Perencanaan Jembatan Komposit Metode Lrfd (Load And Resistance Factor Design)

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim1. 1992. Bridge Management System (BMS). Peraturan Perencanaan

Teknik Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Bina

Marga, Direktorat Bina Program Jalan.

Anonim2. 2005. Perencanaan Struktur Baja untuk Jembatan. RSNI T-03-2005. Departemen Pekerjaan Umum

Anonim3. 2005. Standar Pembebanan untuk Jembatan . R SNI T -02– 2005. Departemen Pekerjaan Umum

Anonim4. 2004. Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum

Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Jakarta : Erlangga

Salmon G, Charles dan Jhon E. Johnson. 1996. Struktur Baja Desain dan Prilaku. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama

Oentoeng, 2004. Konstruksi Baja. Yogyakarta : ANDI.

Iqbal manu, Agus. 1995. Dasar-Dasar Perencanaan Jembatan Beton Bertulang. Jakarta : PT. Mediatama Septakarya

Dipohusodo, Istimawan. 1994. Struktur Beton Bertulang. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama

Ambarwati, Endah. 2009. Penilaian Kondisi Struktur Atas Jembatan Gelagar

Baja Komposit Pasca Banjir (Studi Kasus : Jembatan Keduang, Kabupateng Wonogiri). Tasis. Universitas Sebelas Maret.

Deva C. B, Adreanus dan Djoko Untung. 2012. “Modifikasi Perencanaan Struktur Jembatan Kasiman Bojonegoro Dengan Busur Rangka Baja”.

Jurnal Teknik Pomits, Vol. 1, No. 1: 2

Fakhrur Rozi, Muhammad. 2014. “Pengaruh Panjang Daerah Pemasangan Shear

Connector Pada Balok Komposit Terhadap Kuat Lentur”. Jurnal Rekayasa Teknik Sipil. Vol. 2, No. 2 : 4

Nur Rahmah Anwar, Siti. 2006. “Perencanaan Ulang Struktur Atas Jembatan Sorikatua Menggunakan Metode Load And Resistance Factor Design”.

(2)

Rhamat Alhafiz, dkk. 2013. “Perencanaan Bangunan Atas Jembatan Rangka Baja Desa Manyang Kecematan Lhoksukon Kabupaten Aceh Utara”. Jurnal

(3)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Bagan Alir

III.2 Studi literatur

Studi literatur dimulai dari pengumpulan / penyusunan data-data (teori)

tentang jembatan. Data-data (teori) yang dikumpulkan pada tahap ini adalah

data-data tentang peraturan pembebanan jembatan, struktur baja dan beton (komposit),

dan metode load and resistance factor design (LRFD). Spesifikasi jembatan

Desain

Hasil desain Studi Literatur

Syarat kestabilan profil menurut LRFD

OK Tidak

OK

Selesai Mulai

(4)

III.3 Spesifikasi jembatan

Menentukan spesifikasi / data-data jembatan yang akan didesain,

diantaranya :

1. Data-data fisik jembatan

a. Jenis jembatan = Komposit baja dan beton

b. Bentang = 40 meter

c. Lebar jembatan = 8 meter

d. Lebar total jalur lalu lintas (kendaraan) = 6 meter

2. Data-data struktur jembatan

a. Tebal lantai = 0,22 meter

b. Tebal lapisan aspal = 0,05 meter

c. Mutu bahan lantai (f’c) = 25 MPa

d. Mutu bahan gelagar (fy) = 235 MPa

e. floor deck = Tipe GD 685 dengan tebal 1,2 mm

III.4 Desain

Dibawah akan dilampirkan langkah-langkah dan rumus yang dipakai dalam

perencanaan jembatan komposit.

III.1.4.1 Perencanaan lantai kendaraan

a. Pembebanan

(5)

Untuk perhitungan kekuatan lantai kendaraan atau sistem lantai kendaraan

jembatan harus digunakan beban “T”, yaitu beban yang merupakan kendaraan

truk yang mempunyai beban roda ganda (dual whell load).

b. Momen akibat pembebanan

Dalam perencanaan lantai kendaraan ini, untuk mencari momennya

dipakai metode dalil 3 momen dari clapeyron.

III.1.4.2 Penulangan

Langkah-langkah perencanaan tulangan lentur.

1. Hitung �_� = Mu

Ф (3.1)

2. Tahanan momen nominal, �_� = ��

��2 (3.2)

3. Rasio tulangan yang diperlukan, �=_�1 � �1− �1−2 ��_��

� � (3.3)

Dimana : � = ��

0,85�′� (3.4)

4. Rasio tulangan minimum, �_�� = 1,4_�

� (3.5)

5. Rasio tulangan maksimum, �_�� = 0,75�_� (3.6) 6. Luas tulangan yang diperlukan, �_� = �.�.� (3.7)

7. Jarak antara tulangan, � =

1 4�.�

2_._�

�� (3.8)

(6)

III.1.4.3 Pemeriksaan geser pons pelat lantai kendaraan

Kekuatan pelat lantai terhadap geser untuk pelat beton bertulang tanpa

tulangan geser, nilai minimum diambil terkecil dari 3 persamaan dibawah ini.

a. �_� =�1 + 2

III.1.4.4 Perencanaan gelagar baja

1. Variasi penampang

Batasan kelangsingan penampang baja WF adalah sebagai berikut :

(7)

2. Pembebanan, momen dan geser

a. Pembebanan

Beban terbagi rata

= lebar x tebal x berat isi x faktor beban

Beban terpusat

= beban terpusat x faktor beban

b. Momen

Beban terbagi rata

=�1

8 ��

2_� _(3.13)

Beban terpusat di tengah bentang

=�1

4 �� (3.14)

c. Gaya geser

Beban terbagi rata

=�1

2 �� (3.15)

Beban terpusat ditengah bentang

=�1

2 �� (3.16)

3. Analisa tegangan lentur

a. Lebar efektif

Diambil nilai terkecil dari :

-�_� ≤�

(8)

b. Mencari dimensi komposit

Modulus elatisitas slab = 4700��′� Modulus elastisitas gelagar = 200000 MPa

Angka ekivalen :

� =��

�� (3.17)

Pelat baja ditranformasikan ke penampang gelagar baja, sehingga :

�� = �_�� (3.18)

c. Mencari inersia penampang komposit

Dalam pencarian nilai inersia digunakan teorema sumbu sejajar

d. Mencari tegangan lentur maksimum yang terjadi

Kontrol momen batas :

ℎ �� ≤

1680

�� (3.19)

Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit,

Ф = 0,85

ℎ �� ≥

1680

�� (3.20)

Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan elastis pada penampang komposit,

Ф = 0,9

Tegangan plastis

Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja

� = ��

0,85 ��′_� ��_� >�� (3.21)

(9)

�� =��− 0,85 ₂��′�� (3.23)

Tinggi blok tekan pada sayap profil baja dihitung sebagai berikut :

�� = _� ��

�� (3.24)

Lokasi titik berat dari bagian tarik profil baja adalah:

�=

��₂−��−��₂� –(��_�−�_��_��−�_��−��−�� 2 �)

��−��− (��_�−�_��_�) (3.25)

Mencari nilai lengan momen gaya tekan batas beton dan baja

�′2 = �+

Kuat lentur nominal dari komponen struktur komposit tersebut :

�� =��.�′2+��.�′′2 (3.28)

4. Analisa tegangan geser

Cek kelangsingan pelat badan :

1,37��_��.� � ≤

ℎ

�� ≤260 (3.29)

Maka kuat geser nominal dengan leleh pada pelat badan dihitung sebagai berikut:

a. Tanpa pengaku vertikal (kn =5)

�� = ��. 0,6.��.�� (3.30)

�� = 1,5.��_�_�.� 1

�_��ℎ�2 (3.31)

b. Pakai pengaku vertikal

(10)

Cek terhadap aksi medan tarik pada kuat geser balok dengan persyaratan :

1,10��_�.�

c. Analisa kuat leleh web

�� = (2,5.�+�).��.�� (3.39)

Ambil, �= 2.�_� (3.40)

� ≥ ��

��.�_�−2,5� (3.41)

d. Analisa tekuk dukung web

�

� ≤ 0,2 (3.42)

maka tekuk dukung webnya adalah :

�� = 0,39.��2.�1 + 3��_�� _��

2

� ��.��.�_�

(11)

f. Analisa kuat tekuk lateral web

= 0,85 untuk kuat tekuk lateral web

5. Analisa lendutan

a. Beban terbagi rata

�= 5

384

�� 4

�� (3.45)

b. Beban terpusat ditengah bentang

�= 1

48

��3

�� (3.46)

c. beban terpusat menyebar

�= (�� )�(3�2−4�2)

(12)

Faktor reduksi kekuatan stud

�� =0,85_��_ℎ� ��

��

ℎ� −1�< 1,0 (3.49)

Jumlah stud yang diperlukan :

� =�_��ℎ2

�.�_�₂� (3.50)

7. Sambungan

Tahanan nominal baut :

a. tahanan geser baut

�� = �.�1.��.�� (3.51)

b. tahanan tarik baut

�� = 0,75.��.�� (3.52)

c. Tahanan tumpu baut

�� = 2,4.��.��.�� (3.53)

Diambil �_� yang terkecil Tahanan nominal baut

(13)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Data Konstruksi

Direncanakan suatu jembatan komposit gelagar baja dan lantai beton

terletak diatas sendi-rol dengan panjang bentang 40 m dan lebar lantai kendaraan

6 m, tebal lantai betonnya 22 cm, trotoar as 1 m kiri dan kanan. Seperti gambar

dibawah ini.

Gambar 4.1 Tampak melintang

IV.2 Perencanaan Pelat Lantai

Data perencanaan :

Tebal pelat lantai = 0,22 m

Mutu beton (f’c) = 25 MPa

Mutu tulangan (fy) = 400 MPa

Jarak antar gelagar = 1,5 m

(14)

IV.2.1 Perhitungan beban dan momen

Gambar 4.2 Berat sendiri

(15)

1

Subtitusikan pers. (4.2) kedalam pers. (4.3), diperoleh,

1

(16)

1 6��+

2

3(1,2045) = 1,1275 ��

�� = 1,947 �� (momen tumpuan negatif) (4.11)

�� = 1,6912−1₄(1,947)

�� = 1,2045 �� (momen tumpuan negatif) (4.12)

Momen lapangan (B - C),

�(�−�) = 1 8�.�

2₋1

2(3,432 + 1,2045)

= 2,54925−2,31825 = 0,231 �� (4.13) Momen lapangan (C - D),

�(�−�) = 1 8�.�

2₋1

2(1,2045 + 1,947)

= 2,54925−1,57575 = 0,9735 �� (positif) (4.14)

2. Beban hidup (P)

Untuk perhitungan kekuatan lantai kendaraan atau sistem lantai kendaraan

jembatan harus digunakan beban “T”, yaitu beban yang merupakan kendaraan

truk yang mempunyai beban roda ganda (dual whell load) sebesar 112,5 kN.

(17)

Beban roda truk “T” = 112,5 kN

Dengan faktor kejut (DLA) = 0,3

Dan faktor beban = 1,8

Total muatan :

� = (1 + 0,3) � 112,5 �� 1,8 = 263,25 ��

Gambar 4.4 Penempatan beban truk “T”

Persamaan tiga momen,

(18)

Subtitusikan pers.(4.21) kedalam pers. (4.17), diperoleh,

1

Dari pers. (4.22) dan pers. (4.20), diperoleh,

15

Subtitusikan pers.(4.23) kedalam pers.(4.20), diperoleh,

1 6��+

2

3(55,9862) = 45,3222 ��

�� = 47,9884 �� (4.24)

Subtitusikan pers.(4.24) kedalam pers. (4.21), diperoleh,

�� = 67,9833 �� −1₄(47,9884)

(19)

Momen lapangan (B-C)

�(_�−�) = 95,9765−23,3275

= 72,649 kNm (4.26)

Total momen ultimit :

�� = 1,2045 + 55,9862 = 57,1907 �� = 0,231 + 72,649 = 72,88 ��

Jadi, momen untuk perencanaan tulangan dipakai momen yang terbesar yaitu

72,88 kNm

IV.2.2 Penulangan

�� = 72,88 ��

Floor deck : Tipe GD 685

Spesifikasi : SGCC EZ 275, ASTM A-924

Bahan dasar : GI Steel

Tebal : 1,2 mm

fy : 450 MPa

Gambar 4.5 Dimensi floor deck

�� = [(194 � 3) + (109 � 2) + (70,71 � 4)] � 1,2 = 1299,408 ��2

(20)

� =ℎ −1

2��= 195 ��

�� =Mu_Ф = 72,88 � 10

6

0,8 = 91100000

�� = _��2 = 2,39

�= ��

0,85�′� = 450

0,85 � 25= 21,1764

�= 1

� � �1− �1−

2 ��_��

�� = 0,0056 �� = 1,4_�_� = 0,0031

�� = 0,85 �_��′_� �� ₆₀₀₊600_�_� �= 0,85 ��′� < 30 ��

= 0,022

�� = 0,75.�� = 0,017 �� < �< ��

�� =�.�.� = 0,0056 � 1000 � 195 = 1092 ��2

Jadi, Floor deck yang digunakan aman.

IV.2.3 Pemeriksaan momen nominal pelat lantai

IV.2.3.1 Tulangan satu lapis

(21)

�� =��

0,85.�′_�.�.�= �_�.�_� � = ��.��

0,85.�′_�.�

� = 1299,408 � 450

0,85 � 25 � 1000 = 27,5168 ��

� =�₁.�� ₁ = 0,85 ��′_� < 30 ��

�� =_��

1 = 32,3727 ��

�=� −�

2 = 181,2415 ��

�� =��.�= 105978031,2 ��

∅�� = 84782424,98 ��= 84,7824 �� ∅��(= 84,7824) >��(= 72,88 ��) (��)

IV.2.3.2 Tulangan rangkap

Dianggap tulangan baja tarik telah meluluh tetapi baja tekan belum. Dengan

demikian maka diperlukan letak mencari garis netral terlebih dahulu.

Gambar 4.7 Diagram regangan dan tegangan tulangan rangkap

�� = 1299,408 ��2�′� = 1306.24 ��2 � = 195 ��′ = 48 ��

(22)

�= �_� +�_�

��.�� = 0,85.�′�.�.�+��′.��′

� =�1.��′ = ��′.�� =

��−�′_�_0,003 � (��)

Dengan melakukan beberapa subtitusi didapatkan :

��.�� = (0,85.�′_�).�.�1.�+ 0,003.��−�′_� � ��.��′

Apabila persamaan tersebut dikalikan dengan c, akan didapat :

��.��.�= (0,85.�′�).�.�1.�2+�. (0,003).��.��′ − �′. (0,003).��.��,

Setelah dilakukan pengelempokan, didapatkan persamaan :

(0,85.�′_�.�.�1)�2+�0,003.��.��′ − ��.�� − �′(0,003)��.��, = 0

Dengan memasukan nilai �_� = 200000 ��, persamaan menjadi : �0,85.�′_�.�.�1��2+�600.��, − ��.�� −600.�′.��, = 0

Dan dilakukan subtitusi :

18062,5�2+ 199010,4� −37619712 = 0 �2_{+ 11,107}_{� −}_{2082,7522 = 0}

Jadi nilai � = 40,42 �� , =��−�

′_�

� (600) =−112,518 �� < 400 ��

Dengan demikian berarti anggapan yang digunakan benar :

� =�1.� = 34,357 ��

(23)

�1 = � −�₂ = 177,8215 ��

IV.2.4 Lendutan pelat lantai

� = 6,38 �/�� = 146250 �

Lendutan izin, �_�� = �

240 = 6,25 ��

Modulus elastisitas baja, Es = 200000 MPa

Modulus elastisitas beton, �_� = 4700��′_� = 23500 �� = 1299,4 ��2

Inersia bruto penampang pelat :

Tabel 4.1 Momen inersia pelat lantai dan floor deck

�� = Σ�_Σ�.� = 99,077 ��

1 412 220 90640 110 9970400 365581333 10.9228 10814040.46 376395374 2 388 170 65960 85 5606600 158853667 14.0772 13071129.21 171924796 3 200 195 39000 97.5 3802500 123581250 1.5772 97014.6325 123678265

(24)

�� = 671998434 ��4

Modulus keruntuhan lentur beton :

�� = 0,7.��′� = 0,7√25 = 3,5 ��

Nilai perbandingan modulus elastisitas, �= ��_�

� = 8,53 ≈ 8,5

Jarak garis netral terhadap sisi atas beton, � =�.�_�� = 11,044 ��

Inersia penampang retak yang ditransformasikan ke beton :

�� = 1₃�.�3+�.��. (� − �)2= 374204814 ��4

Momen retak, �_�� = �_�.��

�� = 23763807,3 ��

Momen maksimum akibat beban (tanpa faktor beban) :

�� = 1₈�.�2+1₄�.�= 56638125 ��

Inersia efektif untuk perhitungan lendutan :

�� =��_��_��

Lendutan akibat beban mati dan beban hidup :

�� = ₃₈₄1 ��

Rasio tulangan slab lantai jembatan, �= ��

(�.�) = 0,006

Faktor ketergantungan waktu untuk beban mati (jangka waktu > 5 tahun), nilai :

�= 2

� = �

(1+50�) = 1,5

Lendutan jangka panjang akibat rangkak dan susut :

�� =�.₃₈₄1 ��

4

(25)

Lendutan total pada pelat lantai jembatan :

�� =�� +�� = 1,21 ��

��(= 6,25 ��) >��(= 1,21 ��) (Aman)

IV.2.5 Pemeriksaan geser pons pelat lantai

Kekuatan pelat lantai terhadap geser untuk pelat beton bertulang pada

keruntuhan geser dua arah (geser pons) ditentukan nilai terkecil dari persamaan

berikut :

a. �_� =�1 + 2

��.��′�.� ′_._�

b. �_� =��_�′�.�+ 2�.�� ′

�.�′�.

12

c. �_� =1

3��′�.�

′_._�

dimana : d : Tinggi efektif pelat lantai

b’: Keliling dari penampang kritis

βc : Rasio dari sisi panjang terhadap sisi pendek dari kolom, daerah beban

terpusat atau daerah reaksi. Untuk βc < 2, untuk kolom dalam.

αs : 40 untuk kolom dalam, 30 untuk kolom pinggir dan 20 untuk kolom

kolom sudut, dimana kata-kata dalam, pinggir dan sudut

(26)

Gambar 4.8 Bidang penyebaran tekanan roda

(Sumber : RSNI T-02-2005)

Dimana :

u = a + ta + ta + ½ .h + ½ .h = a + 2.ta +h

= 200 + 2 x 50 + 220 = 520 mm

v = b + ta + ta + ½ .h + ½ .h = b + 2.ta + h

= 500 + 2 x 50 + 220 = 820 mm

b’= 2.u + 2.v

= 2 x 520 + 2 x 820 = 2680 mm

a. �_� =�1 +2

2�.√25 � 2680 � 195 = 5226000 �

b. �_� =�30 � 195

2680 + 2�.

√25 � 2680 � 195

12 = 9108125 �

c. �_� =1

3√25 � 2680 � 195 = 871000 �

Faktor reduksi kekuatan geser, Ф = 0,6

Beban roda truk pada slab, PTT = 263,25 kN

Gaya geser pons nominal :

(27)

IV.3 Perencanaan Trotoar

Data-data perencanaan :

Lebar trotoar = 1 m

Tinggi pelat trotoar / tinggi kerb = 0,2 m

Mutu beton (f’c) = 20 MPa

Mutu tulangan (fy) = 400 MPa

Gambar 4.9 Trotoar

a. Beban mati (Faktor beban = 2)

Berat per satuan panjang trotoar

= lebar trotoar x tebal trotoar x berat isi beton x faktor beban

= 1 �� 0,2 �� 24�� 3� 2

= 9,6 ��/�

b. Beban hidup (Faktor beban = 1,8)

Beban vertikal merata

= 5��

�2� 1 �� 1,8

(28)

Momen akibat pembebanan :

� =1

8��.�

2 _{= 2,325}_��

Momen akibat gaya horizontal (15 kN/m)

(29)

�� =��.�.� = 0,0035 � 1000 � 153,5 = 537,25 ��2

Jarak tulangan :

� =�.

1 4�.�

2

�� = 246,9334 ��

Gunakan tulangan D13 - 200 mm

Tulangan arah memanjang dipakai tulangan susut dan suhu, dengan

ketentuan yang diambil adalah 50% tulangan pokok.

Dipakai tulangan diameter 10 mm.

��′ = 50%�� = 331,6625 ��2

Jarak tulangan :

� =�.

1 4�.�

2

�� = 236,686 ��

Gunakan tulangan, D10 - 200 mm

IV.4 Perencanaan sandaran

Data-data perencanaan :

Tinggi tiang sandaran = 1 m

Jarang antar tiang sandaran = 2 m

Dimensi tiang sandaran = (20 x 20) cm2 Mutu beton (f’c) = 20 MPa

(30)

Gambar 4.10 Sandaran

Data teknis pipa :

D = 7,63 cm I = 38,1 cm4 t = 0,24 cm G = 4,37 kg/m

4.11 Penampang pipa

Beban terpusat = 100 kg

Beban sandaran = 0,75 kN/m = 0,75 kg/cm

a. Kontrol kekuatan pipa

Gambar 4.12 Beban pada pipa

- Kontrol ledutan

Lendutan izin = �

300 = 200

300 = 0,666 ��

Akibat beban merata (fy) =

5 384

��4

��

= 5

384

0,75 � 2004

(31)

Akibat beban terpusat (fx) =

- Kontrol kekuatan lentur

�� =1₈ � 75 � 22 = 37,5 ��

Beban pipa ke tiang sandaran :

Beban merata = 3,44 kg/m

Beban terpusat dari pipa = 100 kg

Beban yang dipikul tiang sandaran dari pipa adalah

(32)

IV.4.2 Penulangan

�� = 4,0874 �� = 200 �� = 10 �� =ℎ − � −1

2� = 155 ��

�� =Mu_Ф = 4,0874 � 10

6

0,8 = 5109250 ��

�� = _��2 = 1,0633

�= ��

0,85�′� = 400

0,85 � 20= 23,5294

�= 1

� � �1− �1−

2 ��_��

�� = 0,0027 �� = 1,4_�_� = 0,0035

�� = 0,85 �_��′�_� �� ₆₀₀₊600_�_�

= 0,0216

�� = 0,75.�� = 0,0162 �< �_�� < �_��

�� =��.�.� = 0,0035 � 200 � 153,5 = 108,5 ��2

Jumlah tulangan yang diperlukan

� =1�� 4.�.�2

= 1,3821 ��ℎ

(33)

IV.5 Penampang kompak

Baja yang digunakan yaitu :

�� =�� = 235 ��

Profil WF 2000 x 400 x 20 x 29

Cek penampang :

Untuk sayap (� ≤ �_�) : Untuk badan (� ≤ �_�) :

��

2.�� ≤ 170

��

ℎ

�� ≤

1680

��

6,896 ≤11,089 97,1≤ 109,591 Penampang kompak....

IV.5.1 Pembebanan

Gambar 4.13 Pembebanan perbalok

IV.5.1.1 Aksi tetap

Kemungkinan beban maksimum bekerja berada pada bagian balok A, atau

bagian balok C pada potongan balok. Kedua potongan ini di analisa dan

(34)

1. Berat sendiri (MS)

a. Berat balok (faktor beban = 1,1)

Luas baja = 62040 mm2 = 0,06204 m2 Berat baja per satuan panjang

= luas baja x berat isi baja x faktor beban

= 0,06204 �2� 7850��

�3 � 1,1

= 535,71��

� = 5,357 ��/�

b. Slab (faktor beban = 1,3)

tebal slab = 220 mm

Lebar slab = 8000 mm

Berat per satuan panjang slab untuk balok A

= lebar slab x tebal slab x berat isi beton x faktor beban

= 1,75 �� 0,198 �� 24��

�3 � 1,3

= 10,8192 ��/�

Berat per satuan panjang slab untuk balok C

= 1,5 �� 0,198 �� 24��

�3 � 1,3

(35)

c. Floor deck (faktor beban = 1,1)

As = 0,0012 m2

Berat per satuan panjang untuk balok A

= Luas x berat isi baja x faktor beban

= 1,75 � 0,0012 �2� 7850_��₃ � 1,1

= 19,635��_� = 0,1963��_�

Berat per satuan panjang untuk balok C

= 1,5 � 0,0012 �2� 7850��

�3 � 1,1

= 16,83��

� = 0,1683 ��

�

d. Diaphragma (faktor beban = 1,1)

Pemodelan diafragma pada konstruksi yaitu sebagai beban terpusat yang bekerja

disepanjang balok.

Diaphragma yang dipakai adalah I WF 1000 x 250 x 10 x 14

Luas baja = 16800 mm2 = 0,0168 m2 Berat baja per satuan panjang

= luas baja x berat isi baja x faktor beban

= 0,0168 �2� 7850��

�3 � 1,1

= 145,068��

(36)

Berat per satuan panjang diafragma untuk balok A

= panjang diafragma x berat permeter

= 0,75 �� 1,450��_� = 1,088 ��

Total berat diaphragma dengan jumlah 9 buah

= 9,792 ��

Berat per satuan panjang diafragma untuk balok C

= 1,5 �� 1,450��

� = 2,176 ��

Total berat diaphragma dengan jumlah 9 buah

= 19,5842 ��

Momen maksimum dan gaya geser maksimum akibat berat sendiri (MMS)

Momen maksimum untuk balok A

�� =�1₈ ��2�+ �1₄ ��

=�1

8 � 16,2415 � 40

2_�₊_�1

4 � 9,792 � 40�

= 3346,21 ��

Gaya geser maksimum untuk balok A

�� = �1₂ ��+ �1₂ ��

(37)

Momen maksimum untuk balok C

�� =�1₈ ��2�+ �1₄ ��

=�1

8 � 14,6678 � 40

2_�₊_�1

4 � 19,584 � 40�

= 3129,4 ��

Gaya geser maksimum untuk balok C

�� = �1₂ ��+ �1₂ ��

= 303,148 ��

2. Beban mati tambahan (MA)

Faktor beban = 2

a. Lapisan aspal

tebal aspal = 50 mm

lebar aspal = 6000 mm

Berat per satuan panjang aspal perencanaan balok A

= lebar aspal x tebal aspal x berat isi aspal beton x faktor beban

= 0,75 �� 0,05 �� 22��_�₃ � 2

= 1,65 ��/�

Berat per satuan panjang aspal perencanaan balok C

= 1,5 �� 0,05 �� 22_��₃ � 2

(38)

b. Trotoar + sandaran (faktor beban = 2)

khusus pembebanan pada balok A

lebar trotoar + kerb = 1000 mm

tebal trotoar = 200 mm

Berat per satuan panjang trotoar

= lebar trotoar x tebal trotoar x berat isi beton

= 1 �� 0,2 �� 24�� 3

= 4,8 ��/� berat pipa :

�= 4,37��_� � 2 � = 0,00874 ��

berat balok tempat pipa

lebar = 20 mm

tinggi = 1000 mm

= panjang x lebar x tinggi x berat isi beton

= 0,2 �� 0,2 �� 1 �� 24 ��/�3 = 0,96 ��

Total berat untuk 1 sandaran

= 0,00874 ��+ 0,96 �� = 0,9687 ��

Jumlah tiang sandaran = 21 buah

Total berat semua tiang sandaran = 21,9954 kN

(39)

(Berat trotoar + sandaran) x faktor beban :

=�4,8��

� + 0,549 ��

�� 2 = 10,699 ��/�

Momen maksimum dan gaya geser maksimum akibat beban mati tambahan.

�� =�1₈ �� 2�

=�1

8 � 12,3498 � 40

2_�_{= 2469,95}_��

�� = �1₂ ��= 246,995 ��

�� =�1₈ �� 2�

=�1

8 � 3,3 � 40

2_�_{= 660}_��

�� = �1₂ �� = 66 ��

IV.5.1.2 Aksi transien

a. Pembebanan lajur “D” (faktor beban = 1,8)

1. Beban terbagi rata

Untuk bentang 40 m maka beban terbagi rata adalah :

�= 9,0�0,5 +15_�� kPa = 9,0�0,5 +15

40� kPa

(40)

�� = 7,875��_�2 � 1,8 = 14,175 ��/� 2

50%�_� = 7,087 ��/�2

Berat beban terbagi rata untuk balok A

= lebar beban x beban terbagi rata

=�0,5 �� 14,175��

�2�+ (0,25 �� 7,087

�� 2)

= 8,859 ��/�

Berat beban terbagi rata untuk balok C

= 1,5 �� 14,175 ��/�2 = 21,2625 ��/�

2. Beban garis terpusat (faktor beban = 1,8)

Untuk beban garis besarnya ditetapkan sebesar 49 kN/m dengan faktor

beban dinamis sebesar 1,4.

Berat beban garis terpusat

= beban garis x faktor beban dinamis x faktor beban

= 49��_� � 1,4 � 1,8

(41)

Berat beban garis terpusat untuk balok A

= lebar beban x beban garis terpusat

= 0,75 �� 123,48 ��/� = 92,61 ��

Berat beban garis terpusat untuk balok C

= 1,5 �� 123,48 ��/� = 185,22 ��

Momen maksimum dan gaya geser maksimum akibat berat sendiri (MTD)

�� =�1₈ �� 2�+ �1₄ ��

=�1

8 � 8,859 � 40

2_�₊_�1

4 � 92,61 � 40�

= 2697,95 ��

�� =�1₂ �� + �1₂ ��

= 223,49 ��

�� =�1₈ �� 2�+ �1₄ ��

=�1

8 � 21,2625 � 40

2_�₊_�1

4 � 185,22 � 40�

(42)

�� =�1₂ �� + �1₂ ��

= 517,86 ��

b. Beban pejalan kaki (TP) (faktor beban = 1,8)

Untuk bentang 40 m maka ditetapkan beban pejalan kaki sebesar 5 kN/m2. Beban pejalan kaki ini khusus untuk balok A.

Berat beban pejalan kaki

= beban pejalan kaki x lebar beban x faktor beban

= 5��

�2 � 1 �� 1,8

= 9 ��/�

Momen maksimum dan gaya geser maksimum

Momen maksimum

�� = �1₈ ��2�

=�1

8 � 9 � 40

2_�_{= 1800}_��

Gaya geser maksimum

�� =�1₂ ��= 180 ��

c. Gaya rem (faktor beban = 1,8)

Pengaruh pengereman dari lalu lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam

(43)

lantai jembatan. Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan tergantung panjang

total jembatan.

Gambar 4.14 Penyebaran gaya rem

�� = 77,005 �� = 0,77 � �= 40 �

� = 1,5 �

Lengan terhadap titik berat balok

�= 1,8 +ℎ_� +�_��

= 1,8 �+ 0,05 �+ 0,77 � = 2,62 �

Gaya rem, TTB = 5% beban lajur “D” tanpa faktor beban dinamis

Gaya rem untuk balok A

�� = �.�.�. 1,8

= 7,875��

�2 � 0,75 �� 40 �� 1,8 = 425,25 ��

�� = �.�. 1,8

(44)

Beban momen akibat gaya rem

� =�_��.�

= 24,57 �� 2,62 � = 43,761 �� Gaya geser maksimum

� =�_�

=43,761 ��

40 � = 1,609 ��

Gaya rem untuk balok C

�� = �.�.�. 1,8

= 7,875��

�2 � 1,5 �� 40 �� 1,8 = 850,5 ��

�� = �.�. 1,8

= 49��

� � 1,5 �� 1,8 = 132,3 �� = 0,05 � (�� +��) = 49,14 ��

Beban momen akibat gaya rem

� =�_��.�

= 49,14 �� 2,62 � = 128,749 �� Gaya geser maksimum

� =� �

=128,749 ��

(45)

IV.5.1.3 Aksi lingkungan

a. Pengaruh temperatur/suhu (faktor beban = 1,2)

Ketinggian gelagar = 2 m

Temperatur jembatan = 40 oC

Modulus elastisitas baja = 200.000 MPa

Koefisien perpanjangan akibat suhu = 12 x 10-6 per oC Tabel 4.2 Menghitung inersia gelagar :

Garis netral, �=∑��

∑ � = 1000 ��

Momen akibat temperatur/suhu :

� = ��.��.�.∆�.��

ℎ

� = 0,2001 ��

Gaya geser akibat pengaruh temperatur/suhu :

� =�_�.�.∆�.�_�.�� = 0,7147 ��

b. Beban angin (faktor beban = 1,2)

Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai

jembatan akibat angin yang meniup kendaraan diatas lantai jembatan dihitung

dengan rumus :

1 400 29 11600 14.5 168200 812966.6667 985.5 11266038900 11266851867

2 20 1942 38840 1000 38840000 12206648147 0 0 12206648147

3 400 29 11600 1985.5 23031800 812966.6667 985.5 11266038900 11266851867

(46)

�� = 0,0012.��. (��)2 ��/�

Cw = koefisien seret = 1,46

Vw = Kecepatan angin rencana = 30 m/s

�� = 1,576 ��/�

Jadi beban angin = TEW x Faktor beban ultimit

= 1,576 x 1,2 = 1,892 kN/m

Gambar 4.15 Penyebaran angin

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan

tinggi 2 m diatas lantai jembatan.

h = 2 m

Jarak antara roda kendaraan (x) = 1,75 m

Transfer beban angin ke lantai jembatan

�� =

1 2ℎ

� �� = 1,081 ��/�

Balok A

(47)

Momen maksimum

�� = �1₈ �� 2�= 162,1851 ��

Gaya geser maksimum

�� =�1₂ �� = 16,2185 ��

Balok C

�� = 1,081��_� � 1,5 = 1,6218 ��/�

Momen maksimum

�� =�1₈ �� 2�= 324,3702 ��

Gaya geser maksimum

�� =�1₂ �� = 32,437 ��

c. Gaya gesekan pada perletakan (faktor beban = 1,3)

Gesekan pada perletakan termasuk pengaruh kekakuan geser dari

perletakan elastomer. Gaya akibat gesekan pada perletakan dihitung hanya

menggunakan beban tetap dikalikan harga rata-rata dari koefisien gesekan.

Koefisien gesekan pada perletakan jembatan yang berupa besi tuang (μ) yaitu : 0,25.

Momen akibat gesekan pada perletakan

Beban gaya gesekan pada perletakan pada balok A

= (�_��+�_��).�

(48)

Gaya geser maksimum pada balok A

Gaya geser maksimum

� =� �

=1444 ,22 ��

40 � = 36,1056 ��

Beban gaya gesekan pada perletakan pada balok C

= (�_��+�_��).�

= (3129,4 ��+ 660 ��) � 0,25 = 938,936 �� Gaya geser maksimum pada balok C

� =�_�

=938,936 ��

40 � = 23,4734 ��

d. Beban pelaksanaan

Faktor beban = 1,25

�� = 100��_� � 1,25 = 1,25 ��/�

Balok A

�� = 1,25��_� � 1,75 = 2,1875 ��/�

Momen maksimum

�� = �1₈ ��2�= 437,5 ��

Gaya geser maksimum

(49)

Balok C

�� = 1,081��_� � 1,5 = 1,875 ��/�

Momen maksimum

�� = �1₈ ��2�= 375 ��

Gaya geser maksimum

�� = �1₂ �� = 37,5 ��

IV.5.1.4 Aksi khusus (Beban gempa)

Beban akibat gempa merupakan aksi khusus yang dianalisis sebagai beban

yang bekerja pada struktur jembatan.

Balok A

Berat total, �_� =�_��+�_��

Berat sendiri, �_�� = 17,627 ��/�

Beban mati tambahan, �_�� = 12,3498 ��/� Panjang bentang balok, �= 40 �

�� = (��+��) �� = 1199,07 �� )

Momen inersia balok komposit, �_�� = 0,0618 �4

Modulus elastisitas, � = 200000 �� = 200000000 ��/�2

Kekakuan balok komposit, �= 48.�.��

�3 = 9273,4 ��/� Periode alami jembatan dihitung dengan :

�= 2.�.��

�.�= 0,7209 ��

(50)

�= 1,5

Untuk lokasi di wilayah gempa 3 di atas tanah lunak, dihitung dengan :

�� =1,2._�2/3�.�= 0,8059

Untuk struktur jembatan dengan daerah sendi plastis beton bertulang atau

baja, �= 1.� dengan, � = 1,25−0,025.� dan F harus diambil ≥ 1

F = faktor perangkaan, n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah

lateral, untuk, n = maka : � = 1,25−0,025.� = 1,225 Faktor tipe struktur, �= 1.� = 1,225

Koefisien beban gempa horizontal, �_ℎ = �_{��}.� = 0,9872 Koefisien beban gempa vertikal, �_� = 50%.�_ℎ = 0,4936≤0,1 Diambil, �_� = 0,1

Gaya gempa vertikal, �_�� =�_�.�_� = 119,907 ��

Beban gempa vertikal, �_�� =��_� = 2,9976 ��/�

Momen maksimum dan gaya geser maksimum pada balok akibat gempa vertikal :

�� =�1₈ ��2�

=�1

8 � 3,004� 40

2_�_{= 599,54}_��

Gaya geser maksimum

(51)

IV.5.2 Kombinasi pembebanan

a. Rekapitulasi kombinasi gaya momen berdasarkan beban ultimit.

Satuan dalam kNm.

Tabel 4.3 Kombinasi gaya momen penampang kompak

Momen maksimum kombinasi beban ultimit :

Gelagar A = 10738,60 kNm.; Gelagar C = 11207,19 kNm.

b. Rekapitulasi kombinasi gaya geser berdasarkan beban ultimit.

Satuan dalam kN.

Tabel 4.4 Kombinasi gaya geser penampang kompak

Geser maksimum kombinasi beban ultimit :

Gelagar A = 1022,66 kN.; Gelagar C = 962,53 kN.

A C A C A C A C A C A C

3770.69 3496.99 3770.69 3496.99 3770.69 3496.99 3770.69 3496.99 3770.69 3496.99 3770.69 3496.99 Beban mati tambahan 2469.95 660.00 2469.95 660.00 2469.95 660.00 2469.95 660.00 2469.95 660.00

Beban lajur "D" 2697.95 6104.70 2697.95 6104.70 2697.95 6104.70 2697.95 6104.70 2697.95 6104.70 Beban rem

Beban pejalan kaki 1800.00

Gesekan perletakan 1450.79 945.50 1450.79 945.50 1450.79 945.50 1450.79 945.50 1450.79 945.50 Pengaruh temperatur 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20

Beban angin 162.19 324.37 162.19 324.37 162.19 324.37 162.19 324.37

Beban gempa 599.54 387.63

10738.60 10261.69 8938.60 10261.69 9100.78 10586.06 9538.14 Beban pelaksanaan

10649.32

A C A C A C A C A C A C

372.17 339.91 372.17 339.91 372.17 339.91 372.17 339.91 372.17 339.91 372.17 339.91 Beban mati tambahan 247.00 66.00 247.00 66.00 247.00 66.00 247.00 66.00 247.00 66.00

Beban lajur "D" 223.49 517.86 223.49 517.86 223.49 517.86 223.49 517.86 223.49 517.86 Beban rem

Beban pejalan kaki 180.00

Gesekan perletakan 36.27 23.64 36.27 23.64 36.27 23.64 36.27 23.64 36.27 23.64 Pengaruh temperatur 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71

Beban angin 16.22 32.44 16.22 32.44 16.22 32.44 16.22 32.44

Beban gempa 59.95 38.76

43.75 37.50 Beban pelaksanaan

5 6

Berat sendiri

Total 878.93 947.40 1022.66 923.77 842.66 923.77 858.88 956.20 902.61 962.53 452.19 401.04

(52)

IV.6 Sebelum Komposit

IV.6.1 Penampang kompak

�� = 3809,9633 �� = 376,1002 ��

IV.6.1.1 Analisa tegangan lentur

(53)

�� = 1,76.��.�_��_� = 4081,32 ��

�� =��_�_��_−��1 � �1 +�1 +�2�� − �� 2

= 9403,1997 ��

�� <�< �� , Bentang menengah.

�� = _2,5._��12,5._+3._��_+4._��_+3._�� ≤ 2,3

�� = 1,10

�� = �� − ��= 4168,842 �� = ��.�� = 9804,29 ��

�� =��.�� + (�� − ��)_��_−��−��

= 9799,91 �� <�_� ∅�� = 0,9 � 9799,91

= 8819,9235 �� > 3809,9633 �� (Aman)

IV.6.1.2 Analisa tegangan geser

(54)

a. Tanpa pengaku vertikal (kn =5)

Pengaku vertikal digunakan karena tingginya badan profil, dikhawatirkan

akan terjadi tekuk badan, maka akan didesain profil akan memakai pangaku

vertikal.

ambil jarak antar pengaku vertikal, �= 2500 ��

�

(55)

�� = 5 + ₍_{� ℎ}_⁄5₎2 = 8,01

1,10_��.�

c. Desain pengaku vertikal

(56)

�� =�.�.��3 = 10000000 ��4

Tinggi minimum pengaku vertikal, ℎ_��_,_�� =ℎ −6�_� = 1822 �� Tinggi maksimum pengaku vertikal, ℎ_��_,_�� =ℎ −4�_� = 1862 �� Ambil, ℎ_�� = 1825 ��

Lebar pengaku vertikal, �_�� >1

3�� − 1 2��

�� > 123,33 ��,��,�� = 125 ��

Tebal pengaku vertikal, �_�� >1

2�� = 14,5 ��,�� = 15 ��

Dan harus memenuhi syarat kelangsingan,

��

�� ≤0,56.� � ��

8,5≤16,336 (memenuhi)

Cek pengaku vertikal terhadap syarat-syarat untuk bisa digunakan :

1. �_�� = ℎ_��.�_�� = 27375 ��2 >�_�� 2. �_�� = 1

12ℎ��.��

3 _{= 297037760}_��4 _> _�

��

(57)

IV.6.2 Penampang Tidak Kompak

�� =�� = 235 ��

(58)

�� = ��_� = 62,64 ��

Kondisi batas untuk tekuk lokal flens serta tekuk lokal web berdasarkan :

Tekuk lokal flens :

��1 =�� − �� − ��

(59)

��3 =��.�� + (�� − ��)_��_−��−��= 9342,42 ��

= 9342,42 ��< �_�2

∅�� = 0,9∗9342,42

= 8408,1836 �� > 3825,16 �� (Aman)

1,37_��.� �� ≤

ℎ

�� ≤260

89,3689 ≤123,3≤260 (boleh tanpa pengaku vertikal)

a. Tanpa pengaku vertikal (kn =5) �� = ��. 0,6.��.��

�� = 1,5.��_�_�.� 1

�_��ℎ�2 = 0,42

�� = 0,67 � 0,6 � 235 � 2466 � 20 �� = 2919708,029 �

∅�� = 0,9 � 2919708,029 = 2627737,226 �

(60)

vertikal.

�

Kontrol kembali kuat geser dari panel ujung dengan nilai �= 2500 �� = 5 + ₍_{� ℎ}_⁄5₎2 = 9,864

(61)

IV.6.3 Penampang Langsing

�� = 245 ��, �� = 235 ��

ℎ �� <

2550

��

176,77 > 166,343 (balok pelat berdinding penuh)

a. Akibat Tekuk Torsi Lateral

(62)

Cek Kelangsingan

�� = _�� = 108,13

�� = 1,76�_�� = 51,34

�� = 4,4�_�_�� = 128,36

Jika �_� < �_� ≤ �_�, keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral inelastis : �� =��.��.�1−1₂��−��_�_�_−�_�� ≤ ��

�� =_2,5._��12,5._+3._��_+4._��_+3._�� ≤ 2,3

�� = 1,10

�� = 166,45≤ 235

b. Akibat Tekuk Lokal Sayap Tekan

�� = ₂�_�� = 22,22

�� = 0,38 �_��_�� = 10,85

�� = 1,35��_�_��.�= 22,81 �� = 4

�_��ℎ = 0,30, ambil = 0,35

Jika �_� < �_� < �_�, Keruntuhan yang terjadi adalah tekuk lokal flens inelastis : �� =��.�1−₂1��−��_�_�_−�_�� ≤ ��

(63)

�� = ��_�_�

= ��ℎ

�� = 15,91

�� = 1− �_{1200 + 300}�� _�� _��ℎ − 2550_��_�� ≤1

�� = 0,97

�� = 12+��(3�−�

3₎

12+2.�� ≤ 1,0

�� = 0,99≤ 1

�� = _0,5��_�_� = 41895494,19 ��3

�� = ��.��.��.��

= 0,97 � 41895494,19 � 128,61 � 0,99 = 5229,1775 ��

∅�� = 4706,2598 ��

= 4706,2598 �� > �_� = 3852,03 �� (Aman)

1,37_��.� �� ≤

ℎ

�� ≤260

89,3689 ≤171,22≤260 (boleh tanpa pengaku vertikal)

(64)

�� = 1,5.��_�_�.� 1

vertikal.

�

Kontrol kembali kuat geser dari panel ujung dengan nilai �= 2500 �� = 5 + ₍_{� ℎ}_⁄5₎2 = 13,1

(65)

�� = �� +��

�� =��.�0,6.��.�� = 4321,79 ��

�� = ℎ.��.(1₂−��)� 1 �1+��_ℎ�2

�= 8,23 ��

�� = �� +�� = 433002 �� ∅�� = 3897,02 ��

Kesimpulan :

Untuk selanjutnya perhitungan jembatan setelah beton mengeras atau aksi

komposit telah terjadi antara lantai beton dan gelagar baja yang diambil adalah

berat penampang gelagar baja yang paling ringan.

Penampang kompak = 4,87 kN/m

Penampang tidak kompak = 4,94 kN/m

Penampang langsing = 5,06 kN/m

Jadi, untuk perhitungan sesudah komposit dipakai penampang kompak.

(66)

IV.7 Sesudah komposit

IV.7.1 Analisa tegangan lentur

Unsur komposit jembatan terdiri dari gelagar baja dan lantai beton.

Kekuatan lentur gelagar komposit ditentukan dengan cara rencana keadaan batas

ultimit. Lebar efektif lantai harus digunakan untuk menghitung besaran

penampang gelagar komposit.

a. Lebar efektif

Diambil nilai terkecil dari :

- �_� ≤ �

4 - �� =��

�_� ≤40

4 = 10 � �� = 1,5 �

Maka diambil, bE = 1,5 m

b. Mencari dimensi komposit

Modulus elatisitas slab = 4700��′� = 23500 �� Modulus elastisitas gelagar = 200000 MPa

Angka ekivalen :

� =��

�� = 8,51

Pelat baja ditranformasikan ke penampang gelagar baja, sehingga :

(67)

c. Mencari inersia penampang komposit

Tabel 4.5 Menentukan letak garis netral

�� = ∑�_∑�� = 802,648 ��

�_� =�_�+� − �_�

= 198,154 + 2000−802,648 = 1395,5051 ��

Gambar 4.17 Balok komposit

Momen inersia penampang dihitung dengan menggunakan teorema sumbu sejajar

Tabel 4.6 Perhitungan momen inersia penampang kompak

1 176 198.154 34875.104 99.077 3455320.68

2 400 29 11600 212.654 2466786.4

3 20 1942 38840 1198.154 46536301.4

4 400 29 11600 2183.654 25330386.4

Total - - 96915.104 - 77788794.8

No

sisi bawah (mm) Tinggi h (mm)

1 34875.104 99.077 114114269 703.57183 17263641017 17377755286

2 11600 212.654 812966.6667 589.99483 4037889234 4038702201

3 38840 1198.154 12206648147 395.50517 6075521345 18282169491 4 11600 2183.654 812966.6667 1381.00517 22123233242 22124046208

Total 96915.104 - - - - 61822673187

(68)

d. Mencari tegangan lentur maksimum yang terjadi

Kontrol momen batas :

ℎ �� ≤

1680

��

97,1≤109,59 (Plastis)

Mn, dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit,

Ф = 0,85

Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja :

� = ��

0,85 ��′_� ��_�

= 62040 � 235

0,85 � 25 � 1500

= 457,3929 ��>�_�(= 198,154 ��)

Karena tebal slab beton hanya 198,154 mm, slab tersebut tidak dapat

memberikan kekuatan yang cukup untuk mengimbangi gaya tarik Asfy yang

mampu terjadi didalam penampang bajanya, dengan demikian sumbu netral

plastis akan berada dalam penampang baja.

�� = 0,85.�′�.��.��

Tinggi blok tekan pada sayap profil baja dihitung sebagai berikut :

�� = _�_��_�_�_�

=4131620 ,625

(69)

Lokasi titik berat dari bagian tarik profil baja adalah:

�=

��₂−��−��₂� –(��_�−�_��_��−�_��−��−�� 2 �)

��−��− (��_�−�_��_�)

= 766,2596 ��

Mencari nilai lengan momen gaya tekan batas beton dan baja

�′2 = �+

��

2 − �

= 2000 + 198,154

2 − 766,2596 = 1332,817 ��

�′′2 =� − � −

��

2

= 2000−766,2596−43,95

2 = 1211,7636 ��

Kuat lentur nominal dari komponen struktur komposit tersebut :

�� =��.�′2+��.�′′2

= 13424,8336 �� Kuat lentur rencana :

∅�� = 0,85 � 13424,8336 �� = 11411,1086 ��

Syarat momen :

∅�� >��

(70)

IV.7.2 Analisa tegangan geser

a. Kuat geser nominal

�� = 5 + ₍_{� ℎ}_⁄5₎2 = 8,01

1,10_��.� �� ≤

ℎ

�� ≤1,37� ��.�

��

90,86≤97,1≤113,1644

�� = 1,10 ��_��.�

�_��ℎ� = 0,93

�� = �� +��

�� =��.�0,6.��.�� = 5124,6152 ��

�� = ℎ.��.(1₂−��)� 1 �1+��

ℎ�

2�= 0,4695 ��

�� = �� +�� = 5125,0848 ��

∅�� = 4612,57 �� > ��(= 1022,66 ��) (Aman)

b. Analisa kuat leleh web

�� = (2,5.�+�).��.��

Ambil, �= 2.�_� = 58 �� ≥ ��

��.��−2,5�

(71)

�� = 1621,5 ��

∅�� = 1,0 � 1621,5 �� = 1621,5 ��

∅�� = 1621,5 �� >��(= 1022,66 ��) (Aman)

c. Analisa tekuk dukung web

�

� ≤ 0,2

0,05≤0,2, maka tekuk dukung webnya adalah :

�� = 0,39.��2.�1 + 3��_�� _��

2

� ��.��.�_�

��

�� = 1509,099 ��

∅�� = 0,75 � 1509,099 = 1131,8243 ��

∅�� = 1131,8243 �� >��(= 1022,66 ��) (Aman)

d. Analisa kuat tekuk lateral web

Untuk flens yang dikekang terhadap rotasi dan hanya dihitung bila

�_��ℎ�

�_�� ≤

2,3, �= 5000 ��

7,7≤2,3, tidak memenuhi syarat untuk dihitung. Tapi tetap dihitung untuk mengetahui nilai kuat tekuk lateral web.

�� =��

.�.�_�3.�_�

ℎ2 �1 + 0,4

�_��ℎ�3

��

3�

(72)

�� =1,62 � 200000 � 20

1. Lendutan pada saat konstruksi (aksi komposit belum bekerja)

a. Lendutan akibat berat sendiri (QMS) �� = 12,1822 ��/�� b. Lendutan akibat berat diafragma

(73)

2. Lendutan pada saat aksi komposit sudah bekerja

a. Lendutan akibat berat sendiri (QMS) �� = 12,1822 ��/�� b. Lendutan akibat berat diafragma

�� = 1780,38 ��; �= 500 ��

c. Lendutan akibat beban mati tambahan (QMA) �� = 1,65 ��/�� d. Lendutan akibat beban hidup

(74)

Kontrol lendutan terhadap beban hidup

�� = ₈₀₀� = 40000₈₀₀ = 50 �� ≥ �6(= 42,9 ��) (OK)

3. Lendutan jangka panjang akibat rangkak

�� = 1,65 ��/��

�7 = 5 384

�� 4

��

= 5

384

1,65 � 40004

2 � 106_�_{5123995 ,489} = 0,5366 �� Jadi total lendutan yang terjadi :

1. Lendutan pada saat konstruksi (aksi komposit belum bekerja)

�1+�2 = 64,3695 ��< ��(= 133,3333 ��) (OK)

2. Lendutan jangka pendek dengan beban hidup

�3+�4+�5+�6 = 83,5611 �� <��(= 133,3333 ��) (OK)

3. Lendutan jangka panjang dengan beban hidup

�3+�4+�6+�7 = 84,386 �� <��(= 133,3333 ��) (OK)

IV.8 Shear Connector

Data perencanaan sebagai berikut :

Jenis shear connector = stud (paku berkepala)

Diameter = 20 mm

Tinggi total = 100 mm

Kuat tekan beton f’c = 25 MPa

(75)

Kekuatan stud connector (Qn)

�� = 0,5.��.��′�.�� ≤ ��.��

�� = 1₄�. d2 =₄1 � 3,14 � 202 = 314 ��2

��1 = ��.�� = 314 � 410 = 128740 �

�� = 4700��′� = 23500 �� 2 = 0,5 � 314 ��√25 � 23500 �

= 120338,2 � <�_�1

Nilai Vh diambil dari nilai terkecil diantara As.fy dan 0,85.f’c.Ac untuk

mendapatkan perilaku komposit penuh.

�ℎ1 = ��.�� = 60520 � 235 = 14579400 �

�ℎ2 = 0,85.�′�.�� = 0,85 � 25 � 1500 � 220 = 7012500 �

�ℎ1 > �ℎ2

Faktor reduksi kekuatan stud

�� =0,85_��_ℎ_�� _ℎ_��−1�< 1,0

=0,85 √2 �

194 50� �

100

50 −1�= 2,33 > 1,0

Ambil rs = 1,0

Jumlah stud yang diperlukan :

� =� �ℎ2

��.�_�2�= �

7012500

1 � 120338 ,2�= 58,27 ≈ 60 ��

Maka, jumlah shear connector yang dibutuhkan di sepanjang balok adalah

(76)

stud adalah 488 mm, supaya stud terletak ditengah-tengah gelombang. sehingga

jumlah stud yang dipakai adalah sebanyak

2�40000

488 �= 163,934≈164 ��

Σ�� = 82(��2) = 9867,734 �� >�ℎ2(= 7012,5 ��) (Aman)

Gambar 4.18 Pemasangan shear connector

IV.9 Sambungan

Tipe baut = A325

Diameter = 25,4 mm

Kuat tarik (fu) = 825 MPa

Tahanan nominal baut :

a. tahanan geser baut

�� = �.�1.��.��

= 2 � 0,40 � 825 � �1

4 �� 25,4

2_�_{= 334,25}_��

b. tahanan tarik baut

�� = 0,75.��.�� = 313,36 ��

c. Tahanan tumpu baut

(77)

= 2,4 � 25,4 � 29 � 235 = 415,44 �� Diambil �_� = 313,36 ��

Tahanan nominal baut

�� = ∅��

�� = 0,75 � 313,36 �� = 235,02 ��

IV.9.1 Sambungan jarak 4 meter

Sambungan pertama di jarak 4 meter dari titik tumpuan.

IV.9.1.1 Sambungan sayap (flens)

�� = 4464,67 �� = 984,9418 ��

Tegangan pada flens:

�=�.� �� =

4464 ,67 � 1

0,03474 = 128515,4 ��/� 2

�� = ��.�� = 0,0116 �2

Gaya yang harus di tahan flens:

� =�.�_� = 1490,778 ��

Sambungan pada flens merupakan irisan kembar.

Jumlah baut, �= 1490,778 ��

235,02 �� = 6,34

Diambil jumlah baut 8 buah

(78)

IV.9.1.2 Sambungan badan (web)

� = 100 ��= 0,1 � �� = 948,9418 �� =�_�.� = 94,894 ��

Σ�2 ₊_Σ�2 _{= 8(50)}2_{+ 4(225)}2_{+ 4(75)}2

= 245000 ��2 = 0,245 �2 �� =_Σ��2₊.�_Σ�2=

94,8941 � 0,225

0,245 = 87,147 ��

�� = _Σ��2₊.�_Σ�2 =

94,8941 � 0,05

0,245 = 19,366 ��

�� =�_�� = 948,9418₈ = 118,61 ��

Gaya total pada baut paling ujung :

� = ��_�2₊��

� +��

2

= 163,2 �� < 235,02 ��

Σ�� = 8 � 235,02 = 1880,16 �� > 1490,778 �� (Aman)

�� = 10331,41 �� = 333,487 ��

�=�.�

�� = 297389,2 ��/�

2

(79)

� =�.�_� = 3449,715 ��

Jumlah baut, �= 3449,715 ��

235,02 �� = 14,67

Σ�� = 16 � 235,02 = 3760,39 �� > 3449,715 �� (Aman)

� = 100 ��= 0,1 � �� = 333,4872 �� =�_�.� = 33,348 �� Σ�2 ₊_Σ�2 _{= 4(50)}2_{+ 4(75)}2

= 32500 ��2 = 0,0325 �2 �� =_Σ��2₊.�_Σ�2= 76,95 ��

�� = _Σ��2₊.�_Σ�2 = 51,30 ��

�� =�_�� = 333,487₄ = 83,37 ��

� = ��_�2₊_��

� +��2 = 155,11 �� <�� = 313,36 ��

(80)

�� = 9157,623 �� = 538,6387 ��

�=�.�

�� = 263601,9 ��/�

2

�� = ��.�� = 0,0116 �2

� =�.�_� = 3057,782 ��

Jumlah baut, �= 3057 ,782 ��

235,02 �� = 13,01

Σ�� = 14 � 235,02 = 3290,346 �� > 3057,782 �� (Aman)

�= 100 ��= 0,1 � �� = 538,6387 �� =�_�.� = 53,86 ��

Σ�2 ₊_Σ�2 _{= 4(50)}2_{+ 4(150)}2

= 105000 ��2 = 0,105 �2 �� =_Σ��2₊.�_Σ�2= 76,94 ��

(81)

�� =�_�� = 538,63₆ = 89,77 ��

� = ��_�2₊��

� +��

2

= 138,72 �� <�_� = 235,02 �� (Aman) Σ�� = 6 � 235,02 = 1410,12 �� > 538,6387 ��

Gambar 4.19 sambungan sayap pada titik 16 meter

(82)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan serta analisa diatas dapat disimpulkan beberapa hal

berikut :

1. Hasil perencanaan berupa konstruksi komposit lantai beton balok baja dengan

bentang 40 meter dan lebar jembatan 8 meter dengan lebar jalur lalu lintas 6

meter dan tebal pelat lantai kendaraan 0,22 meter.

2. Penampang kompak Balok baja yang digunakan adalah profil IWF

2000x400x20x29 dengan berat 4,87 kN/m dan balok diafragma yang

digunakan adalah profil IWF 1000x250x10x14.

3. Penampang tidak kompak balok baja yang digunakan adalah profil IWF

2500x400x20x17 dengan berat 4,94 kN/m dan balok diaphragma yang

4. Penampang langsing balok baja yang digunakan adalah profil IWF

3200x400x18x9 dengan berat 5,06 kN/m dan balok diaphragma yang

5. Perhitungan pelat lantai digunakan beban kendaraan truk “T” dan untuk

perhitungan balok digunakan beban hidup dari beban lajur “D”.

6. Kekuatan dan kekakuan struktur komposit dipengaruhi oleh kemampuan

(83)

V.2 Saran

Dari kesimpulan diatas dapat diambil saran :

1. Sebelum melakukan analisa perhitungan struktur jembatan sebaiknya perencana

mencermati penampang yang digunakan untuk mendapatkan dimensi yang

kecil.

2. Perlunya standar perencanaan yang jelas dan detail khususnya tentang

material-material pada jembatan sehingga memudahkan perencana didalam

merencanakan jembatan berstandar SNI.

3. Analisa lebih lanjut bisa dilakukan terhadap pengaruh diafragma sebagai