Materi Diktat Jembatan Komposit

1

PENGENALAN JENIS & BAGIAN STRUKTUR JEMBATAN BAB

5.1. 5.2.

1

SUB POKOK BAHASAN : Jenis-jeins Jembatan Bagian-bagian Struktur Jembatan

1. Tujuan Pembelajaran Umum : Mamapu mengenal jenis-jenis Jembatan Balok Komposit dan mengidentifikasi bagian-bagian struktur dari masing-masing Jenis Jembatan baja

2. Tujuan Pembelajaran Khusus : a. b. c. d.

Menjelaskan jenis-jenis struktur Jembatan Balok Komposit Menjelaskan Bentuk Struktur dari masing-masing Jembatan Balok Komposit Mengindentifikasi Bagian-bagian Struktur Jembatan Mengidentifikasi perbedaan Bagian Struktur Atas dan Bawah

I L U S T R A S I

1.1. Jenis-jenis Jembatan 1.1. Jenis-jenis Struktur Jembatan Baja Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2

Jembatan merupakan suatu bangunan yang dipergunakan untuk melintasi lalulintas dari rintangan yang berupa; sungai ataupun saluran air, lembah, jurang, danau dan jalan raya ataupun jalan KA, harus direncanakan dengan menggunakan jenis struktur dan bahan konstruksi yang tepat sehingga dicapai optimalisasi perencanaan sesuai dengan fungsinya. Jenis jembatan bermacam-macam dilihat dari bentuk dan fungsi pemakaiannya, namun secara garis besar jenis jembatan dapat dibedakan atas : 1.1.1. Klasifikasi Jembatan menurut Material Material yang digunakan Klasifikasi jembatan menurut material yang digunakan dibedakan atas bahan yang dominan dipergunakan, terutama bahan sebagai struktur utama Banguan Atas (Gelagar Induk), yaitu : a) Jembatan Kayu Jenis jembatan ini bangunan atasnya terbuat dari bahan balok kayu sebagai gelagar jembatan dan papan sebagai struktur lantai kendaraan. Bahan kayu yang digunakan diambil dari kayu jenis kelas awet (A) dan kelas kekuatan (I) yang biasanya dari jenis kayu Jati, kayu Bengkirai, kayu Ulin, dan kayu-kayu jenis lain yang tahan terhadap air dan cuaca. Bentuk struktur dari jembatan kayu biasanya berupa ; Jembatan Rangka Batang Kayu dan Jembatan Gelagar biasa yang biasanya digunakan pada jembatan bentang pendek. Alat sambung yang digunakan untuk sambungan antara elemen jembatan digunakan Baut Biasa dengan pelat simpul dari pelat baja .

Tampak potongan melintang bentang

)

Gambar. 1.1.a. (Jembatan Gelagar) Kayu

b). Jembatan Pasangan Batu

Jembatan jenis ini seluruh struktur baik struktur bawah (Sub structrure) dan struktur atas (Super structure) dibuat dari pasangan batu kali atau bata merah Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


3

)))BBBBatu)

Gambar. 1.1.b. (Jembatan Pasangan Batu)

yang merupakan jenis jembatan dengan struktur sistim grafitasi

yang

kekuatannya mengandalkan dari berat struktur. Bentuk dari jembatan ini sebagian besar berbentuk struktur lengkung dibagian bentang yang harus menahan beban utama seperti pada gambar berikut

c). Jembatan Baja Jembatan dengan material baja merupakan jembatan yang banyak digunakan disamping jembatan dengan material beton. Jembatan jenis ini bermacammacam tipe dan bentuknya, seperti Jembatan Gelagar Biasa, Jembatan Gelagar Box, Jembatan Gelagar Plat Girder, Jembatan Rangka Batang, Jembatan Gantung yang sangat tergantung dari bentang jembatan, yang akan dijelaskan pada pasal berikut. d). Jembatan Beton Jembatan dengan material beton banyak digunakan dan perkembangan teknologi jembatan beton sangat pesat baik teknologi strukturnya maupun cara pelaksanaannya. Jembatan dengan material beton sering dilaksanakan dengan cara cor ditempat atau dengan beton pracetak. Tipe jembatan beton ini antara lain : Jembatan Monolit, jembatan Prategang, Jembatan Komposit, yang akan dijelaskan pada pasal berikut.

1.1.2.

Klasifikasi Jembatan menurut kegunaan :

a) Jembatan Jalan Raya : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


4

Jembatan yang digunakan untuk menghubungkan jalan raya yang melintasi rintangan seperti sungai, jalan lain dan sebagainya, untuk dilewati

lalu-lintas

kendaraan darat.

Gambar. 1.1.c. (Jembatan Jalan Raya)

b) Jembatan Kereta Api : Jembatan yang digunakan untuk menghubungkan jalan Rel yang melintasi rintangan seperti sungai, jalan lain dan sebagainya, untuk dilewati Kereta Api.

Gambar.1.1.d (Jembatan Kerata Api)

c) Jembatan Penyeberangan Orang (JPO) : Jembatan yang digunakan untuk penyeberangan orang / pelajan kaki yang melintasi rintangan jalan (seperti jalan raya, jalan KA dsb).

Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


5

Gambar. 1.1.e.

(Jembatan

Penyebrangan Orang )

d) Jembatan Lain-lain : Jembatan yang digunakan untuk menghubungkan Saluran Air, Pipa gas, Pipa minyak,

Kabel Aliran Listrik dan sebagainya yang melintasi rintangan. Dan

biasanya jembatan ini didekatkan dengan jembatan lintasan lalu-lintas agar mudah merawatanya dan inspeksi dari sarana yang dilintaskan.

1.1.3.

Klasifikasi Jembatan menurut Bentuk Struktur :

Didasarkan pada bentuk atau tipe stuktur jembatan, jembatan dibedakan dari bentuk struktur Gelagar induknya yaitu Gelagar yang menopang seluruh elemen struktur jembatan dan mentransfer seluruh beban struktur yang langsung berhubungan dengan bangunan bawah. Adapun bentuk struktur jembatan terdiri atas : a) Jembatan Balok Gelagar Biasa Jembatan ini digunakan pada jembatan dengan bentang pendek sampai sedang dan beban hidup yang lewat relatif kecil (Jembatan Penyeberangan Orang dan sebagainya). Gelagar Induk jembatan ini merupakan struktur balok biasa yang menumpu pada kedua Abutment dengan susunan struktur ; Gelagar Induk-Pelat Lantai Kendaraan, dengan dilengkapi Tiang Sandaran (non struktur), seperti pada jembatan gelagar biasa dengan material kayu atau baja seperti pada gambar berikut.

Gambar. 1.1.f (Jembatan Balok Biasa)

b) Jembatan Balok Pelat Girder.


Moeljono


6

Jenis jembatan ini sering digunakan pada jembatan jalan KA dengan bentang sedang. Struktur Gelagar Induk jembatan merupakan Balok profil buatan dari pelat baja dengan tebal tertentu disusun sedemikian rupa sehinggga merupakan Balok yang profosional dan efektif untuk menahan beban yang bekerja yang menopang gelagar meintang dan memanjang yang dengan bentuk struktur seperti gambar berikut.

Gambar. 1.1.g. (Jembatan Gelagar Pelat Girder)

c) Jembatan Balok Monolit Beton Bertulang Merupakan Jembatan Beton bertulang yang antara Gelagar Induk dan Pelat lantai Kendaraan dicor bersamaan dan menyatu sebagai Balok ”T”. Seluruh struktur yang terdiri dari Balok dan pelat lantai, yang juga sering diantara balok dipasang balok diafragma menopang diatas Abutment, seperti gambar berikut.

Gambar. 1.1.h. (Jembatan Balok Beton Monolit))

d) Jembatan Gelagar Komposit Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


7

Jembatan ini Gelagar Induknya merupakan paduan dari dua jenis material yaitu Balok profil baja dengan pelat lantai beton bertulang yang dihubungkan dengan penghubung geser (Shear Connector), Jenis jembatan ini sering digunakan ada jembatan dengan bentang relatif panjang, yang efektif adalah dari bentang 15 meter sampai dengan 30 meter dan biasanya digunakan pada struktur dengan balok diatas dua bentang (Simple Beam). Bentuk dan susunan dari Jembatan komposit seperti gambar berikut.

Gambar 1.1.i. (Jembatan Komposit Baja-Beton)

e) Jembatan Rangka Batang Struktur jembatan baja rangka batang mempunyai tipe rangka yang banyak jenisnya. Struktur jembatan rangka batang dengan material profil-profil baja digunakan pada jembatan dengan bentang yang relatif panjang. Susunan dari struktur jembatan rangka batang ini terdiri dari; Struktur rangka batang dipasang di bagian kiri-kanan yang merupakan Gelagar Induk, yang menopang Gelagar Melintang dan gelagar memanjang yang bekerja menahan beban kerja dari lantai kendaraan, seperti pada gambar berikut.


Moeljono


8

Gambar. 1.1.j. (Jembatan Gelagar Rangka Batang)

f) Jembatan Gantung Jembatan Gantung merupakan struktur jembatan yang terdiri dari struktur penopang yang berupa Tiang (pilar atau Menara), struktur Jembatan berupa Gelagar Induk dan gelagar melintang, Lantai Kendaraan, Penjangkar Kabel dan Kabel Penggantung yang

membentang

sepanjang bentang

sejajar dengan arah

memanjang jembatan, dimana kabel sebagai struktur utama yang mentransfer seluruh beban ke bagian bawah jembatan yang berupa Abutmen, penjangkar kabel dan tiang Penopang. Seluruh kabel diikat dan ditopangkan pada penjangkar kabel dan tiang penopang utama, kabel sebagai penopang seluruh bangunan atas, seperti pada gambar berikut :


Moeljono


9

Gambar. 1.1.k. (Jembatan Gantung )

g) Jembatan Balok Beton Prategang (Pre Strees) Gelagar Induk dari jembatan ini merupakan balok beton bertulang yang diberi pra tegangan dari kabel yang dipasang sedemikian rupa sehingga seluruh beban hidup jembatan dapat di lawan dengan prategangan yang didapat dari penarikan kabel dalam tendon yang diletakkan di dalam tubuh balok tersebut. Jembatan ini sering digunakan pada jembatan dengan bentang yang relatif panjang, seperti yang terlihat pada gambar Jembatan Layang Mono rell

Gambar. 1.1.l (Jembatan Prategang)


Moeljono


10

h) Jembatan Tipe Lain Jembatan tipe dengan jenis struktur yang lain seperti Jembatan Pelengkung tiga sendi Jembatan Kombinasi dari Struktur yang ada, merupakan jembatan dengan struktur utama adalah merupakan jenis struktutr seperti yang dijelaskan pada pasalpasal diatas.

1.1.4.

Klasifikasi Jembatan menurut Kelas Muatan :

Didasarkan pada prosentase muatan hidup yang dapat melewati jembatan dibandingkan dengan kendaraan standar, yaitu terdiri atas : 

Jembatan Kelas Standar (A/I) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 100 % muatan “T” dan 100 % muatan “D”. Dalam hal ini lebar jembatan adalah (1,00 + 7,00 + 1,00) meter



Jembatan Kelas Sub Standar (B/II) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 70 % muatan “T” dan 70 % muatan “D”. Dalam hal ini lebar jembatan adalah ( 0,50 + 6,00 + 0,50 ) meter



Jembatan Kelas Low Standar (C/III) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 50 % muatan “T” dan 50 % muatan “D”. Dalam hal ini lebar jembatan adalah (0,50 + 3,50 + 0,50) meter


Moeljono


11

1.2. Bagian-Bagian Struktur Jembatan :

Struktur jembatan terbagi atas Konstruksi Bangunan atas (Superstructure) dan Konstruksi Bangunan Bawah (Substructure), yang terdiri atas bagian-bagian struktur sebagai berikut. 1.2.1. Struktur Bangunan Atas (Superstructure) : Merupakan struktur yang langsung menerima semua beban termasuk beban hidup lalulintas dan berat sendiri struktur, bentuk struktur bangunan atas ini menggambarkan tipe atau jenis strukutur jembatan. Bangunan atas terdiri dari bagian-bagian : a)

Pelat Lantai Kendaraan Merupakan bagian konstruksi jembatan yang langsung menerima beban lalu-lintas yang berjalan di atasnya, yang di dalam perencanaan diperhitungkan terhadap beban hidup/muatan “T” dari tekanan gandar roda kendaraan dan berat konstruksi yang dipikulnya (termasuk berat sendiri lantai). Lantai kendaraan biasanya digunakan balok papan kayu atau yang sering digunakan adalah lantai beton bertulang. Lantai kendaraan diletakkan langsung di atas Gelagar Induk atau gelagar memanjang pada jembatan Rangka Batang. b)

Trotoar

Merupakan bagian layanan jembatan yang digunakan untuk sarana pejalan kaki, yang berada dibagian pinggir kiri-kanan lantai kendaraan. Ketinggian permukaan lantai trotoar dibuat lebih tinggi dari pada ketinggian permukaan lapisan aus lantai kendaraan. Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


12

c)

Tiang Sandaran :

Tiang sandaran yang dilengkapi dengan pipa sandaran merupakan bagian struktur jembatan yang dipasang dibagian tepi luar lantai trotoar sepanjang bentang jembatan berfungsi sebagai pengaman untuk pejalan kaki yang lewat diatas trotoar, juga merupakan konstruksi pelindung bila terjadi kecelakaan lalu-lintas.

Gambar. 1.2.a. Konstruksi Trotoar dan Tiang Sandaran

d) Gelagar Memanjang (Balok Lantai) Merupakan bagian konstruksi jembatan yang berfungsi memikul lantai kendaraan yang kemudian meneruskan beban-beban tersebut kebagian konstruksi di bawahnya. e) Gelagar Melintang Adalah bagian konstruksi yang berada di bawah gelagar memanjang untuk memikul gelagar memanjang yang akan diteruskan ke gelagar induk. Gelagar ini akan menahan momen lentur dan momen punteir bila terjadi gaya-gaya arah melintang jembatan seperti angin dan gempa. f) Gelagar Induk Merupakan bagian utama konstruksi bangunan atas, yang berfungsi meneruskan seluruh beban yang diterima bangunan atas dan diteruskan ke bangunan bawah. Gelagar induk biasanya biasanya berupa Rangka Batang atau Balok Girder dan Balok Komposit. g. Tumpuan Jembatan


Moeljono


13

Sebagai bagian struktur yang diletakkan diatas Abutmen dan Pilar sebagai landasan Gelagar Induk menumpu di bagian struktur bawah. Bahan yang sering digunakan sebagai Tumpan ini adalah Besi Cor (Berupa Roll dan Engsel), dan Lempengan Super Rubber Elasitic yang dilapisi pelat baja. h. Drainase Drainase pada Jembatan

berfungsi untuk mengalirkan air yang ada di lantai

kendaraan ke saluran pembuang sehingga tidak menggenangi lantai kendaraan jembatan, yang sangat mengganggu jalannya lalu-lintas yang melewatinya. Letak dan susunan dari drainase ini ditunjukkan pada gambar berikut:

Lantai Trotoir Lantai Kendaraan

Gambar. 1.2.b. Drainase Lantai Kendaraan

Secara keseluruhan susunan dari struktur bangunan atas dari konstruksi jembatan dicontohkan Jembatan Balok Komposit seperti berikut:

Gambar .2.1.c. (Bagian–bagian Struktur Bangunan Atas dari Jembatan Jangka Batang)


Moeljono


14

Gambar. 2.1.d. (Pelaksanaan Bangunan Atas Jembatan Rangka Bantang Dengan Balok Strenger Komposit)

1.2.2. Struktur Bangunan Bawah (Sub Structure) Merupakan struktur yang berhubungan langsung dengan tanah pendukung atau pondasi jembatan, yang berfungsi meneruskan beban dari seluruh bangunan atas lewat tumpuan jembatan yang diteruskan ke tanah pendukung /pondasi. Bangunan bawah ini terdis atas : a)

Abutment Bagian yang memikul kedua pangkal jembatan yang terletak di ujung bentang jembatan (di tepi-tepi lebar lintasan) yang berfungsi untuk meneruskan seluruh beban bangunan atas ke pondasi/tanah pendukung, bagian ini dibangun dari bahan beton bertulang atau pasangan batu kali yang dilengkapi dengan sayap Abutment.

Gambar. 2.1.e. (Abutment)

b. Pilar Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


15

Merupakan bagian lain dari bangunan bawah yang terletak di bentang jembatan diantara pangkal jembatan, berfungsi seperti Abutment yang membagi beban dan memperpendek bentang jembatan. Biasanya dibangun dari Beton bertulang atau tiang panjang (beton atau Pipa baja) dan di atasnya terdapat kepala pilar.

Gambar. 2.1.f (Pilar Jembatan Rangka Batang)

Gambar Pelaksanaan Pilar Beton

c)

Pondasi


Moeljono


16

Pondasi berfungsi menyalurkan dan meratakan beban dari abutment ke tanah pendukung. Penggunaan jenis pondasi tergantung dari kondisi tanah pendukung.


Moeljono


17

Gambar. 2.1.g. Struktur Bangunan Bawah (Pilar dan Pondasi Jembatan)

1.3. Rangkuman

A. Jenis Jembatan diklasifikasikan menurut : 1. Material yang digunakan : a Jembatan Kayu b Jembatan Pasangan Batu/Bata c Jembatan Beton d Jembatan Baja e Jembatan Komposit Baja dan Beton 2. Kegunaan Lalu-lintas yang dilewatkan : a Jembatan Kereta Api b Jembatan Lalu-lintas Jalan Raya c Jembatan Penyeberangan Orang (JPO) d Jembatan Pelintasan Instalasi (Pipa, Saluran Air, Kabel dll) 3. Bentuk Struktur : a . Jembatan dengan Balok Biasa


Moeljono


18

Terdiri dari : Gelagar Induk (Balok Kayu, beton , Baja ) Pelat Lantai Kendaraan (Pelat Beton, Papan ) Tiang Sandaran (Non Struktur)

b . Jembatan Beton Monolit

Bagian Gelagar Induk dari Balok beton bertulang menyatu dengan Pelat lantai kendaraan dan Tiang sandaran. c . Jembatan Komposit Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


19

Gelagar Induk dari Profil Baja dengan diberi Penghubung Geser (Shear Connector) Pelat lantai dicor diatasnya, sehingga kekuatan balok dapat dihitung sebagai Balok ”T” komposit baja beton. d . Jembatan Prategang Pelat Lantai Kendaraan Gelagar Induk Balok Beton

Kabel Prategang Setengah Bentang

Terdiri dari : Gelagar Induk Balok Beton Bertulang dengan Kabel Prategang Kabel Prategang (Kabel Inti dan Tendon) Blok Pengunci Kabel (End Block) Pelat Lantai Kendaraan (biasanya pracetak ) e . Jembatan Balok Pelat Girder (Jalan Kerata Api) Balok Profil Girder (Bisa berbentuk BOX Lantai Kendaraan (Jalan KA) Gelagar Melintang Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


20

Pada Jembatan Jalan Raya . Balok Girder bisa berupa Box Girder (Contoh di Jembatan Layang Tomang Jakarta)

f . Jembatan Rangka Batang

Gelagar Induk merupakan struktur rangka batang yang menahan semua beban kerja melalui Gelagar Melintang (Cross Girder) dan memanjang .


Moeljono


21

Jembatan Gantung Pilar Utama Kabel Utama Tali Penggantung Struktur Atas Jembatan

Penjangkar Kabel

4. Kelas Muatan 

Jembatan Kelas Standar (A/I) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 100 % muatan “T” dan 100 % muatan “D”. Dalam hal ini lebar jembatan adalah (1,00 + 7,00 + 1,00) meter



Jembatan Kelas Sub Standar (B/II) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 70 % muatan “T” dan 70 % muatan “D”. Dalam hal ini lebar jembatan adalah ( 0,50 + 6,00 + 0,50 ) meter



Jembatan Kelas Low Standar (C/III) : Merupakan jembatan kelas standar dengan perencanaan 50 % muatan “T” dan 50 % muatan “D”. Dalam hal ini lebar jembatan adalah (0,50 + 3,50 + 0,50) meter

B. Bagian Struktur Jembatan Terdiri dari 1. Struktur Jembatan dibagi menjadi dua (2) bagian : a Struktur Bagian Atas (Super Structure) b Struktur Bagian Bawah (Sub Structure) 2. Struktur Bagian Atas terdiri : a Pelat Lantai Kendaraan b Lantai Trotoar c Tiang Sandaran d Gelagar Memanjang e Gelagar Melintang f Gelagar Induk g Tumpuan Jembatan Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


22

h Drainase 3. Struktur Bagian Bawah terdiri dari : a

Abutment

b

Pilar Jembatan

c

Pondasi

1.4. Test Formatif 1.4.1. Pre Test Pertanyaan : 1.

Apa yang saudara ketahaui tentang jembatan?

2.

Gambarkan Bentuk Jembatan Balok Komposit yang pernah saudara lihat!

3.

Sebutkan beberapa bentuk jembatan Balok Komposit yang saudara ketahui?

4.

Sebutkan Bagian struktur Jembatan?

Jawaban : 1. ................................................................................................................ 2. ................................................................................................................ 3. ................................................................................................................ 4. .........................................................................................................................

1.4.2. Latihan Soal (Bentuk Tanya jawab langsung saat perkuliahan) 1.4.3. Post Test 1. Ada berapa klasifikasikan Jembatan yang anda ketahui ? Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


23

2.

Apa maksud dari Klasifikasi Jembatan menurut Kelas muatan ? Jelaskan ada berapa Kelas muatan ? 3. Ditinjau dari bentuk struktur jembatan, ada berapa bentuk struktur ? 4. Jelaskan fungsi masing-masing bagian struktur jembatan ? 5. Gambarkan sket dari struktur jembatan Balok Komposit, jelaskan elemenelemen strukturnya ? 6. Ada berapa bagian struktur Jembatan ? 7. Sebutkan Bagian-bagian yang termasuk Struktur Atas jembatan ? 8. Sebutkan Bagian-bagian yang termasuk Struktur Bawah jembatan ? 10. Gambarkan Susunan elemen struktur dengan benar dari Struktur Atas jembatan ! 11. Apa Fungsi dari Drainase yang ada di bagian Struktur Atas Jembatan ? 12. Apa fungsi dari Abutment Jembatan ?


Moeljono


24

PENGENALAN KOMPOSIT SEBAGAI BALOK GIRDER JEMBATAN 2.1. 2.2. 2.3.

BAB

SUB POKOK BAHASAN :

Pemahaman Struktur Komposit Balok Komposit Baja-Beton Teori Dasar Balok Komposit

2

2.1 Pemahaman Struktur Komposit 2.1.1

Pembahasan Umum Struktur Komposit Aksi komposit atau konstruksi komposit dalam struktur adalah interaksi dari

elemen struktur yang berbeda dan dapat terjadi dengan menggunakan material yang sama atau berlainan. Termasuk dalam konstruksi komposit adalah balok baja-beton, kolom baik terbungkus penuh atau sebagian, atau diikat dengan menggunakan ‘shear connector’ dan balok beton. Konstruksi komposit yang paling umum dalam bangunan adalah komposit baja-beton dimana baja dan plat beton bertulang (cor ditempat atau prefab) dihubungkan dengan shear connector sehingga bekerja sebagai satu kesatuan.


Moeljono


25

Balok baja dapat terbungkus penuh dalam beton, terbungkus sebagian, atau ditempatkan dibawah plat. Jika selimut beton atau beton pembungkus monolit mempunyai ketebalan minimum tertentu, ikatan dengan balok baja akan memberikan aksi komposit dan akan didapat tambahan kekakuan. Untuk menjamin terjadi aksi komposit maka harus disediakan shear connector berupa stud, tulangan baja, atau bentuk lain yang dilas pada flens atas dari balok baja dan tertanam dalam plat beton.

2.1.2 Tipe Konstruksi Komposit Beberapa sistem komposit dari material konstruksi yang sama dan berlainan akan dibahas disini. Sistem komposit dari material yang sama adalah: 1.

Struktur monolit, misalnya elemen struktur beton cor ditempat (pondasi, kolom, balok, portal, shear wall, pelat, panel).

2. Struktur komposit, yaitu antara elemen struktur precast dengan elemen beton cor ditempat. Contoh: balok beton cor ditempat dengan plat precast beton bertulang. 3. Struktur orthotropik, terjadi pada balok baja yang berinteraksi dengan plat baja. 2.1.3 Aksi Komposit Vs Non Komposit Hasil penelitian menunjukan bahwa konstruksi komposit akan kompetitif dibandingkan dengan struktur baja dan beton bertulang pada struktur dengan bentang medium dan panjang. Kelebihan konstruksi komposit dengan non komposit bervariasi tergantung jenis struktur, lokasi, harga material dan pekerja. Namun segara garis besar keuntukngan struktur komposit pada konstruksi jembatan dapat diresumekan sebagai berikut : 1. Tinggi balok baja dapat dikurangi karena berkurangnya beban mati yang diterima oleh baja relatif kecil 2. Kapasitas beban layan dapat ditingkatkan 3. Berat struktur secara keseluruhan semakin ringan, jadi juga akan mengurangi biaya bangunan secara keseluruhan (termasuk Bangunan Bagian Bawah) 2.1.4

Peranan Penting dari Transfer Geser dalam Aksi Komposit (Shear Connector)


Moeljono


26

Aksi komposit antara baja dan beton memperlihatkan adanya interaksi antara keduanya dan transfer geser pada sambungan. Balok baja yang terbungkus seluruhnya oleh beton terdapat luas transfer geser yang cukup besar. Pada balok baja yang terbungkus beton, terdapat transfer geser yang lebih kecil akibatnya adanya ikatan dan friksi pada pertemuan baja dan plat lantai. Hal ini tidak dapat diharapkan jika terjadi beban yang dapat menghilangkan ikatan, misalnya beban siklis. Shear connector diperlukan untuk memberikan aksi komposit dengan dua tujuan: 1. Mentransfer gaya geser antara baja dan beton, sehingga membatasi geseran pada sambungan. Hal ini untuk menjamin balok-pelat bekerja sebagai satu kesatuan untuk menahan lentur longitudinal dengan satu garis netral untuk penampang komposit. 2. Untuk mencegah lendutan keatas antara balok baja dengan pelat beton, yaitu untuk menghindari terjadinya pemisahan baja dan beton pada arah tegak lurus permukaan sambungan. 2.1.5

Konsep Perencanaan Elemen Struktur Komposit

Prilaku dan desain elemen struktur komposit untuk berbagai beban dan kondisi lingkungan harus memperhatikan: 1. Kekuatan: lentur, aksial, vertikal, buckling geser dari flens. 2. Sifat layan: defleksi jangka pendek dan jangka panjang, kontrol retak, pergeseran longitudal, vibrasi, dan pengaruh fisik. 3. Ragam keruntuhan dan daktilitas: batas keamanan pada kondisi batas yang berbeda. 2.2 Struktur Komposit Baja dan Beton 2.2.1

Material Komposit Ciri struktur komposit berdasarkan pada sifat interaksi antara struktur elemen

baja dan beton yang dirancang untuk memanfaatkan kekuatan maksimum dari tiap material dalam menahan beban. Elemen dan sistem komposit yang dihasilkan secara umum menggambarkan tingkat efisiensi tinggi dalam menahan beban sehingga biaya menjadi efektif lebih ringan. Karakteristik terpenting dari struktur baja adalah kekuatan yang tinggi, modulus elastisitas tinggi, dan daktilitas yang tinggi, yang menghasilkan dimensi elemen Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


27

berukuran kecil, bentang bersih yang panjang, dan sifat adaptif yang baik dalam pembuatan dan penggunaannya. Kelebihan utama lainnya, berhubungan dengan ringannya baja persatuan luas bangunan, stabilitas dimensional bangunan, kemudahan untuk dimodifikasi, dan kecepatan pembangunan yang dihasilkan dari prepabrikasi elemen dan sambungan. Konstruksi beton memiliki sifat tahan api, baik daya lekat massa yang tinggi dan biaya material yang relatif rendah. Konstruksi Beton ini dapat diubah kedalam bentuk apapun asal dapat menghasilkan konstruksi yang kompleks dan bentuk-bentuk arsitektural, termasuk bentuk pracetak yang dibuat memiliki bentuk struktural yang efisien. Pengguanaan beton dalam konstruksi komposit menguntungkan pada aplikasi berikut : -

Pelat lantai (Floor framing) yang mempunyai sifat isolasi pada beton. Pelat lantai beton membentuk diafragma horizontal yang kaku, memberikan stabilitas pada sistem bangunan ketika mendistribusikan kekuatan gempa pada beban lateral yang menahan elemen.

2.2.2

Pembebanan Pada Struktur Komposit Desain elemen struktur komposit harus memperhitungkan sambungan antara

material baja dan beton, yang ditandai dengan interaksinya bergantung waktu, termasuk pengaruh daya tahan terhadap beban konstruksi sementara, pembagian beban, dan kesesuaian deformasi. Perubahan selanjutnya dalam pembagian beban dikarenakan adanya pemuaian dan penyusutan dari beton. Beban mati (Dead load) meliputi berat sendiri dari semua elemen tetap meliputi rangka baja, dinding dan kolom beton, selubung

beton, plat lantai, lantai baja dan lain

sebagainya. Beban hidup (Live load) meliputi semua beban yang diasumsikan berubah setelah digunakan pada struktur lengkap. Beban hidup pada bangunan jembatan meliputi beban Lalu-lintas yang terdiri dari Muatan “T” dan muatan jalur “D”. Ada atau tidak adanya penyokong pada saat pemasangan konstruksi mengakibatkan adanya hubungan langsung antara beban mati dan beban hidup dalam material Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


28

komposit. Dulu sistem rangka lantai komposit sering didesain sebagai sokongan untuk mencegah tegangan lentur berlebihan akibat beban mati pada elemen konstruksi baja yang disebabkan oleh berat baja dan beton segar. Tetapi, tegangan tinggi seperti itu adalah kekhasan dari konstruksi tanpa sokongan ”unshored”. Percobaan pada balok komposit menunjukkan bahwa redistribusi tegangan berlangsung dalam penampang komposit ketika mendekati batas maksimum. Kekuatan maksimum penampang komposit tidak tergantung pada ada atau tidaknya sokongan pada saat konstruksi. Sebagai hasilnya,

seluruh

beban yang awalnya diasumsikan, dapat bertindak

berdasarkan penampang komposit keseluruhan, juga pada desain tegangan. Selain itu, perkiraan defleksi akibat beban mati dari konstruksi harus berdasarkan pada kekakuan penampang baja itu sendiri. 2.2.3

Sistem Struktur Komposit Yang termasuk kedalam sistem lantai komposit adalah penyokong balok baja

struktural, balok melintang, gelagar, atau rangka yang dihubungkan oleh sambungan geser (shear connector) dengan pelat lantai beton untuk membentuk sebuah balok T efektif yang tahan terhadap beban terutama beban lentur akibat gravitasi. Kemampuan dari sistem ini diakibatkan oleh sifat kuat dari komponen lantai beton itu, kemampuan jarak bentang baja, dan kemampuan elemen baja. Keuntungan dari sistem lantai komposit yaitu efisien dalam biaya material, tenaga kerja dan waktu pekerjaan. 2.2.3.1 Pelat Lantai Pelat lantai komposit adalah sistem pelat lantai yang terdiri dari lembaran tipis baja berprofil atau bergelombang yang dikombinasikan dengan campuran beton (Gambar 2.1). Lembaran baja tersebut berfungsi untuk bekisting tetap dan sebagai pengganti tulangan tarik.

pelat beton tulangan penghubung geser

Lembaran baja Embossments

Struktur Baja Jembatan balok baja u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


29

Gambar 2.1 Pelat Komposit

Menurut SNI-LRFD 13.1, lebar effektif pelat lantai (bE) seperti pada Gambar 2.2 yang membentang pada masing-masing sisi dari sumbu balok adalah : 1

-

bE ≤

-

bE ≤ ½ jarak bersih antara sumbu balok-balok yanh bersebelahan;

-

bE ≤ jarak ke tepi pelat.

8

dari bentang balok jarak antara tumpuan ;

b b/n (b/n)eff

t=to

N.A.(full) Yb

N.A.(Partial) Yeff

h d

As

Gambar 2.2 Pelat Komposit

Aksi komposit antara pelat lantai baja gelombang dengan pelat beton dapat terbentuk melalui lekatan kimia dan friksi aktif antara kedua material, kekangan pasif, profil dek dan adanya bentuk geometris yang khas pada lembaran baja serta mampu pula menahan gaya geser yang terjadi. 2.2.3.2 Lembaran Baja Bergelombang (Deck) Untuk dek baja bergelombang yang menahan beban lentur, SNI 03-1729-2002 [2002:88] seperti yang terlihat pada Gambar 2.3 memberikan persyaratan sebagai berikut : 1. Tinggi nominal gelombang hr ≤ 75 mm (3 in) Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


30

2. Lebar rata-rata gelombang wr ≥ 50 mm (2 in) 3. Pelat beton harus disatukan dengan balok baja melalui penghubung geser jenis paku yang dilas, diameter penghubung geser ds ≤ 20 mm 4. Ketebalan pelat beton di atas dek baja ≥ 50 mm

Gambar 2.3 Persyaratan Untuk Dek Baja Bergelombang dan Penghubung Geser Jenis Paku

Umumnya pelat beton komposit bekerja sebagai pelat satu arah yang membentang di antara balok-balok penyangga. Pelat dalam konstruksi komposit tidak hanya sebagai pelat untuk menahan beban hidup melainkan juga sebagai bagian dari balok. Dalam hal ini pelat bekerja sebagai pelat penutup untuk flens atau balok baja yang akan menambah kekuatan balok. Fungsi dari lembaran baja bergelombang (deck) adalah : -

Sebagai Platform kerja konstruksi

-

Sebagai perancah untuk pelat beton

-

Sebagai perkuatan pada dasar pelat

Ketebalan lembaran bervariasi dari 0,75 – 1,5 mm (0,0295-0,0591in). Ketinggian deck bervariasi dari 38-80 mm (1,496-3,149 in). 

Pelat Lantai Komposit United Steel Deck (USD)

Perancangan pelat lantai menggunakan bantuan tabel perancangan pelat lantai komposit produksi United Steel Deck (USD) dari PT. Gunung Garuda, tabel tersebut telah memperhitungkan faktor-faktor sebagai berikut: 1. Menggunakan atau tidak menggunakan sokongan sementara (temporary shores) pada proses konstruksi. 2. Digunakan tulangan susut dan suhu

wire mesh dengan rasio sebesar

0,00075 x luas beton (0,00075 Ac) di atas dek baja, dipasang sejarak ¾ in hingga 1 in dari atas permukaan beton. 3. Lendutan dan beban terfaktor yang diperhitungkan: Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


31

a.

Pada saat proses konstruksi, lendutan diakibatkan oleh berat sendiri beton basah, dek baja, dan beban konstruksi 20 psf yang telah dikalikan dengan faktor pembebanan masing-masing sebesar 1,6; 1,2; dan 1,4. besarnya lendutan yang diperhitungkan adalah L/180 atau ¾ in (yang lebih menentukan).

b.

Setelah beton mengeras, aksi komposit terjadi, lendutan yang diperhitungkan adalah sebesar L/360. Beban terfaktor sebesar 1,2 untuk beban mati (dead load) dan 1,6 untuk beban hidup (superimposed live load) telah diperhitungkan.

4. Pelat diperlakukan sebagai pelat satu arah dengan tumpuan sederhana, tidak terdapat momen negatif pada tumpuannya, sehingga tidak diperlukan tulangan negatif. 

Prinsip Perencanaan Ketika merencanakan pelat komposit, dua keadaan struktur harus diperiksa:

pertama, keadaan sementara saat pelaksanaan, ketika hanya lembaran yang menahan beban yang bekerja; kedua, keadaan permanen, setelah beton yang terikat pada baja memberikan aksi komposit. Keadaan batas dan pembebanan yang relevan harus dipertimbangkan untuk kedua kondisi perencanan tersebut. a. Lembaran berprofil sebagai acuan Diperlukan verifikasi pada keadaan batas (ultimate) dan keadaan beban layan dengan memperhatikan keamanan dan sifat layan dari lembaran berprofil sebagai perancah untuk beton basah. Efek dari semua sokongan pertama yang digunakan selama pelaksanaan, harus disertakan dalam perhitungan pada kondisi perancangan ini. b. Pelat Komposit Diperlukan verifikasi pada keadaan batas dan keadaan beban layan dengan memperhatikan keamanan dan sifat layan dari pelat beton setelah perilaku komposit bekerja dan semua sokongan dilepaskan. 2.2.3.3 Sambungan Baja Beton


Moeljono


32

Ikatan antara pelat beton dan lembaran berprofil harus mampu menyebarkan geser longitudinal pada permukaan baja dengan beton. Pada Gambar 2.4, sambungan ini bisa dibuat dalam satu cara atau lebih seperti berikut : 

Dengan menyertakan bentuk rusuk yang menghasilkan ikatan melalui friksi (lihat Gambar 2.4 (a,b)).



Dengan tarikan pada flens atau rusuk lembaran baja tersebut (Gambar 2.4 (c)).



Dengan memberi angkur pada ujung pelat, yang terdiri dari sambungan stud yang dilas sepanjang lembaran (Gambar 2.4 (d)), sambungan geser shot-fired (Gambar 2.4 (e)), atau oleh deformasi rusuk (Gambar 2.4 (f)).

(e)

(f)

Gambar 2.4 Bentuk Umum Kuncian Pada Pelat Komposit

2.2.3.4 Pembebanan Pada Struktur Pelat Komposit Beban dan gaya-gaya yang harus ditinjau untuk keadaan ultimate dan layan, diberikan dalam SNI 02 –2003. Untuk keadaan dimana lembaran berprofil sebagai perancah, beban-beban berikut harus diperhitungkan dengan mempertimbangkan semua efek sokongan: Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


33

o Berat sendiri lembaran berprofil o Berat beton basah o Beban selama pelaksanaan o Beban penyimpanan sementara Beban pelaksanaan menunjukkan berat pekerja, semua beban yang terjadi pada saat pengecoran beton. Untuk keadaan dimana baja dan beton beraksi komposit, beban yang beraksi pada pelat harus mengikuti SNI 02 –2003. -

Berat sendiri pelat (lembaran berprofil dan beton)

-

Berat finishing lantai

-

Beban hidup yang berupa beban “D” dan beban “T”

Untuk keadaan beban layan, nilai beban dengan durasi yang panjang diperlukan untuk perhitungan deformasi yang menyertakan perhitungan rangkak dan susut beton. 2.3 Teori Dasar Balok Komposit 2.3.1

Sistem dan Komponen Balok komposit telah lama dikenal sebagai elemen struktur yang paling

ekonomis untuk bangunan sistem lantai yang terbuat dari pelat beton dan profil baja pendukung. Konstruksinya yang aman, kekuatannya yang luar biasa dan perbandingan kekakuan dengan bebannya yang tidak ada duanya, serta karakteristik tahan terhadap api yang menguntungkan membuat balok komposit menjadi komponen sistem yang istimewa dalam penggunaannya Tiga balok komposit yang tradisional telah dikembangkan selama bertahun-tahun untuk menemukan batasan maksimum dan untuk memenuhi kompleksitas instalasi mekanikal, elektrikal dan komunikasi seperti balok komposit dengan web terbuka, komposit joists dan truss serta balok stub (Gambar 2.5). Sistem ini bertujuan untuk mendapatkan perbandingan tinggi dan lebar penampang yang besar pada saat menahan beban lentur yang diterima oleh struktur. Ketiga komponen pada sistem lantai komposit terdiri dari balok, pelat dan sambungan yang masing-masing mempunyai karakteristik material berbeda.

Struktur Baja Jembatan u Balok komposit dengan web terbuka Juruan Teknik Sipil

Moeljono


34

Balok komposit dengan web terbuka

Balok komposit joist dan truss

Balok komposit dengan stub girder system

Gambar 2.5 Balok Komposit

Beton yang digunakan untuk lantai sangat bervariasi dari beton ringan sampai beton normal. Karakteristik dari struktur beton normal sudah banyak dikenal dan tidak dibahas disini. Karena membutuhkan batasan berat sendiri, beton ringan memenuhi spesifikasi untuk dapat digunakan pada lantai komposit. Beton ringan mempunyai batas kekuatan yang sama yaitu 21-35 MPa (3-5 ksi) dan mempunyai karakteristik tegangan tekan yang sama dengan beton normal. Meskipun beberapa beton ringan mempunyai kapasitas tahanan geser yang lebih rendah, batas kapasitas lentur pada elemen ini mempunyai kesamaan dengan kekuatan beton normal. Walaupun tulangan rapat dan pelat tipis, pada pelat harus diperiksa gaya geser longitudinal, ketika retak terjadi sepanjang tulangan atas. Karakteristik daya layan pada beton ringan dan beton normal sangat dipengaruhi oleh rangkak dan susut, perkembangan terakhir dibuat berpori, agregat kasar yang mempunyai daya serap tinggi dan modulus elastisitas yang rendah, keduanya dapat mempunyai pengaruh yang penting terhadap daya layan dalam jangka panjang. Elemen baja dan pelat beton secara mekanis sering kali dihubungkan dengan menggunakan stud baja yang di las pada bagian atas flens pada balok baja (Gambar 2.6)


Moeljono

Sambungan Stud


35

Gambar 2.6 Tipe Sambungan Geser

Tipe lain dari sambungan geser antara lain baja kanal, tulangan yang dibengkokan dan pelat yang dilas langsung pada bagian atas balok baja. Kebanyakan lantai komposit dibuat dengan pelat beton yang di cor pada lembaran baja yang digunakan sebagai acuan dan perancah. 2.3.2

Aksi Komposit Pada balok komposit, penampang IWF dihubungkan dengan pelat beton. Pada

umumnya, diasumsikan bahwa balok komposit mendapatkan beban lentur dimana balok baja menahan gaya tarik dan pelat beton menahan gaya tekan. Untuk menyalurkan geser horizontal pada permukaan (interface) antara balok baja dan pelat beton dapat melalui adhesi, gesekan dan tahanan. Kecuali untuk penampang baja yang diselimuti oleh beton, adhesi dan gesekan pada umumnya diabaikan dikarenakan kurang tahan uji. Diasumsikan bahwa untuk kebanyakan balok komposit, sambungan gesernya diperoleh dari elemen baja yang dilas pada balok baja dan tertanam dalam beton gambar 2.7. Elemen ini mentransfer gaya antara balok baja dengan sambungan geser dan antara sambungan tersebut dengan pelat beton melalui daya dukung. Tulangan baja Shear connector

Balok komposit

Gambar 2.7 Aksi Komposit Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


36

Tingkatan sambungan yang diberikan pada permukaan (interface) pelat beton dengan balok baja menghasilkan serangkaian peningkatan perilaku. 1

Pada suatu kondisi ekstrim dapat diasumsikan bahwa tidak ada sambungan sama sekali. Respon pelat beton dan balok baja terhadap pembebanan secara independen dan kekuatan luar biasa yang dapat diandalkan diberikan oleh kapasitas plastis dari balok itu sendiri (Gambar 2.8). Hal ini juga terjadi pada struktur baja yang tidak mendapatkan sambungan mekanis antara balok dan pelatnya. Pada kenyataannya kebanyakan struktur ini cenderung menerima beban sebagai komposit pada tingkat layan karena gaya friksi dan adhesi. Tipe konstruksi ini jarang digunakan saat ini karena biaya untuk pemasangan sambungan mekanis biasanya lebih rendah daripada biaya pemasangan penampang balok baja yang lebih besar yang mampu menerima berat sendiri. Bebas bergerak secara vertikal Bebas untuk bergeser

Bentuk deformasi

Distribusi tegangan

Gambar 2.8 Balok Tanpa Aksi Komposit

2.

Pada kondisi ekstrim yang lain kita dapat mengasumsikan terjadi aksi komposit penuh (Gambar 2.9). Balok baja dan pelat beton merespon sebagai satu kesatuan karena tidak adanya pemutusan tegangan pada permukaan (interface). Aksi komposit penuh memerlukan sambungan yang mempunyai gaya geser, lentur dan kekakuan axial yang tak terbatas. Karena tidak ada sambungan geser mekanis yang mampu memberikan tingkat kekakuan sambungan sempurna ini menjadi tidak praktis. Tetapi, sebagian kecil pergeseran (slip) pada permukaan (interface) dan pelat beton tidak akan memberikan pengaruh yang berarti pada kapasitas penampang sehingga sambungan dapat mentransfer geser maksimum yang diperlukan. Desain paling ekonomis untuk sistem ini adalah satu-satunya yang mampu mentransfer sambungan sebagai gaya geser yang lebih kecil daripada kapasitas tarik pada balok baja AsFy atau kapasitas tekan pada beton 0,85 AcFc.


Moeljono


37

Tidak bergeser

Bentuk deformasi

Distribusi tegangan

Gambar 2.9 Balok Dengan Aksi Komposit Penuh

3.

Pada Gambar 2.10, kondisi antara tanpa aksi komposit dengan aksi komposit penuh terdapat kondisi aksi komposit parsial.

Bergeser sebagian

Bentuk deformasi

Distribusi tegangan

Gambar 2.10 Balok Dengan Aksi Komposit Parsial

Pada kasus ini jumlah sambungan yang diberikan lebih kecil dari AsFy dan 0.85 AcFc. Kekuatan yang diberikan oleh interaksi parsial dapat diambil sebagai interpolasi linear antara tanpa aksi komposit dengan aksi komposit penuh. Momen Eksak M komposit M baja Interpolasi linier Minimum Interaksi (25%)

Tingkatan Interaksi (%) Gambar 2.11 Kapasitas vs Tingkatan Interaksi


Moeljono


38

Aksi komposit parsial banyak digunakan karena pada beberapa kasus penampang balok baja lebih besar daripada batas minimum yang diperlukan untuk aksi komposit penuh sedangkan untuk jumlah sambungan geser dapat disesuaikan dengan batas keperluan minimum yang diperlukan. Karena tingkatan daktilitas diperlukan setelah penampang mencapai kapasitas desainnya seperti pada

gambar

2.11, maka peraturan membatasi jumlah minimum interaksi sampai dengan antara 25 50 % sebagai aksi komposit penuh dan merupakan persentasi interaksi yang sangat rendah untuk bisa menghasilkan kegagalan geser tiba-tiba pada sambungan.

2.3.3

Sambungan Geser (Shear Connection) Sambungan geser pada permukaan baja-beton merupakan elemen yang sangat

penting untuk terjadinya aksi komposit pada struktur. Analisis yang akurat menjelaskan bahwa kekuatan sambungan geser diperlukan untuk perhitungan kekuatan yang presisi pada balok komposit. Berbagai macam sambungan geser telah banyak digunakan, tetapi jenis sambungan dengan stud paling banyak digunakan pada dunia konstruksi saat ini. Pada dasarnya semua sambungan geser dirancang untuk dapat menahan gaya geser horizontal yang terjadi pada permukaan antara balok baja dengan plat beton. Beberapa tipe shear connector telah digunakan untuk menahan gaya geser longitudinal dan pergeseran vertikal, diantaranya adalah jenis penghubung geser yang kaku, fleksibel, tipe pengikat, dan baut friksi kekuatan tinggi. Secara garis besar, connector dapat dibagi dua yaitu: kaku dan fleksibel. Tipe penghubung kaku dan kanal (Gambar 2.12 a,b) terbatas pada transfer geser satu arah, sedangkan connector jenis las stud (Gambar 2.12 c) dapat menahan dan mentransfer gaya geser dalam kedua arah tegak lurusnya.


Moeljono


39

a. penghubung geser kaku dengan tulangan baja

b. penghubung geser flexibel dengan profil

Channel

c.. penghubung geser flexible dengan stud

d. penghubung geser dengan baut friksi

Gambar 2.12 Tipe – tipe Penghubung Geser

Gaya geser horizontal yang terjadi diantara pelat beton dan balok baja selama pembebanan harus ditahan sedemikian rupa sehingga gelincir dapat dikekang. Penampang yang sepenuhnya komposit tidak akan mengalami gelincir pada permukaan antara beton dan bajanya. Meskipun lekatan dapat terjadi antara baja dan betonnya, namun tidak dapat diperkirakan dengan pasti kekuatan geser pada bidang pertemuan tersebut. Demikian pula gesekan diantara pelat beton dan balok baja juga tidak menghasilkan kekuatan yang sedemikian. (Salmon, Charles G.,1996:593). Seluruh gaya geser horizontal pada bidang kontak antara balok baja dan pelat beton harus disalurkan oleh penghubung-penghubung geser. Untuk aksi komposit dimana beton mengalami gaya tekan akibat lentur, gaya geser horisontal total yang bekerja pada daerah yang dibatasi oleh titik-titik momen positif maksimum dan momen nol yang berdekatan harus diambil sebagai nilai terkecil dari: (SNI 03-1729-2002:91) 1. 0.85 f’ c Ac 2. AsFy 3. ΣQn Kekuatan nominal sambungan geser dengan stud (Gambar 2.12.c) yang ditanam di dalam pelat beton masif adalah : Qn = 0.5 Asc

f 'c Ec

≤ Asc fusc

(Pers 2.1)


Moeljono


40

Dengan: Asc : Luas penampang sambungan geser jenis paku (mm2) fusc : Tegangan putus penghubung geser jenis paku (Mpa) Qn : Kekuatan nominal sambungan geser (N) Untuk penghubung geser jenis paku yang ditanam didalam pelat beton yang berada diatas dek baja bergelombang, nilai Qn = 0.5 Asc

f 'c Ec

harus dikalikan dengan

faktor reduksi Rs sebesar (SNI 03-1729-2002:92) a. Gelombang dek yang arahnya tegak lurus terhadap balok baja penumpu

Rs =

0.85  wr  N r  hr

    Hs       1.0  1.0    hr  

(Pers 2.2)

b. Gelombang dek yang arahnya sejajar terhadap balok baja penumpu

 w  0.6 r   hr  Rs =

  Hs     hr

   1.0  1.0   

(Pers 2.3)

Dengan: Rs :

Faktor reduksi

Nr :

Jumlah sambungan geser pada setiap gelombang pelat berprofil di perpotongan dengan balok

Hs :

Tinggi sambungan geser ≤ (hr + 75 mm)

hr :

Tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil

wr :

Lebar efektif gelombang pelat baja berprofil

Jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah yang dibatasi oleh titik momen lentur maksimum, positif atau negatif dan momen nol yang berdekatan adalah sama dengan gaya geser horizontal total Vh yang bekerja dibagi dengan kuat nominal satu sambungan geser Qn. N

2.3.4

Vh Qn

(Pers 2.4)

Preliminary Design Balok


Moeljono


41

Perencanaan awal balok (preliminary design balok) dihitung dengan suatu ukuran dan syarat sehingga didapatkan suatu dimensi awal sebagai acuan. Ukuran atau syarat tersebut adalah : 1. Menghitung beban yang bekerja pada balok, wu 2. Menghitung momen yang terjadi pada balok akibat beban Mu 

1 wu .L2 8

(Pers 2.5)

3. Menghitung modulus plastis balok Zx ada

Zx ada 

Mu u Fy

(Pers 2.6)

4. Dengan menggunakan grafik momen dan panjang bentang balok (Lb) pada SNILRFD, maka akan didapat profil balok. Syarat yang harus ditentukan pada profil tersebut adalah modulus plastis profil Zx lebih besar dari modulus plastis yang ada Zx > Zx ada 2.3.5

(Pers 2.7)

Perancangan Balok Komposit Pada perancangan struktur balok komposit, terlebih dahulu mengetahui

ketentuan umum untuk perancangan balok komposit dan batang lentur, menentukan balok kompak atau tidak kompak, momen nominal balok, kuat lentur balok, dan kuat geser balok. 2.3.6

Ketentuan Umum Balok Komposit Ketentuan balok komposit adalah sebagai berikut :

1.

Pada balok tanpa penyokong sementara, beban yang bekerja sebelum beton mengeras hanya ditahan oleh balok baja saja sehingga baja harus memiliki kekuatan yang cukup. Setelah beton mengeras, beban ditahan oleh penampang komposit. Beton dianggap mampu menahan beban bila telah mengeras dan mencapai 75% dari kuat tekannya (f’ c).

2.

Balok yang disokong selama proses konstruksi, beban yang bekerja ditahan oleh penyokong, setelah penyokong dibongkar maka penampang bekerja secara komposit dalam menahan beban.


Moeljono


42

3.

Pada analisis plastis, semua beban yang bekerja ditahan oleh penampang komposit, dimulai ketika kekuatan plastis tercapai sampai terjadi kelelehan pada lokasi sendi plastis.

4.

Balok komposit dengan shear connectors, analisis plastis dapat digunakan apabila penampang baja pada daerah momen positif adalah kompak. Ketika penampang baja pada lokasi momen negatif, beban ditahan oleh baja saja, kekuatan penampang komposit tidak bekerja.

5.

Untuk balok komposit penuh, jumlah penghubung geser (shear connector) harus memadai agar balok mencapai kuat lentur maksimum.

6.

Balok komposit parsial, kuat lentur yang ditahan oleh balok komposit tidak mencapai kekuatan penuh sebab tergantung dari jumlah shear connector yang terpasang.

2.3.7

Ketentuan Batang Lentur Ketentuan batang lentur adalah sebagai berikut :

1.

Lebar efektif pelat beton, lebar efektif yang membentang pada kedua sisi dari sumbu balok tidak boleh lebih dari: a.

Seperdelapan dari bentang balok (jarak antar tumpuan)

b.

Setengah jarak bersih antara sumbu balok yang bersebelahan

c.

Jarak ke tepi pelat Kuat lentur positif rencana balok (bMn), ditentukan sebagai berikut:

2.

Kuat lentur positif rencana Mn balok komposit dengan penghubung geser ditentukan sebagai berikut Charles G. Salmon, John E. Johnson [1996, hal. 588]: a.

Untuk h/tw < (1680/

f yf

)

(2.8) Maka Mn berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit dan

b = 0,85 b. Untuk h/tw > (1680/

f yf

)

(2.9)

Mn berdasarkan superposisi tegangan-tegangan elastis yang memperhitungkan pengaruh tumpuan sementara (perancah) dan b = 0,90 Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


43

dengan : h = tinggi bersih badan profil baja (mm) tw = tebal pelat badan profil baja (mm) fyf = tegangan leleh bagian pelat sayap profil baja (MPa) Kuat lentur negatif rencana balok (bMn), dihitung untuk penampang baja saja,

3.

dengan ketentuan seperti dalam perencanaan balok baja secara plastis (LRFD). 4.

Lendutan pada balok terjadi pada saat proses konstruksi dan setelah aksi komposit terjadi beton mengeras. a.

Pada saat proses konstruksi, beton belum mengeras, beban-beban yang diperhitungkan untuk menghitung lendutan pada balok adalah berat sendiri balok baja, berat beton basah, dan beban hidup konstruksi.

b.

Sedangkan pada saat setelah beton mengeras, beban-beban yang diperhitungkan adalah beban mati (berat sendiri pelat, balok, dan beban superimposed dead load seperti: partisi, utilitas, plafon, finishing lantai, dan sebagainya) dan beban hidup (sesuai dengan fungsi bangunannya).

2.3.8

Menentukan Apakah Balok Kompak atau Tidak Kompak Definisi balok kompak dan tidak kompak adalah:

1.

Penampang kompak Penampang kompak adalah penampang yang mampu mengembangkan distribusi tegangan plastis secara penuh sebelum terjadi tekuk. Yang dimaksud plastis disini adalah tegangan yang terjadi seluruhnya sebesar tegangan leleh. Supaya batang tekan dapat dikelompokkan sebagai kompak maka flens harus tersambung secara b menerus pada salah satu atau kedua webnya dan rasio lebar dan tebal t dari elemen

tekan tidak boleh lebih besar dari nilai rasio batas 2.

p

(Tabel 2.2)

Penampang non kompak Penampang non kompak adalah penampang yang dapat mencapai tegangan leleh pada sebagian penampangnya tetapi tidak pada semua elemen tekannya sebelum terjadi tekuk. Artinya, pada penampang non-kompak tidak terjadi distribusi


Moeljono


44

tegangan secara penuh. Penampang non kompak mempunyai rasio lebar-tebal lebih besar dari

p

tetapi lebih kecil dari  r (Tabel 2.2) Tabel 2.2 Rasio Penampang Batang Tekan pada Profil I

Uraian

Rasio ()

Pelat sayap profil I dan kanal dalam lentur

bf

2t

Pelat sayap profil I hybrid atau tersusun dengan las akibat lentur

bf

2t

Batas rasio lebar terhadap ketebalan p (kompak) r (tidak kompak) 65

f

141

Fy

Fy  10

162

f

( F yf  16,5 ) k c Bagian pelat badan dalam kombinasi tekan dan lentur

unt uk Pu φb Py  0,125

h tw

640



Fy





1

2, 75Pu



b Py





unt uk Pu φb Py  0,125

191



Fy





2,33 

Pu



b Py







970



Fy





1  0, 74

Pu



b Py





253 Fy

Sumber AISC - LRFD

keterangan: bf

= lebar flens

Fy

= kuat leleh profil

Fyf

= kuat leleh pelat sayap

h

= tinggi web 4 h tw

, tetapi 0,35  k c  0,763

kc

=

Pu

= gaya aksial yang bekerja

tf

= tebal flens

tw

= tebal web

bPy

= gaya aksial desain

2.3.9

Kekuatan Lentur Positif Kuat lentur positif berdasarkan distribusi tegangan plastis dapat dibagi menjadi

dua kategori umum, yaitu : Sumbu netral plastis (PNA) terjadi pada beton (slab)

1.

dengan asumsi nilai a
Sumbu netral plastis terletak pada penampang baja. Bila PNA terletak pada penampang baja, perhitungan kuat lentur positif Mn akan


Moeljono


45

berbeda tergantung pada apakah PNA itu terdapat pada pelat sayap atau pada pelat badan. dengan asumsi nilai a>ts. 1.

Sumbu Netral Plastis (PNA) di Daerah Beton

bE

0,85 fc

C a

c

tc

PNA d1 d/2

T

d

d/2

Fy

Sumbu netral plastis terletak di daerah beton ditunjukkan pada Gambar 2.13 sebagai berikut:

Gambar 2.13 Garis Netral Plastis di Daerah Beton

Untuk kuat lentur positif dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis, gaya tekan beton C dihitung berdasarkan nilai terkecil dari (SNI-LRFD) C = As fy = T

(Pers 2.10)

C = 0,85f’ cAc

(Pers 2.11)

C = Qn

(Pers 2.12)

dengan : As = luas penampang profil baja fy

= tegangan leleh profil baja

f’ c = kuat tekan karakteristik beton Ac = luas penampang beton

Qn = jumlah kekuatan penghubung-penghubung geser yang dibatasi oleh momen maksimum dan momen nol


Moeljono


46

Pada balok komposit penuh, besarnya gaya tekan beton C ditentukan oleh nilai terkecil dari Asfy dan 0,85f’ cAc. [Charles G salmon (hal.589 )] Hal ini menyatakan bahwa nilai C seringkali dibatasi oleh kekuatan dari balok bajanya sendiri. Karena itu, nilai C hanya ditentukan oleh besarnya Asfy. Sehingga nilai gaya tekan beton dapat dirumuskan sebagai berikut : C = Asfy = 0,85f’ cbE a

(Pers 2.13)

Dari rumus kuat lentur tersebut dapat ditentukan nilai a, dengan rumus sebagai berikut:

a

As f y 0,85 f ' c bE

(Pers 2.14)

Pada balok komposit parsial, nilai Qn membatasi besarnya gaya tekan beton C. Sehingga nilai gaya tekan beton dapat dirumuskan sebagai berikut: C = Qn = 0,85f’ cbEa a

(Pers 2.15)

Q n 0,85 f ' c bE

(Pers 2.16)

Sehingga, perhitungan kuat lentur nominalnya yaitu : a  d  tc    2 Mn = Mp = C d1 = T d 1= As fy  2

(Pers 2.17)

Kuat lentur (positif) rencana : Øb Mn

(Pers 2.18)

2.

Sumbu Netral Plastis Terletak di Bagian Sayap Atas Profil Baja

0,85 fc

bE

Cc Cc

a

tc PNA

Cs Cs

y '

d

T

d2' d2'' y

fy

bf

fy

Sumbu netral plastis terletak di bagian sayap atas profil baja ditunjukkan pada Gambar 2.14 sebagai berikut:


Moeljono


47

Gambar 2.14 Garis Netral Plastis Terletak Dibagian Sayap Atas Profil

Kasus ini terjadi bila :

Co > T o

dengan: Co = 0,85 f’ c. bE .a + Af .fy

(Pers 2.19)

To = fy ( As – Af )

(Pers 2.20)

Af = luas pelat sayap atas Jarak dari garis netral plastis ke serat atas pelat sayap atas baja, y, dapat dihitung melalui persamaan keseimbangan gaya C dan T : C = T = Cc + Cs

(Pers 2.21)

= 0,85 f’ c. bE. a + bf. .y’. fy As fy  (0,85 f ' c.bE .a ) bf . fy Maka, y’ =

(Pers 2.22)

Kuat lentur nominal dihitung sebagai momen lentur yang dihitung terhadap garis netral plastis : Mn = Mp =Cc.d2’+Cs.d2” dengan: d 2'  d  y  y ' / 2

(Pers 2.23)

d 2"  d  y  t c  a / 2

(Pers 2.24)

y

As d / 2  b f y ' (d  y ' / 2) As  b f y '

(Pers 2.25)

Kuat lentur (positif) rencana : Øb Mn 3.

(Pers 2.26)

Garis Netral Plastis Terletak di Bagian Badan Profil Baja Sumbu netral plastis terletak di bagian badan profil baja ditunjukkan pada

Gambar 2.15 sebagai berikut:


Moeljono


48

0,85 fc

bE

Cc

tc Cs

y '

d2'

PNA

d2"

d

T

y fy

fy

Gambar 2.15 Garis Netral Plastis Terletak Di Bagian Badan Profil Baja

Pada gambar bekerja gaya tekan Cc (pada slab beton) dan Cs (pada profil baja), dengan rumus sebagai berikut : Cc = 0,85 f’ c beff a

(Pers 2.27)

Cs = Asc fy = ( As – Ast ) fy

(Pers 2.28)

dengan : Asc = luas profil baja yang tertekan Ast = luas profil baja yang tertarik. Dengan prinsip keseimbangan, diperoleh rumus: T’

= T – Cs = As fy – Asc fy

(Pers 2.29)

= Cc + Cs

(Pers 2.30)

atau T’

Maka gaya tekan pada baja Cs dirumuskan sebagai berikut : Cs = As fy – T’

= As fy – Cc – Cs

As f y  C c Cs =

2

(Pers 2.31)

As f y  0,85 f ' c bE t =

2

(Pers 2.32)

Kuat tarik nominal dapat dihitung sebagai momen terhadap garis kerja gaya tarik, T : Mn = Mp= Cc d2’ + Cs d2”

(Pers 2.33)

dengan : d 2'  d  y  y1

(Pers 2.34)


Moeljono


49

d 2"  d  y  t s  a / 2

y

(Pers 2.35)

As d / 2  [ A f (d  t f / 2)  y ' t w (d  t f  y ' / 2)]

y1 

As  ( A f  Y ' t w )

(Pers 2.36)

A f (t f / 2)  t f  y ' t w (t f  Y ' / 2) A f  y' t w

(Pers 2.37)

Af  b f t f

(Pers 2.38)

Kuat lentur (positif) rencana : Øb Mn

(Pers 2.39)

2.3.10 Kekuatan Lentur Negatif Pada balok komposit tumpuan sederhana, nilai titik momen nol terletak pada tumpuannya. Sedangkan pada daerah tumpuan interior balok komposit menerus terjadi momen negatif yang mengakibatkan pelat beton dalam kondisi tarik. Dengan asumsi pelat beton tidak dapat menahan tarik, maka pada daerah momen negatif ditahan oleh balok baja dan tulangan longitudinal yang dipasang di sepanjang daerah lebar efektif pelat beton bE. Kuat lentur negatif dapat dihitung dengan dua cara sebagai berikut : 1. Kuat lentur sepenuhnya disumbangkan dari kuat lentur penampang baja saja dengan mengabaikan aksi komposit (beton tidak diperhitungkan). Cara ini adalah konservatif. Kuat lentur ditentukan dengan prosedur perhitungan kuat lentur balok baja, dengan nilai b = 0,90. 2. Kuat lentur negatif rencana b M n dapat dihitung dengan mengambil  b = 0,85 dan Mn yang besarnya ditentukan berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit, (Gambar 2.16) selama hal-hal berikut dipenuhi (LRFDSNI) : a.

Balok baja mempunyai penampang kompak dan diberi pengaku yang memadai

b.

Pelat beton dan balok baja di daerah momen negatif harus disatukan dengan shear connector (penghubung geser).


Moeljono


50

c.

bE fyr tc

tc/2

Tsr PNA

Ts

y3

d3'

Cs

d y

fy

fy

Tulangan pelat yang sejajar dengan balok baja di sepanjang daerah lebar efektif pelat beton harus diangkur dengan baik.

Gambar 2.16 Penampang Yang Mengalami Kuat Lentur (Momen) Negatif

Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan : Tsr (tarik-tulangan) + Ts (tarik-profil baja) = Cs (tekan-profil baja) Nilai Tsr diambil sebagai nilai yang terkecil diantara :


Moeljono


d3"

51

Ar fyr, dan



(Pers

2.40) 

∑ Qn

(Pers 2.41)

Gaya tekan nominal maksimum dalam penampang balok baja Cmax  As f y

(Pers 2.42)

Dari persamaan kesetimbangan: C s  Tsr  Ts

, dan

(Pers 2.43)

C s  C max  Ts

(Pers 2.44)

Maka diperoleh: Ts 

Cmax  Tsr 2

(Pers 2.45)

Tsr  Asr f yr

dimana

(Pers 2.46)

Letak garis netral penampang (PNA) ditentukan dengan asumsi bila nilai Cmax lebih besar dari Tsr, maka PNA terletak di dalam baja. Diasumsikan PNA berada di flens atas penampang baja, maka dapat ditentukan :

Jarak serat atas pelat sayap ke PNA = Y3 =

y

Ts bf f y

(Pers 2.47)

As (d / 2)  b f Y3 ( d  y 3 / 2) As  b f y 3

(Pers 2.48)

Kuat lentur nominal negatif ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

b Mn = Mn1 + Mn2

(Pers 2.49)

dimana: Mn1 = Tsr.d3’ =

Asr f yr (d  y  ts  ts / 2)

As f y  Asr f yr Mn2 = Ts.d3” =

2

(Pers 2.50)

(d  y  Y3 / 2)

(Pers 2.51)

2.3.11 Balok Komposit Tanpa Sokongan Sementara Balok komposit tanpa sokongan sementara terlihat pada Gambar 2.17 berikut ini : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


52

Gambar 2.17 Balok Komposit Tanpa Sokongan Sementara

Pada Gambar 2.17 dapat dijelaskan bahwa selama pekerjaan berlangsung penampang baja dibebani oleh berat sendiri beton, sehingga penampang baja tertekan dan berdeformasi. Sebagian dari tekanan berkurang dan ditahan bersama setelah beton mengeras. Permukaan atas dan bawah beton berdeformasi membentuk defleksi pada penampang baja. Beban mati karena berat beton basah merupakan proporsi terbesar dari beban total, dan tekanan yang terjadi pada penampang seringkali besar. Beban hidup tambahan ditahan oleh penampang komposit yang memiliki kekakuan hampir sama seperti pada balok dengan sokongan. Tekanan yang diberikan pada penampang tanpa sokongan dapat dijumlahkan pada tekanan beton dan tekanan komposit. Perhitungan ini mengakibatkan perbedaan penyebaran tekanan jika dibandingkan dengan penampang balok komposit dengan sokongan. Bagimanapun juga tekanan leleh yang terjadi pada baja dan beton pada kedua kasus tersebut sama, dan balok komposit dengan atau tanpa sokongan menahan beban ultimite yang sama. Penampang baja pada balok komposit tanpa sokongan harus kokoh, sehingga berat beton dapat ditahan. Penampang ini pada kenyataannya seringkali lebih kokoh dari yang diperlukan jika balok telah disokong terlebih dahulu.


Moeljono


53

PEMBEBANAN PADA JEMBATAN BAB

3

SUB POKOK BAHASAN (UNIT) : 3.1. 3.2. 3.3.

Jenis & Sifat Pembebanan Beban Rencana Aplikasi Pembebanan Pada Jembatan Komposit

1. Tujuan Pembelajaran Umum : Mampu mengaplikasikan jenis-jenis pembeban pada perhitungan beban rencana dalam perencanaan Jembatan Rangka Batang

2. Tujuan Pemeblajara Khusus : a. Menjelaskan Jenis dan Sifat-sifat Pembebanan Pada Jembatan b. Menjelaskan teori dan Persyaratan pembebanan pada perencanaan jembatan c. Menjelaskan Konvigurasi pembebanan pada masing-masing elemen struktur jembatan d. Menghitung Besarnya Beban rencana pada masing-masing elemen struktur jembatan akibat beban kerja

ILUSTRASI


Moeljono


54

3.1. Jenis dan Sifat Pembebanan

3.1.1. Pendahuluan Analisis pembebanan dalam perencanaan struktur jembatan, guna mendapatkan besarnya beban bekerja yang optimum dalam perencanaan seluruh penampang elemen struktur jembatan, seluruh ketentuan dan besaran pembebanan harus

disesuaikan

dengan Peraturan Pembebanan Jembatan SNI. T.02 2005. Peraturan ini membahas masalah beban dan aksi-aksi lainnya yang akan digunakan dalam perencanaan pembebanan jembatan jalan raya yang termasuk juga pelajan kaki. Dengan jenis-jenis aksi-aksi sebagai berikut :


Moeljono


55

Dimana seluruh aksi –aksi pembebanan yang digunakan untuk menghitung aksi rencana, harus dikalikan dengan FAKTOR BEBAN seperti yang sudah ditetapkan dalam SNI, dikarenakan : -

Adanya perbedaan yang tidak diinginkan

-

Ketidak tepatan dalam memperkirakan pengaruh pembebanan

-

Adanya perbedaan ketepatan dimensi yang dicapai dalam pelaksanaan

Dalam analisis pembebanan aksi-aksi beban perpindahan dan pengaruh lain dikelompokkan dalam : a Beban Mati bBeban Hidup c Beban Angin dBeban Gempa e Beban Lainnya.

3.1.2. Beban Mati Merupakan Aksi dan beban Tetap dari berat sendiri semua bagian struktur dihitung sebesar masa dikalikan dengan percepatan grafitasi (g) sebesar g = 9,8 m/dt 2. Besar masa dan kerapatan isi ditabelkan dalam Tabel.21.a.

Beban mati jembatan

terdiri dari berat masing-masing bagian struktur dan elemen-elemen non struktur yang harus dikalikan dengan nilai Faktor beban yang ditetapkan dalam Tabel.21.a. sebagai berikut :

Tabel. 3.1.a: Besar Faktor Beban Mati

Berat sendiri dari tiap bagian struktur adalah berat dari elemen struktur tersebut dan elemen-elemen struktur yang dipikulnya. Berikut adalah berat isi dan Kerapatan masa untuk berat sendiri : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


56

Tabel. 3.1.b : Besar Berat Isi dan Kerapatan masa Beban Mati

Beban mati tambahan Jangka Waktu

Faktor Beban

KSMA Keadaan Umum 1,0 Keadaan Khusus 1,0

Tetap

KUMA Biasa Terkurangi 2,0 0,70 1,4 0,80

Tabel. 3.1.c: Besar Faktor Beban Mati Tambahan

3.1.3. Beban Lalu-lintas Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


57

Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban lajur "D" dan beban truk "T". Beban lajur "D" bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur "D" yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan itu sendiri. Beban truk "T" adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua bidang kontak pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda kendaraan berat. Hanya satu truk "T" diterapkan per lajur lalu lintas rencana. Secara umum, beban "D" akan menjadi beban penentu dalam perhitungan jembatan yang mempunyai bentang sedang sampai panjang, sedangkan beban "T" digunakan untuk bentang pendek dan lantai kendaraan. Lebar Lajur Lalu Lintas Rencana harus mempunyai lebar 2,75 m. Jumlah maksimum lajur lalu lintas yang digunakan untuk berbagai lebar jembatan bisa dilihat dalam Tabel. 2.1.d. Lajur lalu lintas rencana harus disusun sejajar dengan sumbu memanjang jembatan. Tabel. 3.1.d. Jumlah Lajur Lalu-Lintas Rencana


Moeljono


58

a.

Beban jalur “D” terdiri dari beban jalur Terbagi merata (BRT) Uniformly Distributed Load (UDL) yang digabungkan dengan beban jalur Garis (BGT) Knife-edge Load (KEL) dengan

posisi pembebanan melintang dengan

bentang jembatan seperti pada gambar berikut BebanGaris (KEL) kN/m

Beban merata (UDL) kpa

Gambar. 3.1.a (Susunan Beban “D”)

Besar Beban Jalur Merata (BRT) dengan intensitas q kpa yang besarnya ditentukan dari bentang elemen Jembatan yang ditinjau, yaitu : 

L  30 m  q = 8,0 kpa



L > 30m  q = 8,0 (0,5 + 15/L) kpa

Sedangkan besar beban jalur Garis (KEL) dengan intensitas P

KN/m adalah

sebesar P = 44,0 KN/m Besarnya beban merata jalue UDL untuk berbagai bentang dapat ditetapkan dari Grafik beban UDL sebagai berikut : 10

Besar UDL (kN/m2)

8 6

4 2

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Bentang bagian struktur yang ditinjau (m)

Gambar. 3.1.b Grafik Besar UDL dengan Bentang Struktur Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


59

b.

Beban Tekanan Roda Truk “T” adalah suatu beban suatu kendaraan berat dengan 3 as roda yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam jalur lalu lintas rencana seperti gambar berikut :

Beban satu truk harus ditempatkan dalam tiap lajur lalu-lintas rencana untuk panjang penuh dari jembatan. Beban ”T” harus ditempatkan di tengah lajur lalulintas dan ditempatkan dimana saja diantara Kerb. Jumlah maksimum lajur lalulintas rencana diberikan pada tabel berikut : Jenis Jembatan Lajur Tunggal Dua

Arah,

tanpa

median Jalan

Kendaraan

Majemuk

Lebar Jalan Kendaraan Jembatan (m)

Jumlah Lajur Lalulintas Rencana

4,0 – 5,0

1

5,5 – 8,25

2

11,25 – 15,0 10,0 – 12,9 11,25 – 15,0 15,1 – 18,75

4 3 4 5

18,8 – 22,5

6

(BMS6 – M.21 – Panduan Perencanaan Teknik Jembatan hal 2-20)

Tabel. 3.1.d Jumlah Lajur maksimum pada Lebar Lantai Kendraan

c. Gaya Rem Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


60

Pengaruh Rem dan percepatan lalu lintas harus dipertimbangkan sebagai gaya memanjang. Gaya ini tidak tergantung pada gaya jembatan tetapi tergantung dari panjang struktur yang tertahan seperti yang diberikan pada Tabel berikut : Panjang Struktur (m) Gaya Rem (KN) 250 L  80 80 < L  180 2,2 L – 50 L > 180 500 Catatan :Gaya Rem kendaraan U.L.S adalah 2,0 kali Gaya Rem Kendaraan S.LS Tabel. 3.1.e : Besar Gaya Pengaruh Rem Terhadap Panjang Struktur

3.1.4. Beban Angin Gaya angin yang diperhitungkan pada struktur jembatan adalah tekanan angin dari arah tegak lurus bentang jembatan yang bekerja pada bidang kendaraan sepanjang bentang jembatan dan bidang struktur atas yang tergantung pada : a. Luas ekuivalen diambil sebagai luas pada bidang pengaruh dari pada jembatan dalam elevasi proyeksi tegak lurus. Untuk jembatan rangka batang diambil 30% dari luas yang dibatasi unsur rangka terluar. b. Tekanan angin rencana (kpa) diberikan dalam Tabel berikut : Perbandingan Lebar/Tinggi Bangunan Atas Padat

Jenis Keadaan Batas

Besar Tekanan Angin (kpa)

Lebih dari 5 Km dari pantai S.L.S 1,13 0,79 b/d  1,0 U.L.S 1,85 1,36 S.L.S 1,46 - 1,32.b/d 1,01 – 0,23.b/d 1,0 < b/d  2 U.L.S 2,38 – 0,53.b/d 1,75 – 0,39.b/d S.L.S 0,88 – 0,038.b/d 0,61 – 0,02.b/d 2,0 < b/d  6 U.L.S 1,43 – 0,06. b/d 1.,05 – 0,4. b/d S.L.S 0,68 0,47 b/d > 6 U.L.S 1,1 0,81 Bangunan Atas S.L.S 0,65 0,45 U.L.S 1,06 0,78 Rangka (Seluruh b/d) b = Lebar bangunan atas antar permukaan luar dinding pengaman d = Tinggi bangunan atas (Termasuk dinding pengaman) 5 Km dari Pantai

Tabel. 3.1.f : Besar Tekanan Gaya Angin Pada Struktur Jembatan


Moeljono


61

3.1.5. Beban Gempa Pengaruh gempa pada struktur sedehana masih dapat disumulasi oleh suatu beban statik ekivalen. Untuk struktur jembatan besar dengan tingkat kerumitan yang tinggi, penentuan besar beban pengaruh gempa harus dilakukan dengan analisa yang lengkap seperti yang ditetapkan dalam Standar Perencanaan Ketahanan Gempa, SNI 03-1725, dengan Grafik Respons Spektra Gempa (Sebagai contoh diambil Grafik Respons Spektra untuk wilayah IV) seperti pada gambar 2.1.b berikut :

Gambar . 3.1.b. Grafik Respons Spektra Wilayah Gempa 4 Selanjutnya analisis pembebanan dari seluruh aksi pembebanan yang bekerja pada jembatan dapat mengikuti bagian alir pembebanan pada jembatan seperti berikut :


Moeljono


62

Gambar 1 Bagan alir untuk perencanaan beban jembatan


Moeljono


63

3.1.6. Rangkuman 1. Jenis Beban yang diperhitungkan pada jembatan adalah : a.

Beban Mati

b.

Beban Hidup

c.

Beban Angin

d.

Beban Gempa

e.

Beban Lain-lain

2. Beban Mati adalah beban tetap yang dihitung dari seluruh berat elemen struktur dan non struktur yang ditahan oleh bagian struktur jembatan yang ditinjau. Sebagai contoh adalah Beban mati pada Gelagar Komposit sebagai berikut : b

b Berat Aspal

= 0,05 x b x qaspal

= ………kN/m

Berat genangan Air

=

= ……...kN/m

Berat Pelat lantai

= d x b x qaspal

= ……..kN/m

Berat Balok profil

=

= …….. kN/m

0,50 x b x qAir qprofil

Total Beban mati 3. Beban Hidup

(q DL )

=

kN

adalah beban bergerak yang diperhitungkan besar beban dari

pengaruh lalu-lintas yang melewati jembatan, termasuk pejalan kaki yang melintas jembatan tersebut. 4. Beban Lalu-lintas Terbagi atas : a. Beban ”T” adalah besarnya tekanan gandar mobil yang bekerja langsung diatas pelat lantai kendaraan.


Moeljono


64

b. Beban ”D” adalah beban jalur lalu-lintas, yang dikerjakan pada elemen struktur pendukung (Gelagar induk,gelagar melintang dan gelagar memanjang. Baban yang diperhitungkan terdiri dari Beban Jalur Merata (UDL) dan Beban Jalur Garis (KEL) yang bekerja bersamaan dengan arah sejajar bentang jembatan 5. Beban Angin adalah beban yang diperhitungkan pada Gelagar Induk, merupakan tekanan dari tiupan angin yang bekerja tegaklurus bidang struktur dan bidang lalulintas sepanjang bentang jembatan. 6. Beban Lain-lain terdiri Beban Rem, beban Salju, beban pengaruh suhu udara dll yang dianggap mempengaruhi struktur, yang diatur dalam BMS buku 2.


Moeljono


65

3.1.7. 1.

Kunci Tes Formatif

Jelaskan jenis beban yang harus diperhitungkan terhadap perencanaan jembatan ?

2.

Apa yang termasuk beban tetap dari pembebanan jembatan ?

3.

Ada berapa macam beban hidup lalu-lintas ?

4.

Pada beban jalur lalu-lintas ada yang disebut Beban ”D”, jelaskan macamnya dan dimana beban itu bekerja pada struktur jembatan ?

5.

Bagaimana arah beban angin bekerja pada struktur jembatan.

3.2. Beban Rencana


Moeljono


66

Beban rencana dihitung berdasarkan kondisi dan susunan elemen struktur jembatan yang direncanakan dengan memperhatikan jarak-jarak dan lebar pias atau bagian struktur yang menerima beban, baik beban mati, baban hidup lalu-lintas, beban angin dan dll yang ada. Sehingga dalam menentukan beban rencana tidak terjadi over load atau sebaliknya .

3.2.1.

Beban Mati

Beban mati yang diperhitungkan dalam perencanaan jembatan adalah merupakan beban dengan jangka waktu tetap dari semua berat bagian-bagian struktur jambatan dan elemen non struktur yang membebani masing-masing bagian struktur yang dihitung. Berat masing-masing bagian struktur dan elemen non struktur dihitung sebesar berat per satuan volume bagian struktur dan elemen non struktur yang ditetapkan dalam SNI T-02 2005 dikalikan dengan besar volume yang membebaninya, semua beban mati harus dikalikan dengan factor beban (Ri) masing-masing seperti yang terdapat dalam ketetapan SNI T-02-2005 Sebagai contoh seperti besar beban mati yang dipikul oleh Gelagar memanjang dihitung dengan cara sebagai berikut : Sebagai contoh di perlihatkan perhitungan beban mati pada Gelagar Memanjang dari jembatan rangka batang


Moeljono


67

b

Gambar. 2.2.a Beban mati pada Gelagar memanjang

b Berat Aspal

= 0,05 x b x qaspal

= ………kN/m

Berat genangan Air

=

= ………kN/m

Berat Pelat lantai

= d x b x qaspal

= ………kN/m

Berat Balok profil

=

= …….. kN/m

0,50 x b x qAir qprofil

Total Beban mati

3.2.2.

(q DL )

=

kN/m

Beban Lalu-lintas

Beban lalu-lintas yang terdiri dari Muatan Jalur “D” dan Muatan tekan roda Truk “T” dikerjakan di seluruh lebar jalur yang ada pada lebar jembatan, dimana lebar jembatan dan lebar jalur serta bentang dari bagian struktur jembatan akan menentukan besarnya beban lalu-lintas tersebut. Secara umum beban “D” akan menentukan dalam perencanaan bila bentang jembatan merupakan bentang sedang sampai bentang panjang, sedangkan Beban “T” diperhitung untuk jembatan dengan bentang pendek dan perencanaan lantai kendaraan. Beban lajur “D” terdiri dari beban merata (UDL) Uniformly Distributed Load yang digabung dengan beban garis (KEL) Knife Edge Load . Dimana beban merata jalur (UDL) mempunyai intensitas q = kpa, dengan besar q yang tergantung dari bentang bagian struktur yang dibebani seperti berikut : Untuk L 

30 m

q = 9,0 kpa

Untuk L >

30 m

q = 9 [ 0,5 + 15/L] kpa

Dengan besar Beban Garis PKEL = 49 kN/m Besarnya beban merata jalue UDL untuk berbagai bentang dapat ditetapkan dari Grafik beban UDL sebagai berikut : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


68

10

Besar UDL (kN/m2)

8 6 4 2

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Bentang bagian struktur yang ditinjau (m)

Gambar. 3.2.b Grafik Besar UDL dengan Bentang Struktur

Besar Faktor beban Lalu-lintas ditetapkan dalam table sebagai berikut : Jangka Waktu Transient

Faktor Beban K TD KUTD 1,0 2,0 S

Tabel. 3.2.a. Besar Faktor Beban

3.2.3. Lajur Lalu-lintas Rencana Lajur lalu-lintas rencana harus mempunyai lebar 2,75 m, jumlah maksimum lajur lalu-lintas yang digunakan untuk berbagai lebar jembatan ditabel dalam Tabel II-2 BMS sebagai berikut :

Tipe Jembatan

Lebar Lajur Kendaraan (m)

Jumlah Lajur rencana

(1) Satu arah Dua arah tanpa median

(2) 4,00 - 5,00 5,50 - 8,25 <15,00 8,25 - 11,25

(3) 1 3 4 3

Banyak arah Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


69

11,30 15,00 15,10 - 18,75 18,80 - 22,50

4 5 6

Tabel.3.2.b. Jumlah dan Lebar Lajur Kendaraan Catatan : 1) Untuk jembatan tipe lain, jumlah lajur lalu-lintas harus ditentukan oleh instansi yang berwenang. 2) Lebar jalur kendaraan adalah jarak minimum antara troroar atau rintangan untuk satu arah atau jarak antara trotoar/rintangan/median dengan median untuk banyak arah 3) Lebar minimum yang sama untuk dua arah lajur kendaraan dalah 6,00m lebar jembatan antara 5,00m sampai 6,00m harus dihindarkan oleh karena hal ini akan memberikan kesan kepada pengemudi seolah-olah memungkinkan untuk menyiap

3.2.4.

Penyebaran Beban “D” Pada Arah Melintang

Beban “D” harus disusun pada arah melintang bentang yang ditinjau sedemikian rupa sehingga menimbulkan momen maksimum pada gelagar yang ditinjau. Penyusunan komponen muatan UDL dan KEL harus sama. Bila lebar jalur kendaraan kurang atau sama dengan 5,5 m maka muatan “D” harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100%. Dan apabila lebar jalur kendaraan lebih besar dari 5,5 m maka muatan “D” harus ditempatkan pada seluruh lebar jalur tersebut dengan pembagian intensitas 100% pada lebar 5,5m dan sisanya lebar di kanan kirinya dengan intensitas sebesar 50%, dengan posisi penyebarana seperti gambar berikut : Penyebaran muatan pada lebar jalur  5,5m 5,5m 100 %

Gambar. 3.2.c Penyebaran Beban Hidup pada jalur < 5,5,m

Penyebaran muatan pada lebar jalur > 5,5m b 5,5m 100% 50%

50%


Moeljono


70

Gambar. 3.2.c Penyebaran Beban Hidup pada jalur > 5,5,m

3.2.5.

Beban Angin

Beban angin diperhitungkan adanya tekanan tiupan angin dari arah tegak lurus bentang jembatan yang bekerja tegak lurus pada bidang Lalu-lintas dan bidang struktur jembatan sepanjang bentang jembatan. Akibat dari beban angin, bagian struktur jembatan akan menerima susunan beban sebagai berikut

WLL 2m

WR ’h’

WG

WLL = Beban angin pada bid kendaraan seluas (2m*L) WR = Beban angin pada bid Gelagar Rangka seluas 30% Bid Rangka WG = Beban angin pada bid kendaraan seluas (h’*L)

Gambar. 3.2.d (Susunan Beban Angin)

3.2.6.

Beban Lain-lain :

Yang termasuk beban lain-lain serti beban akibat Gempa, Salju , Beban kejut dan sebagainya yang ditetapkan dalam BMS Buku .2

3.2.7.

Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan adalah penjumlahan dari besarnya beban mati,beban hidup,beban angin dan beban lain-lain yang diambil pada kondisi yang paling besar yang menyebabkan struktur mengalami beban maksimum. Kombinasi pembeban ini ditetapkan dalam SNI buku.2 , dengan susunan kombinasi pembebanan sebagai berikut : Kombinasi Pembebanan Terfaktor : Kombinasi I

:

1,4 DL Kombinasi II : 1,2DL + 1,6LL + 0,5La Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


71

Kombinasi III : 1,2DL + 1,6La + 1,0WL Kombinasi IV : 1,2DL + 1,3 WL + 0,5La Kombinasi V : 1,2DL + 1,0EL + 1,0LL Kombinasi VI : 0,9DL – (1,3WL atau 1,0EL) Dimana : LD

= Akibat beban mati

LL

= Akibat beban hidup

WL

= Akibat beben Angin

EL

= Akibat beban Gempa

La

= Akibat beban Lain-lain

3.2.8.

Rangkuman


Moeljono


72

1. Beban Mati merupakan beban tetap trmasuk berat sendiri strukutr yang dihitung dari seluruh berat komponen struktur dan non struktur yang membebani struktur yang ditinjau 2. Beban Hidup adalah Beban lalu-lintas yang lewat di atas jembatan yang terdiri dari Muatan Jalur “D” dan Muatan tekan roda Truk “T” dikerjakan di seluruh lebar jalur yang ada pada lebar jembatan, dimana lebar jembatan dan lebar jalur serta bentang dari bagian struktur jembatan akan menentukan besarnya beban lalu-lintas tersebut. 3. Muatan Jalur ”D” pada rencana pembebanan di jembatan ada dua macam beban yaitu : a. Beban Jalur merata (UDL) b. Beban Jalur Garis (KEL) Dengan masing-masing besar dan posisi pembebanan seperti ditetapkan dalam Buku.2 BMS. 4. Beban Angin adalah beban tiupan angin yang bekerja tegak lurus pada bidang Lalulintas dan bidang struktur jembatan sepanjang bentang jembatan. Akibat dari beban angin, bagian struktur jembatan akan menerima susunan beban sebagai berikut

WLL 2m

WR ’h’

WG

WLL = Beban angin pada bid kendaraan seluas (2m*L) WR = Beban angin pada bid Gelagar Rangka seluas 30% Bid Rangka WG = Beban angin pada bid kendaraan seluas (h’*L)

5. Kombinasi pembebanan adalah besarnya jumlah beban dari mecam-macam beban yang dikalikan dengan faktor beban masing-masing macam beban yang diperhitungkan sebagai

beban total rencana. Dengan ketetapan kombinasi

Pembebanan sebagai berikut:

Kombinasi Pembebanan Terfaktor : Kombinasi I

: 1,4 DL

Kombinasi II : 1,2DL + 1,6LL + 0,5La Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


73

Kombinasi III : 1,2DL + 1,6La + 1,0WL Kombinasi IV : 1,2DL + 1,3 WL + 0,5La Kombinasi V : 1,2DL + 1,0EL + 1,0LL Kombinasi VI : 0,9DL – (1,3WL atau 1,0EL)

PERENCANAAN ELEMEN PENAMPANG STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT


Moeljono


74

SUB POKOK BAHASAN : BAB 4.1. Persyaratan Perencanaan Menurut SNI-03-2005

4

4.2.

Kekuatan Lentur Balok Komposit Perencaaan Dimensi Penampang Balok Komposit

1. Tujuan Pembelajaran Umum : Mampu mengaplikasikan teori perencanaan baja pada perencanaan elemen struktur jembatan baja

2. Tujuan Pemebelajaran Khusus : a. b. c.

Menjelaskan Jenis dan Sifat-sifat Pembebanan Pada Jembatan Menjelaskan teori dan Persyaratan pembebanan pada perencanaan jembatan Menjelaskan Konvigurasi pembebanan pada masing-masing elemen struktur jembatan d. Menghitung Besarnya Beban rencana pada masing-masing elemen struktur jembatan akibat beban kerja

ILUSTRASI

4.1. PERSYARATAN PERENCANAAN MENURUT SNI-03-2005 4.1.1. Persyaratan Umum Perencanaan Struktur Jembatan Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


75

4.1.1.1.

Umur Rencana Jembatan

Umur rencana jembatan pada umumnya disyaratkan 50 tahun, namun untuk jembatan penting, jembatan bentang

4.1.1.2.

Satuan yang Digunakan

Peraturan ini menggunakan sistem Satuan Internasional

4.1.2. Prinsip Umum Perencanaan 4.1.2.1. Dasar Umum Perencanaan Perencanaan harus berdasarkan pada suatu prosedur yang memberikan jaminan keamanan dan kenyamanan dan keawetan selama umur rencan jembatan. Perencanaan kekuatan elemen baja sebagai komponen struktur jembatan yang diperhitungkan terhadap lentur, gerser, aksial, punter serta kombinasinya, harus didasarkan pada cara perencanaan berdasarkan Beban dan Kekuatan Terfaktor (PBKT). Sebagai pembanding atau alternatif lain dapat digunakan cara perencanaan yang berdasarkan batang laying untuk perencanaan kekuatan elemen baja sebagai komponen struktur jembatan sesuai dengan pasal 4.3.4. RSNI T-03-2005 Dalam perencanaan kekuatan elemen baja sebagai komponen struktur jembatan harus memperhatikan factor integritas komponen-komponen structural maupun keseluruhan struktur jembatan, dengan mempertimbangkan factor-faktor : a. Kontinuitas dan Redundansi b. Ketahanan komponen struktur jembatan yang terjamin terhadap kerusakan dan instabilitas sesuai umur jembatan yang direncanakan c. Aspek perlindungan eksternal terhadap kemungkinan adanya beban yang tidak direncanakan atau beban berlebih.

4.1.3. Asumsi dan Anggapan Perencanaan Perencanaan kekuatan elemen baja sebagai komponen struktur jembatan harus didasarkan pada persyaratan yang berlaku di dalam standar ini. Dalam perencanaan tersebut harus dipertimbangkan pengaruh terhadap jembatan yang mungkin terjadi, yaitu kondisi pembebanan yang tidak direncanakan seperti dalam kondisi perang. Setiap jenis pembebanan yang mungkin terjadi tersebut harus dapat diramalkan sebelumnya secara rasional. Untuk prosedur dan asumsi dalam perencanaan serta besarnya beban rencana harus mengikuti ketentuan berikut : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


76

a. Struktur direncanakan untuk menahan semua beban yang meungkin bekerja b. Beban kerja dihitung berdasarkan kepada besarnya aksi rencana yang bekerja c. Perencanaan beban angin dan gempa, dimana seluruh bagian struktur yang membentuk kesatuan harus direncanakan untuk menahan beban lateral total d. Pertimbangan lain yaitu gaya prategang, beban crane, vibrasi, kejut, susut, rangkak, perubahan suhu, perbedaan penurunan, dan beban-beban khusus lainnya yang mungkin bekerja. 4.1.3.1. Perencanaan berdasarkan Beban dan kekuatan Terfaktor (PBKT) Perencanaan komponen struktur jembatan harus didasarkan pada cara Perencanaan Beban dan Kekuatan Terfaktor (BPKT), yang harus memenuhi kriteria keamanan untuk semua jenis gaya dalam. Kekuatan rencana tidak kurang dari pengaruh aksi rencana sebagai berikut : ≥ nφR dampak dari Σi i y Q Dimana pada sisi kiri mewakili kekuatan rencana dari penampang komponen struktur jembatan, yang bisa dihitung dari Rn (besaran ketahan atau kekuatan nominal dari penampang komponen struktur) dikalikan dengan suatu factor reduksi kekuatan ; dan sisikanan mewakili dampat batas iltimit atau yang paling membahayakan dari bebanbeban yang dihitung berdasarkan penjumlahan terkombinasi dari jenis-jenis beban yang berbeda Qi, yang masing-masing diberikan suatu factor beban yi. Perencanaan secara PBKT dilakukan untuk mengantisipasi suatu kondisi batas ultimit, yang terjadi antara lain : a. Terjadi keruntuhan local pada satu atau sebagian atau kegagalan pada sebagian komponen struktur jembatan b. Kehilangan keseimbangan statis akibat keruntuhan atau kegagalan pada sebagian komponen struktur atau keseluruhan struktur jembatan c. Keadaan purna-elastis atau purna-tekuk dimana satu bagian komponen jembatan atau lebih mencapai kondisi runtuh d. Kerusakan akibat fatik dan/ korosi sehingga terjadi kehancuran e. Kegagalan dari pondasi yang menyebabkan pergeseran yang berlebihan atau keruntuhan bagian utama dari jembatan 4.1.3.2. Perencanaan berdasarkan Batas Layan (PBL) Cara perencanaan berdasarkan Batas Layan (PBL), yang pada umumnya dibatasi oleh suatu nilai tegangan ijin dari material struktur, dan / suatu nilai deformasi ijin, atau perilaku lainnya yang diijinkan pada komponen struktur bersangkutan dapat digunakan untuk perencanaan komponen struktur jembatan yang mengutamakan suatu Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


77

pembatasan tegangan kerja, seperti untuk perecanaan terhadap lentur dari komponenkomponen struktur baja yang dianggap sesuai kebutuhan perilaku deformasinya, atau sebagai cara perhitungan alternative. Perencanaan berdasarkan batas layan (PBL) dilakukan untuk mengantisipasi suatu kondisi batas layanm antar lain : a. Tegangan kerja dari suatu komponen struktur jembatan, yang melampaui suatu tegangan yang diijinkan, sehingga berpotensi mengakibatkan kelelahan pada komponen baja. b. Deformasi permanen dari komponen struktur jembatan, yang melampaui nilai deformasi ijinnya, atau hal-hal lain yang menyebabkan jembatan tidak layak pakai pada kondisi layan, atau hal-hal yang menyebabkan kekhawatiran umum terhadap keamanan jembatan pada kondisi layan akibat beban kerja. c. Vibrasi yang terjadi sehingga menimbulkan instabilitas atau kekhawatiran structural lainnya terhadap keamanan jembatan pada kondisi layan. d. Bahaya perm,anen termasuk korosi dan fatik yang mengurangi kekuatan struktur dan umur layan jembatan. e. Bahaya banjir di daerah sekitar jembatan.

4.1.3.3. Metode Perencanaan Khusus Bila suatu analisis perencanaan yang rasional diusulkan untuk menggantikan ketentuan yang ada dalam standar ini, atau bila diusulkan menyimpang dari persyaratan yang digunakan dalam standar ini, terutama untuk suatu jenis atau system struktur jembatan yang khusus, maka usulan dan analisis rinsi harus diserahkan kepada yang berwenang beserta semua pembuktian kebenarannya. Beberapa batasan dan ketentuan umum untuk perencanaan struktur jembatan khusus dapat dilihat pada bagian 12, jembatan khusus tersebut antara lain : a. Jembatan busur b. Jembatan gelagar boks (boks girder) c. Jembatan kabel d. Jembatan gantung 4.1.3.4. Metode Analisis Analisis untuk semua keadaan batas harus didasarkan pada anggapan-anggapan leastic linier, kecuali bila cara-cara non-lonier secara khusus memang dianggap perlu Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


78

atau secara tidak langsung dinyatakan dalam standar ini, dan/ atau bila disetujui oleh yang berwenang. Di samping itu, perhitungan struktur baja juga harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Analisis perhitungan struktur harus dilakukan dengan cara mekanik ateknik yang baku. b. Bila dilakukan analisis struktur dengan menggunakan program computer yang khusus, maka perlu disampaikan p[enjelasan prinsip dan alur kerja dari program bersangkutan. c. Program model komponen atau keseluruhan atruktur jembatan terhadap suatu pembebanan khusus bisa dilakukan bila diperlukan untuk menunjang analisis teoritis. d. Analisis dengan menggunakan model matematik bisa dilakukan, asalkan model tersebut memang bisa diterapkan pada struktur jembatan dan dapat dibuktikan kebenarannya, atau sudah teruji kehandalannya dalam analisis-analisis struktur terdahulu.

4.2. PERENCANAAN GELAGAR KOMPOSIT

4.2.1.

Umum

Unsur komposit dalam lentur terdiri dari gelagar baja dan lantai beton, tahanan geser pada permukaan antara lantai dan gelagar diadakan dengan hhubungan mekanikal kekuatan lentur gelagar komposit ditentukan dengan cara rencana keadaan batas ultimit. 4.2.2. Analisa Gelagar Komposit 4.2.2.1. Lebar Efektif Sayap Beton Pengaruh geser dalam lantai beton harus diperhitungkan. Kecuali Ahli Teknik Perencana

melakukan

analisis

lengkap,

geser

dapat

diperhitungkan

dengan

menggunakan suatu lebar efektif lantai seperti yang dijelaskan dalam pasal ini. Bila lantai beton meliputi kedua sisi badan gelagar, lebar efektif lantai harus diambil sebagai nilai terkecil dari : a. 1/5 x panjang bentang gelagar untuk bentang sederhana atau 1/7 panjang bentang gelagar untuk bentang menerus. b. Jarak pusat-pusat antara badan gelagar, dan Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


79

c. 1/12 x lebar minimum lantai. Bila lantai beton hany adap pada satu sisi dari gelagar, lebar efektif lantai harus diambil sebagai setengah dari nilai yang dihitung dalam butir-butir a, b atau c diatas. Lebar efektif lantai harus digunakan untuk menghitung besaran penampang gelagar komposit pada keadaan batas layan dan ultimit. 4.2.2.2. Lendutan pada Beban Layan Dalam perhitungan lendutan pada keadaan batas layan atau keadaan tegngan kerja, Perencana harus memperhatikan urutan pelaksanaan dan pengaruh setiap beban yang bekerja pada gelagar beja sebelum terjadi aksi komposit penuh. Lendutan dapat dihitung dengan menggunakan teori elastic dengan menggangap interaksi penuh antara beton dan gelagar baja dan mengabaikan beton yang tertarik. Modulus elastisitas beton pada umur tertentu. Ecf bisa diambil dari salah satu seperti berikut : a. Diambil berikut : Ecf =W 1,5 c ( 0,043 √ f ' c ) (8.2−1) Dengan Wc dikatakan dengan kg/m3 dan fc dikatakan dengan MPa, dengan pertimbangan bahwa kenyataannya harga ini berkisar + 20 %; atau b. Ditentukan dari hasil pengujian sehubungan dengan bagian-bagian yang cocok dari spesifikasi yang dikeluarkan. Bila beban tetap bekerja pad gelagar komposit, pengaruh rangka beton harus diperhitungkan dengan menggunakan nilai reduksi dari modulus elastic beton. 4.2.2.3. Gelagar Komposit Menerus Analisis untuk momen lentur memanjang dan gaya geser serta reaksi yang berkaitan, harus dihitung dengan menggunakan momen inersia transformasi dari penampang komposit dengan menganggap : a. Beton tidak retak dalam daerah momen positif maupun negative. b. Lantai beton mempuinyai lebar efektif. c. Beton telah mencapai kekuatan mionimal 0,5 fc’ sebelum beban kerja. 4.2.3. Kekuatan Lentur Gelagar Komposit 4.2.3.1. Rencana Keadaan Batas Ultimit 4.3.1.1. Kekuatan Gelagar Gelagar komposit harus memenuhi syarat yang berikut ini : ¿

M ≤∅ M ( 4.3−1 ) Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


80

4.3.1.2. Daerah Momen Positif Dalam daerah momen positif diman lantai beton berada dalam tekanan, boleh dianggap bahwa lantai beton menyediakan kekangan menerus kepada sayap atas gelagar baja. Dalam hal ini penampang komposit harus direncanakan sesuai ketentuan dibawah ini : a. Penampang Kompak Untuk penampang komposit dalam daerah momen positif dengan gelagar tanpa menggunakan pengaku badan memanjang dan tanpa lubang pada pelat sayap profil baja yang tertarik serta sumbu garis netral momen plastis diatas bagian badan, harus direncanakan memenuhi persyaratan pada persamaan di bawah ini :

√

2 h cp E ≤ 3,76 ( 4.3−2) tw fy Dengan pengertian : hcp adalah tinggi badan profil baja yang tertekan pada perhitungan plastis yang dihitung dengan persamaan 4.3-9 dan 4.3-10, dinyatakan dalam millimeter tw

(mm) adalah ketebalan pelat badan profil pelat baja, dinyatakan dalam millimeter (mm) hcp ≤5 h'

Dengan pengertian : ( H +t p +t h ) h' =β 7,5 β adalah β = 0,9, untuk fy < 250 MPa dan β = 0,7, untuk fy > 250 MPa H adalah tinggi total girder (dari serat atas sampai serat bawah), dinyatakan dalam tp th

millimeter (mm) adalah ketebalan pelat lantai, dinyatakan dalam millimeter (mm) adalah tebal bantalan antara pelat lantai dengan serat atas profil baja, dinyatakan dalam millimeter (mm)

Untuk distribusi tekanan plastis dihitung sebagai berikut : 1. Kekuatan tekanan pada pelat lantai ,C, sama dengan yang paling kecil untuk nilainilai yang diberikan oleh persamaan berikut : C=0,85 f 'c b p t p+ ( Afy )c ( 4.3−5 ) Dengan pengertian : bp

adalah lebar pelat lantai efektif, yang ditetapkan pasal 4.2-1.


Moeljono


81

tp (Afy

adalah ketebalan pelat lantai, dinyatakan dalam millimeter (mm). adalah A, luas daerah pelat lantai beton yang tertekan, dinyatakan dalam

)

millimeter persegi (mm2); dan fy adalah tegangan leleh baja tulangan yang tertekan pada pelat lantai, dinyatakan dalam Mega Pascal (MPa). C=( Afy )bf + ( Afy f )tf + ( Afy f )w (4.3−6)

Dengan pengertian : (Afy)bf adalah A, luas daerah pelat baja serat bawah, dinyatakan dalam millimeter persegi (mm2); dan fy adalah tegangan leleh pelat baja serat bawah, (Afy)bf

dinyatakan dalam Mga Pascal (MPa); adalah A, luas daerah pelat baja serat atas, dinyatakan dalam millimeter persegi (mm2); dan fy adalah tegangan leleh pela baja serat atas, dinyatakan

(Afy)w

dalam Mega Pascal (MPa); adalah A, luas daerah badan,dinyatakan dalam millimeter persegi (mm 2); dan fy adalah tegangan leleh pelat baja serat atas, dinyatakan dalam Mega Pascal (MPa).

2

Kedalaman daerah tekan pada pelat lantai a yang dinyatakan

3

dalam millimeter (mm) dihitung dengan persamaan sebagai berikut : C− ( Afy )c a= (4.3−7) 0,85 f c' b p Ketika kekuatan tekan pada pelat lantai kurang dari nilai yang diberi oleh persamaan (4.3-6), maka nagian serat atas profil baja akan tertekan

4

dengan nilai yang diberi oleh persamaan yang berikut : Σ ( Afy ) −C C' = ( 4.3−8 ) 2 Penempatan garis netral, didalam profil baja yang diukur dari puncak profil baja adalah ditentukan sebagai berikut : 4. Untuk

5. Untuk

C' t ( 4.3−9 ) ( Afy )tf tf Afy ¿ ¿ ¿w ¿ C ' −( Afy )tf ' C ≥ Afy tf , y =t f + ¿

C' < ( Afy )tf , y

Dengan pengertian : y adalah garis netral dari serat atas profil baja, dinyatakan dalam millimeter ( mm ), tf adalah ketebalan profil pelat baja pada daerah serat atas, dinyatakan dalam millimeter ( mm ), Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


82

adalah tinggi bersih badan profil baja, dinyatakan dalam millimeter ( mm ),

D

Gambar 12 Distribusi Tegangan Plastis Untuk kekuatan lentur nominal penampang

M s , harus ditentukan rumus sebagai

berikut : Untuk hcp ≤

1

h

'

M s=M p ( 4.3−11 ) Dengan

Mp

adalah kekuatan lentur nominal penampang yang dintentukan dengan

teori plastis sederhana. ≤ hcp

Untuk h'

2

M s=

≤5 h

'

5 M p −0,85 M y 0,85 M y −M p h cp + ( 4.3−12) ' 4 4 h

( )

Dengan pengertian : Mp

adalah kekuatan lentur nominal penampang yang ditentukan dengan teori plastis sederhana, dinyatakan dalam Newton-meter ( N−m )

M y adalah momen kapasitas pada saat terjadi leleh pertamapada gelagar baja komposit akibat mamen positif,

fy . Z ,

dinyatakan dalam Newton-meter (

Moeljono


N−m ) Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

83

Z

Adalah modulus penampang bagian profil gelagar yang tertarik, dan untuk tranformasi penampang beton menjadi baja dapat digunakan modulus rasio, ( n )

H

Adalah tinggi total gilder (dan serat atas sampai serat bawah), dinyatakan dalam millimeter, ( mm )

tp

Adalah ketebalan pelat lantai, dinyatakan dalam millimeter, ( mm )

t h Adalah tebal bantalan antara pelat lantai dengan serat atas profil baja, dinyatakan dalam millimeter, ( mm ) b. Penampang Tidak Kompak Penampang tidak kompak adalah suatu dimana serat-serat tertekan akan menekuk setempat setelah mencapai tegangan leleh, tetapi sebelum pengerasan regangan. Penampang tidak memiliki daktilitas dan mungkin tidak mampu mengembangkan kekuatan lentur plastis penuh. Untuk penampang yang memenuhi

λp

≤λ

≤

λ D kuat lentur penampang ditentukan. 4.3.1.3 Daerah momen negatif a. Penampang kompak Untuk penampang komposit kompak dalam daerah momen negative dengan gelagar tanpa menggunakan pengaku badan memanjang dan tanpa lubang pada pelat sayap profil baja yang tertarik serta sumbu garis netral momen plastis berada diatas bagian badan. Untuk kekuatan lentur nominal penampang

M s , harus menghitung resultan momen

pada distribusi tegangan pelastis penuh dan memperhitungkan tulangan baja pelat lantai komposit. Jika jarak dari sumbu garis netral terhadap pelat sayap tertekan adalah D 2, dengan modifikasi D menjadi 2 hcp . b. Penampang tidak kompak Dalam daerah momen negatif dimana beton mengalami tarik, tergantung pada kelangsingan penampang. 4.3.2

Gelagar hibrida


Moeljono


84

M s , atau momen efektif kedua dari luas,

Kekuatan lentur nominal penampang, I se ,

I pe

dan

I te

dari gelagar hibrid harus ditentukan dengan mengalikan nilai

yang relevan. Dalam daerah momen positif dimana lantai beton berada dalam tekanan boleh dianggap bahwa lantai beton mengadakan tahanan menerus pada flens atas dari gelagar baja. Dalam hal ini, penampang komposit harus direncanakan yang sesuai dengan faktor reduksi, ah , untuk penampang tidak simetris . 4.3.3

Kekuatan lentur dengan penahan lateral penuh

Kekuatan lentur nominal gelagar dari segmen dengan penahan lateral penuh harus diambil sebagai kekuatan lentur nominal penampang pada potongan kritikal. 4.3.4

Kekuatan lentur tanpa penahan lateral penuh

Kekuatan lentur gelagar dari segmen tanpa sokongan lateral penuh harus ditentukan, dengan mengabaikan pengaruh lantai beton. 4.4

Kapasitas geser vertikal

Kapasitas geser vertikal penampang komposit harus ditentukan hanya untuk penampang baja, dengan mengabaikan setiap aksi komposit. 4.5

Permasalahan cara pelaksanaan

Dalam peninjauan kekuatan dan kekakuan balok komposit perlu diperhatikan cara pelaksanaan seperti unshored dan shored contruction. 4.6

Perencanaan hubungan geser

4.6.1

Umum

Hubungan geser dan tulangan melintang harus disediakan sepanjang gelagar untuk menyalurkan gaya geser memanjang dan gaya pemisah antara lantai beton dan gelagar baja, dengan mengabaikan pengaruh ikatan antara kedua bahan tersebut. 4.6.2

Cara perencanaan

Geser memanjang per satuan panjang gelagar komposit

V ¿L

harus ditentukan dengan

cara sebagai berikut : a. Untuk cara perencanaan keadaan batas. Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


85

V¿

¿

L=

V At Y c (4.6−1) It

dengan pengertian : V ¿L

adalah gaya geser longitudinal rencana persatuan panjang pada salah satu keadaan batas altimit atau keadaan batas kelayanan, dinyatakan dalam Newton, ( N )

V

¿

adalah gaya geser rencana untuk keadaan batas sesuai akibat lentur pada potongan yang ditinjau, dinyatakan dalam Newton, ( N )

b. Untuk rencana tegangan kerja V

L=

V At Y c (4.6−2 ) It

Dengan pengartian : VL

adalah gaya geser longitudinal rencana persatuan panjang pada rencana beban tegangan kerja,dinyatakan dalam Newton, ( N )

V

adalah gaya geser rencana pada beban tegangan kerja, akibat lentur pada potongan yang ditinjau, dinyatakan dalam Newton, ( N )

Dalam kedua kasus : At

adalah luas transformasi dari lantai beton, diperhitungkan untuk lebar efektif, dinyatakan dalam millimeter persegi, ( mm2 )

Yc

adalah jarak garia netral penampang komposit terhadap titik berat luas

At ,

dinyatakan dalam millimeter, ( mm ) It

adalah momen kedua dari luas penampang komposit transformasi, menganggap beton tanpa retak dan memperhitungkan lebar efektif lantai.

Apabila momen kedua dari luas penampang komposit bervariasi cukup besar sepanjang segmen harus diperhatikan variasi kekakuan dalam perhitungan aliran geser. Hubungan geser sendiri harus direncanakan dengan cara perencanaan keadaan batas . 4.6.3

Detil hubungan geser


Moeljono


86

a.

Permukaan hubungan yang menahan gaya pemisah (yaitu tepi bawah kepala paku penghubung atau sayap atas dari kanal) harus diteruskan tidak kurang dari 40 mm bersih diatas tulangan melintang bawah, dan tidak kurang dari 40 mm ke dalam daerah tekan sayap dalam daerah momen positif memanjang. Sebagai alternative, apabila digunakan peninggian beton antara gelagar baja dan dasar lantai, permukaan dari hubungan yang menahan gaya pemisah dapat ditempatkantidak kurang dari 40 mm di atas tulangan dalam peninggian dengan syarat tulangan tersebut adalah cukup untuk memenuhi persyaratan penyaluran geser memanjang.

b.

Bila digunakan peninggian beton antara sayap baja dan dasar lantai beton, sisi peninggian harus berada di luar suatu garis pada

45 o

dari ujung luar dasar

penghubung, lihat gambar 13.

Gambar 13 Dimensi peninggian c.

Tebal bebas selimut beton di atas tepi atas penghubung geser tidak boleh kurang dari

50 mm . Selimut beton bebas horizontal pada tiap penghubung geser juga

tidak boleh kurang dari 60 mm . d.

Bila hubungan geser berada dekat pada ujung memanjang dari lantai beton, tulangan melintang harus disediakan, dan harus dijangkar penuh ke dalam beton antara ujung lantai dan baris penghubung yang berdekatan.


Moeljono


87

e.

Pendetilan penghubung geser harus sedemikian rupa agar beton dapat dipadatkan dengan baik sekeliling dasar penghubung.

f.

Pada ujung suatu kantilever, sebagai contoh dalam kantilever dan bentang struktur gantung, tulangan melintang dan memanjang yang jumlahnya memadai harus ditempatkan berdekatan pada ujung bebas lantai beton untuk menyalurkan beban penghubung geser memanjang ke lantai.

g.

Jarak memanjang antara penghubung tidak boleh lebih besar dari setiap nilai berikut ini : 600 mm , atau

1.

2. dua kali tebal lantai, atau 3. empat kali tinggi penghubung. Sebagai alternatif, penghubung dapat ditempatkan dalam kelompok dengan jarak antar kelompok yang lebih besar dari ketentuan penghubung tunggal, dengan syarat telah dipertimbangkan dalam perencanaan masalah di bawah ini. 1. aliran tidak merata dari geser memanjang, dan 2.

kemungkinan yang lebih besar akan terjadinya gelincir dan pemisahan antara lantai dan unsur baja.

h.

Kedalaman minimum dari paku penghubung geser dalam tiap arah adalah 75 mm . Kedalaman paku penghubung geser sepanjang sayap sebaiknya tidak kurang dari tinggi paku penghubung geser.

i. Jarak bebas antara ujung sayap gelagar dan ujung penghubung geser tidak boleh kurang dari 25 mm . j.

Diameter paku penghubung yang dilas pada pelat sayap tidak boleh melebihi : 1. 1,5 kali tebal pelat sayap bila pelat sayap memikul tegangan tarik, atau 2. 2,0 kali tebal pelat sayap bila tidak terdapat tegangan tarik.

k.

Panjang kaki dari sambungan las jenis penghubung lain pada pelat sayap tidak boleh melebihi setengah tebal pelat sayap. Kanal penghubung geser harus mempunyai paling sedikit

5 mm

las sudut yang ditempatkan sepanjang tumit

dan kaki kanal (pengadaan tersebut melarang pemasangan kanal penghubung geser pada pelat dengan tebal kurang dari 10 mm . Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


88

l.

Jarak antara batang tulangan bawah harus kurang dari empat kali proyeksi vertikal penghubung diatas dasar tulangan melintang.

4.6.4

Perencanaan penghubung geser

4.6.4.1 Umum Penghubung geser harus direncanakan agar memenuhi Keadaan Batas Layan. Perencanaan fatik penghubung harus sesuai dengan pembebanan fatique, tidak perlu diadakan pemeriksaan kekuatan statik penghubung geser pada Keadaan Batas Kekuatan Ultimit. Kekuatan geser statik normal dari paku dan kanal penghubung yang dilas pagar gelagar. 4.6.4.2 Perencanaan untuk geser memanjang ¿ Gaya geser memanjang rencana per satuan panjang, V L , harus memenuhi :

¿

V L ≤ ϕ V Ls (4.6−3 )

V Ls =0,55 n V su ( 4.6−4 ) Dengan pengertian : ϕ n

adalah faktor reduksi adalah jumlah penghubung geser persatuan panjang

V su

adalah kekuatan geser statik dari penghubung, dinyatakan dalam Newton, ( N )

Ukuran dan jarak antara penghubung dapat dipertahankan konstan pada setiap panjang dimana gaya geser rencana maksimum per satuan panjang tidak melebihi kapasitas geser dengan lebih dari 10%. Ukuran dan jarak antara penghubung geser pada ujung tiap bentang harus dipertahankan untuk paling sedikit 10% panjang tiap bentang. Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


89

4.6.4.3 Perencanaan untuk geser dan tarik antar permukaan Bila penghubung geser memikul tarik langsung berarti yang dapat dihitung akibat salah satu : a. b.

Gaya yang cenderung memisahkan lantai dari gelagar, atau Momen melintang pada kelompok penghubung yang dihasilkan oleh lentur

melintang dari lantai khususnya dalam daerah diafragma atau ikatan melintang. Maka pengikat tambahan, yang cukup terjangkar, harus disediakan untuk menahan gaya-gaya tersebut. Sebagai alternatif, paku penghubung geser dapat digunakan dengan syarat : a. Gaya geser total rencana antar permukaan per satuan panjang pada Keadaan Batas Ultimit memenuhi :

(

V ¿L < ϕn V su−

N¿ ( 4.6−5 ) ϕ √3

)

b. Ketentuan fatik harus terpenuhi untuk umur rencana struktur. Nilai gaya geser longitudinal rencana,

V¿,

yang digunakan untuk perhitungan batas variasi

geser harus diambil sesuai rumus berikut ini :

V ¿ 2 N 2 ( 4.6−6 ) (¿¿ ¿) + 3 V ¿ =√ ¿

( )

Dengan pengertian : ϕ V su

adalah faktor reduksi adalah kekuatan geser statik dari penghubung, dinyatakan dalam Newton, ( N )

N

adalah tarik aksial rencana persatuan panjang pada keadaan batas ultimit, dinyatakan dalam Newton per meter, ( N /m )


Moeljono


90

4.6.5

Perencanaan tulangan melintang

4.6.5.1 Umum Tulangan melintang terhadap gelagar baja harus disediakan, untuk memotong kedua sisi bidang keruntuhan geser memanjang yang mungkin terjadi bidang geser, lihat gambar 14. Tulangan melintang harus dijangkar pada kedua sisi bidang geser. Gaya yang dihitung dalam baja tulangan pada setiap penampang harus disalurkan pada masing-masing sisi dari penampang tersebut. Ukuran dan jarak antara tulangan melintangpada ujung tiap bentang harus dipertahankan ukuran minimal 10% panjang tiap bentang. Di lain tempat, ukuran dan jarak antara tulangan melintang dapat dipartahankan konstanpada tiap panjang dimana gaya geser maksimum per satuan panjang tidak melebihi kapasitas geser dengan lebih dari 10%.


Moeljono


91

1−1 A ts =( Att + A bt ) atau ( A tt + A DB ) 2−2 Ats =2 A bt 3−3 A ts=2 ( A dt + A DB ) 4−4 Ats =2 A bt Gambar 14 Bidang dan tulangan melintang 4.6.5.2 Perencanaan untuk geser antar permukaan Gaya geser total rencana antar permukaan per satuan panjang

V ¿L

pada Keadaan

Batas Ultimit disetiap bidang geser melalui beton harus memenuhi salah satu dari rumus berikut ini :

V ¿L

≤ 0,9b sh +0,7 f ry

Ats ( 4.6−7 ) 1.000

¿

'

VL

≤ 0,15b sh f c ( 4.6−8 )

Dengan pengertian : A ts

adalah luas penampang dari tulangan melintang per satuan panjang gelagar, dinyatakan dalam millimeter persegi per meter, ( mm2 /m )

b sh

adalah lebar bidang geser yang ditinjau, dinyatakan dalam millimeter, ( mm )

f ry

adalah kekuatan leleh karakteristik tulangan melintang, dinyatakan dalam Mega Pascal, ( MPa )

'

adalah kekuatan karakteristik beton, dinyatakan dalam Mega Pascal, ( MPa

fc )


Moeljono


92

Dalam gelagar dengan peninggian, paling sedikit 50% dari tulangan yang diperlukan untuk memenuhi rumus, mengingat bidang geser melalui peninggian (bidang 3-3 dan 44 dalam gambar 14) harus ditempatkan pada tepi bawah lantai atau peninggian. Tulangan bawah tersebut harus mempunyai jarak bersih maksimum

50 mm terhadap

permukaan terdekat dari gelagar baja. 50 mm , tulangan pada tepi bawah lantai

Bila kedalaman peninggian tidak melebihi,

dapat termasuk dengan syarat ditempatkan pada : 40 mm

a. Jarak bersih minimum sebesar

dibawah permukaan dari tiap

penghubung geser yang menahan gaya angkat, dan b. Jarak bersih maksimum sebesar 80 mm terhadap permukaan terdekat dari gelagar baja.

4.6.5.3 Interaksi antara geser antar permukaan dan lentur melintang untuk bidang geser yang melewati seluruh tinggi dari lantai, interaksi geser antar permukaan dan lentur melintang boleh diabaikan. Dalam gelagar tanpa peninggian dimana lentur melintang menyebabkan tarik dalam V ¿L

daerah penghubung geser, gaya geser antar permukaan per satuan panjang,

(

kN /m ) pada tiap bidang geser melalui beton harus memenuhi rumus berikut :

V ¿L

≤ 0,9b sh +1,4 f ry

A bv ( 4.6−9 ) 1. ooo

Dalam gelagar tanpa peninggian dimana lentur melintang menyebabkan tekan dalam daerah penghubung geser, gaya geser antar permukaan per satuan panjang,

¿

VL

pada

tiap bidang geser melalui beton harus memenuhi rumus berikut :

¿

VL

≤ 0,9b sh +0,7 f ry

Hanya beban tetap harus diperhitungkan

Ats +1,6 N ¿t ( 4.6−10 ) 1.000

N ¿t

dengan pengertian :


Moeljono


93

A by

adalah luas penampang dari tulangan melintang per satuan panjang gelagar yang ditempatkan pada tepi bawah atau peninggian, dinyatakan dalam millimeter persegi per meter, ( mm2 /m )

N ¿t

adalah gaya terik minimum per satuan panjang gelagar dalam tulangan melintang pada tepi atas lantai, akibat lentur melintang dalam lantai, dinyatakan dalam Newton per meter, ( N /m )

Untuk gelagar dengan peninggian yang memikul lentur melintang, tidak perlu diperhitungkan interaksi geser antar permukaan lentur melintang dengan syarat sisi peninggian berada diluar suatu garis pada 45 o dari ujung luar penghubung. 4.6.5.4 Tulangan melintang minimum luas penampang total per satuan panjang gelagar ( mm2 /m ), dari tulangan lantai melintang pada gelagar baja harus memenuhi.

A te

¿

800 d s ( 4.6−11 ) f ry

dengan pengertian : ds

adalah tinggi lantai beton yang membentuk flens gelagar komposit, yang dinyatakan dalam millimeter, ( mm )

Tidak kurang dari 50% luas tulangan tersebut harus ditempatkan dekat tepi bawah lantai sehingga memenuhi ketentuan

A by .

Bila bidang keruntuhan geser yang mungkin sekeliling penghubung adalah lebih dari dua kali tebal lantai, penambahan tulangan yang diperlukan untuk lentur harus disediakan pada tepi bawah lantai (melintang terhadap gelagar baja) untuk mencegah retak memanjang sekitar penghubung. Luas penampang tulangan tambahan tersebut per satuan panjang gelagar tidak boleh kurang dari

A te . Tulangan yambahan tidak perlu

disediakan apabila gaya tekan minimum per satuan panjang gelagar, yang bekerja tegak lurus pada dan meliputi permukaan bidang geser, adalah lebih besar dari 1,4

ds

kN /m . 4.6.5.5 Tulangan melintang minimum dalam gelagar dengan peninggian Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


94

luas penampang per satuan gelagar ( mm2 /m ), dari tulangan melintang pada daerah peninggian harus memenuhi :

A by

≥

400b sh ( 4.6−12 ) f ry

dengan pengertian : b sh

adalah panjang bidang keruntuhan geser yang mungkin sekeliling penghubung, dinyatakan dalam millimeter ( mm )

4.6.5.6 Pemberhentian tulangan melintang Tulangan melintang yang disediakan untuk menahan geser antar permukaan, berkurang secara linier

VL ,

dalam arah melintang,dari nilai maksimum bidang geser

sampai nol pada salah satu tempat dibawah ini : a. Ujung bebas dari lantai, atau b. Garis tengah antara gelagar berdekatan. 4.7

Komponen dan penahanan melintang

4.7.1

Umum

System komponen dan penahanan melintang yang cukup harus disediakan antara unsurunsur agar menjamin bahwa semua beban luar dan pengaruh beban dapat disalurkan kepada struktur pendukung, dan bahwa penahanan yang memadai disediakan dimana penahanan demikian dianggap ada dalam perencanaan.


Moeljono


95

4.8.

Kekuatan Lentur Balok Gilder Komposit

Penampang komposit terbentuk jika dua buah komponen bahan (Baja-Beton) digabung menjadi satu kesatuan penampang dan terjadi interaksi antara komponen-komponen tersebut yang berupa Lantai beton dan Balok baja dalam menahan beban kerja, masingmasing karakteristik dasar dan materialnya dari dua komponen tersebut dimanfaatkan secara optimal. Agar terbentuknya interaksi yang baik antara dua komponen tersebut, gaya geser yang terjadi antara lantai beton dan balok baja ditahan oleh Penghubung Geser (Shear Connector). Ada beberapa macam bentuk balok komposit yang sering digunakan sebagai Gelagar jembatan adalah seperti pada gambar berikut :

Karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur baja adalah : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


96

∎

Kekuatan yang tinggi

∎

Modulus elastisitas yang tinggi

∎

Daktalitas yang tinggi

Karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton adalah : ∎

Sifat ketahanan yang baik terhadap api

∎

Mudah dibentuk

∎

Relatif murah

4.8.1

Tipe Penampang Balok Komposit

Ada dua tipe balok komposit yaitu : a. Balok komposit dengan penghubung geser b. Balok baja yang diberi selubung beton Aksi komposit terbentuk dengan adanya transfer geser antara pelat beton dan balok baja yang dapat terjadi melalui : a. Mekanisme interlocking antara penghubung geser dan pelat beton b. Mekanisme lekatan dan frksi sepanjang permukaan atas profil baja yang terkekang di dalam beton dan mekanisme tahanan geser pada bidang antara pelat beton dan selubung beton disekitar profil baja. 4.8.2. Analisa Penampang Komposit Penampang komposit yang terdiri dari pelat beton dan balok profil baja, dalam menahan beban kerja diperhitungkan sebagai berikut : a. Menentukan Lebar Efektif Pelat beto ( bef ) : Lebar efektif pelat beton ditentukan dari harga terkecil dari nilai dibawah ini : 1 4

( b ef )

=

( b ef )

= Selebar jarak antara balok profil baja (S) Untuk Balok tengah

( b ef )

=

( b ef )

= 12 x Tebal pelat lantai (d)

Bentang balok (L)

( 12 . S+ S ) t

Untuk Balok tepi


Moeljono


97

4.8.3

Kekuatan Nominal Penampang Balok Komposit

Kekuatan Nominal Penampang Balok Komposit terhadap beban kerja dihitung dengan rumus sebagai berikut : A. Kekuatan Lentur Balok Komposit dengan Penghubung Geser ( ϕ . M n ) : ∎ ⊿

Kekuatan lentur pada daerah Momen Positif : Untuk Penampang Profil berbadan kompak :

[

h 1680 ≤ tw √f y

]

Besar Momen nominal penampang daoat dihitung menggunakan distribusi tegangan Plastis ( ϕ=0,85 ) 1. Bila Garis netral penampang komposit ada di baja :

Mn = Mp = ⌊ As . f y ( Ys− βd) ⌊−¿

⌊ As' .2. f y (Ys −βd ) ⌋ '

Besar luas penampang bagian baja dihitung :


Moeljono


98

As

'

=

As . f y−¿ Ac.0,85. f 2f y . ¿

c

2. Bila Garis netral komposit ada di beton :

Mn = Mp =

⌊ As . f y ( Ys−βd ) ⌋

Pada Kondisi Plastis, letak garis netral dihitung dari besarnya gaya dalam pada diagram tegangan plastis dengan asumsi garis netral ada di beton sebagai berikut : Ns

=

As . f y h =

Nc =

A c .0,85 . f c

=

bef . h .0,85. f c

Ac . f c Bila h>d Garis netral ada di baja bef .0,85 . f c Bila h< d Garis netral ada di beton

△

Untuk Penampang Profil berbadan tak kompak :

[

h 1680 ≥ tw √f y

]

Besar Momen nominal penampang hanya dapat dihitung dengan menggunakan distribusi tegangan Elastis ( ϕ

= 0,90)

Dalam analisa tegangan elastic, diberlakukan transfer Area Methode, yaitu menjadikan luaspenampang beton menjadi penampang baja eqifalen dengan nilai pembagi (n = rasio elastisitas),

n=

Es Ec

Didapat luas penampang baja eqifalen

Ac eq =

Ac n


Moeljono


99

Dengan Ac = Tebal pelat lantai tertekan x Lebar efektif pelat lantai ( d .b ef ) Luas Penampang Komposit

A k=

Ac + As n

Menentukan Letak Garis netral penampang komposit : Ac eq .0,5. d + As . hs Ac eq .+ As

Ac eq =

bef .d , n

1. Garis netral penampang ada di baja (Bila h

¿ d)

h=

dimana

As = Luas penampang

profil

Besar tegangan pada tiap-tiap bahan dihitung dengan rumus : Pada Beton :

Fc =

Mu .. Yc
Pada Baja :

Fs =

Mu .. Ys
F s' =

Mu .. Ys' Ik

dan ¿ Fy

2. Garis netral penampang ada di beton (Bila h ¿ d)


Moeljono


100

Bila terjadi letak garis netral penampang komposit ada di beton, maka ada sebagian bagian beton yang tertarik, sehingga tebal pelat beton yang diperhitungkan hanya setebal d’. Pad kondisi ini, letak garis netral (h) harus dicari lagi (h = d’). Besar tegangan pada tiap-tiap bahan dihitung dengan rumus : Pada Beton :

Fc =

Mu .. Yc <0,85 f c n. I k

Pada Baja :

Fs =

Mu .. Ys
Dimana : Ik =

Is+ As .(hs−h)2 +

1 b ef 3 . .d 12 n

Besar Momen Nominsl Elastic dapat dihitung sebagai berikut : Terhadap Kekuatan Beton : Mnc =

Ik .. x o ,85 f c n. Yc

Terhadap Kekuatan Baja : Mns =

Ik .. xf n. Yc y

4.9. PERHITUNGAN GIRDER KOMPOSIT Pada perhitungan Girder Komposit dalam pasal ini diambil contoh perhitungan Balok Girder Komposit Jembatan Bonjok Kabupaten Kebumen Profinsi Jawa Tengah sebagai berikut :

4.9.1. DATA KONSTRUKSI


Moeljono


101

Tebal slab lantai jembatan

h=

0.20 m

Tebal lapis aspal

ta =

0.05 m

Tebal genangan air hujan

th=

0.05 m

Jarak antara girder baja

s=

1.00 m

Lebar jalur lalu-lintas

b1=

4.50 m

Lebar trotoar

b2 =

0.30 m

Lebar total jembatan

b=

5.40 m

Panjang bentang jembatan

L=

12.00 m

MUTU BAJA

Bj-

Tegangan leleh baja

fy =

240 MPa

Tegangan dasar

fs = fy / 1.5=

160 MPa

Modulus elastic baja

Es =

MUTU BETON

K-

Kuat tekan beton

fc’ =

Modulus elastic beton

Ec

SPESIFIC GRAFITY

√f

210000 MPa

19 MPa =

Berat lapisan aspal Berat air hujan

20311 MPa

' c

77.0 kN/m3

Berat baja Berat beton bertulang

4700

Ws = Wc = Wa =

25.0 kN/m3 22.0 kN/m3 9.8 kN/m3

Wh = WF 500.200.10.16

PROFIL BAJA :

0.8958 kN/m

Berat profil baja, Tinggi,

Wprofil =

Lebar,

d=

Tebal badan,

b=

500 mm 200 mm 10 mm


Moeljono


102

Tebal sayap,

tw =

16 mm

Luas penampang,

tf =

11420 mm2

Tahanan momen,

A=

1010000 mm3

Momen inersia,

Wx =

Panjang bentang girder,

Ix =

4.78 E + 08 mm4 12000 mm

Tebal slab beton,

L=

200 mm

Jarak antara girder,

h=

1000 mm

s=

4.9.2. SECTION

PROPERTIES

SEBELUM

KOMPOSIT  KONTROL PENAMPANG L/d=24.000

1,258 b=15.625 ¿b

L/d 1.25 /t f d /t w =50.000 d /t w =75 Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


103

 TEGANGAN IJIN KIP Pada girder baja diberi pengaku samping yang berupa balok diafragma yang berfungsi sebagai pengaku samping yang merupakan dukungan dengan lateral dengan jarak, L1=L/3=4000 mm c 1=L1¿ d / ( b ¿ t f )=625 c 2=0.63¿ E s /f s=826.875 Karena nilai,

250
maka :

Tegangan kip dihitung dengan rumus : ¿

¿

F skip =F s−( c 1−250 ) / ( c 2−250 ) 0.3 f s =128.797 MPa

4.9.3. SECTION PROPERTIES SETELAH KOMPOSIT

 LEBAR EFEKTIF SLAB BETON Lebar efektif slab beton ditentukan dari nilai terkecil berikut ini : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


104

L/4=3000 m S=1000 m

12¿ h=2400m Diambil lebar efektif slab beton, B e =1000 mm

 SECTION PROFERTIS GIRDER KOMPOSIT n=Es / Ec =10.33930

rasio perbandingan modulus elastis, luas penampang beton transformasi,

A ct =B¿e h/n=19343.67 mm 2 A com =A + Act =30763.67 mm 2

luas penampang komposit,

momen statis penampang terhadap sisi bawah balok, ¿

¿

¿

A com =A d /2+ Act ( d+ h/2 ) jarak garis netral terhadap sisi bawah, y bs =[ A¿ d /2+ A ¿ct ( d +h /2 ) ] / A com=470.07 mm jarak sisi atas profil baja thd. grs. netral,

y ts =d− y bs=29.93 mm

jarak sisi atas slab beton thd. grs. netral,

y tc =h+ y ts =229.93 mm

momen inersia penampang komposit

1/12¿ B¿e h3 /n=386873391mm 4 2 y tc −h/¿ ¿ A¿ct ¿ I x =478000000mm 4 d /2− y ts ¿2=553099984 mm 4 A¿ ¿ I com=1744509237 mm4

Tahanan momen penampang komposit : Sisi atas beton,

W tc =I com / y tc=7587264 mm3


Moeljono


105

Sisi atas baja, Sisi bawah baja,

W ts =I com / y tc =58294133mm

3

3

W bs=I com / y bs =3711137 mm

 TEGANGAN IJIN Fc =0.4¿ f 'c =7 MPa

Tegangan ijin lentur beton,

F s=0.8¿ f s =128 MPa

Tegangan ijin lentur baja,

4.9.4. KONDISI GIRDER SEBELUM KOMPOSIT  BEBAN SEBELUM KOMPOSIT No Jenis beban Beban 1. 2. 3. 4.

( kN / m) 0.896 0.179 1.750

Berat sendiri profil baja WF500.200.10.16 Berat diafragma Perancah dan bekisting dari kayu 1 0.2025 5.000 Slab beton QD =7.825

Total beban mati girder sebelum komposit,

Beban hidup sebelum komposit, merupakan beban hidup pekerja pada say pelaksanaan konstruksi,

dan

diambil

q L =2.00 kN /m2 Q L =S¿ q L=2.00 kN /m

Beban hidup girder sebelum komposit,

Total beban pada girder sebelum komposit, Qt =Q D +Q L =9.825 kN /m

 TEGANGAN PADA BAJA SEBELUM KOMPOSIT panjang bentang girder, momen maksimum akibat beban mati,

L=12.00 m M =1/8 Q L =176.85 kNm ¿

¿ t

2


Moeljono


106

f =M ¿ 106 /W X =92.592 MPa F skip =128.797 MPa

Tegangan lentur yang terjadi,

 LENDUTAN PADA BAJA SEBELUM KOMPOSIT Qt =9.825 kN /m E=210000000 kPa L=12.00 m I X =0.000478 m ¿

¿

4

2

¿

δ =5 ¿ 384 Q t L / ( E I X ) =0.0264 m L/240=0.0500 m

 BEBAN PADA GIRDER KOMPOSIT

a. BERAT SENDIRI (MS) No Jenis Konsruksi Beban

( kN / m ) 1. Girder baja WF 2. Diafragma 3. Slab lantai

0.896 0.179 0.20 1.00 25.05.000

QMS =6.075 kN /m

Total berat sendiri


Moeljono


107

L=12.00 m

Panjang bentang girder, Momen dan gaya geser maksimum akibat berat sendiri,

¿

¿

2

M MS =1/8 QMS L =109.350 kNm V MS =1/2¿ Q ¿MS L=36.450 kN

b. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) No Jenis Konstruksi Beban

( kN / m ) 0.05 1.0022.00 1.100 0.05 1.00 9.80 0.490

1. Aspal 2. Air hujan

QMA =1.590 kN /¿

Total beban mati tambahan, Panjang bentang girder, L=12.00 m

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban mati tambahan, M MA =1/ 8¿ Q ¿MA L2=28.620 kNm V MA =1/8¿ Q¿MA L=9.540 kN

c. BEBAN LAJUR “D” Beban kendaraan yang berupa beban lajur “D” terdiri dari beban terbagi rata (Uniformly Distributed Load), UDL dan bebas garis (Knife Edge Load), KEL seperti pada Gambar. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yang dibebani lalu-lintas atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q=8.0 kPa untuk L≤ 30 m Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


108

q=8.0¿ ( 0.5+15 /L ) kPa untuk L>30 m

p=44.0 kN /m

KEL mempunyai inten sitas,

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut : DLA=0.4 untuk L≤ 50 m ¿

DLA=0.4−0.0025 ( L−50 ) untuk 50< L<90 m DLA=0.3 untuk L ≥ 90 m

L=12.00 m

Panjang bentang girder, q=8.0 kPa DLA=0.4 s=1.00 m

Q TD q ¿ S=8.00 kN /m

Beban lajur “D”, 1+ DLA ¿ ¿ PTD =¿

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban lajur “D”, ¿

¿

¿

M TD =1/8 QTD L+1/4 PTD =328.800 kNm V TD =1/ 2¿ Q ¿TD L+1/2¿ PTD =78.800 kN

d. GAYA REM (TB) Pengaruh pengereman dari lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada jarak 1.80 m dari permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem tergantung panjang total jembatan ( Lt ) sebagai berikut :


Moeljono


109

Gaya rem,

T TB =250 kN untuk Lt ≤ 80 m

Gaya rem,

T TB =250+2.5 ( Lt−80 ) kN untuk 80< Lt < 180 m

Gaya rem,

T TB =500 kN untuk Lt ≥ 180 m

¿

L=12.00 m

Panjang bentang girder,

n=5

Jumlah girder,

T TB =250 /n=50.00 kN

Besarnya gaya rem,

y= y tc + t a +1.80=2.080 m

Lengan thn. pusat tampang girder,

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban lajur “D”, M TB=1 /2¿ T ¿TB y=51.998 kNm V TB =T ¿T B y / L=8.666 kN

e. BEBAN ANGIN (EW) Beban garis merata tambahan arah horizontal pada permukaan lantai jembatan akibat angin yang meniup kendaraan di atas jembatan dihitung dengan rumus : V W ¿ 2 kN T EW =0.0012¿ C ¿W ¿ C w =koefisien seret=120 V w =kecepatanangin rencar=35 m/ det V w ¿2 =1.764 kN T EW =0.0012¿ C ¿w ¿ Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


110

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi h=2.00 m

2.00 m di atas lantai jembatan, x=1.75 m

Jarak antara roda kendaraan,

QEW =[ 1/2¿ h/ x ¿ T EW ]

Transfer beban angin ke lantai jembatan,

QEW =1.008 kN / m

L=12.00 m

Panjang bentang gurder, Momen dan gaya geser maksimum akibat transfer bbeban angin,

M EW =1/8¿ Q¿EW L2=18.144 kNm V EW =1/8¿ Q¿EW L=6.048 kN

f. BEBAN GEMPA (EQ) Gaya gempa vertikal pada balok dihitung dengan menggunakan percepatan vertikal kebawah sebesar 0.1¿ g dengan Gaya gempa vertikal rencana :

g = percepatan grafitasi.

T EW =0.10¿ W t

W t =¿ Berat total struktur yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan.

QMS =6.075 kN /m

Beban berat sendiri,

QMA =1.590 kN /m

Beban mati tambahan, Beban gempa vertikal,

QEQ =0.10¿ ( Q MS +Q MA )=0.767 kN / m L=12.00 m

Panjang bentang girder, Momen dan gaya geser maksimum akibat transfer beban angin,

M EQ =1/8¿ Q¿EQ L2=13.797 kNm V EQ =1/2¿ Q¿EQ L=4.599 kN

4.9.6. TEGANGAN PADA GIRDER KOMPOSIT Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


111

W tc =7587264 mm2 W ts =58294133 mm2 W bs =3711137 mm2 n=10.3393 ¿

6

¿

Tegangan pada sisi beton,

f tc=M 10 / ( n W tc )

Tegangan pada sisi atas baja,

f ts=M ¿ 10 6 /W ts

Tegangan pada sisi bawah baja,

f bs=M 10 /W bs

Tegangan yang terjadi pada sisi No Jenis beban . 1. Berat sendiri (MS) 2. Beban mati tamb. (MA) 3. Beban lajur “D” 4. Gaya rem (TB) 5. Beban angin (EW) 6. Beban gempa (EQ) KOMBINASI - 1

. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Momen M(kNm) 109.350 28.620 328.800 51.998 18.144 13.797

Tegangan ijin beton Tegangan ijin bata

Tegangan yang terjadi pada sisi

No

¿

Jenis beban Berat sendiri (MS) Beban mati tamb. (MA) Beban lajur “D” Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

atas beton ftc

atas beton ftc (MPa) 1.394 0.365 4.191 0.663 0.231 0.176

6

atas baja fts (MPa) 1.876 0.491 5.640 0.892 0.311 0.237

100 % * Fc = 100 % * Fs = atas baja fts

bawah baja fbs (MPa) 29.465 7.712 88.598 14.011 4.889 3.718 7 MPa 128 MPa

bawah baja fbs

(MPa) 1.394 0.365 4.191

(MPa) 1.876 0.491 5.640

(MPa) 29.465 7.712 88.598

5.950 < 100% Fc

8.007

125.775 < 100% Fs

KOMBINASI - 2

Tegangan ijin beton 125 % * Fc = 9 MPa Tegangan ijin bata 125 % * Fs = 160 MPa Tegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah baja No ftc fts fbs Jenis beban . (MPa) (MPa) (MPa) Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


112

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Berat sendiri (MS) Beban mati tamb. (MA) Beban lajur “D” Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

1.394 0.365 4.191

1.876 0.491 5.640

29.465 7.712 88.598

0.231

0.311

4.889

6.181 < 125% Fc

8.318

130.665 < 125% Fs

KOMBINASI - 3

Tegangan ijin beton 140 % * Fc = 10 MPa Tegangan ijin bata 140 % * Fs = 179 MPa Tegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah baja No ftc fts fbs Jenis beban . (MPa) (MPa) (MPa) 1. Berat sendiri (MS) 1.394 1.876 29.465 2. Beban mati tamb. (MA) 0.365 0.491 7.712 3. Beban lajur “D” 4.191 5.640 88.598 4. Gaya rem (TB) 0.663 .0.892 14.011 5. Beban angin (EW) 0.231 0.311 4.889 6. Beban gempa (EQ) 6.844 9.210 144.676 < 140% Fc < 140% Fs KOMBINASI - 4

Tegangan ijin beton 150 % * Fc = 11 MPa Tegangan ijin bata 150 % * Fs = 192 MPa Tegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah baja No ftc fts fbs Jenis beban . (MPa) (MPa) (MPa) 1. Berat sendiri (MS) 1.394 1.876 29.465 2. Beban mati tamb. (MA) 0.365 0.491 7.712 3. Beban lajur “D” 4.191 5.640 88.598 4. Gaya rem (TB) 0.663 0.892 14.011 5. Beban angin (EW) 0.231 0.311 4.889 6. Beban gempa (EQ) 0.176 0.237 3.718 7.020 9.447 148.394 < 150% Fc < 150% Fs

4.9.7. LENDUTAN PADA GIRDER KOMPOSIT Lendutan max. pad girder akibat :


Moeljono


113

1

L∗¿/ ( Es∗I com ) δ max=5 /384∗Q∗¿

Beban merata Q : 2

δ max=1 /48∗P∗L3 / ( Es∗I com )

Beban terpusat P : 3

δ max=1 / ( 72 √ 3 )∗M ∗L2 / ( Es∗I com )

Beban momen M : Panjang bentang girder L = Modulus elastic Es =

12.00 m 210000000 kPa 0.001744509 m4

Momen Inersia Icom = No . 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Jenis beban Berat sendiri (MS) Beban mati tamb. (MA) Beban lajur “D” Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

Batasan lendutan elastis KOMBINASI BEBAN No . 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Jenis beban Berat sendiri (MS) Beban mati tamb. (MA) Beban lajur “D” Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ) δ tot =¿

Q (MPa) 6.075 1.590 8.00

P

M

(MPa)

(MPa)

Lendutan δ max 0.004477 0.001172 0.011949 0.000164 0.000743 1.000565

61.60 51.998

1.008 0.767 L/240 = 0.05 KOM-1 Lendutan

KOM-2 Lendutan

δ max 0.004477 0.001172 0.011949

0.017598

δ max 0.004477 0.001172 0.011949

KOM-3 Lendutan

0.000743

δ max 0.004477 0.001172 0.011949 0.000164 0.000743

0.018341

0.018505

KOM-4 Lendutan δ max 0.004477 0.001172 0.011949 0.000164 0.000743 0.000565 0.019070

4.9.8. GAYA GESER MAKSIMUM PADA GIRDER KOMPOSIT No

Jenis Beban

. 1. 2. 3. 4. 5.

Berat sendidi (MS) Berat mati tamb (MA) Beban lajur “D” (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW)

Gaya Geser V (kN) 36.450 9.540 78.800 8.666 6.048


Moeljono


114

6.

Beban gempa (EQ)

KOMBINASI – 1 No

Jenis Beban

. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Berat sendidi (MS) Berat mati tamb (MA) Beban lajur “D” (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

4.599 100% Gaya Geser V (kN) 36.450 9.540 78.800

Vmax = KOMBINASI – 2 No

Jenis Beban

. 1. 2. 3. 4. 5. 6.


125% Gaya Geser V (kN) 36.450 9.540 78.800 6.048 Vmax =

KOMBINASI – 3 No

Jenis Beban

. 1. 2. 3. 4. 5. 6.


No

Jenis Beban

. 1. 2.

Berat sendidi (MS) Berat mati tamb (MA)

130.838

140% Gaya Geser V (kN) 36.450 9.540 78.800 8.666 6.048 Vmax =

KOMBINASI – 4

124.790

139.504

150% Gaya Geser V (kN) 36.450 9.540


Moeljono


115

3. 4. 5. 6.

Beban lajur “D” (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

78.800 8.666 6.048 4.599 144.103

Vmax = No . 1. 2. 3. 4.

Kombinasi Beban KOMB-1 KOMB-2 KOMB-3 KOMB-4

Persen

Vmax

Teg. Ijin 100% 125% 140% 150%

(kN) 124.790 130.838 139.504 144.103 Vmax (rencana) =

100% Vmax (kN) 124.790 104.670 99.646 96.068 124.790 kN

4.9.9. PERHITUNGAN SHEAR CONNECTOR

Gaya geser maksimum rencana Ytc = 229.93 mm Luas penampang beton yang ditransformasikan

A

Vmax = 124.790 kN h = 200 mm Act= 19343.67 mm2

momen statis penampang tekan beton yang ditransformasikan Sc = Act * (ytc – h / 2) = Gaya geser maksimum qmax = Vmax * Sc / Icom =

2513245.28 mm3 179.780 N/mm

Untuk shear connector digunakan besi beton bentuk U Luas penampang geser Tegangan ijin geser Kekuatan satu buah shear connector

Asv= π /4 * D2 * 2 = 226.19 mm2 fsv = 0.6 * fs = 96 MPa Qsv = Asv * fsv = 21714.6884 N

Jumlah shear connector dari tumpuan sampai ¼ L : n = ¼ qmax * L / Qsv = Jarak antara shear connector s = L/(4 * n) = Digunakan shear connector 2 D 12

28.84 buah 120.785 mm 100 mm


Moeljono


116

Jumlah shear connector ¼ L sampai tengah bentang : Jarak antara shear connector Digunakan shear connector

n = 1/8 * qmax * L / Qsv = s = L / (4 * n) = 2 D 12

12 mm 242 mm 200 mm

STANDART JEMBATAN GELAGAR KOMPOSIT BENTANG JEMBATAN 8 m s/d 20 m

BAB 5.1.

5

5.2. 5.3.

SUB POKOK BAHASAN : Persyaratan Umum Kriteria Perencanaan Standart Gambar Jembatan

5.1. PERSYARATAN UMUM Standarisasi ini merupakan sarana yang bertujuan mempermudah pada perencana dan pelaksana jembatan gelegar komposit, sehingga tercapai efisiensi dan penghematan waktu dalam pembangunan jembatan komposit. Gambar jembatan gelagar komposit dalam standar ini mempunyai dimensi sebagai berikut : a. Panjang bentang b. Lebar

: 8 m, 10 m, 12 m, 14 m, 16 m, 18 m, dan 20 m. : trotoir + lantai kendaraan + trotoir = 1 m + 7 m + & 0.5 m + 6 m + 0.5 m

Jembatan gelagar komposit dalam standar ini sanggup menerima beban Bina marga 100 %. Keterbatasan dari jembatan gelagar komposit adalah sama dengan jembatanjemabatan yang menggunakan baja lainnya yaitu terhadap unsure kimia belerang, sehingga jembatan komposit tidak diperkenankan dipasang pada kawasan gunung berapi yang masih aktif. Keterbatasan panjang profil gelagar induk (H-Beam) yaitu 12 m dan keterbatasan prasarana untuk mengangkkut profil baja tersebut diatas yang maksimum 6 m, maka Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


117

pada gambar standar jembatan gelagar komposit ini meliputi 2 macam sambungan dengan pengaturan letak / posisi sambungan sebagai berikut : Sambungan-sambungan untuk panjang profil maksimum 12 m : : 12 m + 2 m : 12 m + 6 m  Bentang 14 m  Bentang 18 m : 12 m + 8 m  Bentang 16 m  Bentang 20 m : 12 m + 4 m Sambungan-sambungan untuk panjang profil maksimum 6 m : : 6m+2m : 4m+6m+4m  Bentang 8 m  Bentang 14 m  Bentang 10 m  Bentang 16 m : 6m+4m : 5m+6m+5m  Bentang 12 m  Bentang 18 m : 3m+6m+3m : 6m+6m+6m Dimana baja bentang 20 m dengan panjang profil maksimum 6 m tidak direncanakan karena menjadi terlalu banyak sambungan.

5.2. KRITERIA PERENCANAAN 5.2.1. Pembebanan Pembebanan yang digunakan dalam perencanaan dan perhitungan Struktur Jembatan Gelagar Komposit ioni berdasarkan Standar Pembebanan yang berlaku di lingkungan Bina Marga yaitu : 1. Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (SKBI – 1.3.28.1987); 2. Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan Jalan Raya SNI.03-08331992; 3. Bridge Management System (BMS), Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, BMS 7C. Jenis dan tingkat pembebanan dari masing-masing standar tersebut di atas yang diterapkan dalam perencanaan adalah sebagai berikut : 5.2.1.

Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (SKBI –

1.3.28.1987) 1. Muatan Primer Muatan Priomer terdiri dari 2 jenis beban, yaitu : a. Beban Mati Berat isi bahan bangunan mengacu

pada

SKBI-1.3.28.1987,

UDC:624.042:624,21 pasal 1.1. b. Beban Hidup Beban hidup yang digunakan adalah BM 100 %, sehingga : Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


118

Muatan D = 100 %

: yang diterapkan pada perhitungan gelagar induk, dimana beban garisnya mencakup factor akibat

Muatan T = 100 %

beban kejut. : yang diterapkan pada perhitungan plat lantai kendaran

2. Beban Sekunder Yang mencakup : a. Beban angin = 150 kg/m2 b. Beban rem = 5 % dari beban “D” tanpa koefisien kejut yang bebannya setinggi 1,8 m dari lantai kendaraan. c. Beban gesek pada tumpuan bergerak = koefisien gesek x beban matio, dimana koefisien gesek = 0,18. d. Beban gempa mengacu pada SNI.03-2833-1992. e. Beban akibat susut dan rangkak dan perubahan suhu mengacu pada BMS. f. Muatan trotoir = 500 kg/m. 5.2.2.

Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan Jalan

Raya Tingkat ketahanan struktur jembatan terhadap gempa diperhitungkan berdasarkan intensitas gempa sesuai wilayah gempa : a. Wilayah gempa yang digunakan adalah Wilayah Gem,pa I b. Faktor struktur f = I c. Faktor kepentingan p = I d. Faktor bahan b = I e. Koefisien respons gabungan Kp = 0.23 f. Koefisien gempa horizontal ekuivalen Kh = 0.23

5.2.3. Bridge Management System (BMS) Mengingat telah dikembangkannya BMS dimana mencakup pembebanan akibat susut, rangkak dan perubahan temperature secara rinsi, maka tingkat pembebaban dari ketiga jenis pembebanan tersebut diatas adalah sebagai berikut : a. Perubahan Akibat Susut Berdasarkan pada BMS 7 – C6, tabel 6.9 untuk daerah tropis regangan susut. ε 3 =54 ×10−5 dimana koefisien susut φ2=4 b. Pembebanan Akibat Rangkak Struktur Baja Jembatan u Juruan Teknik Sipil

Moeljono


119

Berdasarkan pada BMS 7 – C6, tabel 6.11, factor rangkak rencana

φcc =1,4

(beton berumur > 28 hari dengan ketebalan 20 cm) untuk daerah tropis dan dekat pantai. c. Pembebanan Akibat Perubahan Temperatur Berdasarkan pada BMS 7 – C2, tabel 2.5, perubahan suhu antara maksimum dan minimum adalah = 40o – 15o = 25o dengan koefisien perpanjangan akibat suhu adalah 5.2.4.

α =1,2× 10−5 Metode Perhitungan

Perhitungan dilaksanakan : a) Seekonimis mungkin, dimana tegangan yang terjadi baik pada beton maupun pada baja mendekati tegangan yang diizinkan. b) Perhitungan gelagar induk dilakukan secara mekanika teknik dengan anggapan balok di atas dua perletakan (simple span). c) Dilakukan pada dua kondisi, yaitu :  Sebelum komposit, beton masih berupa pasta,  Setelah komposit, umur beton > 28 hari. d) Pada plat beton lantaio kendaraan dengan anggapan pelat beton bersifat elastic, dan perhitungan penulanganannya dengan cara n variable. e) Dengan didasarkan pada kombinasi pembebanan yang menentukan yaitu Kombinasi I SKBL – 1.3.28-2987. f) Pada sambungan gelagar induk yang menggunakan baut mutu tinggi didasarkan pada tegangan geser dan tegangan tumpu (umur jembatan > 50 tahun, sehingga gaya pratekan dari baut dianggap telah hilang). g) Telah disesuaikan dengan seluruh persyaratan teknis dari pebrik profil baja. h) Perhitungan dilakukan dengan perangkat computer dengan menggunakan rumusrumus yang lengkap secara sistematis dan terinci. 5.2.5. Literatur yang digunakan Literature yang digunakan dalam penyusunan Perencanaan dan Perhitungan jembatan Gelagar Komposit adlah sbegai berikut : 1. Standard Spesification for Highway Bridges (AASHO). 2. Interim Spesification Bridges – 1990 (AASHTO, resived efdition (as of March 3. 4. 5. 6. 7.

1991). Handbook of Composite Constrution Enggineering Gajanan M. Sabnis, PhD, P.E. Spesifications for Highway Bridges (Japan Road Association). Grid Composite Girder Hghway Bridges (Japan Road Association). Bridge Management System, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan B.S 7 – C. Konstruksi Baja 1 & 2, Prof. Ir. Loa Wikarya Darmawan, terbitan Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.


Moeljono


120

8. Struktur Baja, Desain dan Perilaku jilid 1 & 2. Charles g. Salmon, John E. Johnson, Ir. Wira, M.S.C.E. 9. Peraturan Beton Bertulang Indonesia, 1971 NI-2 10. Petunjuk Perncanaan Beton Bertulang, SKBI – 2.3.53.1987, UDC : 693.55 : 693.25.


Moeljono


Materi Diktat Jembatan Komposit

Recommend Documents