Sandaran Data perencanaan : Diameter pipa sandaran (do) : 3 inchi = 76,2 mm Mutu BJ 41 (f y)
: 250 MPa
Berat pipa (q)
: 7,13 kg/m
Momen inersia pipa (I)
: 59,5 cm4
Section modulus (Zw)
: 15,6 cm3
Panjang pipa
:2m
1.
Pembebanan
a. Beban Vertikal : q vertikal (qx)
= q pipa + q sandaran = 0,0713 kN/m + 0,75 kN/m = 0,8213 kN/m
Jarak tiang sandaran = 2,0 meter Mx = 1/8. qx . L2 = 1/8 (0,8213) 2,0 2 = 0,41065 kN.m → 41,065 kg.m b. Beban Horizontal : q horizontal (qy)
= q sandaran = 0,75 kN/m
Jarak tiang sandaran = 2,0 meter My = 1/8 . q y . L2 = 1/8 (0,75) 2,0 2 = 0,375 kN.m → 37,5 kg.m
c. Kontrol kekuatan pipa : Zx
= 15,6 cm3
Mn
= 0,9 . f y . Zx = 0,9 . 2500 . 15,6 = 35100 kg.cm → 351,1 kg.m
Mr
= Mx2 + My2
41,065 37,5 55,611 = ,, =0,158 = =
d. Resultan momen :
0,158 < 1 (OK) 2.
Tegangan yang terjadi
a. Lendutan yang terjadi pada pipa
= = =0,833 . . = . . . ,. ,. =0,00137 = .
b. Tegangan yang terjadi akibat beban vertikal
= 0,137 cm
c. Tegangan yang terjadi akibat beban horiozontal
= . .. . . .. , =0,00125 = . 0,137 0,125 < 0,833 = 0,125 cm
d. Resultan =
=
= 0,185
0,185
<
(OK)
3.1.2 Tiang Sandaran
Menurut PMJJR tiang-tiang Sandaran pada tiap jembatan harus diperhitungkan dapat menahan muatan horisontal sebesar 75 Kg/m 2 yang bekerja setinggi 70 cm di atas lantai Trotoar.
Gambar 3.2 Detail Tiang Sandaran Data Perencanaan : Jarak antar tiang sandaran
: 2,0 m
Lebar (b)
: 0,15 m
Tebal (t)
: 0,15 m
Tinggi (h)
: 0,975 m (dari atas plat lantai)
Selimut (d’)
: 20 mm
Tulangan utama
: Ø 12 mm
Tulangan sengkang
: Ø 8 mm
Berat pipa (q)
: 7,13 kg/m
Faktor reduksi (Ø)
: 0,8
Mutu beton (f’c)
: 25 MPa
Mutu baja tulangan (f y)
: 240 MPa
1.
Pembebanan
a. Beban Mati Berat sendiri tiang
=b.t.h.
= 0,15 . 0,15 . 0,975 . 2400 = 51,3 kg
Berat pipa sandaran
= q pipa . jarak antar tiang sandaran = 7,13 . 2 = 14,26 kg
PD
= 51,3 + 14,26 = 65,56 kg
MD
= PD . 0,15/2 = 65,56 . 0,15/2 = 4,917 kg.m
b. Beban Hidup qL
= 75 kg/m
pL
= qL . L = 75 . 2 = 150 kg
ML
= pL . h = 150 . 0.9 = 135 kg
c. Beban Ultimate Pu
= 1,2 PD + 1,6 P L = 1,2 (65,56) + 1,6 (150) = 318,7 kg → 3187 N
Mu
= 1,2 MD + 1,6 M L = 1,2 (4,917) + 1,6 (135) = 221.90 kg → 2219000 Nmm
2.
Tulangan Lentur
m
=
, . , . =
= 11,294 Mn
=
Ø , =
= 2773750 Nmm R n
=
b . . =
= 0,8218 Nmm
= 0,85
1
balance = =
, . . ×+ , . , . ×+
= 0,0537
min
=
, , =
= 0,005833
perlu
= =
1 1 . . . , . , 1 1 ,
= 0,00349
Kerena perlu < min, sehingga dipakai min = 0,005833 d
= b – d’ – Ø tul lentur – ½ Ø tul bagi = 150 – 20 – 12 – ½ (8) = 114 mm → 0,114 m
As
=
.b .d
= 0,005833 . 150 . 114 = 99,7443 mm 2 Digunakan tulangan 2 Ø 12 (As = 100,53 mm 2) 3.
Tulangan Geser
Vu
= 1,125 kN → 1125 N
Vc
= =
× . √ ×150 .114
= 14250 N ØVc
= 0,75 . Vc = 0,75 . 14250
= 10687,5 N Kontrol : Vu
≤
ØVc
1125
≤
10687,5 (OK)
Maka tidak diperlukan tulangan geser, tetapi untuk menjaga kesta bilan struktur maka dipasang tulangan minimum dengan jarak minimum, sehingga untuk geser dipakai tulangan 2 Ø 8 mm – 100 mm (As = 100,53 mm2) 3.2
Perencanaan Trotoar Jembatan q = 500
2
P = 500 kg/m G1
30 cm
A 20 cm
Lantai Trotoar Plat lantai
G2 100 cm
Gambar 3.3 Pola Pembebanan Pada Trotoar Data Perencanaan : Lebar (b)
:1m
Tebal (t)
: 0,30 m
Selimut (d’)
: 20 mm
Tulangan utama
: Ø 12 mm
Tulangan sengkang
: Ø 8 mm
Mutu beton (f’c)
: 25 MPa
Mutu baja tulangan (f y)
: 240 MPa
1.
Pembebanan a.
Akibat Beban Mati
G1 (berat trotoar) = 0,30 . 1,0 . 1,0 . 2400 = 720 kg G2 (berat pelat lantai) = 0,20 x 1,0 x 1,0 x 2400 = 480 kg + Σ Beban Mati
= 1200 kg
b. Akibat Beban Hidup
P (beban horisontal pada kerb) = 1,0 x 500 = 500 kg q (beban hidup pada trotoar)
= 1,0 x 1,0 x 500 = 500 kg
2. Perhitungan Momen dan Gaya Lintang
Mu = 1,3 . {(G1 . L1)+(G2 . L2)} + 1,6 . {(q . L)+(P . L)} = 1,3 . {(720 . 0,5)+(480 . 0,5)} + 1,6 . {( 500 . 0,20)+(500 . 0,40) = 1,3 . {360 + 240} + 1,6 . {100+200} = 1260 kg.m DA = q + G1 + G2 = (500 . 1) + 720 + 240 = 1460 kg 3. Perhitungan Tulangan
∅ = . . . 0,85 . = 0,8 .1 .0,112,726.00,85 .25 =25,05 kN/m ρ = 0,85fy.f ′c (1√ 1 2. k ) = 0,82405 . 25 1 1 2 .0,02505 =0,00224 ρ = 1,4 = 2401,4 =0,005833 0,85 . 600 ρ =0,75× . × 600+ d
= t – b’ – ½
Tul Utama = 200 – 20 – ½ 16 = 172 mm
.0,85 × ( 600 )=0,040 =0,75× 0,85 .25 240 600+240
ρ ρ ρ → ρ min < < max
ρ
dipakai = 0,040
As = . b . d
= 0,040 . 1000 . 172 = 6880 mm 2
Dipakai tulangan D12 – 100 mm (As = 905 mm 2) Vu = 1460 kg = 14600 N Vc =
′
. b . d
=
√ 25 ≥ ≥
. 1000 . 172
= 286666 Vc
Vu
286666
14600
Menurut Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) 1971, dalam arah tegak lurus terhadap tulangan utama harus disediakan tulangan pembagi (untuk tegangan susut dan suhu ) As = 0,0025 x b x d
→
untuk fy = 240 MPa
As = 0,0025 x 500 x 107 = 133,75 mm 2 Digunakan tulangan bagi D8 – 200 mm (As = 251 mm 2) 3.3
Perencanaan Pelat Lantai Kendaraan
Pelat lantai kendaraan direncanakan dengan lebar 1.488 m dan panjang 5 m. Berdasarkan SNI 1725-2016 persyaratan tebal pelat (d3) dan tebal aspal (d4) dapat dihitung dengan perumusan dibawah ini : Ditentukan jarak antar balok memanjang (b1) = 1.488 m d3 ≥ 100 + 40 b1, atau d3 ≥ 200 mm d3 ≥ 100 + 40 (1.488) d3 ≥ 160 mm
1 488
Gambar 3.4 Pelat lantai kendaraan Dari syarat-syarat diatas maka diambil tebal pelat lantai kendaraan sebesar 200 mm, sedangkan untuk perencanaan tebal aspal berdasarkan SNI T-1725-2016 dapat dilihat sebagai berikut: d4 ≥ 5 – 8 cm Dari syarat diatas maka diambil tebal aspal sebesar 50 mm.
3.3.1 Pembebanan Pelat Lantai Kendaraan
Pembebanan pelat lantai kendaraan direncanakan sesuai dengan SNI T1725-2016 dengan faktor beban “T”,
= 2
= 1.3 (Beton dicor ditempat) dan Beban truck
Pada perencanaan pelat lantai kendaraan akan dihitung dengan asumsi per-
meter panjang, dengan perhitungan pembebanan detail sebagai berikut : 1.
Perhitungan beban mati :
Berat sendiri pelat
= d3 . γ beton . 1 m .
= 0,2 m . 24 kN/m 3 . 1 m . 1,3 = 6,24 kN/m Berat aspal
= d4 . γ aspal . 1 m = 0,05 m . 22 kN/m 3 . 1 m = 1,1 kN/m
qmati
= berat sendiri pelat + berat aspal = 6,24 + 1,1 = 7,34 kN/m
2.
Perhitungan baban hidup :
Beban Roda Truck = 112.5 kN, dengan melihat grafik faktor kejut DLA ( Dynamic Load Allowance) didapatkan besaran DLA yaitu 30% atau 0.3. T
= (1 + 0,3) . 112,5 = 146,25 kN
Beban Hidup Ultimate (Truck) : T(U)
=
. T
= 1,8 . 146,25 kN = 263,25 kN 3.3.2 Perhitungan Momen-Momen Arah Melintang
Perhitungan momen – momen arah melintang (bentang pendek) akibat beban mati dan beban hidup berupa beban truck dapat dilihat sebagai berikut : 1. Perhitungan momen akibat beban mati :
MU
= =
. . . 7,34 .1,488
= 1,625 kNm 2.
Perhitungan momen akibat beban hidup :
MU
= =
0,8 . +, . , 0,8 . ,+ , .263,25
dimana S + b1
= 43,97 kNm Momen Total : MU
= 1,625 kNm + 43,97 kNm = 45,698 kNm = 45698000 Nmm
3.3.3
Perhitungan Penulangan Lentur Lantai Kendaraan
Pelat lantai kendaraan akan ditulangi dengan penulangan rangkap atas dan bawah. Berikut ini adalah data perencanaannya : Mutu beton (f’c)
: 25 MPa
Mutu baja tulangan utama (fy)
: 240 MPa
Mutu baja tulangan susut (fy)
: 240 MPa
Kebutuhan tebal decking diambil
: 40 mm
Tulangan utama (D)
: 16 mm (arah x)
Tulangan susut ( )
: 10 mm (arah y)
Tebal plat
: 200 mm
∅
Dengan mutu beton (f’c) = 25 MPa < 30 MPa, maka nilai yaitu :
0,85 ℎ∅ . ℎ∅ .1640 β . ,. . + 0,85 . , . . + 0,75 . =
(SNI 03-2847-2013) d
=
=
= 142 mm
ρ b
= =
= 0,053
ρmax
=
=
0,75 .0,053 ρ, .
= 0,03975 ρmin
= = =
,. , . , . . . , . . . [1 1 . . ] . , . , . [ 1 1 , ]
= 0,00315 m
= =
= 11,294 R n
= =
= 1,692 N/mm 2 ρ perlu
= =
= 0,00735 Karena ρmin < ρ perlu < ρmax , maka dipakai ρ = ρ perlu = 0,00735. Menurut SNI 03-2847-2013 besarnya As pasang harus melebihi 1/3 dari As perlu, maka : As pasang
= =
. . . 0,00735 .1488 .142
= 2070,7008 mm 2
Dari hasil analisa perhitungan penulangan di atas didapatkan bahwa kebutuhuan penulangan arah x (bentang pendek) adalah D16-200 (As = 1206,768 mm2) Untuk penulangan susut dipakai ketentuan sebagai berikut : As min
= 0,002 . A bruto pelat = 0,002 . (200 . 1488) = 595,2 mm 2
Sehingga kebutuhan tulangan susut didesain menggunakan = 549,78 mm 2) 3.3.4
∅
10 – 180 (As
Kontrol Penulangan Geser (Pons) Pelat Lantai Kendaraan
Perhitungan penulangan geser (pons) untuk pelat lantai kendaraan disesuaikan dengan ukuran roda truck, sedangkan untuk kemiringan sudut geser pons diambil sebesar 450. d3 adalah tebal pelat = 20 cm, sehingga besarnya nilai b0,
∅
d0, b, d, Vn, Vu dan kontrol kapasitas geser pons dari pelat lantai k endaraan dapat dihitung sebagai berikut : b0
= 50 + (2 . 0,5 . d) = 50 + (2 . 0,5 . 20) = 70 cm
d0
= 20 . (2 . 0,5 . d 3) = 20 . (2 . 0,5 . 20) = 40 cm
b
= 2 . (b0 + d0) = 2 . (70 + 40) = 220 cm
d
= 20 cm
A
= b . d = 220 . 20 = 4400 cm 2 = 440000 m 2
Vu
=
. 112,5 . (1 + DLa)
= 2 . 112,5 . (1 + 0,3) = 263,25 kN Vn
= =
∅ .A .0,17 ′ 0,75 .440000 .0,17√ 25
= 280500 N
Gambar 3.5 Ilustrasi Geser Pons ada Lantai Kendaraan
∅
Dari hasil analisis perhitungan, maka didapatkan bahwa besarnya Vn > Vu. Maka pelat lantai kendaraan sudah cukup kuat untuk menerima beban roda truck terpusat pada tengah bentang pelat lantai kendaraan.
3.4
Perencanaan Gelagar Memanjang Jembatan
Untuk perencanaan balok memanjang ini menggunakan baja dengan mutu BJ 41, dengan ketentuan sebagai berikut : = 250 Mpa
= 2500 kg/cm2
Tegangan ultimate (f u) = 410 Mpa
= 4100 kg/cm 2
Tegangan leleh (f y)
Modulus Elastisitas (E) = 200000 Mpa
Gambar 3.6 Gelagar Memanjang dan Melintang Jembatan Untuk perencanaan gelagar memanjang dipilih profil WF 400 x 300 x 10 x 16. Data detail profil adalah sebagai berikut: A = 136 cm2 tf = 16 ; tw = 10
g = 107 kg/m
d = 400 mm
bf = 300 mm
ix = 16,9 cm
iy = 7,28 cm
Iy = 7210 cm2
Zx = 2116 cm 3
Zy = 729 cm3
Ix = 38700 cm4 Sx = 1980 cm3
r = 22 mm h = 400 – 2 . (22+16) = 325 mm 3.4.1 Pembebanan Gelagar Memanjang Jembatan
Untuk perencanaan pembebanan gelagar memanjang jembatan dipilih beban yang terbesar untuk mengetahui kuat penampang gelagar jembatan, maka dipilih plat lantai kendaraan sebagai acuan pembebanan untuk gelagar memanjang jembatan, dikarenakan berat plat pada lantai trotoal lebih kecil dari berat lantai kendaraan 3.4.1.1 Beban Mati
Pelat beton
: 0,2 . 2400 . 1,488 . 1
= 714,24 kg/m
Aspal
: 0,055 . 2400 . 1,488 . 1
= 196,416 kg/m
Berat bekisting : 500 . 1,488 . 1
= 744 kg/m
Berat sendiri
= 107 kg/m
QD
: 714,24 + 196,416 + 744 + 107
= 1761,656 kg/m
= .. . = .1761,656 .5 =5505,175 3.4.1.2 Beban Hidup Ultimate 1.
Beban Terbagi Rata (UDL)
Karena bentang (L) = 5 m < 30 m, maka dipakai q = 9.0 kPa (SNI 1725-2016 pasal 8.3.1) q = 9,0 kPa → 900 kg/m2 Beban yang bekerja : QL = 900 . 1,488 . 2 = 2678,4 kg/m 2.
Beban Garis (KEL)
Beban garis (KEL) sebesar p kN/m ditempatkan tegak lurus dari arah lalu lintas pada jembatan dimana besarnya P = 49 kN = 4900 kg/m. Faktor beban dinamik yang berlaku untuk KEL ditentukan melalui gambar 8 SNI T- 1725-2016, didapatkan harga DLA = 30%, sehingga beban yang bekerja dengan adanya factor kejut DLA adalah : P1 = (1 + DLA). P. b 1 .
U TD
= (1 + 0,3). 49. 1,488 . 2 = 189,57 kN = 18957 kg
Gambar 3.7 Garis Pengaruh akibat Beban Hidup MLI =
.. .. +
.2678,4 .5 . 18957 .5
=
+
= 57718,125 kgm 3.
Beban Truk “T”
Beban Truck “T” adalah sebesar 112,5 kN (SNI T- 1725-2016 pasal 8.4) dengan faktor kejut DLA = 0,3 kN (SNI T- 1725-2016) TU = T. (1 + DLA).
U
TT
= 112,5 . (1 + 0,3) . 2 = 263,25 kN → 26325 kg
Gambar 3.8 Garis Pengaruh akibat Beban Truk “T”
. . .263,25 .5
ML2 =
=
= 329,16 kNm → 32916 kgm Karena ML2 < ML1 maka dipakai momen terbesar akibat beban hidup yakni ML = ML1 = 57718,125 kgm, sehingga : M U = MD + ML = 57718,125 kgm = 63223,3 kgm 3.4.2 Kontrol Profil Gelagar Memanjang 3.4.2.1 Kuat Rencana Momen Lentur
Kontrol Penampang : Sayap :
≤
≤
Badan :
≤
5505,175
kgm +
≤
Penampang Kompak, M n = M p Mn
= Zx . f y = 21160 . 2500 = 52900000 kgcm = 529000 kgm
ØMn
= 0,9 . Mn = 0,9 . 529000 = 476100 kgm > Mu = 63223,3 kgm (OK)
3.4.2.2 Kontrol Lateral Buckling
LB
= 500 cm
LP
= 1,76 . iy .
LR
= iy .
f y
= 2500 kg/cm2 fr = 700 kg/cm2
f L
= fy – fr = 2500 – 700 = 1800 kg/cm2
J
= =
− 1 1 = 1,76 . 7,28 .
= 362,4 cm
.
∑ .32,4 .1 .30 .1,6=53,227 () ℎ
; pelat badan b = d – 2tf = 400 – 2(16) = 368 mm
Iw
= Iy .
;
Iw
= 7210 .
X1
=
= d – tf = 400 – 16 = 384 mm
, . . .. , . .
= 2657864,4 cm 6
=
.
= 1070099,529 kg/cm 2 X2
=4. =4.
. .. , , =3,188.10− .
.
(kg/cm2)2
LR
− 1 1 . , 1 13,188.10− . 1800 L LB LR −− ]
= iy .
= 7,28 .
= 905,069 cm Karena
= 362,4 cm <
= 500 cm <
= 905,069 cm
(Bentang Menengah) Mn
MR M
=
. [
+ (
-
)
= Sx . (fy – fr)
= 1980 . (2500 – 700) = 3573000 kgcm = Zx . fy = 2116 . 2500 = 5290000 kgcm
1,48
qU PU
1,48
1,48
Gambar 3.9 Titik Momen Absolut pada Bentang Panjang
qD
= (1,2 .
) + (1,6 .
q
)
= (1,2 . 1761,656) + (1,6 . 2678,4) = 6399,42 kg/m = 1,6 .
= 1,6 . 18957 = 30331,2 kg
M V Va
1,48
=
=
=
, ,
=
=(
. 1,488) – (0,5 .
qU
= 18365,31 kg
. 1,488 2)
= (18365,31. 1,488) – (0,5 . 6399,42 . 1,488 2) = 22565,95 kgm
Mx V =(
. 2,5) – (0,5 .
qU
. 2,52)
= (18365,31 . 2,976) – (0,5 . 6399,42 . 2,976 2) = 45131,90 kgm
Cb ,,+ ++ ≤ ≤ Cb ≤ Mn Cb MR M MR −− ≤ ∅Mn MU ∅Mn MU =
2,30
= 1,315
2,30
= 1,315
2,30 (OK)
=
+ (
.[
-
)
]
= 6383844,756 kgcm
= 0,9 . 6383844,756 = 5745460,28 kgcm = 63223,3 kgm = 63223300 kgcm
<
5745460,28 kgcm < 63223300 kgcm (OK) 3.4.2.3 Kuat Rencana Geser
Kontrol penampang :
≤ ≤
1,10
1,1
, ≤ 32,4
89,52
Berdasarkan LRFD Vn
= 0,6 . fy . Aw = 0,6 . fy . (h . tw) = 0,6 . 2500 32,4 = 48600 kg
Akibat UDL + KEL dan beban mati :
VU PKE . . . . 18957 .2678,4 .5 .1761,656 .5 =
=
= 30057,14 kg
Akibat beban truck (T) dan beban mati :
VU
=T+
. . .1761,656 .5
= 26325 +
= 30729,14 kg
Akibat UDL + KEL : Va
= =
.. 18957 .2678,4 .5 +
+
= 25653 kg
Vu diambil terbesar yakni akibat dari beban truck (T) dan beban mati sebesar 30729,14 kg
∅Vn ≤∅
= 0,9 . 48600 = 43740 kg
Syarat :
Vu
Vn
30729,14 kg
≤
43740 kg (OK)
3.4.2.4 Lendutan Ijin
Syarat :
≤
, dimana
adalah lendutan ijin, sedangkan
lendutan yang terjadi (berdasarkan benda hidup saja)
= =
= 0,625 cm
Lendutan akibat beban truck :
=
=
=
. . . . . .. . , .. . . . .
= 0,287 cm
adalah
Lendutan akibat beban truck :
=
=
. . . .
= 0,442 cm (menentukan)
Dipilih lendutan terbesar = 0,442 cm Cek syarat lendutan ijin :
≤ 0,442 cm 3.5
≤
0,625 cm
Perencanaan Gelagar Melintang Jembatan
Balok melintang direncanakan dengan menggunakan BJ 41 profil WF 900 x 300 x 16 x 28 Data detail profil : A = 309,8 cm2
g = 243 kg/m
d = 900 mm
bf = 300 mm
tf = 28 ; tw = 16
ix = 36,4 cm
iy = 6,39 cm
Iy = 12600 cm 2
Zx = 9140 cm 3
Zy = 843 cm3
Ix = 411000 cm4 r = 28 mm
h = 900-2 (28+28) = 788 mm 3.5.1 Pembebanan Gelagar Melintang Jembatan 3.5.1.1 Beban Mati 1.
Beban Mati (Sebelum Komposit)
Berat balok memanjang :
, .
. 1,1
= 395,497 kg/m
Berat balok melintang : 243 . 1,1
= 267,3 kg/m
Berat bekisting : 500
= 500 kg/m
Berat plat beton : 0,20 . 2400 . 1 . 1
= 480 kg/m
Beban pelaksanaan
= 200 kg/m
QD1(U) = 395,497 + 267,3 + 500 + 480 + 200 = 1842,797 kg/m Momen akibat beban mati (sebelum komposit) :
= .. = .1842,797 . 8,25 =15678,17 = 12 .. = 12 .1842,797 .8,25 =62712,68
Gaya geser max akibat beban mati (sebelum komposit) :
Perilaku balok sebelum komposit dapat dilihat pada Gambar 3.10, dimana gesekan antara beton dan pelat baja diabaikan, sehingga beton dan pelat baja masing-masing memikul momen secara terpisah
Gambar 3.10 Struktur Balok Sebelum Komposit 2.
Beban Mati (Sesudah Komposit)
Beban mati jembatan sesudah komposit terdiri dari berat aspal dan berat kerb yang dapat dilihat ilustrasinya pada Gambar 3.10
5,95
Gambar 3.11 Beban Mati Gelagar Melintang Sesudah Komnposit Berat aspal : 0,05 . 2200 . 1 . 1
= 110 kg/m
Berat kerb dan tiang sandaran : 720 + 65,56 = 785,65 kg/m
= 1102.5,95 2 . 758,265 . 1 =721,575 Momen akibat beban mati sesudah komposit : MD2
= (721,575. 4,125) – (0,5 . 785,65. 1 2 ) – (110. 2,975 2 . 0,05) = 2534,99 kgm
Gaya geser max akibat beban mati (sesudah komposit) Vmax
= R A = 721,575 kg
3.5.1.2 Beban Hidup (Sesudah Komposit)
PKEL
= (1 + DLA) . P . 2 = (1 + 0,3 ) . 4900 . 2 = 14332,5 kg/m
qUDL
=q.L.2 = 900 . 5 . 2 = 9000 kg/m
Gambar 3.12 Prilaku Balok Komposit
Gambar 3.13 Kombinasi Beban UDL dan KEL
Beban “D”
= Beban UDL + K EL = 9000 + 14332,5 = 2332,5 kg/m
q1
= 100% . 19566 = 19566 kg
VA
=
.,
= 58208,85 kg Mmax
= (VA . 4,125) – (q1 , 2,975 . 1,75) = (58208,85. 4,125) – (19566 . 2,975. 1,75) =138246,01 kgm
3.5.1.3 Beban Truk “T”
Gambar 3.14 Ilustrasi Pembebanan Truk “T” T
= (1 + 0,3 ) . 112,5 . 1,8 = 263,25 kN = 26325 kg
ΣMB
=0
VA . 9 - T(6,75 + 5 + 4 + 2,25 ) = 0 (VA . 9) – 29325 (6,75 + 5 + 4 + 2,25 ) = 0 VA
= 52650 kg
Mmax
= (VA . 4,5) – (T1 . 1,75) = (52650 . 4,5) – (26325 . 1,75) = 164531,25 kgm
Didapatkan Mmax akibat beban “T” sebesar 164531,25 kgm 3.5.2
Kontrol Profil Gelagar Melintang
3.5.2.1 Kuat Rencana Geser
Kontrol penampang :
ℎ ≤1,10 ≤1, 1 , 49,25<92,46 (OK)
Berdasarkan LRFD Vn
= 0,6 . fy . Aw = 0,6 . fy . (h . tw) = 0,6 . 2500 . (78,8 . 1,6) = 189120 kg
Syarat :
VX ≤∅Vn VX ≤∅Vn = 58208,85kg
= 0,9 . 189120 = 170208 kg
3.5.2.2 Lendutan Ijin
Syarat ; δ’ ≤ δ Syarat ; δ’ ≤ δ, dimana δ adalah lendutan ijin, sedangkan δ’ adalah lendutan yang terjadi (berdasarkan beban hidup saja). δ
=
δ
=
=1,03
Lendutan akibat beban hidup UDL : Untuk perhitungan lendutan akibat beban UDL digunakan program SAP2000
Gambar 3.15 Pemodelan Pembebanan akibat UDL pada Balok Melintang Menggunakan Program SAP Dari hasil analisi progam SAP2000 didapatkan lendutan pada gelagar melintang akibat beban UDL dan KEL sebesar 0,215 cm
Gambar 3.16 hasil Perhitungan Lendutan untuk Balok Melintang akibat Beban UDL dengan SAP2000 Lendutan akibat beban Truck : Untuk perhitungan lendutan akibat beban truk digunakan progam bantu SAP2000.
Gambar 3.17 Permodelan Pembebanan akibat truk pada Balok Melintang Menggunakan SAP2000 Dari hasil analisi progam SAP2000 didapatkan besarnya lendutan akibat beban truk sebesar 0,845 cm
Gambar 3.18 Hasil Perhitungan Lendutan pada Balok Melintang akibat Beban Truck Dipilih sebesar 0,845 cm Cek syarat lendutan ijin : δ’ ≤ δ 0,845 cm ≤ 1,03 cm (OK) 3.5.2.3 Kuat Penampang
Kontrol penampang : Sayap :
≤ ≤ . √ ≤ ≤ √
5,357 < 10,752
Badan :
49,25 < 106,253
Penampang kompak, maka Mn = Mp Mn
= Zx . fy
∅
= 6700 . 2500 = 16750000 kgcm = 167500 kgm Mn = 0,9 . Mn = 0,9 . 167500 = 150750 kgm >
= 138246,01 kgm
3.5.3 Kontrol Gaya Momen Setelah Komposit 3.5.3.3 Perhitungan Lebar Efektif Plat
beff
= 5000 mm (Jarak antara gelagar melintang)
