PERENCANAAN JEMBATAN KENDENG LEMBU … · pemikul utama juga dilakukan perhitungan konstruksi...
Transcript of PERENCANAAN JEMBATAN KENDENG LEMBU … · pemikul utama juga dilakukan perhitungan konstruksi...
1
PERENCANAAN JEMBATAN KENDENG LEMBU RUAS GLENMORE – MALANGSARI STA 5 + 750 DENGAN METODE RANGKA
BAJA DI KABUPATEN BANYUWANGI Nama mahasiswa : Mohammad Muchlisin Mahzum. NRP : 3107.100.555 Jurusan : Teknik Sipil Dosen Pembimbing : Ir. Ketut Dunia, PD. Eng. D
Abstrak Jembatan Kendenglembu Ruas Glenmore - Malangsari merupakan jembatan penghubung ruas jalan
Glenmore menuju Malangsari Kabupaten Banyuwangi. Saat ini desain jembatan adalah baja yang tidak permanen (Bailey) dimana jembatan ini memerlukan biaya perbaikan yang cukup mahal. Dari segi alinyemen horizontal jembatan yang lama kurang baik dikarenakan lokasi jembatan tersebut berada pada ruas lintas selatan sehingga perlu diadakan peningkatan dari 1 lajur menjadi 2 lajur.
Perencanaan ini dimulai dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan tujuan perencanaan hingga lingkup pembahasan, dan diikuti dengan dasar – dasar perencanaan dimana analisa didasarkan pada peraturan BMS dan AISC – LRFD. Dari data awal yang ada, jembatan didesain dengan mengambil bentang 60 m untuk Rangka Batang. Setelah itu dilakukan preliminary desain dengan menentukan dimensi – dimensi jembatan menggunakan bahan baja. Tahap awal perencanaan adalah perhitungan lantai kendaraan dan trotoar. Kemudian dilakukan perencanaan gelagar memanjang dan melintang, sekaligus perhitungan shear connector. Memasuki tahap konstruksi pemikul utama, dilakukan perhitungan beban – beban yang bekerja, kemudian dianalisa dengan menggunakan program SAP 2000. Setelah didapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Bersamaan dilakukan perhitungan konstruksi pemikul utama juga dilakukan perhitungan konstruksi sekunder yang meliputi ikatan angin atas, bawah, dan portal akhir. Kemudian memasuki tahap akhir dari perencanaan struktur atas dilakukan perhitungan dimensi perletakan. Setelah selesai analisa dari struktur atas jembatan, dilakukan analisa perencanaan struktur bawah jembatan (abutment). Dari data tanah yang ada, substructure jembatan tersebut menggunakan pondasi tiang pancang, Dari analisa data tanah yang ada, maka dipilih pondasi dalam karena lapisan tanah yang kompeten untuk menerima beban adalah di atas 10 m. Kata kunci : Jembatan Rangka, Baja , Abutment
2
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Jembatan Kendenglembu Ruas Glenmore - Malangsari
merupakan jembatan penghubung ruas jalan Glenmore menuju Malangsari Kabupaten Banyuwangi. Jembatan ini terletak pada STA 5+750 dan mempunyai panjang bentang 40 m dan lebar 5 m. Peranan jembatan ini sangat vital sekali mengingat jembatan inilah sebagai satu-satunya penghubung antara Desa Malangsari dengan Glenmore. Sebelum ada jembatan ini penduduk Desa Malangsari mengalami kesulitan jika akan menuju Glenmore maupun pusat kota Banyuwangi karena harus berputar melalui desa lain yang jaraknya cukup jauh sehingga memerlukan biaya, begitu pun sebaliknya. Saat ini desain jembatan adalah baja yang tidak permanen (Bailey) dimana jembatan ini memerlukan biaya perbaikan yang cukup mahal. Dari segi alinyemen horizontal jembatan yang lama kurang baik dikarenakan lokasi jembatan tersebut berada pada ruas lintas selatan, dimana frekuensi kendaraan mulai dari kelas I s/d IV akan melintasi jalur tersebut, sehingga perlu diadakan peningkatan dari 1 lajur menjadi 2 lajur.
Berdasarkan situasi dan kondisi tanah (soil) di daerah tersebut sangat dimungkinkan untuk direncanakan jembatan baru sebagai pengganti jembatan lama. Dimana penempatanya dipindahkan atau digeser, sehingga trase jalan lama juga dialihkan.
Perencanaan jembatan baru tersebut menggunakan rangka baja dengan 1 bentang atau segmen yang terdiri dari 2 lajur dengan perkiraan panjang bentang ± 60 m. Penggunaan rangka baja dikarena strukturnya memiliki kekuatan atau usia yang tahan lama serta mudah pada pengerjaan di lapangan. Sehingga diharapkan jembatan baru ini mampu menampung volume lalu lintas kendaraan yang cukup padat. 1.2 RUMUSAN MASALAH
1) Bagaimana menghitung dan merencanakan bangunan atas jembatan meliputi :
a. Merencanakan gelagar-gelagar induk b. Perhitungan lantai kendaraan c. Ikatan angin d. Merencanakan sambungan pada profil rangka
baja 2) Bagaimana menghitung dan merencanakan bangunan
bawah jembatan meliputi : a. Merencanakan abutment. b. Merencanakan pondasi yang sesuai dengan
tanah setempat. 3) Bagaimana mengontrol kekuatan dan kestabilan struktur?
4) Bagaimana menuangkan hasil bentuk desain dan analisa ke dalam bentuk gambar teknik ?
1.3 TUJUAN Dari permasalahan yang ada di atas, adapun tujuan
yang akan dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :
1) Menghitung dan merencanakan bangunan atas jembatan,meliputi : • Merencanakan gelagar-gelagar induk • Perhitungan lantai kendaraan • Ikatan angin • Merencanakan sambungan pada profil rangka
baja 2) Menghitung dan merencanakan bangunan bawah
jembatan meliputi : a. Merencanakan abutment. b. Merencanakan pondasi yang sesuai
dengan tanah setempat. 2) Dapat mengontrol kekuatan dan kestabilan
struktur 3) Dapat memvisualisasikan hasil desain dan analisa
yang telah dibuat ke dalam bentuk gambar teknik.
1.4 BATASAN MASALAH Batasan masalah pada penulisan tugas akhir ini, antara lain :
1. Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan
2. Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan
3. Tidak menghitung aspek ekonomis dari biaya konstruksi jembatan
4. Analisa struktur manual dan program bantu SAP 2000
5. Penggambaran mengunakan program bantu Auto Cad
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 DEFINISI JEMBATAN
Jembatan merupakan bagian dari jalan raya dan merupakan konstruksi bangunan yang bertujuan untuk menghubungkan antara jalan yang satu dengan yang lain melalui suatu rintangan yang lebih rendah dari permukaan jembatan tersebut baik itu sungai, danau, lembah ataupun jurang. Gelagar merupakan bagian dari konstruksi yang mempunyai fungsi menahan beban – beban diatasnya.
konsep perencanaan struktur jembatan adalah berdasarkan atas seni ( estetika ) dari perencanaan jembatan dan konstruksi jembatan itu sendiri. Berdasarkan dari fungsi komperehensif, maka nilai maksimum dari suatau jembatan akan ditentukan oleh :
Biaya konstruksi Kemudahan pelaksanaan Estetika dan pertimbangan lingkungan Biaya pemeliharaan
Jembatan rangka baja adalah suatu struktur jembatan yang bahan dasarnya menggunakan profil dari baja, dimana pada arah melintang diperoleh bentuk segitiga diatas pemikul-pemikul lintangnya.
3
Pada prinsipnya pada gelagar rangka terjadi gaya tarik dan tekan yang bekerja pada titik simpul yang disambung berengsel atau dianggap seperti dihubungkan secara demikian, dalam keadaan-keadaan dimana gaya-gaya luar hanya bekerja pada titik-titik simpul. (struyk dan van der veen 1984).
2.2 OPTIMASI STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA DENGAN TEORI MAXWELL DAN MITCHELL
Syarat-syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas dari suatu struktur harus dipenuhi dalam perencanaan struktur. Namun syarat-syarat lain seperti estetika, arsitektur, dan keekonomisan terkadang juga menjadi pertimbangan penting. Syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas bisa diperoleh dari perhitungan konvensional, sementara syarat estetika, arsitektur, dan keekonomisan suatu struktur bisa ditinjau dari berbagai aspek. Dalam hal syarat keekonomisan, untuk struktur baja dapat diidentikan dengan volume minimum struktur. Untuk itu perlu dilakukan optimasi pada struktur, agar diperoleh struktur dengan volume material minimum. Materi ini bertujuan untuk menentukan tinggi optimum suatu jembatan rangka baja akibat beban gravitasi, sehingga menghasilkan volume profil baja yang minimum. Menurut Teori Maxwell dan Mitchell, volume minimum dapat dicapai dengan meminimumkan batang tarik atau batang tekan pada struktur rangka, yang diaplikasikan dalam analisa ini, di mana volume minimum diperoleh dengan cara mendiferensialkan volume total terhadap tinggi jembatan tersebut. (http://id.wikipedia.org/wiki/Jembatan)
BAB III METODOLOGI
3.1 Diagram Alir Metodologi
Gambar 3.1 Metodologi Pengerjaan Tugas Akhir 3.1 Pengumpulan Data 3.1.1 Data – Data Teknis Jembatan
Adapun data-data yang digunakan dalam perencanaan adalah sebagai berikut:
1. Panjang jembatan : 40 m 2. Lebar jembatan : 7 m 3. Rencana panjang jembatan : 60 m 4. Rencana lebar jembatan : 9 m
3.1.2 Data Tanah Dari hasil penyelidikan tanah di lokasi pembangunan jembatan diperoleh pekerjaan Boring dilakukan pada 2 titik (BH 1 dan BH 2) namun terdapat beda tinggi ± 1,50 m dimana BH 1 lebih tinggi daripada BH 2. sedangkan untuk pekerjaan Sondir dilakukan pada 2 titik pula. Dari titik sondir 1 diperoleh hasil bahwa pada kedalaman -2,20 m dari muka tanah setempat nilai konus sudah mencapai 250 kg/cm2 dengan jumlah hambatan pelekat 234 kg/cm2, dasar sungai dari lantai jembatan lama -7,60 m. Sedangkan pada titik sondir 2 diperoleh hasil bahwa pada kedalaman -2,40 m dari muka tanah setempat nilai konus sudah mencapai 250 kg/cm2 dengan jumlah hambatan pelekat 260 kg/cm2, dasar sungai dari lantai jembatan lama -7,60 m. 3.1.3 Data Topografi
Data topografi sangat diperlukan dalam menentukan hal-hal dibawah ini : – Bentang jembatan – Perencanaan jalan pendekat (Approach Road)
3.1.4 Data Hidrologi Data ini diperlukan untuk menentukan tinggi muka air banjir (MAB) maksimum yang terjadi selain itu juga dipakai untuk menentukan elevasi muka jembatan.
A
Perencanaan dan analisa struktur bawah, meliputi : 1. Perencanaan perletakan. 2. Perencanaan kepala jembatan dan
penulangannya. 3. Perencanaan pondasi dan penulangannya.
B
Menuangkan bentuk dan analisa struktur dalam gambar teknik.
Finish
Not OK
Kontrol terhadap kekuatan dan
kestabilan
Pengumpulan data dan literature : 1. Data umum jembatan, data eksisting,
data tanah. 2. Buku-buku yang berkaitan. 3 Peraturan peraturan yang berkaitan
Mendesain lay out awal jembatan
Merencanakan dimensi profil jembatan : 1. Penentuan tinggi penampang.
Analisa struktur utama jembatan : 1. Analisa tegangan terhadap berat sendiri,
beban mati tambahan, dan beban hidup. 2. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja. 3. Permodelan struktur dengan program SAP
Start
A B
Menentukan jenis pembebanan jembatan : 1. Beban mati struktur utama. 2. Beban hidup struktur utama. 3. Beban angin struktur utama. 4 B b t kt t
4
3.2 Preliminary Desain Bahan yang akan digunakan dalam perencanaan jembatan:
1. Beton Kekuatan tekan beton (fc’) = 35 MPa
Tegangan leleh (fy) = 360 Mpa 2. Baja
Mutu profil baja BJ 50 dengan : Tegangan leleh (fy) = 290 MPa Tegangan putus (fu) = 500 MPa
3. Direncanakan bangunan atas jembatan menggunakan Rangka Baja Type B standart fabrikasi.
4. Penentuan dimensi tebal minimum plat dengan beton bertulang berdasar BMS 1992 pasal 5.3.2 hlm 5.4
200 ≤ D ≥ 100 + 0,04 L ( D dan L dalam mm ) 5. Profil Lantai direncanakan yang sudah digalvanis
dengan grade 42 sesuai ASTM A572 3.4 Bangunan Atas Jembatan 3.4.1 Pembebanan Pada Struktur Utama Jembatan
1. Aksi dan Beban Tetap
Beban tetap terdiri :
• Berat Sendiri Berat sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non struktural yang dianggap tetap. • Beban Mati Tambahan Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur jembatan. • Tekanan Tanah Koefisen tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat – sifat tanah yang ditentukan berdasarkan pada kepadatan, kadar kelembaban, kohesi sudut geser dalam dan sebagainya.
Limit of travelBatas lewat
SurchageBeban tambahan
600 mm
Daerah keruntuhan aktif
Traffic able to travel next to wallLalu lintas bisa lewat disebelah dinding
Aktive failure zone
Limit of travelBatas lewat
SurchageBeban tambahan
Daerah keruntuhan aktifAktive failure zone
Traffic prevented from travelling next to wallLalu lintas dicegah untuk bisa melewati disebelah dinding
Gambar 3.2 Tambahan Beban Hidup
2. Beban Lalu Lintas
• Beban lajur “D”
1. Beban terbagi rata (UDL) dengan intensitas q kPa, dengan q tergantung pada Beban panjang yang dibebani total (L) sebagai berikut:
L ≤ 30m, q = 8 kPa
L > 30m, q = kPaL15
0.58 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +×
2. Beban garis (KEL) sebesar p kN/m, ditempatkan dalam kedudukan sembarang sepanjang jembatan dan tegak lurus pada arah lalu lintas.
P = 44 KN P = 44 KN/m Adapun pembebanan ini dapat dilihat pada gambar
dibawah :
Intesity q kPaIntensitas q kPa
Intensity p kN/mIntensitas p kN/m
Knife edge loadBeban garis
Direction of trafficArah lalu lintas
UDLBeban tersebar merata
90°
Gambar 3.3 Kedudukan beban lajur “D”
• Beban Truk “T” Beban truk “T” adalah kendaraan berat tunggal dengan
tiga gandar yang ditempatkan dalam kedudukan sembarang pada lajur lalu lintas rencana.
Muatan “T” = 100% ⇒ P = 10 ton
5 8
1.75 m
2.75 m
0.500.50
50 kN 200 kN 200 kN
200 mm
25 kN 500 mm
200 mm
100 kN
2.75 m
500 mm
200 mm
100 kN
200 mm
25 kN
200 mm
500 mm 100 kN
200 mm
500 mm 100 kN
mm
125 mm
125 mm
Kendaraan truck ”T” ini harus ditempatkan di tengah-
tengah lajur lalu-lintas rencana. Jumlah maksimum lajur lalu-lintas rencana seperti tercantum dalam tabel berikut
Type Jembatan (1)
Lebar jalur Kendaraan
(m) (2)
Jumlah Lajur Lalu-Lintas
Rencana
Satu jalur 4.0-5.0 1 Dua arah, tanpa
median 5.5-8.25 11.3-15.0
2 (3) 4
Banyak arah 8.25-11.25 11.3-15.0 15.1-18.75 18.8-22.5
3 4 5 6
5
Tabel 3.1 Jumlah Lajur Lalu-Lintas Rencana 3. Untuk Pejalan Kaki
Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa. Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada jembatan jalan raya harus direncanakan untuk memikul beban per m2 dari luas yang di bebani seperti pada Gambar 3.4
Loaded Area : Luas Beban (m2)120100806040200
6
4
2
0
Load
Inte
nsity
: In
tens
itas b
eban
(kPa
) Pejalan kaki yang berdiri sendiri dan bangunan atas jembatanFootbridges and sidewalks independent of road bridge superstructure
bangunan atas jembatanPejalan kaki yang dipasang padaroad bridge superstructureFor sidewalks attached to the
Gambar 3.4 Pembebanan untuk Pejalan Kaki
• Faktor beban Dinamik (DLA)
Faktor beban dinamik berlaku pada “KEL” lajur “D” dan truk “T” untuk simulasi kejut dari kendaraan bergerak pada struktur jembatan.( BMS 1992 ).
Untuk muatan “T” ⇒ DLA = 0,30
Untuk bentang menerus, panjang bentang ekivalen LE diberikan dengan rumus berikut:
maxxLLL evE = (2.1) Dimana : Lev = Panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang disambung secara menerus. Lmax = panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang disambung secara menerus. Untuk pembebanan Truk ”T“, DLA diambil 0.3.
Gambar 3.5 Faktor Beban Dinamis untuk KEL
Untuk KEL lajur “D”
LE ≤ 50m ⇒ DLA = 0,40 50m ≤ LE ≤ 90m ⇒ DLA = 0.525 – 0.0025 L
90m ≤ LE ⇒ DLA = 0.30 3. Aksi Lingkungan
• Beban Angin Perhitungn beban angin sesuai dengan RSNI T-02-2005 pasal 7.6 hlm 34, digunakan rumus sebagai berikut : TAW = 0,0006 CW ( VW )2 Ab Dimana : CW = Koefisien seret
VW = Kecepatan angin rencana (m/dt) untuk keadaan batas yang ditinjau Ab = luas koefisien bagian samping jembatan (m2) Tabel 3.2 Koefisien Seret Cw
Tipe jembatan Cw Bangunan atas masif ; (1), (2) b/d = 1.0 b/d = 2.0 b/d = 6.0
2.1 (3) 1.5 (3) 1.25 (3)
Bangunan atas rangka 1.2 Tabel 3.3 Kecepatan Angin Rencana Vw Catatan :
(1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran; d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif
(2) Untuk harga antara dari b/d bisa diinterpolasi linier (3) Apabila bangunan atas mempunyai su
TAW = 0,0012 CW (VW)2
• Beban Gempa Pengaruh beban gempa hanya ditinjau pada keadaan batas ultimate. Pada metode beban statis ekivalen untuk beton rencana gempa minimum sesuai RSNI T-02-2005 pasal 7.7.1 hlm 35. dipakai rumus :
TEQ = Kh I WT
Dimana : Kh = C . S
TEQ = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (KN)
Kh = Koefisien gempa horisontal
W T = Berat total nominal bangunan (KN)
I = Faktor kepentingan
C C = Koefisien gempa dasar untuk daerah waktu
Limit State Keadaan
Batas
Location Lokasi Within 5 km of
the coast Sampai 5 km dari
pantai
> 5 km from the coast
> 5 km dari pantai
Serviceability Daya layan 30 m/s 25 m/s Ultimate 35 m/s 30 m/s
6
kondisi setempat yang sesuai
S = Faktor type bangunan (1-3)
G
Gambar 3.6 Peta Zona Gempa Indonesia • Pengaruh temperatur
Pengaruh temperatur dibagi menjadi 2 yaitu :
Variasi temperatur jembatan rata-rata Variasi temperatur di dalam bangunan
atas jembatan (perbedaan temperatur). • Gaya Rem
(BDM 1992 hlm 2.21) : L ≤ 80 : gaya rem S.L.S = 250 KN
80 ≤ L ≤ 180 : gaya rem S.L.S = (2.5 L + 50) KN
L ≤ 180 : gaya rem S.L.S = 500 KN 3.4.2 Aksi-Aksi Lainnya
• Gaya Gesekan • Kombinasi beban
3.5.3 Desain Struktur • Analisa pembebanan menurut yang ada pada
struktur jembatan tersebut. • Analisa struktur dengan manual dan program
Bantu seperti SAP 2000 • Perhitungan plat kendaraan, trotoar dan kerb.
Tebal minimum plat lantai kendaraan adalah : ts ≥ 200 mm ts ≥ (100 + (40 x L)) mm
Dimana : L = Bentang dari plat lantai kendaraan antara pusat tumpuan (m)
• Perhitungan perletakan jembatan 3.5 Bangunan Bawah Jembatan
3.5.1 Perencanaan Abutmen 1. Perencanaan abutment
Beban dari bangunan atas Berat sendiri abutment Beban tekanan tanah aktif Beban gempa REM
2. Perhitungan gaya gaya dalam Gaya vertikal akibat DL gelagar dan LL
(UDL x kejut, KEL x kejut)
Gaya horisontal akibat beban gempa dan REM
Momen yang terjadi akibat gaya vertikal dan horisontal
3. Penulangan abutment Perhitungan penulangan plat vertikal
Mu = Mmax Rn =
2.*
dbM
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−−
=
'2,1
'.
.*..4,2).(.
2
2
22
fcfsyK
fcfsy
dbMKfsyKfsyK
RC
RC
RC
RC
ρ
( BMS Pasal 5.4 Hal. 5 – 13 ) ρ min = 1,4/fsy
ρ min > 2bdAst .............digunakan ρ min
As = ρ b d
Perhitungan penulangan konsol pendek Vu = Vu1+Vu2 Nuc = 0,2 Vu
Vn = φVv
Avf = µ.fy
Vn
Tulangan Af yang dibutuhkan untuk menahan momen Mu adalah Mu = 0,2 Vu + Nuc (h-d)
Rn = 2.*
dbM
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−−
=
'2,1
'.
.*..4,2).(.
2
2
22
fcfsyK
fcfsy
dbMKfsyKfsyK
RC
RC
RC
RC
ρ
( BMS Pasal 5.4 Hal. 5 – 13 ) ρ min = 1,4/fsy
ρ min > 2bdAst .............digunakan ρ min
Af = ρ b d Tulangan tarik An = Nuc / (Φ.Fy) Tulangan utama total
Klasifikasi Jembatan
Umur Rencana
Kalikan KU Dengan
Aksi Tetap
Aksi Transien
Jembatan sementara
20 tahun 1,0 0,87
Jembatan Biasa 50 tahun 1,0 1,00Jembatan Khusus
100 tahun
1,0 1,10
7
As = Af + An
As = AnAvf+
3.2
Asmin = minρ . b d
Ah = 3
Avf
4. Penggambaran hasil perhitungan 5. Penulisan hasil analisis
3.5.2 Perencanaan Pondasi Tiang 3.5.2.1 Pemilihan Tiang Pancang
Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan tiang pancang yang dipergunakan di struktur bangunan ini adalah : 1. Diusahakan dengan harga yang termurah. 2. Kemampuan menembus lapisan tanah keras tinggi,
untuk menghindari terjadinya tekuk. 3. Mampu menahan pemancangan / pemukulan yang
keras, agar tidak hancur ketika pemancangan berlangsung
Gambar 3.7 Contoh – Contoh Pondasi Bila Lapisan Pendukung Pondasi Cukup Dangkal
Perencanaan pondasi harus diperhitungkan terhadap daya dukung tiang :
Daya dukung tiang individu berdasarkan :
• Kemampuan bahan. Rumus : Qbahan = A x fc’
Dimana : Qbahan = daya dukung tiang
A = luas penampang
fc’ = mutu bahan
• Effisiensi tiang dengan menggunakan persamaan conversi Labarre :
Rumus : Ek = 1 – ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −+−
xmxnnmmn
90)1()1(
θ
Dimana : Ek= effisiensi tiang individu
m = jumlah baris
n = jumlah tiang per baris
θ = arc tan d/s d = dimensi tiang
s = jarak antar tiang
• Daya dukung tiang
Rumus : Qtiang = SF
xJHPSFAxC )()( φ
+
Dimana : Qtiang = daya dukung tiang individu
A = luas penampang
C = harga conus
∅ = keliling tiang
JHP = jumlah hambatan pelekat
SF = angka keamanan yang besarnya masing – masing 3 dan 5
• Perhitungan jarak tiang pancang
Rumus : 2,5D ≤ S ≤ 3D
Perhitungan jarak tiang pancang ke tepi poer
Rumus : 1,5D ≤ S1 ≤ 2D
• Perkiraan jumlah tiang pancang
Rumus : ijinP
Pn ∑=
Dimana : n = jumlah tiang ∑P = jumlah beban vertikal
ijinP = daya dukung ijin (diambil nilai terkecil dari Qbahan dan Qtiang) • Daya dukung tiang dalam group
Rumus :
Pgroup = η x P ijin
Dimana :
Pgroup = daya dukung tiang
Pijin = daya dukung tiang individu
η = effisiensi tiang individu • Beban maksimum yang diterima tiang dalam kelompok tiang
Rumus :
∑∑∑ ×
±×
±= 22
maxmax
yyM
xxM
nP
P xysatu TP
Dimana : ∑P = jumlah beban vertikal
n = jumlah tiang
Mx = My= momen yang bekerja diatas poer
x,y = jarak dari sumbu tiang ke titik berat
susunan kelompok tiang
8
BAB IV PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN DAN
TROTOAR 4.1 Perencanaan Lantai Kendaraan
Menurut BMS 1992 Pasal 6.7.1.2 untuk tebal minimum pelat minimum pelat lantai kendaraan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
d4 = 5d3 = 20
balokmemanjang
b1= 120
aspal
beton
balok melintang
Gambar 4.1 Lantai Kendaraan
mm148(1,20)40100b40100tsmm200ts
1 =+=+≥
≥
Jadi dipakai tebal pelat = 200 mm Dimana : ts = tebal pelat lantai kendaraan b1 = bentang pelat lantai antara pusat tumpuan
Direncanakan pelat lantai kendaraan dari beton dengan ketebalan 20 cm. 4.1.1 Pembebanan a. Beban Mati
• Berat sendiri pelat = 0,2 x 2.400 x 1 x 1,3 = 624 kg/m
• Berat aspal = 0,05 x 2.200 x 1 x 1,3 = 143 kg/m
• Berat air hujan = 0,05 x 1.000 x 1 = 50 kg/m Qd (u) = 817 kg/m
b. Beban Hidup • Beban roda truck ” T ” = 100 kN = 10.000 kg ...
BMS pasal 2.3.4.1 • Dengan factor kejut (DLA = Dynamic Load
Allowance) = 0,3 ..... BMS pasal 2.3.6 Total muatan : T = ( 1 + 0,3 ) x 100 = 130 kN = 13.000 kg
4.1.2 Penulangan Lantai Kendaraan • Faktor beban MS
UK = 1,3 ..... (beton di cor setempat) • Faktor beban TT
UK = 2 ..... (beban truck) • Qd (u) = 817 kg/m • Tu = 2 x T = 2 x (13.000) = 26.000 kg
4.1.2.1 Penulangan Arah Melintang Untuk b1 = 120 cm
- 1 / 1 0- 1 / 1 0
+ 1 / 8
b 1b 1
+ 1 / 8
- 1 / 1 0
Gambar 4.2 Momen Distribusi Arah Melintang Dipakai tulangan D19 – 120 (As = 2361,54 mm2)
As’ = ρ’ x b x d = 0,0088 x 1.000 x 150,5 = 1324,4 mm2
Dipakai tulangan D19 – 200 (As’ = 1416,93 mm2)
h =200
b =1000
D19 - 200
d = 150.5
40 d"
D19 - 120
Gambar 4.3 Penulangan Arah Melintang
4.1.2.2 Penulangan Arah Memanjang Dipasang tulangan susut dan suhu dengan ketentuan sebagai berikut : (SNI 03 – 2847 – 2002 Psl. 9.12) As min = 0,00188 x 1.000 x 150,5 = 282,94 mm2 Dipakai tulangan D8 – 170 (As = 295,53 mm2 )
h= 200
b =1000
D19 - 200
d = 150.5
40 d"
D19 - 120
D8 - 170
Gambar 4.4 Penulangan Arah Memanjang
4.1.3 Kekuatan Pelat Lantai Terhadap Geser Kekuatan geser ultimate dari pelat lantai kendaraan didasarkan pada persamaan berikut : (BMS 6.7.2.3) Vuc = ( )cpσ0,3fcvdxu + Dengan :
fcv = fc'0,34fc'xhβ
210,17 ≤+ ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
Dimana : u = panjang efektif dari keliling geser kritis. d = tinggi efektif, diambil rata – rata di sekeliling
garis keliling geser kritis. β h = perbandingan antara dimensi terpanjang dari
luas efektif yang dibebani Y, dengan dimensi X, diukur tegak lurus Y.
Beban T yang bekerja sebesar 100 kN, dengan luas bidang kontak roda 20 x 50 cm. Beban pada saat ultimate dengan faktor beban 2 dan faktor beban dinamis 0,3 sebesar = (100 + (1 + 0,3)) x 2 = 260 kN. Lintasan kritis yang terjadi sesuai ketentuan BMS 1992 (Ps.6.7.2 )
b1 = 120 b1 = 120
9
50 cm 45° ( arah penyebaran bebanT = 100 kN x 1,3 )
d3
d020
50 d3/2
b0
luas bid. kontak roda
keliling kritis
arah kendaraan
d3/2
d3/2
d3/2
Gambar 4.5 Lintasan Kritis
Dari gambar di atas maka :
cmd 5,12225
23
==
bo = 700 cm do = 400 cm u = 2 x (700 + 400) = 2200 mm β h = 50 / 20 = 2,5 d = 200 mm
fcv = 35x2,52
10,17 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+
= 35x0,34N/mm1,810 2 < = 2,011 N/mm2 (OK) Vuc = 0)x0,3(1,810x200x2.200 + = N796400 = 796,4 kN Gaya geser ultimate = 260 kN ≤ Vuc = 796,4 kN → OK!! 4.2 Perencanaan Trotoar 4.2.1 Perhitungan Trotoar a. Data – data perencanaan :
• Lebar trotoar = 1 m • Tinggi pelat trotoar = tinggi kerb = 20 cm • Mutu beton fc’ = 35 MPa • Mutu baja fy = 360 Mpa
Gambar 4.6 Trotoar
Dipakai tulangan D16 – 250 (As = 804,2 mm2)
As’ = dxbxρ' = 0,0026 x 1.000 x 172 = 447,2 mm2 Dipakai tulangan D16 – 400 (As = 502,4 mm2) Untuk tulangan susut : As = 0,00188 x 1.000 x 172 = 323,36 mm2 Pakai tulangan D8 – 150 (As = 334,93 mm2)
h =200
b =1000
D16 - 400
d = 172
40 d"
D16 - 250
D8 - 150
Gambar 4.7 Penulangan Trotoar
BAB V
PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN
Untuk perencanaan gelagar jembatan ini menggunakan profil baja dengan mutu BJ 50, dengan ketentuan sebagai berikut :
Tegangan leleh → fy = 290 Mpa Tegangan ultimate → fu = 500 MPa Modulus Elastisitas → E = 2,1 x 106 kg/cm2
5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang
500
Gelagar Memanjang
d4d3
Gambar 5.1 Detail Perencanaan Gelagar
Untuk perencanan gelagar memanjang dipilih profil WF dengan dimensi : 450 x 300 x 10 x 15
5.1.1 Pembebanan a. Beban Mati
• Berat pelat beton = d3 x b1 x γbeton x MS
UK …BMS 1992 Pasal 2.2.2 tabel 2.1
= 0,2 x 1,20 x 2.400 x 1,3 = 748,8 kg/m • Berat aspal
= d4 x b1 x γbeton x MSUK …BMS 1992 Pasal
2.2.2 tabel 2.1 = 0,05 x 1,20 x 2.200 x 1,3 = 171,6
kg/m • Berat bekisting
= g x b1 x MSUK …BMS 1992 Pasal 2.2.2
tabel 2.1
15 kN/m
10
= 50 x 1,20 x 1,4 = 84 kg/m • Berat sendiri balok
= g x MSUK …BMS 1992 Pasal 2.2.2 tabel 2.1
= 106 x 1,1 = 116,6 kg/m Qd (u) = 1.121 kg/m
• MD = 2lx(u)Qdx81
= 25x1211x81 = 3503,13 kgm
b. Beban Hidup • Beban terbagi rata (UDL)
Menurut ketentuan BMS 1992 pada pasal 2.3.3.1 untuk :
kPaL15
0,58,0q;m30L
kPa8,0q;m30L
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +=>
=≤
QL = 800 x 1,2 x 2 = 1920 kg/m = 19,2 kN/m
• Beban garis (KEL) P = 44 kN/m = 4.400 kg/m LE = L = 60 m → (untuk bentang tunggal) Untuk LE = 60 m, dari gambar 2.8 BMS 2.3.6 didapatkan harga DLA = 30 %, maka beban yang bekerja dengan adanya faktor kejut DLA adalah : P1 = (1 + DLA) x P x b1 x TD
UK = (1 + 0,3) x 44 x 1,2 x 2 = 137,28 kN = 13.728 kg
λ
λ
1/4P gp.Mc
qL1
(m)
C
A B
Gambar 5.2 Pembebanan Akibat Beban KEL
1LM = ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ + λxPx
41
λxQx81
1L2
= ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ + 5x13.728x
41
5x1920x81 2
= 23.160 kgm
c. Momen akibat beban truck ”T” T ( 1 + 0,3 )
gp.Mc1/4 λ
Gambar 5.3 Pembebanan Akibat Beban Truck
2LM = UTT
Kxλx41x)0,31(T +
= 2x5x41x)0,31(x100 +
= 325 kNm = 32.500 kgm Karena ML1 < ML2 , maka dipakai momen akibat beban hidup yaitu ML = 32.500 kgm
5.1.2 Kontrol kekuatan lentur Mu = φ Mn (3503,13 + 32.500 ) x 100 = 0,9 x 2.900 x Zx 3.600.312,5 = 2.610 Zx Zx ≥ 1.409,63 cm3 → (Anggap kompak)
5.1.2.1 Kontrol penampang :
a. Badan :
h = d – 2 ( t f + r ) = 434 - 2 ( 15 + 24 ) = 356 mm
twh ≤
fy1.680
10356 ≤
2901.680
35,6 ≤ 98,653 → OK !! b. Sayap :
f
f
t2b
≤ fy
170
15x2299
≤ 290
170
9,967 ≤ 9,983 → OK !! Penampang kompak : Mnx = Mpx
5.1.2.2 Kontrol tekuk lateral : Dipasang shear connector praktis sejarak 120 cm sebagai pengaku arah lateral.
• LP =1,76 x fyE
yi = 290
210.000x04,7x1,76
= 333,423 cm • LB = 120 cm ⇒ LP > LB (Bentang
Pendek) • Mnx = Mpx Mp = Zx x fy = 2.287 x 2.900 = 6.632.300
kgcm • ΦMn ≥ Mu
0,9 x 6.632.300 ≥ 3.600.656 5.969.070 ≥ 3.600.312,5 ⇒ OK !!
5.1.3 Kontrol lendutan Persyaratan untuk lendutan per bentang memanjang (L = 5 m) a. Lendutan ijin :
11
• ijin∆ = λ800
1 = 005x800
1 = 0,625 cm
..... (BMS 6.8.2) b. Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :
• )kel(udl∆o+ =
x
L
IEλQ
3845 4
+ x
1
IELP
481 3
= 800.46x10x2,1
)500(x2,91384
56
4
+
800.46x10x2,1)500(x
481
6
313728
= 0,15 + 0,36 = 0,51 cm c. Lendutan akibat beban truck :
• )T(o∆ =
xIEλP
481 3
= 800.46x10x2,1)500(x000.31
481
6
3
= 0,34 cm
Dipakai beban dari lendutan yang lebih besar yaitu akibat beban hidup = 0,51 cm
• )kel(udl∆o+ ≤ ijin∆
0,51 ≤ 0,625 ⇒ OK !! 5.1.4 Kontrol geser a. Untuk beban hidup ( UDL + KEL ) menentukan :
• Va max = ( ) ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+ λx
21
xQ1xP L11
= ( ) ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+ 5x
21
x2,191x 137,28
= 185,28 kN = 18.528 kg b. Untuk beban T menentukan :
• Va max = ( ) 2x1x0,31xT + = ( ) 2x1x0,31x100 + = 260 kN = 26.000 kg
Jadi Va yang digunakan adalah Va akibat beban T sebesar 13.000 kg.
• wth ≤
fy1.100
10356 ≤
2901.100
35,6 ≤ 64,594 ⇒ Plastis!! • Vu ≤ Vnφ
Vu ≤ 0,6 x fy x Aw → Aw = d x tb 26.000 kg ≤ 0,9 x 0,6 x 2.900 x 43,4 x 1 26.000 kg ≤ 67.964,4 kg ⇒ OK!! Jadi profil 450 x 300 x 10 x 15 dapat dipakai
5.2 Perencanaan Gelagar Melintang Untuk perencanan awal gelagar melintang dipilih profil :
WF 900 x 300 x 18 x 34 a. Beban Mati
Sebelum komposit
b1berat b. memanjang
BA B
q1
Gambar 5.6 Pembebanan Gelagar Melintang
QD1 = 4.270,43 kg/m
• )U(D1Q = D1Q = 4.270,43 kg/m
• Q1M = 2)U(D1 BxQx
81
= 29xx81 4.270,43
= 43238,14 kgm Sesudah komposit
aspalkerb
0,2 m
1 m
B
A B1 m
Gambar 5.7 Pembebanan Gelagar Melintang
Beban mati = QD2 = 3835 kg/m MQ2 = (RA x 4,5) – (31,2 x 1 x 4) – (7,15 x 3,5 x 1, 75) = (56,225 x 4,5) – (31,2 x 1 x 4) – (7,15 x 3,5 x 1,75) = 84,419 kNm = 8.441,9 kgm b. Beban Hidup
• Beban terbagi rata (UDL) qUDL = q x λ = 800 x 5 x 2 = 8.000 kg/m
• Beban garis (KEL) Beban P = 44 kN/m = 4.400 kg/m dengan faktor DLA = 0,3 Maka beban KEL yang bekerja adalah :
PKEL = ( 1 + DLA ) x P = ( 1 + 0,3 ) x 4.400 x 2 = 11.440 kg/m
5,5 m
lebar 2 jalur kendaraanB (m)
1 m
100% D
50% D
BA
gp.Mc
C
Gambar 5.8 Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL
Q2
b = 9 m
9 m
12
Beban ”D” = Beban UDL + Beban KEL = (8.000 + 11.440) = 19.440 kg/m - q1 = 100 % x 19.440 = 19.440 kg/m - q2 = 50 % x 19.440 = 9.720 kg/m
Mmax L1 = 177.086,25 kgm c. Beban truck “T’
1,75 m T = 100 x 1,3
B (m)
1,75 m1 m
TTT
A B
gp.Mc
C
Gambar 5.9 Pembebanan Akibat Beban Truck
(kondisi a) Mmax L2 a = 162.500 kgm
B (m )BA
g p .M c
C
1 ,7 5 m
T T
Gambar 5.10 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi b)
Mmax L2 b = VA x 4,5 – T (0,875) = 26.000 x 4,5 – 26.000 x (0,875) = 94.250 kgm Dipakai Momen beban truck kondisi a = 201.500 kgm
Dari kondisi di atas, maka dipilih kondisi yang memberikan Mmax terbesar yaitu : M max L1 = 177.086,25 kgm 5.2.1 Menentukan Lebar Efektif Pelat Beton
• be1 ≤ S ≤ 500 cm
• be2 ≤ 4L
≤ 4
900 = 225 cm
Dimana : S = Jarak antar gelagar melintang L = Lebar jembatan Untuk lebar effektif pelat beton diambil yang terkecil yaitu 225 cm.
5.2.2 Check Kriteria Penampang h 1100 788 1100tw fy 18 290
64.6 OK PLASTIS≤ => ≤ => 43.78 ≤
5.2.3 Menentukan letak garis netral • Luas beton :
AC = beff x tb = 2.250 x 200 = 450.000 mm2 = 4.500 cm2
• Luas baja : AS = 364 cm2
Es = 2,1 x 10 6 kg/cm2 = 210.000 MPa EC = fc'4.700
= 357004. = 27.805,575 MPa
n = EcEs =
27.805,575210.000 = 7,552
• Luas konversi beton terhadap baja = 2cm868,955
7,552nAc 4.500
==
• Luas total AT = n
Ac + As = 595,868 + 364 =
959,868 cm2
dt = ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +
2tb
2d = ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡ +
220
291,2 = 55,6 cm
dt x As = AT x dc Dimana :
dc = TA
dtxAs = 959,868
55,6x364 = 21,05 cm
ds = dt – dc = 55,6 – 21,05 = 34,55 cm
dt = 55,6 cm
ds = 34,55 cm
Yaa =11,05 cm
Yba = 31,05 cm
Yab = 80,15 cm
dc = 21,05 cm
Grs. Netralsetelah komposit
Grs. Netralsebelum komposit
Gambar 5.11 Garis Netral
Ic = Iprofil + ( As x ds2 ) + nIc + ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡ 2dcx
nAc
= 498.000 + ( 364 x 34,552 ) + 7,552
20x225x121 3
+
(595,868 x 21,052 ) = 264.030,629,862.914.507,7134498.000 +++ = 1.216.400,6 cm4
Yab = dprofil + ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ tb
21 - dc
= 91,2 + ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ 20x
21 - 21,05 = 80,15 cm
Wab = abY
Ic = 80,15
61.216.400, = 15.176,551 cm3
Yaa = dc - ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ tb
21 = 21,05 - ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ 20x
21 =
11,05 cm
13
Waa = aaY
Ic =
11,0561.216.400, = 110.081,502cm3
Yba = ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+ tb
21
dc = ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+ 20x
21
21,05 = 31,05 cm
Wba = baY
Ic =
31,0561.216.400, = 39.175,543 cm3
a. Momen sebelum komposit : Mtot1 = MQ1 = 42.291,446 kgm
σsebelum komposit = x
tot
S1M =
10.90064.229.144, = 387,995 kg/cm2
b. Momen setelah komposit : Mtot2 = MQ2 + Mmax L1
= 8.441,9 + 177.086,25 = 185.528,15 kgm = 18.552.815 kgcm
σab = ab
tot2
WM
= 15.176,55118.552.825 = 1.222,465 kg/cm2
σaa = aa
tot2
WM
= 2110.081,50
18.552.825 = 168,537 kg/cm2
σba = n1x
WM
ba
tot2 = 7,552
1x39.175,54318.552.825 = 62,709
kg/cm2
1.222,465 kg/cm2
62,709 kg/cm2168,537 kg/cm2387,995 kg/cm2
1610,46 kg/cm2
556,532 kg/cm2
387,995 kg/cm2
62,709 kg/cm2
Gambar 5.12 Tegangan Komposit
5.2.5 Gaya Geser a. Gaya geser sebelum komposit.
q D1 = 4.176,933 kg/m
BA B
gp.vA Gambar 5.13 Beban Merata Geser Sebelum Komposit • Σ MB = 0
VA x 9 - QD1 x 9 x 4,5
Va = 9
4,5 x 9 4.176,933x = 18.796,19 kg
b. Gaya geser setelah komposit.
q
B
aspal
Gambar 5.14 Beban Merata Geser Setelah Komposit
VA = 56,225 kN = 5.622,5 kg
c. Gaya geser akibat beban hidup Gaya geser maksimum diperoleh jika UDL + KEL tidak simetris.
B
A Blebar 2 jalur kendaraan
100% D50% D
gp.VA
Gambar 5.15 Gaya Geser Akibat UDL + KEL Tak Simetris
• Σ MB = 0
VA x 9 – q1 x 5,5 x 5,25 – q2 x 1,5 x 1,75 = 0 Va = ( ) ( )
91,75x1,5x720.95,25x5,5x 19.440 +
= 9
586845 = 65.205 kg
5.2.6 Kontrol Lendutan Persyaratan untuk lendutan (L = 9 m)
• ijin∆ = L800
1 = 009x800
1
= 1,125 cm .....(BMS 6.8.2) • Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :
- ∆0(UDL + KEL) =
xIEλQ
3845 4
L
= 498.000x10x2,1
)(900x2,97384
56
4
= 0,794 cm < ijin∆ = 1,125 cm.............OK
Jadi profil 900 x 300 x 18 x 34 dapat dipakai
5.3 Perhitungan Shear Connector Untuk jarak perhitungan shear connector (BMS
7.6.8.3) tidak boleh melebihi nilai sebagai berikut
BA9 m
14
• 600 mm • 2 x tebal lantai • 4 x tinggi shear connector
Tinggi minimum dari paku shear connector adalah 75 mm dan jarak antara paku shear connector dengan ujung flens gelagar tidak boleh kurang dari 25 mm. Untuk diameter paku shear connector tidak boleh melebihi :
• 1,5 x tebal plat flens bila plat memikul tegangan tarik. • 2,0 x tebal plat flens bila tidak terdapat tegangan tarik.
Digunakan shear connector jenis paku / stud dengan data – data sebagai berikut :
• Diameter = 25 mm < 1,5 x 34 = 51 mm • Tinggi total = 100 mm • Jarak melintang antar stud = 130 mm • Kuat beton fc’ = 35 MPa → σc = 0,4 fc’
σC = 0,4 x 35 = 14 Mpa 5.3.1 Kekuatan Stud Connector (Q)
Ec = 0,041 W 1,5 'fc
= 0,041 x 24001,5 x 35 = 28.519,03 Mpa
Gambar 5.15 Stud connector
Qn = 0,5 Asc (fc’.Ec)0,5
= 0,5 x (0.25 x 3,14 x 252) x (35 x 28.519,03)0,5
= 245087,45 N
Asc x fu = 490,63 x 500 = 245315 N Qn ≤ Asc x fu 245087,45 N ≤ 245315 N............................OK Vh = C Ac = beff x tb = 2250 x 200 = 450.000 mm2
C1 = As.fy = 36400 x 290 = 10.556.000 N C2 = 0,85 fc’.Ac = 0,85 x 35 x 450000 = 13.387.500 N
C3 = ∑=
N
n
Qn1
( untuk komposit penuh C3 tidak menentukan) C = C1 ( menentukan )
Jumlah stud Connector ( n ) = 07,4345,245087
10556000==
QnVh
≈ 45 buah
Jadi jumlah shear connector stud yang dibutuhkan sepanjang balok adalah :
2n = 2 x 45 = 90 buah Jarak shear connector = 900/45 = 20 cm
5.3.2 Jarak Pemasangan Shear Connector S = 200 mm
WF 900 x 300 x 18 x 34
d = 25 mm
912
200 200 200 20086 86130
Gambar 5.16 Pemasangan stud connector
BAB VI KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA
6.1 Umum a. Beban Mati (Untuk Satu Rangka)
• Berat trotoar Berat pelat trotoar = 3120 kg/m
• Berat pejalan kaki Beban nominal trotoar = 5 kPa = 500 kg/m2 (akibat pejalan kaki) ..... (BMS 2.3.9) = q x λ …………..…(BMS 2.3.9) = 500 x 5 = 2500 kg/m
QD1 = 5620 kg/m Beban PD1 = 1 m x 5620 kg/m = 5.620 kg
• Berat pelat lantai kendaraan
Beban PD2 = 9x3120x21
= 14.040 kg • Berat gelagar melintang → (g = 286 kg/m)
Beban PD3 =
1,1x9x286x21
= 1.415,7 kg • Berat gelagar memanjang → (g = 106 kg/m)
Beban PD4 =
1,1x9x5/1,2x106x21
= 2186,25 kg • Berat aspal
Beban PD5 = 7x715x21
= 2.502,5 kg
15
Jadi PD TOT = ( PD1 + PD2 + PD3 + PD4 + PD5 ) = (5.620 + 14.040 + 2186,25 + 1.765,5 + 2.502,5) = 26.114,25 kg
Jadi P mati = 26.114,25 kg P rangka adalah beban yang diakibatkan berat sendiri struktur rangka batang tersebut Direncanakan profil :Horisontal Atas = WF 400 x 400 x 20 x 35 :Horisontal Bawah = WF 400 x 400 x 20 x 35 :Diagonal
Tepi (frame 4, 5 dan 36, 37) = WF 400 x 400 x 21 x 21
Tengah (frame 6 -35) = WF 400 x 400 x 15 x 15
Berat Rangka Total = 99715,53 kg Berat Pelat penyambung + Ikatan angin = 20% x Berat Rangka = 20 % x 99715,53 = 19.943,11 kg Prangka total = 99.715,53 + 19.943,11 = 119.658,64kg
Prangka = 119.658,64: (12 x 2) = 4.985,77 kg P = Pmati + Prangka
= 26.114,25 + 4.985,77 = 31.100,03 kg
Gaya batang Akibat Beban Mati P
1
2
34 5 6
1'
2'
3'4'5'6'
P/2 P P P P P P P P P P P P/2
b. Beban Hidup
• Beban terbagi rata (UDL) Beban yang bekerja : QUDL = q x λ x U
TDK = 800 x 5 x 2 = 8.000 kg/m
A B
9.0
1.0 5.5
m
mm m m
12
1.5 1.0
Gambar 6.2 Pembebanan Akibat UDL
- q1 = 100 % x UDL = 100 % x 8.000 = 8.000
kg/m - q2 = 50 % x UDL = 50 % x 8.000 = 4.000
kg/m • Beban garis (KEL)
PKEL = (1 + DLA) x P = (1 + 0,3) x 4.400 x 2 = 11.440 kg/m
A B
9.0
1.0 5.5
m
mm m m
12
1.5 1.0
Gambar 6.3 Pembebanan Akibat Beban ”D”
Jadi : VUDL = 26.833,33 kg
VKEL = 38.237,5 kg V UDL = 26.833,33 kg (dibebankan pada titik
simpul sepanjang bentang)
V KEL = 38.237,5 kg (dibebankan pada titik terkritis)
1
2
34 5 6
1'
2'
3'4'5'6'
VUDL/2 VUDL VUDL /2VUDL VUDL VUDL VUDL VUDL VUDL VUDL VUDL VUDL VUDL
Gambar 6.4 letak beban P (hidup) pada rangka utama d. Beban Angin
Menurut BMS’92 gaya nominal ultimate pada bangunan atas : TEW = 0,0006 x CW x VW
2 x Ab ....... (kN) Dimana : CW = Koefisien seret (tabel 2.9 BMS’92) = 1,2 (bangunan atas rangka) VW = Kecepatan angin rencana = 30 m/det. (>5 km
dari pantai) Ab = Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2). TEW = 0,0012 x CW x VW
2 ...... (kN/m)
Wb
Wa
Wb
LEA CORP
TEW1
Wa
Gambar 6.5 Beban Angin Pada Konstruksi Jembatan
W
W
Wa
W
LEA CORP
TEW2
a
bb
Gambar 6.6 Beban Angin Pada Konstruksi Beban Hidup
100% D 50% D
16
Untuk jembatan rangka : Ab = 30 % x Luas yang dibatasi batang – batang terluar
= 30 % x (12 λ + 11 λ) x 2h
= 30 % x {(12 x 5) + (11x5)} x224,9
= 159,39 m2
Beban konstruksi lantai kendaraan : TEW1 = 0,0006 x 1,2 x 302 x 159,39 = 103,29 kN Beban hidup : TEW2 = 0,0012 x 1,2 x 302 = 1,296 kN/m Beban Ikatan angin Atas : Wa =
λΣ+1
1 xxTCDAB
CDEW
= 5560
55+
x 103,29 x 111
= 4,49 kN
Beban Ikatan Angin Bawah : Wb1 =
λΣ+1
1 xxTCDAB
ABEW
= 5560
60+
x 103,29 x 121
= 4,49 kN Wb2 = λ x TEW2 = 5 x 1,296 = 6,48 kN Wb = Wb1 + Wb2 = 4,49 + 6,48 = 10,97 kN
e. Beban Gempa Wn total : • Berat plat lantai kendaraan
= 0,2 x 9 x 60 x 2.400 = 259.200 kg • Berat trotoar
= 2 x 0,2 x 1 x 60 x 2.400 = 57.600 kg • Berat aspal
= 0,05 x 7 x 60 x 2.200 = 46.200 kg • Berat gelagar memanjang
= 106 x 60 x 8 = 50.880 kg • Berat gelagar melintang
= 286 x 9 x 13 = 33.462 kg • Berat Struktur Utama
- Horisontal atas = 2 x (11 x 5,04 x 283) = 31.379,04 kg - Diagonal
Tepi : = 2 x (4 x 6,78 x 197) = 10.685,28 kg
Tengah : = 2 x (20 x 8,84 x 140) = 49.504 kg - Horisontal bawah = 2 x (12 x 5 x 283) = 33.960 kg
= 572.870,32kg
Berat ikatan angin atas, ikatan angin bawah, berat gelagar memanjang, dan berat sambungan diasumsikan menerima beban sebesar 10% dari berat pelat beton. = 10 % x 259.200 = 25.920 kg
Maka WTOT = 572.870,32 + 25.920 = 598.790,32 kg • Koefisien dasar gempa ”C”
T = 43
H0,085 (bangunan baja) Dimana : H = Tinggi dasar bangunan ke level tertinggi (ft) Maka :
T = 0,085 x ( ) 43
4,92 = 2,533 Dalam perencanaan ini, lokasi terletak di pulau Jawa maka termasuk ke dalam zone gempa daerah 4.Untuk tanah zona gempa (gambar 2.15 BMS ’92) tanah sedang didapat : C = 0,18 WTP = Wm tot = 788,41 ton
• Faktor tipe bangunan ”S” S = 1F F = 1,25 – 0,025 n Dimana : n = Jumlah sendi yang menahan deformasi arah lateral. F = (1,25 – 0,025 x 2) = 1,2 ≤ 1,0 Maka → S = 1,0
• Faktor kepentingan ”I” Berdasarkan BMS 2.4.7.3 tabel 2.13 Digunakan Iminimum = 1,0
• Perhitungan beban geser gempa
WTP = 4
788,41 = 197,1 ton
TEQ = kh x I x WTP → kh = C x S = C x S x I x WTP = 0,18x 1,0 x 1,0 x 197,1 = 35,478 ton = 33.757 kg Gaya Geser Total arah memanjang TEQ = 35478 kg = 35,478 ton F(y) Q = 0,5 TEQ = 17,739 ton Gaya Geser Total arah melintang TEQ = 35478 kg = 35,478 ton F(x) Q = TEQ
= 35,478 ton
17
Gaya batang kombinasi Pembebanan terdiri dari Beban mati, Beban hidup dan
Beban angin: Dari Hasi analisa menggunakan SAP 2000 didapatkan gaya batang terbesar sebesar : Batang Horisontal atas (frame 38 - 48) :
- tekan max = 629216,83 kg Batang Horisontal bawah (frame 49 - 60) :
- tarik max = 616514,76 kg Batang Diagonal tepi (frame 4, 5 dan 36, 37):
- tekan max = 379931,43 kg - tarik max = 324722,04 kg
Batang Diagonal tengah (frame 6 -35) : - tekan max = 248840,3 kg - tarik max = 220643,98 kg
6.3 Desain Rangka dan Kontrol Stabilitas Profil DESAIN PROFIL: 6.3.1 Batang Horisontal Atas Dari hasil SAP 2000, Pu = -629216,83 kg Direncanakan profil: WF 400 x 400 x 20 x 35 o Kontrol Kelangsingan
4,484,104,503
===iyLkλ < 240……………… OK!
o Kontrol Kekuatan Batang Tekan Batas Leleh Pu = Ø fy Ag = 0.9 x 2900 x 360,7 = 941427 kg > 629216,83 kg ………………. OK ! Batas Putus Pu = Ø Fu An U = 0.75 x 5.000 x 345,7 x 0,9 = 1166737,5 kg > 629216,83 kg………………. OK ‼ 6.3.2 Batang Horisontal Bawah Sehingga diperoleh Batang tarik Pu = 616514,76 kg Direncanakan profil: WF 400 x 400 x 20 x 35 o Kontrol tekuk Elastis
07,484,10
500===
iyLkλ < 40………………………..OK
o Kontrol Penampang
h 314tw 20 h OK !!
665 tw290
bf 4052.tf 70 bf < OK !!
250 2.tf290
}
} λR
λR=
15.70==<
λR = = 39.05
λR
5.79==
14.68=
o Kontrol Kelangsingan Struktur Cek : Ф Pn ≥ Pu
0,9 ≥kg ≥ kg OK!!
891669,05 616514,76757918,7 616514,76
6.3.3 Batang Diagonal o Batang Diagonal Tepi Batang tekan Pu = -366218,72 kg Direncanakan profil: WF 400 x 400 x 21 x 21 o Kontrol tekuk Elastis
20053,6975,9
9,677<===
iyLkλ
o Kontrol Penampang h 314
tw 21 h OK !!665 tw290
bf 4082.tf 42 bf < OK !!
250 2.tf290
λR
9.71==
14.68==
14.95==<
λR = = 39.05
}
} λR
λR
o Kontrol Kelangsingan Struktur
67817.56789.75
λ fy 69.5 290π E 3.14 210000
= 0.82
1.6 - 0.67 λcfy 2900w 1.36
= 1.36
} λ = 69.5== 69.5
λx = = 38.7
λy
λmax = =λy 69.5 => λc = =
w ==> 1.43<
Pn = Ag = 251
0.25 1.2<
533309.52 kg
λc
=
Cek : Ф Pn ≥ Pu0,85 ≥
kg ≥ kg OK !!533309,52 366218,72
453313,09 366218,72
o Batang Diagonal Tengah Batang tekan Pu = -248840,3 kg Direncanakan Profil :WF 400 x 400 x 15 x 15 o Kontrol tekuk Elastis
20064,9254,9
75,883<===
iyLkλ
o Kontrol Penampang
18
500L
=∆
h 314tw 15 h OK !!
665 tw290
bf 4022.tf 30 bf < OK !!
250 2.tf290
}
} λR
λR=
20.93==<
λR = = 39.05
λR
13.40==
14.68=
o Kontrol Kelangsingan Struktur
88416.68849.54
λ fy 92.6 290π E 3.14 210000
= 1.1
1.6 - 0.67 λcfy 2900w 1.65
Cek : Ф Pn ≥ Pu0.85 ≥
kg ≥ kg OK !!
= 1.65
} λ = 92.6== 92.6
λx = = 53.2
λy
λmax = =λy 92.6 => λc = =
w ==>1.43
313425.2 248840.3266411.42 248840.3
<
Pn = Ag = 179
0.25 1.2<
313425.2 kg
λc
=
6.4 Kontrol Lendutan Syarat lendutan rangka batang pada BMS 7- K7 pasal 7.2.3.3 adalah sebesar Dari hasil SAP 2000 didapatkan lendutan Sebesar = 0.108731 m = 10,8 cm < 12 cm..............................OK
BAB VII KONSTRUKSI SEKUNDER
7.1 Ikatan Angin Atas
IKATAN ANGIN ATAS
PLAT SIMPUL
2,71 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 5,41 KN 2,71 KN
Gambar 7.1 Ikatan Angin Atas
• Beban ikatan angin atas (Wa)
Wa = . TEW1 . 1AB + CD jml lap CD
= . 123.94 . 160 + 55.4326 11
= 5.41 KN
CD
55.4326
• Beban ikatan angin bawah (Wb)
Wb1 = . TEW1 . 1AB + CD jml lap AB
= . 123.94 . 160 + 55.43 12
= 5.37 KN
AB
60
Wb2 = λ . TEW2
= 5 . 1.56 = 7.8 KNWb = Wb1 + Wb2
= 5.39 + 7.8 = 13.19 KN
Ikatan angin direncanakan berdasarkan gaya batang terbesar dari perhitungan SAP 2000 yaitu : Batang vertikal → S maks = - 20952,6 kg Batang diagonal → S maks = - 15523,77 kg a. Batang vertikal
Profil yang dipakai : WF 150 x 150 x 7 x 10 Gaya yang terjadi : N = 20952,6 kg Panjang tekuk : Lkx = 9 m = 900 cm Lky = 5 m = 500 cm
o Kontrol Penampang
h 108tw 7 h OK !!
665 tw290
bf 1502.tf 20 bf < OK !!
250 2.tf290
}
} λR
λR=
15,43==<
λR = = 39,05
λR
7,50==
14,68=
o Kontrol Kelangsingan Struktur
9006.395003.75
λ fy 141 290π E 3.14 210000
= 1.67
1.2>λc
=> λc = =
w ==> 1.25λċ²
λy
λmax = =λx 140.85
133.33
λx = = 140.85= 141
==
= 3.47
} λ
• Kekuatan nominal :
fy 2900w 3.47
33550.816 kg=Pn = Ag = 40.1
• Kekuatan rencana :
Cek : Ф Pn ≥ Pu0.85 ≥
kg ≥ kg OK!!33550.816 20952.6
28518.19 20952.6b. Batang diagonal
Profil yang dipakai : WF 150 x 100 x 6 x 9 φ baut = 19 mm φ perlemhan = φ baut + 3 mm = 19 + 3 = 22 mm Gaya yang terjadi :
19
N = -14668,95 kg
P
Panjang tekuk :
L = 2 25 5+ = 7,0716 m Lk = kc x L = 1 x 7,0716 = 7,0716 m • Kontrol kelangsingan sebagai batang tarik :
λ max = miniLk ..... (LRFD 7.6.4)
= 707,162,79
2,37
16,707 = 298,37 ≤ 300 → OK!!
• Kontrol kekuatan leleh : Pnφ = Agxfyxφ ..... (LRFD 10.1.1-2.a)
= 0,9 x 2900 x 26,84 = 70052,4 kg > 14668,95 kg → OK!!
• Kontrol kekuatan patah : φ Pn = φ x fu x Ae ..... (LRFD 10.1.1-2.b) = 0,75 x 5.000 x 14,787 = 55453,75 kg > 14668,95 kg → OK!!
• Kontrol kekuatan / Block Shear : Karena putus geser > putus tarik Φ Pn = φ [( 0,6 x fu x Anv ) + ( fy x Agt ) ] = 0,75 [(111.240) + ( 2.900 x 10,8 )] = 106.920 kg > 14668,95 kg → OK!! 7.1.1 Sambungan
Gambar 7.2 Sambungan Ikatan Angin Atas
o Titik simpul 1
Gambar 7.3 Titik Simpul 1
P = 551,67 kg H = 10869,33 kg SD = 14668,95 kg SV = 7763,66 kg
db = 18 mm → BJ 50 tp = 10 mm → BJ 50
Jumlah baut yang dibutuhkan :
- n = Rnφ
Sv =
4768,887763,66
= 1,63 baut ≈ 4 baut • Sambungan batang diagonal ke plat simpul
Gaya batang maksimum → SD = 14.668,95 kg
Jumlah baut yang dibutuhkan :
- n = Rnφ
SD =
4768,8814668,95
= 3,07 baut ≈ 4 baut • Sambungan plat simpul ke rangka utama
V = 551,67 kg H = 10869,33 kg Dipakai sambungan las sudut dengan design sebagai berikut : Panjang las → L = 200 mm
fu = 20
10869,33 = 543,47 kg/cm2
Kekuatan untuk tebal las 1 cm fnφ = φ . 0,6 . F70xx
= 0,75 x 0,6 x 70 x 70,3 x 1 = 2.214,45 kg Syarat : fu < fnφ → OK!!
teperlu = fnφ
fu = 2214,45543,47 = 0,245 cm
aperlu = 0,7070,245 = 0,346 cm
aeff mks = 1,41 2tFexx
fu
= 1,41 x 65000
70x70,3x = 8,59 mm
tebal plat = 10 mm Untuk : 7 < t ≤ 10 didapat : ..... (LRFD 13.5.3.2) amin = 4 mm amaks = 10 – 1 = 9 mm aeff maks = 8,59 mm Jadi dipakai a = 9 mm
• Titik simpul 2
Gambar 7.4 Titik Simpul 2
SD1
SD2
P = 20.952,6 kg
1
2
SV
SD
PH
20
V = 20.952,6 kg SD1 = 14.668,95 kg SD2 = 14.668,54 kg • Sambungan batang diagonal ke pelat simpul.
Gaya batang maksimum yang bekerja SV = 14.668,95 kg db = 18 mm → BJ 50 tp = 10 mm → BJ 50
Jumlah baut yang dibutuhkan :
- n = Rnφ
Sv = 4768,88
14668,95
= 3,07 baut ≈ 4 baut • Sambungan plat simpul ke batang vertikal.
Gaya batang maksimum → V = 20.952,6 kg Jumlah baut yang dibutuhkan :
- n = Rnφ
SD =
4768,88 20.952,6
= 4,39 baut ≈ 5 baut 7.2 Ikatan Angin Bawah
IKATAN ANGIN BAWAHPLAT SIMPUL BALOK MELINTANG
BOTTOM CHORD PROFIL WF
POT I-I
BALOK MEMANJANG
6,59 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN13,19 KN6,59 KN
Dimensi batang diagonal Profil yang dipakai : WF 150 x 150 x 7 x 10 Gaya yang terjadi :
N = 23331,18 kg Panjang tekuk :
Imin = maxλ
kL
Lk = 3,75 x 100 = 375 cm φ baut = 19 mm φ lubang = 19 + 3 = 22 mm
P
7.2.2. Sambungan • Sambungan batang diagonal ke pelat simpul
370
I/1
50 100 80 80 50
BALOK MELINTANG
70
35
80
35
50
70
70
50
I/1
IKATAN ANGIN BAWAH
BEAM
35
80
35
50
70
70
50
808080808080 80 80 80 80
BAUT D-18
Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal :
S = 22.216,85 kg Pakai baut d = 18 mm → BJ 50 Tebal pelat t = 10 mm → BJ 50
Jumlah baut yang dibutuhkan :
- n = Rnφ
SD =
4768,88 22.216,85
= 4,65 baut ≈ 6 baut • Sambungan pelat simpul ke gelagar melintang
Gelagar melintang → WF 900 x 300 x 18 x 34 Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal : P = sin α x 22.216,85 kg = 19.431,29 kg (tekan) Pakai baut db = 18 mm → BJ 50 Tebal pelat tp = 10 mm → BJ 50 Jumlah baut yang dibutuhkan :
- n = Rnφ
SD =
4768,88 19.431,29
= 4,07 baut ≈ 6 baut 7.3 Portal Akhir Pembebanan dari portal akhir ini didapat dari :
• reaksi ikatan angin atas • reaksi ikatan angin bawah dan untuk beban vertikalnya adalah beban rangka
Beban- beban angin adalah sebagai berikut : a. beban angin atas (Rc) = (5,4 x 5) + (0,5 x 5,4)
= 29,76 KN b. beban angin bawah (Ra) = (13,19 x 6) + (0,5 x 13,19) = 85,745 KN
2 9 ,7 6 K N
R C
8 5 ,7 4 K N
R A Gambar 7.7 Portal Akhir
21
Mc = Mg = 9.931,85 kgm V = 1.582,51 kg N = 1.628,84 kg 7.3.1 Balok Portal Akhir Digunakan profil WF 250 x 125 x 6 x 9 dengan mutu baja BJ 50 Dari perhitungan SAP diperoleh : Mc = Mg = 9.931,85 kgm V = 2.381,55 kg N = 1.576,48 kg Vu ≤ Vnφ 2.381,55 ≤ 0,9 x 26.100 2.381,55 ≤ 23.490 → OK!! Balok kuat terhadap geser !!! 7.3.2 Kolom Portal Akhir Beban yang bekerja pada kolom portal yang diperoleh dari SAP : Pu = 23.535,25 kg V = 1576,48 kg M = 9.931,85 kgm Digunakan profil WF 400 x 400 x 13 x 21 dengan mutu baja Kontrol terhadap kolom
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++
MnyφMuy
MnxφMux
Pn2φPu
bbc ≤ 1,00 ..... (LRFD 7.4-
7a)
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛++
4.915.500 x 0,9 992.343
10.440.000 x 0,9 993.185
03,0
0,03 + 0,33 ≤ 1,00 0,36 ≤ 1,00 ………………….OK Dari perhitungan kontrol di atas maka profil yang digunakan kuat sebagai portal
a. Sambungan balok ke rangka utama
Baut Ø 19 mm
WF 250.125.6.9WF 400.400.13.21
Las t 10 mm
Gambar 7.9 Sambungan Balok ke Rangka Utama Mu = 993.185 kgcm ≤ φMn=993.457,4 kgcm....OK
Sambungan tersebut cukup kuat menerima beban geser + lentur.
BAB VIII PERHITUNGAN SAMBUNGAN dan PERLETAKAN
8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar Memanjang Data – data perencanaan :
• Profil gelagar melintang WF 900 x 300 x 18 x 34
• Profil gelagar memanjang WF 450 x 300 x 10 x 15
• Pelat penyambung → tp = 10 mm ; BJ 50 • Baut → db = 20 mm ; BJ 22
Jumlah baut yang diperlukan.
- n = VdPu =
9.42014.466,5
= 1.5 baut ≈ 3 baut • Sambungan pada gelagar melintang
Jumlah baut yang diperlukan.
- n = VdPu =
4.71014.466,5
= 3.07 ≈ 6 baut (2 sisi) masing – masing sisi 3 buah baut
GELAGAR MELINTANG WF 900.300.18.34
BAUT D 20PROFIL SIKU L 150.150.10
GELAGAR MEMANJANG WF 450.300.10.15
Gambar 8.1 Sambungan Gelagar Melintang –
Memanjang 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang
Horizontal Bawah
B/1
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
DIAGONAL
P = 314.634,60 kg Alat sambung yang digunakan adalah :
• Baut → db = 24 mm ; BJ 50 • Pelat buhul → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
16.956 314.634,60
= 18,5 ≈ 20 baut 8.3 Sambungan Konstruksi Rangka
48
47
44 43
38
39
404142
3736353433323130292827264 5 6 7 8 9 10 11 12 13 24 25
49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
22
8.3.1 Sambungan Batang Atas
G/2
G/2
G/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA ATAS
DIAGONAL
G/1
a. Segmen 43
T = 323.437,47 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478323.437,47
= 38,15 baut ≈ 40 baut Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 40 buah baut.
b. Segmen 44 dan 42
G/2
G/2
G/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA ATAS
DIAGONAL
G/1
T = 310212,57 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat buhul → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478310.212,57
= 36,5 ≈ 40 baut Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 40 buah baut.
c. Segmen 45 dan 41
E/2
E/2
E/1
E/1
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
RANGKA ATAS
IKATAN ANGIN ATAS
T = 285508,27 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478285508,27
= 33,67 ≈ 36 baut d. Segmen 46 dan 40
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
F/1
F/1F/
2
F/2
IKATAN ANGIN ATAS
Gaya yang diterima penampang busur : T = 250.365,27 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478250.365,27
= 29,53 ≈ 32 baut e. Segmen 47 dan 39
E/2
E/2
E/1
E/1
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
RANGKA ATAS
IKATAN ANGIN ATAS
T = 202.332,44 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50
23
Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 202.332,44
= 23,86 ≈ 24 baut
f. Segmen 48 dan 38
D/1
D/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA ATAS
DIAGONAL
PORTAL AKHIR
T = 125228,31kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478125.228,31
= 14,7 baut ≈ 16 baut 8.3.2 Sambungan Batang Bawah a. Segmen 54 & 55
B/1
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
DIAGONAL
Gaya yang diterima penampang rangka bawah: T = 314.634,60 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478314.634,60
= 38 baut ≈ 40 baut b. Segmen 53 & 56
B/1
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
DIAGONAL
T = 297.495,918 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
- Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 8297.495,91
= 35,09 baut ≈ 36 baut c. Segmen 52 & 57
B/1
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
DIAGONAL
T = 264.706,66 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 264.706,66
= 31,22 baut ≈ 32 baut Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 32 buah baut.
d. Segmen 51 & 58
24
B/1
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
DIAGONAL
T = 223.027,335 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 5223.027,33
= 26,31 baut ≈ 32 baut e. Segmen 50 & 59
B/1
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
DIAGONAL
T = 163.197,539 kg
Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 9163.197,53
= 19,25 baut ≈ 20 baut f. Segmen 49 dan 60
PELAT t = 20 mm
PERLETAKAN BAJA
RANGKA HORISONTAL BAWAH
DIAGONAL
T = 135.395,52 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat buhul → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 135.395,52
= 15,97 baut ≈ 16 baut 8.3.3 Sambungan Batang Diagonal a. Segmen 4-5 & 36-37
D/1
D/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA ATAS
DIAGONAL
PORTAL AKHIR Gaya yang diterima rangka diagonal : T = 178.820,14 k Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat buhul → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 178.820,14
= 21,45 baut ≈ 24 baut b. Segmen 6-7 & 34-35
Gaya yang diterima rangka diagonal : T = 123.224,95 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan :
E/2
E/2
E/1
E/1
PELAT t = 20 mmDIAGONAL
RANGKA ATAS
IKATAN ANGIN ATAS
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 123.224,95
= 14,54 baut ≈ 16 baut
c. Segmen 8-9 & 32-33
25
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
F/1
F/1
F/2
F/2
IKATAN ANGIN ATAS
T = 87.041,39 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 87.041,39
= 10,26 baut ≈ 10 baut d. Segmen 10-11 & 30-31
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
F/1
F/1
F/2
F/2
IKATAN ANGIN ATAS
T = 74.238,24 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 74.238,24
= 8,78 baut ≈ 10 baut d. Segmen 12-13 & 28-29
E/2
E/2
E/1
E/1
PELAT t = 20 mmDIAGONAL
RANGKA ATAS
IKATAN ANGIN ATAS
T = 46.228,87 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50
Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 46.228,87
= 5,45 baut ≈ 6 baut d. Segmen 24-25& 26-27
G/2
G/2
G/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA ATAS
DIAGONAL G/1
T = 33.705,25 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan :
Baut → db = 24 mm ; BJ 50 Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan
n = VdPu =
8.478 33.705,25
= 3,97 baut ≈ 4 baut 8.4 Kontrol Pelat simpul
V 55 = 314634,60 KG
V 26 = 33705,25 KGV 25 = 33705,25 KG
V 54 = 314634,60 KG Gambar 8.3 Gaya – gaya pada Pelat simpul
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
BATANG DIAGONAL
WF. 400.400.15.15
WF. 400.400.20.35
Garis Netral
Gambar 8.4 Detail Sambungan dan Pelat simpul
Direncanakan : t = 20 mm h = 1000 mm mutu plat BJ 41
26
fy = 4100 kg/cm2 fu = 2500 kg/cm2
pembuatan lubang dengan bor Φ perlemahan = Φbaut + 1,5mm = 24mm + 1,5mm = 25,5 mm Kontrol Kekuatan Pelat
√(Nnt
NuΦ
+ Mn
MuΦ
)2 + ( Vt
VuΦ
)2 = 1
√(080.856
86,040.166 + 2,360.175.21 568.100.622, )2 + (
402.39077,556.32 )2 = 1
(0,62) < 1..........OK Jadi kekuatan pelat memnuhi terhadap beban yang bekerja 8.5 Perencanaan Perletakan • Direncanakan perletakan baja
- Mutu baja = BJ 50 - Mutu beton = f’c 35 Mpa = 350 kg/cm
Perletakan tepi (sendi) Dari hasil perhitungan didapatkan : S1 = tinggi pelat penumpu atas sendi = 14 cm S2 = tebal pelat pemumpu perletakan = 4,5 cm S3 = tebal pelat penyokong Vertikal = 5 cm S4 = tebal pelat vertikal penumpu = 3,5 cm S5 = tebal pelat lengkung penumpu = 5 cm 4) Perhitungan diameter engsel Didapatkan L = 50 cm
r = 0,8 x L
V
bajaσ = 0,8 x
501600 379.016,14
x= 3,79 cm
d1 = 2.r = 2 x 3,79 = 7,58 cm diambil diameter = 8 cm
d2 = d1 + (2 x 2,5) = 7,58 + (2 x 2,5) = 12,5 cm
d3 = 2
4d = 3,125 ≈ 3 cm
L = 50 cm b = 45 cm
d1
d2
d3
S1
L
L
h
S2
S4
S5
S2
hS3S3 S3
b
Gambar 8.5 : Perletakan Tepi ( SENDI)
Perletakan tepi (Rol)
Dari hasil analisa SAP 2000 didapatkan reaksi perletakan (tengah) - H = 0 kg - V = 379.016,58 kg
1) Luas alas kursi / bantalan Ambil b = 45 cm > 40 cm
2) Tebal kursi dan bantalan
S1 = 0,5 x bajabx
xVxLσ
3 = 0,5 x 160045
5014,3790163x
xx
= 14,05 cm Ambil S1 = 14 cm 3) Garis tengah gelinding
Direncanakan jari-jari gelinding (r1) = 35 cm
Б = 014,021
1
=r
γ² = 0,75.106 .L
p l.
= 0,75.106.
3/842.704.11335
014,014,016.379 cmkgx=
d4 = 6
2
0, 75 10.
x xPL γ
=11370484235
14,3790161075,0 6
xxx
= 71 cm ≈ 70 cm d5 = d4 + (2x2,5) = 70 + (2.2,5) = 75 cm d6 ambil 5,3 cm
Gambar 8.6 : perletakan tepi ( ROL)
BAB IX
STRUKTUR BAWAH JEMBATAN 9.1 Abutment Tepi arah Glenmore
Perhitungan daya dukung tiang kelompok :
27
sb. y
sb. x
Tiang pancang Ø 60 cm
Gambar 9.6 Konfigurasi Tiang Group
9.1.6.1 Perhitungan beban 1. Beban mati (Wt) = 609.161,63 kg
kg41,290.1524
63,161.609perletakanjumlah Wt
===
2. Beban Hidup
kgVA 875.922750.185
abutmenjumlah 185.750
===
3. Ta ( Tekanan Tanah ) Ta = 214,379 ton
4. Gaya Gesek ( HL ) HL = 100.486,75 kg ≈ 100,486 ton
5. Gaya Rem ( Rm ) Rm = 10 ton
6. Beban Angin ( A ) A = 8000,5 kg ≈ 8 ton
7. Gaya Gempa ( Hg) Hgatas = 35,478 ton Hgbawah = 91,374 ton
8. Tekanan tanah akibat gempa ( Tag ) Tag = 214,708 t
Kombinasi I = M + H + Ta Kombinasi II = M + Ta + Gg + A Kombinasi III = Komb.I + Rm + Gg + A Kombinasi IV = M + Ta + Hg + Tag Kombinasi V = M + Hg + Gg + A Kombinasi VI = M + Ta
Didapat kombinasi pembebanan terbesar yaitu kombinasi IV V = 152,290 ton Hy = 555,939 ton Hx = 126,852 ton My = 1274,925 ton-m Mx = 483,555 ton-m 9.1.6.2 Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv)
Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv) akibat beban vertikal (V), horisontal (H) dan momen (M) pada kepala tiang (poer) adalah sebagai berikut :
Pv = 22 XΣXmax.My
YΣYmax.Mx
nV
++
n = jumlah tiang dalam group = 30 buah x = jarak sebuah tiang dengan sumbu netral grup
tiang M = Momen pada kepala pondasi Σx2 = 38,88 m2
Σy2 = 170,1 m2 X max = 4,5 m Y max = 3 m
a. Kombinasi IV : Pmax = 36,097 ton Pmin = -25,96 ton
9.1.6.3 Kontrol Kekuatan Tiang Dari Spesifikasi Wika Pile Classification (“Daya
Dukung Pondasi Dalam” oleh Dr. Ir. Herman Wahjudi) direncanakan tiang pancang beton dengan :
• Diameter : 60 cm • Tebal : 10 cm • Kelas : C • fc’ : 600 kg/cm2 • Allowable axial : 211,60 ton • Bending moment crack : 29,00 t-m • Bending moment ultimate : 58,00 t-m • Modulus elastisitas (E)
= wc1,5 . 0,043 . fc' = 2.4001,5 x 0,043 x 60 = 39.161,647 MPa = 391.616,465 kg/cm2 • Momen inersia (I)
= ( )44 4060π641
−
= 510.508,806 cm4
9.1.6.4 Kontrol terhadap gaya aksial Pv max = 36,097 ton < Pijin = 211,60 ton → OK
• Kontrol terhadap gaya lateral Daya dukung mendatar dihitung dengan perumusan :
Ha = a.δβ
k.D
dimana : k = 0,2.Eo. D-3/4.y-1/2
= 0,2.(28.N).D-3/4.y-1/2 = 0,2.(28.5).60-3/4.1-1/2 = 1,298 kg/cm3
β = 4EI4Dk
= 46510.508,80x5391.616,46x4
60x1,298
= 0,00314 cm-1 Sehingga :
Ha = 1x0,00314
60298,1 ×
= 24.802,55 kg = 24,8 ton
H = 7,5
190,066
= 15,839 ton < Ha → OK • Kontrol terhadap gaya momen
28
Momen maksimum pada tiang pancang dihitung dengan perumusan :
Mm = 0,2079.Mo = 0,2079. ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛2.βH
Perhitungan momen maksimum :
Mm = 0,2079. ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
2.0,27615,839
= 5,955 t-m < Mcrack = 29 t-m → OK • Kontrol defleksi
Deflection at head untuk fixed-headed pile,
Y = ( )
EI12ZfeH 3+
Zf = 1,8 T = 1,8 x 5
hnEI
Nh untuk lempung = 350 KN/m3 = 3,433 kg/cm3
Zf = 1,8 x 53,433
6510.508,80x5391.616,46
= 256,055 cm = 2,561 m
Y = ( )
EI12ZfeH 3+
=
( )6510.508,80x5391.616,46x12
2,561015,839 3+
= 1,11× 10-5 m = 0,001 cm
Y < Ymaks = 1 cm → OK
9.1.7 Perencanaan Tulangan Abutment Dan Pilecap 9.1.1.1 Penulangan pilecap Data perencanaan :
• fc’ = 35 MPa • fy = 360 Mpa • q = Lebar pilecap x tinggi pilecap x γ beton = 11 x 1,5 x 2,4 = 39,6 t/m • P = Dari gaya reaksi PV 1 tiang = 56,81 ton
Berat Poer = 1,5 x 3 x 2,4 = 10,8 ton Mu = Ptiang pancang x (0,5 + 2) – berat poer x 1,5 = (56,81 x 2,5) – (10,8 x 1,5) = 125,825 ton-m = 1.258.250.000 Nmm
• Tebal plat = 1,5 m • Diameter tul utama = 32 mm • Diameter tul memanjang = 32 mm • Selimut beton = 100 mm
d = t - selimut beton - 0,5 φutama - φmemanjang = 1.352 mm
ρbalance = fy600
600xfy
1βxfc'x0,85
+
= 603600
600x360
81,0x53x0,85+
= 0,0418 ρmax = 0,75 x ρbalance ..... SNI 03 - 2847 - 2002 Ps.12.3.3 = 0,0314
ρmin = fy1,4 = 0,00389 ≈ 0,004
s b . y
s b . x
T i a n g p a n c a n g Ø 6 0 c m
M y
M x
M y
P P Gambar 9.8 Asumsi Perencanaan Penulangan Pilecap
a. Koefisien Ketahanan
Rn = 2dxbxφMu =
2352.1x1.000x0,850001.258.250.
= 0,81 N/mm2
m = fc'0,85
fy = 35x0,85
360
= 12,101
ρperlu = ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛−−
fyRnm2
11m1
= ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−
360418,1x12,101x211
12,1011 =
0,0025 Syarat : ρmin < ρperlu < ρmax ρ alternatif = 4/3 * ρ perlu
= 0,003 Pakai ρmin = 0,004
b. Luas Tulangan As perlu = ρ x b x d
= 0,004 x 1.000 x 1.352 = 5.408 mm2
Digunakan tulangan φ 32 - 140 mm (As = 5.744,627 mm2) Untuk tulangan memanjang : As perlu = ρ x b x d
29
= 0,002 x 1.000 x 1.352 = 2.704 mm2
Digunakan tulangan φ 32 - 280 mm (As = 2.872,313 mm2 )
c. Kontrol geser poer Gaya geser yang terjadi : Vu = Jumlah reaksi tiang/lebar pile cap = 56,81 x 8/11 = 41,316 ton ( per meter lebar) Vu = 41,316 ton = 413,16 kN Kekuatan beton : φ Vc = 0,6 x dbwfc'6
1
= 0,6 x 1.352x1.000x3561
= 799.853,987 N = 799,854 kN Vu < φ Vc → Tidak perlu tulangan geser. Pasang tulangan geser praktis Φ 18 – 400 mm 9.1.7.2 Penulangan dinding abutment • Mmax = 483,555tm = 4,835.1010 Nmm • Tebal dinding abutment = 200 cm • Diameter tul utama = 32 mm • Diameter tul mmanjang = 32 mm • Selimut beton = 100 mm
dx = t – selimut beton – 0,5 φutama – φmemanjang = 1.852 mm
ρbalance = fy600
600xfy
β1xfc'x0,85+
= 360600
600x360
0,81x35x0,85+
= 0,0418 ρmax = 0,75 x ρbalance ..... (SNI 03 - 2847 - 2002 Ps. 12.3.3) = 0,0314
ρmin = fy1,4 = 0,00389 ≈ 0,004
a. Koefisien Ketahanan
Rn = 2dxbxφMu =
2
10
852.1x11.000x0,85 4,835.10
= 1,507 N/mm2
m = fc'0,85
fy = 350,85
360×
= 12,101
ρperlu = ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−
fyRnm211
m1
= ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−
360507,1x101,21x2
1112,101
1
= 0,0043 Syarat : ρmin < ρperlu < ρmax
Dipakai → ρmin = 0,0043 b. Luas Tulangan
As perlu = ρ x b x d = 0,0048 x 11.000 x 1.852 = 87.599,6 mm2 Digunakan tulangan φ 32 – 125 mm (As = 87.736,115 mm2) Untuk tulangan memanjang digunakan : As perlu = ρ x b x d
= 0,001945 x 12.000 x 1.752 = 40.891,68 mm2
Digunakan tulangan φ 32 - 200 mm (As = 48.254,863 mm2 )