Perencanaan Variasi Rangka Baja Pada Jembatan Tanjung Selamat Medan

(1)

TUGAS AKHIR

PERENCANAAN VARIASI RANGKA BAJA PADA JEMBATAN TANJUNG SELAMAT MEDAN

(STUDI KASUS)

Disusun Oleh :

STEPHANY G. SURBAKTI 11 0404 059

Dosen Pembimbing : Ir. Sanci Barus, MT 19520901 198112 1 001

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Jembatan berperan penting dalam pembangunan ekonomi suatu daerah dengan menyebarkan pusat-pusat ekonomi. Seiring dengan berkembangnya zaman maka pembangunan sarana transportasi seperti jembatan akan meningkat. Di Indonesia sendiri jembatan tipe rangka baja mulai banyak diminati. Jembatan rangka baja dinilai lebih efisien karena mempunyai kemampuan untuk mendistribusikan beban-beban yang ada keseluruh bagian rangka. Jembatan rangka baja memiliki variasi yang sangat beragam. Variasi rangka akan mempengaruhi berat material baja yang akan digunakan pada konstruksi jembatan.

Pada penelitian ini, peneliti akan membahas mengenai beberapa variasi rangka baja yang disesuaikan pada karakterisitik Jembatan Tanjung Selamat Medan. Perhitungan beban pada jembatan berdasarkan acuan Pedoman Pembebanan Jembatan Jalan Raya 1987 yang kemudian beban tersebut akan dimasukkan kedalam program SAP 2000. Dari program tersebut maka didapatkan gaya normal yang terjadi pada rangka baja yang selanjutnya akan digunakan pada pendimensian profil baja menggunakan metode ASD (Allowable Strength Design). Setelah itu maka akan didapatkan berat total rangka baja untuk setiap variasi yang telah ditetapkan.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur peneliti panjatkan kehadirat Allah, Tuhan Yang Maha Pengasih, atas rahmat dan berkat-Nya peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Perencanaan Variasi Rangka Baja Pada Jembatan Tanjung Selamat Medan”.

Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan bantuan, bimbingan, arahan dan dukungan yang berharga dari berbagai pihak. Untuk semua itu, peneliti menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya dan ucapan terimakasih yang tulus kepada :

1. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T, selaku Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran serta motivasi kepada peneliti untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan dan Ir. Robert Panjaitan selaku Dosen Pembanding saya yang telah memberikan waktu dan tenaga didalam penyusunan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan,selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrizal, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Kepada pegawai administrasi dan pegawai-pegawai Departemen Teknik Sipil USU lainnya.

6. Keluarga yang sangat saya cintai yang telah memberikan saya pengajaran, doa, semangat serta kasih sayang didalam setiap perjalanan hidup saya.

Medan, Oktober 2015

(4)

DAFTAR ISI

1.6 Metodologi Pembahasan ... 4

1.7 Flowchart ... 5

BAB II PERATURAN PERENCANAAN ... 7

2.1 Klasifikasi Jembatan Rangka Baja ... 7

2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Baja ...10

2.2.1 Konstruksi Bangunan Atas (Superstructure) ...10

2.2.2 Konstruksi Bangunan Bawah (Substructure) ...17

2.3 Beban Jembatan ...17

2.3.1 Beban Mati (Berat Sendiri) ...18

2.3.2 Beban Hidup (Beban Kendaraan) ...19

2.3.3 Beban Angin ...22

(5)

2.4 Persamaan Perencanaan ...25

2.4.1 Batang Tarik ...25

2.4.2 Batang Tekan ...26

2.5 Perencanaan Gelagar Komposit ...28

BAB III PENGAMBILAN DAN PENYAJIAN DATA ...30

3.1 Posisi Jembatan ...30

3.2 Geometris Jembatan ...30

3.3 Mutu Bahan ...31

BAB IV PERENCANAAN DIMENSI JEMBATAN ...32

4.1 Perencanaan Lantai Jembatan ...32

4.2 Perencanaan Gelagar Jembatan ...32

4.2.1 Gelagar Memanjang ...32

4.2.2 Gelagar Melintang...37

4.3 Kombinasi Beban ...56

4.4 Dimensi Rangka Baja Jembatan Warren Truss ...56

4.4.1 Batang Atas ...56

4.4.2 Batang Bawah ...58

4.4.3 Batang Diagonal ...60

4.5 Dimensi Rangka Baja Jembatan Howe Truss ...65

(6)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...129

5.1 Kesimpulan ...129

5.2 Saran ...130

(7)

DAFTAR TABEL BAB I

Tidak terdapat tabel

BAB II

Tabel 2.1 Berat Satuan Material ... II-19 BAB III

Tidak terdapat tabel

BAB IV

Tabel 4.1 Rekapitulasi Beban pada Jembatan ... IV-55 Tabel 4.2 Dimensi Batang Tarik Warren Truss ... IV-64 Tabel 4.3 Dimensi Batang Tekan Warren Truss ... IV-65 Tabel 4.4 Dimensi Batang Tarik Howe Truss ... IV-73 Tabel 4.5 Dimensi Batang Tekan Howe Truss ... IV-74 Tabel 4.6 Dimensi Batang Tarik Warren with Verticals Truss ... IV-85 Tabel 4.7 Dimensi Batang Tekan Warren with Verticals Truss ... IV-86 Tabel 4.8 Dimensi Batang Tarik-Tekan Warren with Verticals Truss IV-87 Tabel 4.9 Daftar Berat Rangka Jembatan Warren Truss ... IV-89 Tabel 4.10 Daftar Berat Rangka Jembatan Howe Truss ... IV-91 Tabel 4.11 Daftar Berat Rangka Jembatan Warren Truss with Verticals

IV-93

Tabel 4.12 Daftar Berat Rangka Jembatan Tanjung Selamat Medan.... IV-95 BAB V

(8)

DAFTAR GAMBAR

BAB I

Tidak terdapat gambar

BAB II

Gambar 2.1 Jembatan Lantai Bawah ... II-8 Gambar 2.2 Jembatan Lantai Atas ... II-9 Gambar 2.3 Jembatan Rangka Tipe Warren with Verticals ... II-9 Gambar 2.4 Jembatan Rangka Tipe Howe ... II-9 Gambar 2.5 Jenis Dek Gelombang Lantai Jembatan ... II-13 Gambar 2.6 Intensitas Beban “D” ... II-20 Gambar 2.7 Distribusi Beban “D” untuk Lebar Penampang Jembatan ... II-21 Gambar 2.8 Distribusi Beban “T” ... II-22

BAB III

Tidak terdapat gambar

BAB IV

(9)

Gambar 4.7 ½ Tinggi Penampang Gelagar Melintang ... IV-42 Gambar 4.8 Potongan Antar Gelagar Memanjang ... IV-44 Gambar 4.9 Potongan Penampang Komposit... IV-47 Gambar 4.10 Penampang Dek Baja dan Tinggi Stud ... IV-48 Gambar 4.11 Pemasangan Stud pada Gelagar Melintang ... IV-49 Gambar 4.12 Beban Angin pada Kendaraan ... IV-53

BAB V

(10)

DAFTAR NOTASI

Ab luas bagian samping jembatan

α faktor distribusi

Cw koefisien seret

DL beban mati

Dmax gaya lintang maksimum

δmax lendutan maksimum

E modus elastisitas baja

Ec elastisitas beton

Es elastisitas baja

fc’ tegangan tekan beton

hr tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil

Hs tinggi penghubung geser jenis paku

Ikomp momen inersia pada saat komposit

imin jari-jari girasi minimum

K koefisien kejut

(11)

Lk panjang tekuk

LL beban hidup

Mmax momen maksimum

n rasio elastisitas baja-beton

n jumlah stud (paku)

ω faktor tekuk

P beban garis

P beban terpusat

q beban hidup terbagi rata

q beban terbagi rata

Q kekuatan 1 paku

ϕ diameter stud (paku)

rs faktor reduksi

s’ jarak antar gelagar

tb tebal pelat beton

tegangan dasar

(12)

Vhc gaya geser horizontal pada beton

Vhs gaya geser horizontal pada baja

Vw kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau

WL beban angin

wr lebar efektif gelombang pelat baja berprofil

Ybkomp jarak garis netral bagian bawah penampang komposit

Yc jarak antara serat teratas beton sampai garis netral

Yd jarak titik berat pelat beton terhadap serat terbawah

Ys jarak antara serat teratas baja sampai garis netra

(13)

ABSTRAK

Jembatan berperan penting dalam pembangunan ekonomi suatu daerah dengan menyebarkan pusat-pusat ekonomi. Seiring dengan berkembangnya zaman maka pembangunan sarana transportasi seperti jembatan akan meningkat. Di Indonesia sendiri jembatan tipe rangka baja mulai banyak diminati. Jembatan rangka baja dinilai lebih efisien karena mempunyai kemampuan untuk mendistribusikan beban-beban yang ada keseluruh bagian rangka. Jembatan rangka baja memiliki variasi yang sangat beragam. Variasi rangka akan mempengaruhi berat material baja yang akan digunakan pada konstruksi jembatan.

Pada penelitian ini, peneliti akan membahas mengenai beberapa variasi rangka baja yang disesuaikan pada karakterisitik Jembatan Tanjung Selamat Medan. Perhitungan beban pada jembatan berdasarkan acuan Pedoman Pembebanan Jembatan Jalan Raya 1987 yang kemudian beban tersebut akan dimasukkan kedalam program SAP 2000. Dari program tersebut maka didapatkan gaya normal yang terjadi pada rangka baja yang selanjutnya akan digunakan pada pendimensian profil baja menggunakan metode ASD (Allowable Strength Design). Setelah itu maka akan didapatkan berat total rangka baja untuk setiap variasi yang telah ditetapkan.

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANG

Jembatan adalah suatu konstruksi yang berguna untuk meneruskan jalan melalui suatu rintangan yang berada lebih rendah (Soemargono dkk, 1995). Rintangan yang dimaksud bisa berupa jalan air atau jalan lalu-lintas yang berada dibawahnya. Jembatan juga berperan penting dalam pembangunan ekonomi suatu daerah dengan menyebarkan pusat-pusat ekonomi. Seiring dengan berkembangnya zaman maka pembangunan sarana transportasi seperti jembatan akan meningkat. Di Indonesia sendiri konstruksi jembatan tipe rangka batang mulai banyak diminati. Hal ini dikarenakan jembatan tipe rangka batang dinilai lebih efisien untuk bentang menengah.

Efisiensi penggunaan ini dapat dilihat dari pemakaian profil jembatan dimana untuk jembatan tipe rangka baja memiliki pendistribusian beban yang lebih merata, sehingga untuk penggunaannya tidak memerlukan dimensi yang terlalu besar karena setiap rangka membantu memikul beban yang ada sedangkan untuk tipe gelagar pendistribusiannya hanya terjadi disepanjang gelagar sehingga untuk menahannya diperlukan dimensi yang besar.

(15)

Pembahasan lebih lanjut mengenai jembatan rangka baja dianggap penting karena banyaknya variasi jembatan rangka baja yang telah dibangun seperti rangka baja tipe Canada, Australia dan Pelengkung. Oleh karena itu perlu perencanaan yang lebih cermat guna memilih tipe jembatan rangka baja yang lebih efisien dan ekonomis.

Penulisan tugas akhir ini merupakan studi perencanaan struktur atas (superstruktur) Jembatan Tanjung Selamat dengan variasi rangka yang berbeda guna mendapatkan hasil perencanaan yang paling ekonomis. Jenis rangka baja yang dipilih terdiri dari 2 variasi yaitu tipe Howe dan Warren (with verticals).

1.2PERUMUSAN MASALAH

Dalam tugas akhir ini akan direncanakan variasi jembatan rangka baja Jembatan Tanjung Selamat menggunakan variasi Howe Truss dan Warren Truss

(with verticals) yang mampu memikul beban jalan. Kemudian dari hasil

(16)

1.3TUJUAN

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah variasi rangka baja berpengaruh terhadap berat material serta untuk membandingkan efisiensi hasil perencanaan dari segi volume material baja (kg) yang diperlukan pada Jembatan Tanjung Selamat dengan variasi yang telah direncanakan.

1.4MANFAAT

Hasil perbandingan di atas diharapkan bisa menjadi masukan untuk perencanaan jembatan rangka baja di kemudian hari.

1.5PEMBATASAN MASALAH

Yang menjadi batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Model struktur yang ditinjau adalah Jembatan Tanjung Selamat dengan bentang 60 m.

2. Kombinasi beban yang digunakan yaitu beban mati (DL), beban hidup (LL) dan beban angin (WL).

3. Perhitungan gaya dan pendimensian menggunakan metode ASD (Allowable

Strength Design).

4. Perbandingan efisiensi dari segi volume material baja yang direncanakan. 5. Jenis struktur adalah statis tertentu.

(17)

7. Variasi rangka baja yang dipakai yaitu tipe Howe Truss dan Warren Truss (with verticals).

8. Perhitungan gaya yang terjadi pada rangka batang menggunakan program SAP2000.

9. Sistem sambungan gelagar memanjang dan melintang disesuaikan menurut keadaan lapangan.

10. Faktor estetika jembatan tidak diperhitungkan. 11. Ikatan angin disesuaikan dengan kondisi di lapangan.

12. Perhitungan beban dan kombinasi pembebanan mengacu pada Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya 1987.

1.6METODOLOGI PEMBAHASAN

(18)

1.7FLOWCHART

Gaya Tarik Gaya Tekan

(19)

Pendimensian Batang Tarik & Tekan

Perhitungan Volume Baja

Tipe Howe Truss Tipe Warren Truss Tipe Warren Truss (with verticals)

Perbandingan Berat Volume Baja

Kesimpulan

(20)

BAB II

PERATURAN PERENCANAAN

2.1 Klasifikasi Jembatan Rangka Baja

Jembatan rangka (Truss Bridge) adalah jembatan yang terbentuk dari rangka-rangka batang yang membentuk unit segitiga dan memiliki kemampuan untuk mendistribusikan beban ke setiap rangka-rangkanya. Rangka batang tersebut terdiri dari batang tarik dan batang tekan.

Batang tarik adalah batang yang menerima beban tarik. Desain untuk batang tarik didasarkan atas ijin tegangan tarik dimana tegangan yang terjadi tidak boleh melampaui tegangan ijin. Apabila ada lubang maka luas penampang adalah luas netto (luas brutto-luas lubang). Untuk menahan beban berguna dipakai factor of

safety (faktor keamanan) yang cukup terhadap kehancuran.

(21)

Klasifikasi jembatan berdasarkan letak lantai kendaraan dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu:

1. Jembatan lantai bawah, dimana sttuktur rangka utama berada di atas lantai jembatan. Hal ini mengakibatkan batang bagian atas menjadi tertekan dan batang bagian bawah menjadi tertarik. Untuk batang bagian atas diperlukan pengaku untuk mengatasi bahaya tekuk. Biasanya pengaku ini berfungsi ganda karena dapat digunakan sebagai ikatan angin.

Gambar 2.1. Jembatan lantai bawah

 Jembatan rangka terbuka (tanpa rangka atas)

Jenis ini tidak memiliki ikatan angin dibagian atas. Jembatan ini cocok untuk lintas kendaraan yang berat karena bagian atas jembatan terbuka sehingga tidak menghalangi jalan untuk kendaraan berat.

 Jembatan rangka tertutup (dengan rangka atas)

(22)

digunakan pada daerah perkotaan dan untuk lintas kendaraan yang ringan.

2. Jembatan lantai atas, dimana struktur rangka jembatan ini berada dibawah deck jembatan. Jenis jembatan ini tidak cocok digunakan untuk sungai yang muka airnya rendah. Hal ini karena jenis jembatan ini memakan ruang yang ada dibawah lantai kendaraan.

Gambar 2.2. Jembatan lantai atas

Adapun jenis lain dari jembatan rangka lantai atas ini adalah :

Gambar 2.3. Jembatan rangka tipe Warren with verticals

(23)

2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Baja

Sebelum diadakan perencanaan jembatan, tahap-tahap yang perlu diperhatikan dan dipahami adalah mengenai bagian-bagian dari struktur serta fungsi dan manfaatnya. Konstruksi dari jembatan rangka terdiri dari :

2.2.1 Konstruksi bangunan atas (superstructure)

Struktur atas jembatan merupakan bagian yang menerima beban langsung yang meliputi berat sendiri, beban mati, beban mati tambahan, beban lalu lintas kendaraan, gaya rem dan beban pejalan kaki. Struktur atas jembatan meliputi:

 Trotoar

Trotoar merupakan bagian layanan jembatan yang digunakan untuk sarana pejalan kaki, yang berada dibagian pinggir kiri dan kanan lantai kendaraan. Ketinggian trotoar lebih tinggi dari pada ketinggian permukaan lapisan lantai kendaraan. Trotoar terdiri dari:

a) Sandaran dan tiang sandaran b) Slab lantai trotoar

 Lantai kendaraan dan perkerasan

(24)

lantai kendaraan yang digunakan adalah dek lantai bergelombang seperti dalam gambar 2.5. Untuk gelombang dek yang arahnya tegak lurus terhadap balok baja penumpu, tebal beton yang ada di bawah tepi atas dek baja harus diabaikan dalam perhitungan karakterisitik penampang komposit dan dalam penentuan luas penampang pelat beton Ac, yang diperlukan untuk perhitungan kapasitas gaya geser horizontal balok komposit. Jarak antara penghubung-penghubung geser jenis paku sepanjang balok penumpu tidak boleh lebih dari 900 mm.

Untuk gelombang dek yang arahnya sejajar balok baja, tebal beton yang berada di bawah tepi atas dek baja dapat diperhitungkan dalam penentuan karakteristik penampang komposit dan juga dalam luas penampang pelat beton Ac, yang diperlukan untuk perhitungan kapasitas gaya geser horizontal balok komposit. Gelombang-gelombang dek baja di atas balok penumpu dapat dipisahkan sepanjang arah longitudinal untuk membentuk voute beton pada tumpuannya. Jika tinggi nominal dek baja lebih besar atau sama dengan 40 mm maka lebar rata-rata dari gelombang yang ditumpu, wr, tidak boleh kurang dari 50 mm + 4(ns-1)ds untuk penampang dengan jumlah penghubung geser jenis paku sama dengan ns pada arah melintang dengan ds adalah diameter penghubung geser jenis paku tersebut.

(25)

balok memanjang atau balok induk, maka acuan itu harus dirancang dapat memikul berat sendiri beton bertulang (termasuk yang ada di dalam gelombang), beban konstruksi 2400 N/m2 dan berat sendiri dek gelombang. Acuan harus masih elastis akibat beban-beban tersebut. Lendutan yang timbul akibat beban mati tidak boleh melampaui L/180 atau 13 mm untuk bentang acuan L≤3 m atau L/240 atau 19 mm untuk

(26)

Gambar 2.5. Jenis dek gelombang lantai jembatan

Dalam perencanaan dek baja bergelombang, kuat lentur rencana dari suatu konstruksi komposit yang terdiri dari pelat beton yang diletakkan di atas dek baja bergelombang yang ditumpu pada balok baja dihitung dengan menggunakan prinsip-prinsip berikut. Dek baja yang memiliki tinggi nominal gelombang wr, tidak boleh kurang dari 50 mm dan tidak boleh lebih besar dari lebar bersih minimum pada tepi atas dek baja.

(27)

2. Ketebalan pelat beton di atas dek baja tidak boleh kurang dari 50 mm.

Penghubung geser dapat dari jenis paku baja berkepala dengan panjang dalam kondisi terpasang tidak kurang dari 4 kali diameternya atau berupa penampang baja kanal gilas. Massa jenis pelat beton yang digunakan pada struktur balok komposit dengan penghubung geser tidak boleh kurang dari 1500 kg/m3. Kuat nominal penghubung geser untuk jenis paku yang ditanam dalam pelat beton masif adalah :

Keterangan :

Asc adalah luas penampang penghubung geser jenis paku, mm2

fu adalah tegangan putus penghubung geser jenis paku. Mpa

Qn adalah kuat nominal geser untuk penghubung geser, N

Untuk penghubung geser jenis paku yang ditanam di dalam pelat beton yang berada di atas dek baja bergelombang, suku 0,5 Asc fc’ Ec di atas harus dikalikan dengan faktor reduksi rs dengan persamaan sebagai berikut:

√

(28)

untuk dek baja searah balok

dimana:

rs adalah faktor reduksi

Nr adalah jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang pelat berprofil di perpotongannya dengan balok

Hs adalah tinggi penghubung geser jenis paku (hr+75mm)

hr adalah tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil

wr adalah lebar efektif gelombang pelat baja berprofil

Untuk menahan pengaruh ungkitan, dek baja harus diangker pada unsur-unsur penumpu dengan jarak antar angker tidak lebih dari 450 mm. Jenis angker yang bisa digunakan dapat berupa penghubung geser jenis paku, kombinasi penghubung geser jenis paku dengan las titik atau jenis lainnya. Sedangkan kuat nominal penghubung geser kanal yang ditanam di dalam pelat beton masif adalah:

( ) √

dimana:

Lc adalah panjang penghubung geser kanal, mm

(29)

tw adalah tebal pelat badan, mm

 Balok memanjang

Balok ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban lantai kendaraan (beban mati dan beban hidup) ke balok melintang.

 Balok melintang

Balok ini memikul beban-beban melalui gelagar memanjang dan menyalurkannya ke rangka batang.

 Ikatan angin

Ikatan angin berfungsi untuk menyalurkan beban angin kepada struktur induk rangka jembatan. Beban angin tersebut bekerja di titik-titik simpul.

 Rangka jembatan :

a) Rangka diagonal b) Rangka vertikal

 Pengaku / stiffner

 Sambungan

Sambungan berfungsi sebagai penyaluran beban dari batang yang satu ke batang yang lain.

 Perletakan (rol dan sendi)

(30)

2.2.2 Konstruksi bangunan bawah (substructures)

Struktur bawah jembatan berfungsi memikul seluruh beban struktur atas dan beban lain yang ditimbulkan oleh tekanan tanah, aliran air dan hanyutan dan gesekan pada tumpuan untuk kemudian disalurkan oleh pondasi ke tanah dasar. Struktur bawah jembatan meliputi :

 Pangkal jembatan (abutment)

Bagian yang memikul kedua pangkal jembatan yang terletak di ujung bentang jembatan yang berfungsi untuk meneruskan seluruh beban bangunan atas ke pondasi.

 Pilar jembatan (pier)

Merupakan bagian lain dari bangunan bawah yang terletak di bentang jembatan diantara pangkal jembatan, berfungsi seperti abutment yang membagi beban dan memperpendek bentang jembatan.

 Pondasi jembatan

Pondasi jembatan berfungsi meneruskan seluruh beban jembatan ke tanah dasar. Pada umumnya pondasi jembatan rangka menggunakan pondasi tiang pancang dan bore pile. Pada proyek tugas akhir ini pondasi yang digunakan adalah pondasi bore pile beton bertulang diameter 60 cm.

2.3. Beban Jembatan

(31)

2.3.1. Beban mati (Berat sendiri)

Bagian jembatan yang menjadi satu kesatuan pada badan jembatan dapat dikategorikan sebagai beban mati jembatan. Beban mati ini bisa berupa bagian-bagian nostruktural maupun struktural. Cara menentukan beban mati ini adalah dengan cara mengalikan volume/luasan bahan dengan berat satuan material itu sendiri. Berat satuan material adalah sebagai berikut :

No. Bahan Berat/satuan isi

(KN/m3)

Kerapatan massa (kg/m3)

1.

Campuran aluminium 26,7 2720

2.

Lapisan permukaan aspal 22,0 2240

3.

Besi ruang 71,0 7200

4.

Timbunan tanah dipadatkan 17,2 1760

5.

Kerikil dipadatkan 18,8-22,7 1920-2320

6.

Aspal beton 22,0 2240

7.

Beton ringan 12,25-19,6 1250-2000

8.

Beton 22,0-25,0 2240-2560

9.

Beton prategang 25,0-26,0 2560-2640

10.

(32)

11.

Pasir kering 15,7-17,2 1600-1760

15.

Pasir basah 18,018,8 1840-1920

Tabel.1. Berat satuan material

2.3.2. Beban hidup (beban kendaraan)

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 ekivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” ynag 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

(33)

Beban lajur “D” terdiri dari beban tersebar merata dan terbagi rata seperti

terlihat dalam gambar dibawah ini.

Gambar 2.6. Intensitas beban “D”

Beban garis P=12 ton (belum termasuk kejut) sedangkan untuk beban terbagi rata dengan intensitas “p” ton per meter jalur memiliki nilai tergantung pada

panjang jembatan dimana besar “p” ditentukan sebagai berikut :

p = 2,2 ton/m untuk l ≤ 30 m

p = 2,2 ton/m – (

(l-30 m) ) untuk 3 0 m < l < 60 m

p = 1,1 ton/m untuk l > 60 m

(34)

Dalam perencanaan muatan “D” untuk jembatan berlaku ketentuan bahwa

apabila lebar lantai kendaraan ≥ 5,5 m maka muatan “D” sepenuhnya dipikul pada

lebar jalur 5,5 m sedangkan lebar selebihnya hanya dibebani 50 % dari muatan “D” tersebut sebagaimana ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2.7. Distribusi beban “D” untuk lebar penampang jembatan

Pembebanan truk “T” terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang

(35)

Gambar 2.8. Distribusi beban “T”

2.3.3. Beban angin

Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPPJJR ’87)

menetapkan pengaruh beban angin sebesar 150 kg/m2 pada jembatan ditinjau berdasarkan bekerjanya beban angin horizontal terbagi rata pada bidamg vertikal jembatan, dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan.

(36)

1. Keadaan tanpa beban hidup

a. untuk jembatan gelagar penuh diambil sebesar 100 % luas bidang sisi jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 50 % luas bidang sisi lainnya.

b. untuk jembatan rangka diambil sebesar 30 % luas bidang sisi jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 15 % luas bidamg sisi-sisi lainnya.

2. Keadaan dengan beban hidup

a. untuk jembatan diambil sebesar 50 % terhadap luas bidang menurut 1.a dan 1.b.

b. Untuk beban hidup diambil sebesar 100 % luas bidang sisi yang langsung terkena angin.

3. Jembatan menerus diatas lebih 2 perletakan.

(37)

2.3.4. Kejut

Kejut merupakan pengaruh dinamis dari beban-beban yang bekerja secara tiba-tiba. Beban mati merupakan beban statis yang tidak mempunyai pengaruh selain dari beratnya sendiri sehingga tidak mempunyai pengaruh terhadap kejut, namun beban hidup bisa statis ataupun dinamis.

Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruh dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat beban garis “P” harus dikalikan dengan koefisien kejut yang akan memberikan hasil maksimum, sedangkan beban merata “q” dan beban “T” tidak dikalikan dengan koefisien kejut. Koefisien kejut

ditentukan dengan rumus :

K = 1 +

dimana : K = koefisien kejut

L = panjang bentang dalam meter

(38)

2.4. Persamaan Perencanaan

2.4.1. Batang Tarik

Tegangan rata-rata pada suatu penampang yang melalui lubang dari suatu batang tarik tidak boleh lebih besar dari 0,75 kali tegangan dasar. Tegangan rata-rata tersebut dihitung dengan persamaan :

dimana:

Ptr = gaya normal tarik pada batang tersebut Fn = luas penampang netto (0,85 . Fbrutto)

fbaja = tegangan dasar baja

Rumus untuk mencari luas profil rencana untuk dimensi batang tarik adalah :

Kontrol kelangsingan pada batang tarik dirumuskan sebagai berikut:

dimana:

Lk = panjang tekuk

(39)

2.4.2. Batang Tekan

Menurut Oentoeng (2000) untuk mendimensi batang tekan dapat menggunakan rumus:

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk2

Dimana : P = beban dalam ton

Lk = panjang tekuk dalam m

E = modulus elastisitas baja = 2,1 . 106 kg/cm2

n = nilai n untuk BJ 37 adalah 3,04

Batang-batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk). Hal ini diperlihatkan dengan persamaan:

=

izin

dimana :

N = gaya tekan pada batang tersebut

A = luas penampang batang

(40)

ω = faktor tekuk yang bergantung pada kelangsingan (λ) dan macam bajanya

Harga ω dapat ditentukan dengan persamaan:

λ=

λg = √

λs =

untuk λs ≤ 0,183 ω = 1

untuk 0,183 < λs < 1 ω =

untuk λs ≥ 1 ω = 2,381 . λs2

Kontrol kelangsingan pada batang tekan dirumuskan sebagai berikut:

dimana:

(41)

2.5. Perencanaan Gelagar Komposit

Adapun yang harus diperhatikan didalam merencanakan gelagar komposit adalah sebagai berikut :

a. menentukan nilai beff

be ≤ L/5

be ≤ 12 * tb

be ≤ A

dimana : A = jarak antar gelagar melintang

tb = tebal pelat lantai minimum

L = bentang gelagar

b. menghitung nilai n

n =

dimana : Es = modulus elastis baja (2*105 MPa)

Ec = modulus elastis beton (4700*√ MPa)

c. ukuran-ukuran komposit

(42)

Ys = jarak antara serat teratas baja sampai garis netra

Ybkomp = jarak garis netral bagian bawah penampang komposit

tb = tebal pelat beton

Yd = jarak titik berat pelat beton terhadap serat terbawah

Ytkomp = jarak garis netral bagian atas penampang komposit

d. cek kekuatan (tegangan)

- pada serat atas

tc =

≤ 0,45 * fc

ts =

≤ 0,45 * fc

- pada serat bawah

bs =

(43)

BAB III

PENGAMBILAN DAN PENYAJIAN DATA

3.1. Posisi Jembatan

Posisi jembatan berada di perbatasan antara Kota Medan dengan Kabupaten Deli Serdang yang menghubungkan simpang melati dengan Tanjung Anom di sungai Belawan.

3.2. Geometris Jembatan

Adapun informasi tentang jembatan existing Tanjung Selamat adalah sebagai berikut :

 Bentang total : 60 meter

 Lebar jembatan : 7 meter

 Lebar lantai kendaraan : 2 x 3 meter

 Lebar trotoar : 2 x 0,5 meter

 Mutu baja : BJ 37

 Mutu beton : fc 30 MPa

 Konstruksi atas :

- Struktur rangka : rangka baja

(44)

- Tebal trotoar : 25 cm

- Tebal lapis aspal beton : 7,5 cm

- Berat dek baja : 27,63 kg/m2

 Konstruksi jembatan : rangka baja

- profil rangka baja IWF 400 x 300 x 10 x 16

- gelagar memanjang tepi IWF 350 x 175 x 6 x 9 - gelagar memanjang tengah IWF 500 x 200 x 9 x 14 - gelagar melintang IWF 600 x 200 x 10 x 15

1.3. Mutu Bahan

(45)

BAB IV

PERENCANAAN DIMENSI JEMBATAN

Pendimensian rangka jembatan didasarkan atas beban yang sama dari beban sebenarnya di lapangan. Jembatan direncanakan terdiri dari 2 variasi. Pembebanan yang digunakan dalam perhtiungan yaitu nilai terbesar dari kombinasi DL , LL dan WL dimana DL = beban mati (berat sendiri jembatan), LL=beban hidup berupa berat kendaraan (beban hidup trotoar) dan WL = beban angin. Perhitungan gaya pada rangka jembatan menggunakan program komputer SAP 2000.

4.1. Perencanaan Lantai Jembatan

Lantai jembatan direncanakan dengan Corrugate Steel Plate (CSP) menggunakan dek baja gelombang dan pelat beton.

Mutu beton f’c = 30 MPa

Mutu baja tulangan BJTD 40 ; fy = 400 MPa

Lantai jembatan pada Jembatan Tanjung Selamat Medan menggunakan lantai komposit sehingga dek baja berfungsi sebagai tulangan tarik pada beton bertulang. Untuk lantai jembatan menggunakan beban “T” sebesar 20 ton.

(46)

Perhitungan Beban

1. Beban Mati

 Lantai beton : 0,20m.1m . 2400 kg/m3 = 480 kg/m

 Dek baja : 1m . 27,63 kg/m2 = 27,63 kg/m

 Aspal :0,075m.1m.2240 kg/m3 = 168 kg/m +

WD = 675,63 kg/m

WuD = 1,2 WD

= 1,2 . 675,63 = 810,76 kg/m

2. Beban Hidup

 _W

L = Berat pekerja + peralatan kerja (taksir) = 100 kg/m

WuL = 1,6 WL

= 1,6 . 100 = 160 kg/m

Maka nilai Wu = WuD +WuL

(47)

Momen-momen ditentukan sesuai dengan tabel pada

= 3,33

mlx = 0,001.Wu.Lx2.x = 0,001. 970,76. 1,52.65 = 142 kgm

mly = 0,001.Wu.Lx2.x = 0,001. 970,76. 1,52.16 = 35 kgm

mtix= -0,001.Wu.Lx2.x = -0,001. 970,76. 1,52.83 = - 181,3 kgm

mtix = mly = . 35 = 17,5 kgm

Diketahui data-data sebagai berikut:

t = 0,4 cm

W = 27,63 kg/m2

I = 157 cm4

(48)

y2 = = = 1,476 cm

y1 = 10 – 1,476 = 8,524 cm

W1 = = 106,37 cm3

W2 = = 18,42 cm3

Maka untuk nilai Wx diambil 18,42 cm3

Cek tegangan yang terjadi :

terjadi = <

=

< 1600 kg/cm

2

= 984,26 kg/ cm2 < 1600 kg/cm2 (OK)

Cek lendutan yang terjadi :

δ =

< δizin =

=

<

(49)

4.2. Perencanaan Gelagar Jembatan

4.2.1. Gelagar Memanjang

Perhitungan beban 1. Beban Mati

 Lantai beton : 0,20m.1,5m. 2400 kg/m3 = 720kg/m’

 Dek baja : 1,5 m .27,63 kg/m2 = 41,45 kg/m’

 Gelagar baja (taksir) : = 100 kg/m’

 Aspal :0,075m . 1,5m. 2240 kg/m3 = 252 kg/m’ +

qbs =1113,45 kg/m’

Mmax DL = 1113,45 kg/m’ (52) = 3479,53 kgm

(50)

 Beban terbagi rata (“q”)

Q = 2,2 t/m’-

. (L-30) t/m’ untuk 30 m < L < 60 m

= 2,2 –

. (60 –30) t/m’ = 1,65 t/m’

Jarak antar gelagar memanjang = 1,5 m

Dengan demikian beban hidup yang diterima oleh tiap gelagar pinggir tersebut adalah :

q’ = .α s’

=

.1. 1,5 = 0,9 t/m = 900 kg/m

-Untuk jembatan dengan lebar lantai > 5,5 meter, beban “D” sepenuhnya (100%) dibebankan pada lebar jalur 5,5 meter sedang lebar selebihnya dibebani hanya separuh “D” (50%)

q' = 50% . 900 kg/m = 450 kg/m

-Untuk perhitungan kekuatan gelagar karena pengaruh beban hidup pada trotoar, diperhitungkan sebesar 60% beban hidup trotoar.

Beban hidup pada trotoar = 500 kg/m2 Pengaruh beban hidup pada trotoar (q) : q = 60% . (2 . 0,5 m . 500 kg/m2) = 300 kg/m Beban hidup terbagi rata pada gelagar tepi : q’ = 450 + 300 = 750 kg/m

(51)

Po= 12 ton. Untuk perhitungan momen dan gaya lintang :

P=

. α . s’ . K

Dimana : K = koefisien kejut yang ditentukan dengan rumus :

K= 1 +

(52)

Coba profil 350 x 175 x 7 x 11

Gambar 4.1. Penampang gelagar memanjang

H = 350 mm Ix = 13600 cm4 A = 63,1 cm2 B = 175 mm Iy = 984 cm4 q = 49,6 kg/m’ tw = 7 mm ix = 14,7 cm Wx = 775 cm3 tf = 11 mm iy = 3,95 cm Wy = 112 cm3

kontrol terhadap lendutan

δ

< δizin

=

<

= 0,531 + 0,353 = 0,884 < 1cm (OK)

kontrol tegangan

= = 1375,34 kg/cm2 < 1600 kg/cm2

Pendimensian profil gelagar tengah Mtot = Mmax DL + Mmax LL

(53)

= 3479,53 + 13421,25 = 16900,78 kg/m

' =2400 kg/cm2

/ 1,5 = 1600 kg/cm2

Wx = =

= 1056,3 cm 3

Gambar 4.2. Penampang gelagar memanjang

H = 446 mm Ix = 28700 cm4 A = 66,2 cm2 B = 199 mm Iy = 1580 cm4 q = 84,3 kg/m’ tw = 8 mm ix = 18,5 cm Wx = 1290 cm3 tf = 12 mm iy = 4,33 cm Wy = 159 cm3

kontrol terhadap lendutan

δ

< δizin

=

<

(54)

kontrol tegangan

= = 1310,14 kg/cm2 < 1600 kg/cm2

4.2.2. Gelagar Melintang

Gambar 4.3. Pola pembebanan pada gelagar melintang

1. Beban Mati 1

 Lantai beton : 0,20m.1,5m. 2400 kg/m3 = 720kg/m’

 Dek baja : 27,63 kg/m2 . 1,5 m = 41,45 kg/m’

 Gelagar baja : = 66,2 kg/m’

 Aspal :0,075m . 1,5m. 2240 kg/m3 = 252 kg/m’ +

(55)

P1 =q1 x 5 m

= 1079,65 . 5 = 5398,25 kg

2. Beban mati 2

 Trotoar : 0,25m . 0,5m .2400 kg/m3 = 300 kg/m

 Lantai beton :0,2 m . 0,5m . 2400 kg/m3 =240 kg/m +

q2 = 540 kg/m’

Beban P2 = q2 x 5m

= 540 . 5 = 2700 kg

Sedangkan P3 = . P1 = . 5398,25 = 2699,13 kg

Gambar 4.4. Distribusi beban pada gelagar melintang

RA =

= = 13496,51 kg

Mmax DL = RA . 4,5 – (P2 + P3) . 3 – P1 . 1,5

(56)

= 52634,28 kgm

3. Berat sendiri gelagar melintang

Ditaksir q = 250 kg/m

Mmax gelagar = q l2 = . 250 . 72 = 1531,25 kgm

Rgel,memanjang = q l = . 250 . 7 = 875 kg

4. Beban Hidup

 Beban terbagi rata (“q”)

Q = 2,2 t/m’-

. (L-30) t/m’ untuk 30 m < L < 60 m

= 2,2 –

. (60 –30) t/m’ = 1,65 t/m’

Dengan demikian beban hidup yang diterima oleh tiap gelagar tersebut adalah :

q’ = . s’

=

. 5 = 3 t/m = 3000 kg/m

q2 = . 3000 = 1500 kg/m

 Beban garis (“P”)

Po= 12 ton. Menurut Peraturan Pembebanan Jembatan Jalan Raya , untuk lebar 5,5 m :

P=

(57)

Dimana : K = koefisien kejut yang ditentukan dengan rumus :

K= 1 +

= 1 +

= 1,182

Maka P =

1,182 = 5,158 T/m = 5158 kg/m

Untuk lebar sisa: q2 = . 5158 = 2579 kg/m

Total q1 = 3000 + 5158 = 8158 kg/m

Total q2 = 1500 + 2579 = 4079 kg/m

Dalam perhitungan kekuatan gelagar akibat pengaruh beban hidup pada trotoar diperhitungkan beban sebesar 60% beban hidup trotoar.

 Untuk trotoar q3 = 60% . 500 kg/m2 . 0,5 m =150 kg/m

Gambar 4.5. Distribusi beban hidup merata

P2 = q1 . 1,5 = 8158 . 1,5 =12237 kg

(58)

RA=RB= . (2 . P1 + 3. P2)

= . (2 . 5173,75 + 3. 12237) = 23529,25 kg

Mmax LL = RA . 3,5 – P1 . 3 – P2 . 1,5

= 23529,25 . 3,5 – 5173,75 . 3 -12237 . 1,5 = 48475,63 kgm

Mmax total = Mmax DL + Mmax b.gelagar + Mmax LL

= 52634,28 + 1531,25 + 48475,63 = 102641,16 kgm

=

Wx=

= 6415,07 cm 3

Dipakai profil IWF 700 x 300 x 15 x 28

Gambar 4.6. Penampang gelagar melintang

q = 215 kg/m Ix = 237000 cm4

h =708 mm Iy = 12900 cm4

(59)

F = 273,6 cm2 iy = 6,86 cm

t1= 15 mm Wx = 6700 cm3

t2= 28 mm Wy = 853 cm3

Check berat sendiri Berat asumsi ≥ berat profil

250 kg/m ≥ 215 kg/m (OK)

Check Tegangan Lentur =

=

= 1531,96 kg/cm 2

< 1600 kg/cm2 (OK)

Check tegangan geser

Dmax = RA b.mati + RA b.gel memanjang + RA b.hidup

= 13496,5 + 875 + 23529,25 = 37900,75 kg

Gambar.4.7. tinggi penampang gelagar melintang

Sx = d . . h . . h + (b-d) . t . . (h-d)

(60)

(61)

Perhitungan Ukuran-Ukuran Komposit

IWF 700 x 300 x 15 x 28

q = 215 kg/m Ix = 237000 cm4

h =708 mm Iy = 12900 cm4

b= 302 mm ix = 29,4 cm

F = 273,6 cm2 iy = 6,86 cm

t1= 15 mm Wx = 6700 cm3

t2= 28 mm Wy = 853 cm3

(62)

Lebar beton ekivalen : (RSNI T-03-2005)

- 12 x tb = 12 x 20 = 240 cm

- . lebar jembatan = 700/5= 140 cm

- Jarak pusat antara badan gelagar = 500 cm

Dipilih yang terkecil be = 140 cm

Angka ekivalen (n) =

=

√ =

√ = 7,769 ≈ 8

Luas beton (Fc) = . tbe = . 20 = 350 cm2

Luas profil (Fs) = 273,6 cm2

Luas total (Ft) = 350 + 273,6 = 623,6 cm2

Ybs = = = 35,4 cm

Yd = h + = 70,8 + = 80,8 cm

Ybkomp = = = 60,88 cm

Ytkomp = Htot – Ybkomp = (70,8 + 20 ) – 60,88 = 29,92 cm

Es = Ybkomp– Ybs = 60,88 – 35,4 = 25,48 cm

(63)

(64)

- tegangan geser

= =

= 356,88 kg/cm 2

< 0,58 . izin

= 356,88 kg/cm2 < 0,58 . 1600 = 928 kg/cm2

Gambar.4.9. potongan penampang komposit

PERHITUNGAN SHEAR CONNECTOR (PENGHUBUNG GESER)

Untuk penghubung geser digunakan Stud (paku) dengan ϕ = 24 mm dan Hs = 140

mm, dengan syarat =

= 5,83 ≥ 5,5

Luas 1 paku (A) = . D2 = . 242 = 453 mm2

Kekuatan 1 paku (Q) = √

=

√

(65)

Shear connector direncanakan pada balok komposit penuh (full composit) sehingga gaya geser horizontal ditentukan oleh kapasitas tekan beton atau kapasitas tarik baja, dengan gaya geser sebagai berikut :

Vhc =

Posisi gelombang dek baja sejajar dengan penumpu, maka reduksi kekuatan paku adalah :

rs = 0,6 . (

. (

) = 0,336 ≤ 1

Gambar.4.10. penampang dek baja dan tinggi stud

maka kekuatan 1 paku= 0,336 . 8772,3 = 2947,49 kg

Jumlah paku (n) = =

(66)

Jarak setengah bentang = = 350 cm

Syarat jarak memanjang paku = s≥ 6*dari

= 6 * 2,4 cm = 14,4 cm2 buah paku, s

Jarak antar paku (s) =

= 16 cm ≥ 14,4 cm... (OK)

Cek kekuatan pada setengah bentang = 46 . 2947,49 kg

= 135584,54 kg > = 133875 kg...(OK)

350 cm

Gambar.4.11. pemasangan stud pada gelagar melintang

Adapun rekapitulasi beban dari pada jembatan :

BEBAN MATI

(67)

= 22,4 . 0,075.6.5.0,5 = 25,2 KN

 Berat pelat lantai beton = BV beton.tebal.lebar jemb. λ . 0,5

=24 .0,20 .7. 5. 0,5 = 84 KN

 Berat dek baja = BV beton . tebal . lebar jemb . λ .0,5

= 27,63 .7.5.0,5 = 4,835 KN

 Berat trotoar = BV beton.tebal trotoar.lebar trot. λ

= 24.0,25. 0,5.5 = 15 KN

 Berat profil memanjang = q . panjang . 0,5

= (49,6 . 2) + (84,3 . 3) . 5 . 0,5 = 880,25 kg = 8,803 KN

 Berat profil melintang = q . panjang . 0,5

=215 . 7. 0,5 = 752,5 kg = 7,525 KN

Untuk perkiraan berat sambungan dan ikatan angin pada jembatan dapat ditaksir dengan :

dimana : batang tepi bawah 20 % = A 3,5 A

batang tepi atas 25 % = 1,25 A

ikatan (bracing) 10 % = 0,5 A

(68)

sambungan 20 % = A

Adapun rumus taksir berat gelagar utama tanpa bracing dan sambungan:

Qb = (20 + 3 L ) b

Qb = (20 + 3 x 60) 7 = 1400 kg

Qb = 3,5 A ; A = Qb / 3,5

 Bracing (0,5 A) = 0,5 . (1400 / 3,5) = 200 kg = 2 KN

 Sambungan (A) = 1400 / 3,5 = 400 kg = 4 KN

Beban mati yang bekerja pada sebuah titik simpul:

P = 25,2 + 84 + 4,835 + 15 + 9,48 + 7,525 + 2 + 4 = 152,04 KN =15,20 T

BEBAN HIDUP

 BEBAσ “D”

Q = 2,2 –

. (L-30)

= 2,2 –

(60-30) = 1,65 t/m

Q = 1,65 t/m . λ . 0,5 = 1,65 . 5 . 0,5 = 4,125 T

Untuk di ujung tumpuan = Q / 2 = 2,063 T

(69)

(a)

(b)

Gambar 4.12. (a) (b) Beban angin pada kendaraan

Reaksi pada roda = 100 % . H . L .qangin

= 100% . 2. 9. 150 kg/m2 = 2700 kg = 2,7 ton

Beban roda + angin (T) = 10 + 2,7 = 12,7 ton = 127 KN

(70)

qtrot = 500 kg/m2. lebar . λ

= 500 . 0,5 5 = 1250 kg = 1,25 T

Untuk di ujung tumpuan = 1,25 T /2 = 0,625 T

BEBAN ANGIN

Ab = 30% . (55+60). 6 =103,5 m2

Tew1 = 0,0006Cw (Vw)2 Ab = 0,0006 .1,2 . (25)2 . 103,5 = 46,575 KN/m

Tew2 = 0,0012Cw (Vw)2 = 0,0012 . 1,2 . (25)2 = 0,9 KN/m

Watas =

. Tew1 . . LF

=

. 46,575 . . 1,2 = 2,43 KN

Wbawah1 =

. Tew1 . . LF

=

. 46,575 . . 1,2 = 2,23 KN

(71)

= 5 .0,9 .1,2 =5,4 KN

Wbawah = Wbawah1 + Wbawah2

= 2,23 + 5,4 = 7,63 KN,

Sedangkan beban angin untuk tipe Howe Truss

Ab = 30% . (50+60). 6 = 99 m2

Tew1 = 0,0006Cw (Vw)2 Ab = 0,0006 .1,2 . (25)2 . 99 = 44,55 KN/m

Tew2 = 0,0012Cw (Vw)2 = 0,0012 . 1,2 . (25)2 = 0,9 KN/m

Watas =

. Tew1 . . LF

=

. 44,55 . . 1,2 = 2,43 KN

Wbawah1 =

. Tew1 . . LF

=

. 44,55 . . 1,2 = 2,025 KN

(72)

= 5 .0,9 .1,2 =5,4 KN

Wbawah = Wbawah1 + Wbawah2

= 2,025 + 5,4 = 7,425 KN,

Nilai angin untuk Wbawah lebih besar sehingga akan digunakan pada pemodelan SAP 2000.

“T” “D” DL WL

12,7 Ton 4,125 T 15,2 T 0,76 T

Tabel.2. Rekapitulasi beban pada jembatan

4.3. Kombinasi Beban

Karena di dalam perhitungan tidak menggunakan faktor beban, maka kombinasi beban desain ASD disesuaikan dengan konsep AISC-ASD 1989, yakni dengan persamaan-persamaan seperti dibawah ini :

- Combination 1 = DL - Combination 2 = DL + LL - Combination 3 = DL ± WL - Combination 4 = DL + LL ± WL

Dimana : DL = beban mati

LL = beban hidup

(73)

4.4. Dimensi Rangka Baja Jembatan Warren Truss

4.4.1. Batang Atas

Rangka pada bagian atas merupakan batang tekan dimana. Variasi dimensi pada rangka batang tersebut adalah sebagai berikut :

Batang 16

 P(-) = 296062 kg

 Lk = 500 . 1 = 500 cm

 pr = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 MPa

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk2

Imin = 0,484 . 3,04 . 296,062. 52 = 10890,34 cm4

(74)

H = 400 mm Ix = 70900 cm4 A = 250,7295,4 cm2

B = 408 mm Iy =23800cm4 q = 197 kg/m’

tw = 21mm ix = 16,8 cm

tf = 2128 mm iy = 9,75 cm

λ =

=

= 51,282

λg = √= π √ = 111,02

λs = = = 0,462

untuk 0,183 ≤ λs ≤ 1 maka ; ω = = = 1,247

Kontrol gaya pikul : Nx = A ;dimana σpr =

=2400 / 1,5 = 1600

= 250,7 .

(75)

= 321767,979 kg > 296062 kg (OK)

4.4.2. Batang Bawah

Rangka bagian bawah merupakan batang tarik dan jarak antara pelat buhul rangka tepi dan bawah diusahakan sama agar memudahkan pemasangan batang-batang vertikal.

Batang 2

 P(+) = 142964 kg

 Lk = 500 cm

 = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 kg/cm2

= ≤ 75% pr ; pr = / 1,5 = 1600 kg/cm2

Anetto ≥

85% Abrutto ≥

Abrutto ≥

Abrutto ≥ 93,44 cm2

(76)

H = 340 mm Ix = 21700 cm4 A = 101,5 cm2 B = 250 mm Iy = 3650 cm4 q = 79,7 kg/m’ tw = 9 mm ix = 14,6 cm

tf = 14 mm iy = 6 cm

λ = = = 83,33 ≤ 200 (OK)

f terjadi =

≤ 0,75 pr

=

≤ 0,75 . (2400 kg/cm 2

)

=

≤ 1800 kg/cm 2

= 1657,07 kg/cm2≤ 1800 kg/cm2 (OK)

4.4.3. Batang Diagonal

Batang diagonal merupakan batang-batang tersendiri yang satu dengan yang lainnya tidak berhubungan. Di dalam konstruksi rangka, batang diagonal bisa mengalami tarik ataupun tekan bahkan bisa keduanya.

(77)

Batang 29 mengalami kelelahan akibat gaya tekan dan gaya tarik bergantian sehingga tegangannya harus direduksi dan dikontrol untuk dimensi tarik maupun tekan.

 P (-) = 17760 kg

 P (+) = 5732 kg

 Lk = 650 cm

 pr = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 kg/cm2

Maka tegangan izin dasar profil baja menjadi :

' = pr

= 2400 .

= 2012,7 kg/cm2

Dimensi tarik :

= ≤ 75% pr ; pr = 2012,7 kg/cm2

Anetto ≥

85% Abrutto ≥

(78)

Coba profil: 200 x 200 x 8 x 12

H = 200 mm Ix = 4720 cm4 A = 63,5 cm2

B = 200 mm Iy = 1600 cm4 W = 49,9 kg/m’

tw = 8 mm ix = 8,62 cm

tf = 12 mm iy = 5,02 cm

λ = =

= 129,48 ≤ 240 (OK)

f terjadi =

≤ 0,75 pr : pr = 2012,7 kg/cm 2

=

≤ 0,75 . (2012,7 kg/cm 2

)

=

(79)

= 106,2 kg/cm2≤ 1509,53 kg/cm2 (OK)

Dimensi tekan :

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk2

Imin = 0,484 . 3,04 . 17,76 . 6,52 = 1104,05 cm4

(80)

H = 200 mm Ix = 4720 cm4 A = 63,5 cm2

B = 200 mm Iy = 1600 cm4 W = 49,9 kg/m’

tw = 8 mm ix = 8,62 cm

tf = 12 mm iy = 5,02 cm

λ =

=

= 129,5

λg = √= π √ = 121,23

λs = = = 1,068

untuk λs >1 maka ; ω = 2,381 . λs2

= 2,381 . 1,0682 = 2,716

=2012,7 / 1,5 =1341,8

= 63,5 .

(81)

Berikut adalah tabel pendimensian jembatan tipe Warren Truss: Dimensi Batang Tarik

No.

h b tw tf

(mm) (mm) (mm) (mm) (kg/cm2)

1 150 150 7 10 133,00 1491,43

2 350 250 9 14 83,30 1657,07

3 350 350 10 16 56,90 1744,88

4 400 400 15 15 56,95 1744,87

5 400 400 18 18 52,41 1790,14

6 400 400 13 21 51,81 1691,04

7 400 400 13 21 49,50 1754,96

8 400 400 18 18 49,50 1754,96

9 400 400 15 15 51,81 1691,04

10 350 350 10 16 52,41 1790,14

11 350 250 9 14 56,95 1744,87

12 150 150 7 10 83,33 1657,07

30 150 150 7 10 173,33 520,53

31 150 150 7 10 173,33 1191,98

32 175 175 7,5 11 134,58 1460,58

33 200 200 8 12 129,48 1602,33

34 200 200 12 12 133,20 1799,98

35 250 250 9 14 103,34 1688,18

36 250 250 9 14 103,34 1688,18

37 200 200 12 12 133,20 1799,98

38 200 200 8 12 129,48 1602,33

39 175 175 7,5 11 134,58 1460,58

40 150 150 7 10 173,33 1191,98

41 200 200 8 12 129,00 329,04

Profil Baja

λ f terjadi Batang

(82)

Dimensi Batang Tekan

No. Gaya Pikul

h b tw tf

(mm) (mm) (mm) (mm)

13 294 302 12 12 1,46 117809,27

14 344 354 16 16 1,33 200153,23

15 394 405 18 18 1,25 274013,12

16 400 408 21 21 1,25 321767,98

17 406 403 16 24 1,23 331788,77

18 414 405 18 28 1,22 385970,77

19 406 403 16 24 1,23 331788,77

20 400 408 21 21 1,25 321767,98

21 394 405 18 18 1,25 274013,12

22 344 354 16 16 1,33 200153,23

23 294 302 12 12 1,46 117809,27

24 338 351 13 13 1,58 136661,20

25 300 305 15 15 1,79 120310,10

26 298 299 9 14 1,73 102265,36

27 294 302 12 12 1,82 94746,57

28 244 252 11 11 2,30 57192,74

29 200 200 8 12 2,44 34972,55

42 200 200 8 12 2,66 38189,45

43 244 252 11 11 2,30 57192,74

44 294 302 12 12 1,82 94746,57

45 300 300 10 15 1,73 110572,12

46 338 351 13 13 1,58 136661,20

47 338 351 13 13 1,58 136661,20

Profil Baja

Batang ω (kg)

Tabel 4.3. Dimensi batang tekan warren truss

4.5. Dimensi Rangka Baja Jembatan Howe Truss

(83)

Batang 21

 P(-) = 185039 kg

 Lk = 500 cm

 pr = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 MPa

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk2

Imin = 0,484 . 3,04 . 185,039 . 52 = 6806,475 cm4

(84)

(85)

= ≤ 75% pr ; pr = 2400 kg/cm2

Anetto ≥

85% Abrutto ≥

Abrutto ≥

H = 200 mm Ix = 4980 cm4 A = 71,5 cm2

B = 204 mm Iy = 1700 cm4 W = 56,2 kg/m’

tw = 12 mm ix = 8,35 cm

(86)

λ = =

(87)

n = nilai n untuk BJ 37 adalah 3,04 Imin = 0,484 . 3,04 . 158,972. 7.82 = 14230,78 cm4

H = 350 mm Ix = 42800 cm4 A = 198,4 cm2

B = 357 mm Iy = 14400 cm4 q = 156 kg/m’

tw = 19 mm ix = 14,7 cm

tf = 19 mm iy = 8,53 cm

λ =

=

= 91,441

λg = √= π √ = 111,02

λs = = = 0,824

untuk 0,183 ≤ λs ≤ 1 maka ; ω = = = 1,832

(88)

= 198,4 .

= 173199,644 kg > 158972 kg (OK)

Berikut adalah tabel pendimensian batang jembatan tipe Howe Truss :

Dimensi Batang Tarik

No.

h b tw tf

1 200 204 12 12 102,46 1674,55

2 300 305 15 15 68,87 1617,29

3 344 354 16 16 59,31 1764,01

4 350 357 19 19 58,62 1755,59

5 394 405 18 18 51,81 1776,87

6 400 400 13 21 49,50 1791,70

7 400 400 13 21 49,50 1791,70

8 394 405 18 18 51,81 1776,87

9 350 357 19 19 58,62 1755,59

10 344 354 16 16 59,31 1764,01

11 300 305 15 15 68,87 1614,93

12 200 204 12 12 102,46 1674,55

35 208 202 10 16 116,96 1716,58

36 200 204 12 12 122,95 1661,52

37 200 200 8 12 119,52 1479,07

38 194 150 6 9 166,20 1770,35

39 194 150 6 9 166,20 1192,76

40 194 150 6 9 166,20 989,11

41 194 150 6 9 166,20 1132,43

42 194 150 6 9 166,20 1770,35

43 200 200 8 12 119,52 1479,07

44 200 204 12 12 122,95 1661,52

45 208 202 10 16 116,96 1716,58

λ

f terjadi Profil Baja

Batang

(89)

No.

h b tw tf

(mm) (mm) (mm) (mm) (kg)

13 294 302 12 12 1,46 117809,27

14 344 354 16 16 1,33 200153,23

15 394 405 18 18 1,25 274013,12

16 400 408 21 21 1,25 321767,98

17 406 403 16 24 1,23 331788,77

18 406 403 16 24 1,23 331788,77

19 400 408 21 21 1,25 321767,98

20 394 405 18 18 1,25 274013,12

21 344 354 16 16 1,33 200153,23

22 294 302 12 12 1,46 117809,27

23 350 357 19 19 1,83 173199,64

24 344 354 16 16 1,86 143591,63

25 338 351 13 13 1,88 115078,18

26 300 305 15 15 2,26 95637,62

27 294 302 12 12 2,31 74758,89

28 244 252 11 11 2,68 49015,01

29 244 252 11 11 2,68 49015,01

30 294 302 12 12 2,31 74758,89

31 338 351 13 13 1,88 115078,18

32 338 351 13 13 1,88 115078,18

33 344 354 16 16 1,86 143591,63

34 350 357 19 19 1,83 173199,64

Gaya pikul Batang

Profil Baja

ω

(90)

4.6. Dimensi Rangka Baja Jembatan Warren Truss with verticals

Rangka pada bagian atas merupakan batang tekan dimana. Variasi dimensi pada rangka batang tersebut adalah sebagai berikut :

Batang18

 P(-) = 333069 kg

 Lk = 500 cm

 pr = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 MPa

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk2

(91)

H = 414 mm Ix = 92800 cm4 A = 295,4 cm2

B = 405 mm Iy = 31000 cm4 q = 232 kg/m’

tw = 18 mm ix = 17,7 cm

tf = 28 mm iy = 10,2 cm

λ =

=

= 49,02

λg = √= π √ = 111,02

λs = = = 0,442

(92)

=2400 / 1,5 = 1600

= 295,4 .

= 385970,77 kg kg > 333069 kg (OK)

4.6.2. Batang Bawah

Rangka bagian bawah merupakan batang tarik dan jarak antara pelat buhul rangka tepi dan bawah diusahakan sama agar memudahkan pemasangan batang-batang vertikal.

Batang 2

 P(+) = 143509 kg

 Lk = 500 cm

 = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 kg/cm2

= ≤ 75% pr ; pr = 2400 kg/cm2

Anetto ≥

85% Abrutto ≥

(93)

H = 250 mm Ix = 11500 cm4 A = 104,7 cm2 B = 255 mm Iy = 3880 cm4 W = 82,2 kg/m’ tw = 14 mm ix = 10,5 cm

tf = 14 mm iy = 6,09 cm λ = =

= 82,1 ≤ 240 (OK)

f terjadi =

≤ 0,75 pr

=

≤ 0,75 . (2400 kg/cm 2

)

=

≤ 1800 kg/cm 2

(94)

4.6.3. Batang Diagonal

Batang 42

 P(+) = 87142 kg

 Lk = 650 cm

 = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 kg/cm2

= ≤ 75% pr ; pr = 2400 kg/cm2

Anetto ≥

85% Abrutto ≥

Abrutto ≥

(95)

H = 200 mm Ix = 4720 cm4 A = 63,5 cm2

Batang vertikal dimasukkan kebagian sebelah dalam pelat buhul agar kekakuan dan kestabilan sambungan dititik buhul dapat lebih kuat. Adapun perencanaan batang vertikal sebagai berikut :

Batang 52

(96)

 P (-) = 1605 kg

 P (+) = 10414 kg

 Lk = 600 cm

 pr = 2400 kg/cm2

 E = 2,1 . 106 kg/cm2

Maka tegangan izin dasar profil baja menjadi :

' = pr

= 2400 .

= 2215,06 kg/cm2

Dimensi tarik :

= ≤ 75% pr ; pr = / 1,5 = 1600 kg/cm2

Anetto ≥

85% Abrutto ≥

Abrutto ≥

(97)

H = 194 mm Ix = 2690 cm4 A = 39 cm2

B = 150 mm Iy = 507 cm4 W = 30,6 kg/m’

tw = 6 mm ix = 8,3 cm

tf = 9 mm iy = 3,61 cm

λ = =

= 166,2 ≤ 240 (OK)

f terjadi =

≤ 0,75 pr : pr/1,5 = 2215,06/1,5 = 1476,7 kg/cm 2

=

≤ 0,75 . (1476,7 kg/cm 2

)

=

≤ 1107,53 kg/cm 2

(98)

Dimensi tekan :

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk2

Imin = 0,484 . 3,04 . 1,605 . 62 = 85,02cm4

(99)

B = 150 mm Iy = 507 cm4 W = 30,6 kg/m’

tw = 6 mm ix = 8,3 cm

tf = 9 mm iy = 3,61 cm

λ =

=

= 166,205

λg = √= π √ = 111,02

λs = = = 1,497

untuk λs > 1 maka ; ω = 2,281 . λs

= 2,281 . 1,497 = 3,414

=2215,06 / 1,5 =1476,7

= 39 .

= 16869 kg kg > 1605 kg (OK)

(100)

Berikut adalah tabel pendimensian jembatan Warren Truss with verticals :

Dimensi Batang Tarik

No.

h b tw tf

1 150 150 7 10 133,333 1504,06

2 250 250 14 14 82,1018 1612,55

3 350 350 10 16 56,9476 1750,59

4 350 350 19 19 58,6166 1617,02

5 400 400 18 18 51,8135 1699,19

6 400 400 13 21 49,505 1765,2

7 400 400 13 21 49,505 1765,2

8 400 400 18 18 51,8135 1699,19

9 350 400 19 19 58,6166 1617,02

10 344 348 10 16 56,9476 1750,59

11 250 255 14 14 82,1018 1612,55

12 150 150 7 10 133,333 1504,06

25 250 250 9 14 103,339 1690,15

27 250 250 11 11 108,696 1573,79

29 200 200 8 12 129,482 1614,49

31 200 200 8 12 129,482 1193,14

33 150 150 7 10 173,333 1219,35

35 150 150 7 10 173,333 549,518

36 150 150 7 10 173,333 549,518

38 150 150 7 10 173,333 1219,35

40 200 200 8 12 129,482 1193,14

42 200 200 8 12 129,482 1614,49

44 250 250 11 11 108,696 1573,79

46 250 250 9 14 103,339 1677,39

Batang

Profil Baja

λ f terjadi

(101)

No.

h b tw tf

(mm) (mm) (mm) (mm) (kg)

13 294 302 12 12 1,46 117809,27

14 344 354 16 16 1,33 200153,23

15 394 405 18 18 1,25 274013,12

16 400 408 21 21 1,25 321767,98

17 406 403 16 24 1,23 331788,77

18 414 405 18 28 1,22 385970,77

19 406 403 16 24 1,23 331788,77

20 400 408 21 21 1,25 321767,98

21 394 405 18 18 1,25 274013,12

22 344 354 16 16 1,33 200153,23

23 294 302 12 12 1,46 117809,27

24 338 351 13 13 1,58 136661,20

26 300 305 15 15 1,79 120310,10

28 294 302 12 12 1,82 94746,57

30 294 302 12 12 1,82 94746,57

32 244 252 11 11 2,30 57192,74

34 200 200 8 12 2,66 38189,45

37 200 200 8 12 2,66 38189,45

39 244 252 11 11 2,30 57192,74

41 294 302 12 12 1,82 94746,57

43 294 302 12 12 1,82 94746,57

45 338 351 13 13 1,58 136661,20

47 338 351 13 13 1,58 136661,20

Batang

Profil Baja

ω Gaya pikul

(102)

Dimensi batang vertikal

h b tw tf Luas

(mm) (mm) (mm) (mm) (cm2)

48 194 150 6 9 39

49 194 150 6 9 39

50 194 150 6 9 39

51 194 150 6 9 39

52 194 150 6 9 39

53 194 150 6 9 39

54 194 150 6 9 39

55 194 150 6 9 39

56 194 150 6 9 39

57 194 150 6 9 39

58 194 150 6 9 39

59 194 150 6 9 39

No. Batang

Profil Baja

(103)

(104)

Tabel 4.9. Daftar berat rangka jembatan Warren Ttruss

31 40669 - IWF 150 x 150 x 7 x 10 6,5 31,5 204,75

32 63577 - IWF 175 x 175 x 7,5 x 11 6,5 40,2 261,3

33 86486 - IWF 200 x 200 x 8 x 12 6,5 49,9 324,35

34 109394 - IWF 200 x 200 x 12 x 12 6,5 56,2 365,3

35 132303 - IWF 250 x 250 x 9 x 14 6,5 72,4 470,6

36 132303 - IWF 250 x 250 x 9 x 14 6,5 72,4 470,6

37 109394 - IWF 200 x 200 x 12 x 12 6,5 56,2 365,3

38 86486 - IWF 200 x 200 x 8 x 12 6,5 49,9 324,35

39 63577 - IWF 175 x 175 x 7,5 x 11 6,5 40,2 261,3

40 40669 - IWF 150 x 150 x 7 x 10 6,5 31,5 204,75

41 17760 6875 IWF 200 x 200 x 8 x 12 6,5 49,9 324,35

42 - 17760 IWF 200 x 200 x 8 x 12 6,5 49,9 324,35

43 - 40669 IWF 250 x 250 x 11 x 11 6,5 64,4 418,6

44 - 63577 IWF 300 x 300 x 12 x 12 6,5 84,5 549,25

45 - 86486 IWF 300 x 300 x 10 x 15 6,5 94 611

46 - 109394 IWF 350 x 350 x 13 x 13 6,5 106 689

47 - 132303 IWF 350 x 350 x 13 x 13 6,5 106 689

(105)