134160564-Culvert-Excel.xls

DIMENSI BOX CULVERT

Lebarbox

L=

5.50

Tinggi box

H =

3.00

Tebal plat lantai

0.40

Tebal plat dinding

0.35

Tebal plat fondasi

0.35

DIMENSI WING WALL

Panjang wing wall

c =

2.00

Tinggi wing wall bagian ujung

d =

1.50

Tebal wing wal

0.25

DIMENSI LAINNYA

Tebal plat injak (approach slab)

0.20

Tebal lapisan aspal

0.05

Tinggi genangan air hujan

0.05

h

₁

=

h

₂

=

h

₃

=

t

w

=

t

s

=

t

a

=

t

_h

=

20.75 24484 0.2 10202 1.0E-05 Mutu baja: 390 ### 240 Mutu beton: K -

250

Kuattekanbeton

f

₅

' =0.83*K/10 =

Modulus elastik

E = 0.043 *(W

₅

)

l.5

*

I f

5

' =

Angka poisson U

=

Modulus geser

G = E / [2*(1 + u)] =

Koefisien muai panjang untuk beton, a

=

Untuk baja tulangan dengan 0> 12 mm:

U -

39 Teganganlelehbaja,

f

_G

=U*10 =

Untuk bajatulangan dengan 0 ~ 12mm:

U

-Teganganlelehbaja,

f

_G

=U*10 =

Specific Gravity

Berat beton bertulang 25.00

Berat beton tidak bertulang (beton rabat) 24.00

Berataspalpadat 22.00 Beratjenis air 9.80 Berattanahdipadatkan kN/m3

W

5

=

W'

₅

=

W

a

=

W

_W

=

W

s

=

17.20

Berat sendiri plat lantai, 10.00 kN/m

Berat sendiri plat dinding, 26.25 kN

QMS = h₁ * w c =

NO JENIS 1 Lapisan aspal 0.05 22.00 1.10 2 Air hujan 0.05 9.80 0.49 1.59 TEBAL (m) BERAT (kNIm3) BEBAN kNIm

17.20

=

35 C= 0 0.7

w

s

=

R

K =

2.00 1.75

1.00

m m kN/m

Temperatur maksimum rata-rata, 40

Temperatur minimum rata-rata, 15

Koefisien muai panjang untuk beton, 1.0E-05 /°C

Modulus elastis beton, E = 24484 kPa

Perbedaan temperatur pada plat lantai, 12.5

Tmax = o_C

Tmin = o_C

a =

3.00 0.388773 0.21150 17.20 0.456 0.20843 m

K

a

=

ws = kN/m3 rad

0

= tan

-1

_(K

h

) =

0.940077 1.278313 0.735404 0.346632 cos2 ₍₄

)

_{' -}

0

_{) =}

cos2

0

_{*{ 1 +}

I

_(sin

4)'

_{*sin (4}

)

_{' -}

0)

_)Icos

0

_{} =} K_{aG = cos}2₍₄

)

_{' -}

0

_{)I[ cos}2

0

_{*{1 +}

I

_(sin

4)'

_{* sin (4}

)

_{' -}

0

_))Icos

0

_{}] =} AK_{aG =} K_{aG - Ka =}

No Jenis Beban KOMB-1 KOMB-2 KOMB-3

AKSI TETAP

1 Berat sendiri (MS) 1.30 1.30 1.30

2 Beban mati tambahan (MA) 2.00 2.00 2.00

3Tekanantanah(TA) 1.25 1.25 1.25

AKSI TRANSIEN

4 Beban truk "T" (TT) 2.00 1.00

5 Gaya rem (TB) 2.00 1.00

AKSI LINGKUNGAN

6 Beban angin (EW) 1.00 1.20

7 Pengaruh temperatur (ET) 1.00 1.20

8 Beban gempa statik (EQ) 1.00

9 Tekanan tanah dinamis (EQ) 1.00

Faktor Beban K_MS K_MA K_TA K_TT K_TB K_EW K_ET K_EQ K_EQ

TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase

Text m Text KN KN KN-m PLAT DINDING 1 0 COMB1 -217.422 --41.370 -58.026 1 1.5 COMB1 -217.422 -77.103 33.180 1 3 COMB1 -217.422 -94.029 163.880 1 0 COMB2 -149.962 -13.753 -35.896 1 1.5 COMB2 -149.962 -49.486 13.884 1 3 COMB2 -149.962 -66.412 103.159 1 0 COMB3 --70.550 52.525 45.002 1 1.5 COMB3 --70.550 10.083 -1.281 1 3 COMB3 --70.550 -26.969 12.057 2 0 COMB1 -225.362 58.970 88.993 2 1.5 COMB1 -225.362 94.703 -28.613 2 3 COMB1 -225.362 111.629 -185.714 2 0 COMB2 -153.931 22.553 51.380 2 1.5 COMB2 -153.931 58.286 -11.601 2 3 COMB2 -153.931 75.212 -114.076 2 0 COMB3 --86.690 -16.745 17.952 2 1.5 COMB3 --86.690 25.697 10.565 2 3 COMB3 --86.690 62.749 -56.443 PLAT LANTAI 3 0 COMB1 -102.829 -183.297 --163.880 3 0.45833 COMB1 -102.829 -175.419 -81.675 3 0.91667 COMB1 -102.829 -167.542 -3.079 3 1.375 COMB1 -102.829 -159.664 71.905 3 1.83333 COMB1 -102.829 -151.786 143.279 3 2.29167 COMB1 -102.829 -143.908 211.043 3 2.75 COMB1 -102.829 --136.030 275.195 3 2.75 COMB1 -102.829 143.970 275.195 3 3.20833 COMB1 -102.829 151.848 207.404 3 3.66667 COMB1 -102.829 159.725 136.002 3 4.125 COMB1 -102.829 167.603 60.989 3 4.58333 COMB1 -102.829 175.481 -17.635 3 5.04167 COMB1 -102.829 183.359 -99.869 3 5.5 COMB1 -102.829 191.237 -185.714 3 0 COMB2 -70.812 -115.837 -103.159 3 0.45833 COMB2 -70.812 -107.866 -51.894 3 0.91667 COMB2 -70.812 -99.896 -4.282 3 1.375 COMB2 -70.812 -91.926 39.678 3 1.83333 COMB2 -70.812 -83.956 79.984 3 2.29167 COMB2 -70.812 -75.985 116.637 Pu ~u Mu

TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase

Text m Text KN KN KN-m 3 2.75 COMB2 -70.812 -68.015 149.637 3 2.75 COMB2 -70.812 71.985 149.637 3 3.20833 COMB2 -70.812 79.955 114.817 3 3.66667 COMB2 -70.812 87.925 76.345 3 4.125 COMB2 -70.812 95.896 34.219 3 4.58333 COMB2 -70.812 103.866 -11.559 3 5.04167 COMB2 -70.812 111.836 -60.991 3 5.5 COMB2 -70.812 119.806 -114.076 3 0 COMB3 -44.859 -36.425 -12.057 3 0.45833 COMB3 -44.859 -29.009 2.938 3 0.91667 COMB3 -44.859 -21.593 14.534 3 1.375 COMB3 -44.859 -14.177 22.732 3 1.83333 COMB3 -44.859 -6.761 27.530 3 2.29167 COMB3 -44.859 0.654 28.930 3 2.75 COMB3 -44.859 8.070 26.930 3 2.75 COMB3 -44.859 8.070 26.930 3 3.20833 COMB3 -44.859 15.486 21.532 3 3.66667 COMB3 -44.859 22.902 12.735 3 4.125 COMB3 -44.859 30.318 0.539 3 4.58333 COMB3 -44.859 37.734 -15.057 3 5.04167 COMB3 -44.859 45.149 -34.051 3 5.5 COMB3 -44.859 52.565 -56.443 Pu ~u Mu

TABLE: Joint Reactions 1 COMB1 217.422 1 COMB2 149.962 1 COMB3 70.550 3 COMB1 225.362 3 COMB2 153.931 3 COMB3 86.690 Joint Text OutputCase_Text P KN

275.195 kNm 143.970 kN kN 225.362 185.714 kNm 111.629 kN

20.75 390 400 50 2.00E+05 0.85 0.023297 5.498053 0.80 275.195 350 1000 343.994 2.80811 Mutu beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

Mutu baja: U - 39 Tegangan leleh baja

f

y

=

Tebal slab beton,

h =

Jarak tulangan terhadap sisi luar beton,

d' =

Modulus elastis baja,

E

s

=

Faktor bentuk distribusi tegangan beton, ₁

=

p

_b

= ~

₁

*0.85 * f

c

'I f

y

* 600 I ( 600 + f

y

) =

R_max

= 0.75 * p

b

* f

y

* [1 - I/*0.75* p

b

* f

y

I (0.85 * f

c

) ] =

Faktor reduksi kekuatan lentur,

=

Momen rencana ultimit,

M

u

=

Tebal efektif slab beton,

d = h - d' =

Ditinjau slab beton selebar 1 m,

b =

Momen nominal rencana,

M

n

= M

u

I =

Faktor tahanan momen,

R

n

= M

n

* 10

!6

Rasio tulangan yang diperlukan:

Rn < Rmax (OK)

0.00789

Rasio tulangan minimum, 0.0012

Rasio tulangan yang digunakan,

p =

0.00789

Luas tulangan yang diperlukan, 2760.

mm 2

p = 0. 85 * f

cU

I f

_y

* [ 1 ! ~ *

[1 _2* R

n

I(0.85*f

cU

)]=

p = 0.5 I f

y

=

min

A

s

= p * b * d =

177.796 D25 - 150 3272 2 160.253 D13 - 150 mm mm Diameter tulangan yang digunakan, Jarak

tulangan yang diperlukan, Digunakan tulangan,

As

Tulangan bagi diambil 30% tulangan pokok, Diameter tulangan yang digunakan, Jarak tulangan yang diperlukan,

Digunakan tulangan, As D25 s = it I 4 * D2 * b I A_s = = it I4*D2*bIs = As' = 30%*A _s = mm 2 mm 2 mm mm D13 s = it I 4 * D2 * b I A_s = =itI4*D2*bIs = _{885 mm}2

MPa 20.75 1.367 MPa 0.60 140.00 0.40 0.30 0.25 m b= 0.50 m 1.2 1200 mm 1.4 1400 mm 350 mm 1820000 2487.14 1492.289 kN 2.0 280.000 kN Mutu Beton: K - 250 Kuat tekan beton,fc'=

Kuat geser pons yang disyaratkan,fv= 0.3 * @ fc'=

Faktor reduksi kekuatan geser pons, = Beban roda truk pada slab,

h= P_TT = m a= kN m ta= _u =a+2*ta +h= m = v=b+2*ta+h= m =

Tebal efektif plat, d = Luas bidang geser pons, Av = 2 * ( u + h ) * d =

mm2 _kN Gaya geser pons nominal, P n = A v* fv *10-3 =

Kekuatan slab terhadap geser pons,

*

P n =

Faktor beban ultimit, K_TT = Beban ultimit roda truk pada slab,Pu= KTT * PTT*1 0-3 =

225.362 185.714 20.75 1000 350 50 0.714286 350000 kN kNm MPa mm mm mm mm2

Tulangan tekan,

I

D

25 -

200

I D 25 -200 I D 25 -200 0.701 Luas 2454.37 0.701 2454.37

Rasio tulangan total = 1.402 tul. total =

Tulangan tarik (As):

mm2 _mm2 mm2 Tulangantekan(As'):

Rasio tul. tarik p =

% % %

As =

Rasio tul. tekan p' = As' =

20.75 390 225.362 185.714 111.629 0.75 1000 350 50 300 4909 1245.000 933.750 MPa MPa kN kNm kN mm mm m mm mm2 kN kN

73

L= 5.50

1.624 162.3617

qc = nilai konus pada kedalaman Z,

q

c

=

Lebarfondasi,

L=

q

a

=q

c

/50*[(L+0.30)/L ]

2

=

N =

nilai SPT hasil pengujian,

N =

12

L=

Lebarfondasi,

L=

5.50

Z =

Kedalaman fondasi,

Z =

1.00 1.06 1.06 167.6727

K

_d

=1+0.33*Z/L=

Diambil,

K

d

=

q

a

=12.5*N*[(L+0.3)/L]*K

d

=

17 8 7 502 167.371

N

q

= (40+5*4)/(40 - 4)

=

N

_y

= (6*4)/(40 - 4)

=

q_ult

=1.3*C*N

_c

+y*Z*N

_q

+0.5*y*L*N

y

=

No Uraian Daya Dukung Tanah

1 Pengujian Sondir (Meyerhoff) 162

2 Pengujian SPT (Bowles) 168

3 Pengujian Lab. Hasil boring (TerZaghi dan Thomlinson) 167 162

160

0.65

104

q

a (kN/m2) Dayadukungtanahterkecil,

q

a

=

Diambil daya dukung nominal tanah:

q

a

=

Faktor reduksi kekuatan,

4

=

Kapasitasdukungtanah,

4

*

q

a

=

20.75 390 2.00E+05 0.85 0.80 1000 350 50 300 0.023297 253.678 2.81865 Mutu beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

Mutu baja : U - 39 Tegangan leleh baja

f

y

=

Modulus elastis baja,

E

s

=

Faktor bentuk distribusi tegangan beton, ₁

=

Faktor reduksi kekuatan lentur, 4

=

Ditinjau slab beton selebar 1 m,

b =

Tebal slab fondasi,

h =

Jarak tulangan terhadap sisi luar beton,

d' =

Tebal efektif slab beton,

d = h - d' =

p_b

=

~₁

* 0.85 * f

c

'/ f

y

* 600 / ( 600 + f

y

) =

R_max

= 0.75 *

_p

b

* f

y

* [1 - 11*0.75*

pb

* f

y

/ ( 0.85 * f

c

')] =

5.498053

Momen nominal rencana,

M

n

= M

u

/

4

=

Faktortahanan momen,

R

n

= M

n

* 10

!6

/( b * d

2

) =

Rasio tulangan yang diperlukan:

Rn < Rmax (OK)

0.00792

Rasio tulangan minimum, 0.00299

Rasio tulangan yang digunakan, 0.00792

Luas tulangan yang diperlukan, 1267.36

mm 2 p

=

0

.

8

5

*

f

c

' /

f

y

*

[

1

!

~

*

[

1

_

2

*

R

n

/

(

0

.

8

5

*f

c

'

)]

=

p

= 0.5 / f

y

=

min p

=

A

s

=

p *

b * d =

387.321 D25 -200 2454 380 349.105 D13 -200 664 mm mm Diameter tulangan yang digunakan, Jarak

tulangan yang diperlukan, Digunakan tulangan,

As

Tulangan bagi diambil 30% tulangan pokok, Diameter tulangan yang digunakan, Jarak tulangan yang diperlukan,

Digunakan tulangan, As D25 s = Tt / 4 * D2 * b / A_s = =Tt/4*D2*b/s = As' = 30%*A _s = mm2 mm2 mm mm D13 s = Tt / 4 * D2 * b / A_s = =Tt/4*D2*b/s = mm2

PERHITUNGAN STRUKTUR BOX CULVERT

JEMBATAN KALIBAYEM D.I. YOGYAKARTA

A. DATA BOX CULVERT

d

H

L

m m m m m m m m m m m

B. BAHAN STRUKTUR

MPa MPa

Oleh: Ir. M. Noer Ilham, MT. [C]2008 :MNI-EC

t

a

c

h

2

h

1

h

3

t

s

Sheet1

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 1

MPa /°C MPa MPa

I. ANALISIS BEBAN

I. BERAT SENDIRI (MS)

1.3

Berat sendiri (self weight ) adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Berat sendiri box culvert dihitung dengan meninjau selebar 1 m (tegak lurus bid. gambar) sebagai berikut:

2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA)

2.0

Beban mati tambahan (superimposed dead load), adalah berat seluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non-struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umurjembatan. Jembatan dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti:

H

Sheet3

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 2

Faktor beban ultimit: KMS =

Sheet4

P

MS

P

MS

Faktor beban ultimit: KMA =

1)Penambahan lapisan aspal (overlay) di kemudian hari,

2)Genangan air hujan jika sistim drainase tidak bekerja dengan baik,

L

kN/m

3. BEBAN LALU-LINTAS

3.1. BEBAN LAJUR "D" (TD)

2.0

Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (Uniformly Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti pd Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:

Gambar 1. Beban lajur "D"

L

H

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 3

Sheet5

Q

MA

Faktor beban ultimit: KTD =

q=8.0

kPa untukL~30m

q=8.0*(0.5+15/L)

kPa untukL>30m

10 6 4 2 0 20406080100 L (m)

Gambar 2. Intensitas Uniformly Distributed Load (UDL)

5.50

.00 44.0 kPa kN/m

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut:

Bentang, L (m)

50 40 30 20

Untuk panjang bentang,

L =

KEL mempunyai intensitas,

p =

m

q=

DLA= 0.4

untukL~50m

DLA = 0.4 - 0.0025*(L - 50)

untuk 50 < L <90 m

DLA = 0.3

untuk L ~ 90 m

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

10 0 61.6 kN 5.50 DLA= 0.4

3.2. BEBAN TRUK "T" (TT)

2.0

Beban hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang

Untuk pembebanan lalu-lintas, digunakan beban "T" yang memberikan pengaruh momen

L

P_TD

_{= (1 + DLA) * p =}

Untuk harga,

L =

Beban hidup pada lantai,

Q

TD

=

.00 kN/m

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 5

P

TD

Faktor beban ultimit: KTT =

besarnya, T = 100 kN

Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk diambil, DLA =

0.4

Beban truk "T": P_{TT = (1 + DLA) * T = 140.00 kN}

Akibat beban "D": M_TD

_{= 1/12 * Q}

_TD

_{* L}

2

_{+ 1/8 *}

P_TD

_{* L =}

_{62.52 kNm} Akibat beban "T": M_TT

_{= 1/8 *}

P_TT

_{* L =}

_{96.25 kNm}

lebih besar dibandingkan beban "D". M_{TD <} M_TT

H

H

L

4. GAYA REM (TB)

2.00

Pengaruh percepatan dan pengereman lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang jembatan dan dianggap bekerja pada permukaan lantai kendaraan.

4.40 kN

5. TEKANAN TANAH (TA)

1.25

Pada bagian tanah di belakang dinding abutment yang dibebani lalu-lintas, harus diper-hitungkan adanya beban tambahan yg setara dengan tanah setebal 0.60 m yang berupa beban merata ekivalen beban kendaraan pada bagian tersebut.

gesek dalam , dan kohesi c dengan:

R R

Berat tanah dipadatkan, Sudut gesek dalam, Kohesi,

Faktor reduksi untuk sudut gesek dalam

PTT PTT

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 6

Faktor beban ultimit: KTB =

Besar gaya rem diperhitungkan sebesar 5% dari beban "D" tanpa faktor beban dinamis. Gaya rem per meter lebar, T_TB

= 5% * (q * L + p ) =

TTB TTB

Faktor beban ultimit: KTA =

Tekanan tanah lateral dihitung berdasarkan harga nominal dari berat tanah ws, sudut

w

s

' = w

s

' = tan

-1

(K

R

* tan )

_{dengan faktor reduksi untuk ',}

K =

c'= K

cR

*c

denganfaktorreduksiuntukc',

K

c

=

L

H

0 kPa

0.7

1.0

R 0.45573 26.112 0 0.388773 4.012 kN/m Sheet6 kN/m3

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 7 4)'

= tan

!1

(

K₄₎

* tan

4)

) =

rad =

Koefisien tekanan tanah aktif,

K

a

= tan

2

(45

0

-

4)'

/ 2 ) =

24.073 I_TA1 I_TA1

H

L

I_TA2 I_TA2 kN/m

6. BEBAN ANGIN (EW)

1.20

Gaya angin tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus:

35 m/det

Beban angin tambahan yang meniup bidang samping kendaraan:

1.764 kN/m

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi

Beban akibat transfer beban angin ke lantai jembatan,

I

_

TA2

=

I

_

TA1

+ H * w

s

* K

a

=

Faktor beban ultimit: K_EW =

T

_Ew

=0.0012*C

w

*(V

w

)

2kN/m2 dengan, C_w=1.2

Kecepatan angin rencana,

V

w

=

T_EW

= 0.0012*C

_w

*(V

_w

)

2

=

2.00 m di atas lantai jembatan. h = Jarak antara roda kendaraan x =

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert

7. PENGARUH TEMPERATUR (ET)

1.2

Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur yang timbul akibat

penga-ruh temperatur, diambil perbedaan temperatur yang besarnya setengah dari selisih antara temperatur maksimum dan temperatur minimum rata-rata pada lantai jembatan.

AT

L

H

L

H

8. BEBAN GEMPA (EQ)

Sheet7

Q

EW

Faktor beban ultimit: KET =

Sheet8

8.1. BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN

~ = Faktor kepentingan

C = Koefisien geser dasar untuk wilayah gempa, waktu getar, dan kondisi tanah

S = Faktor tipe struktur yang berhubungan dengan kapasitas penyerapan energi gempa (daktilitas) dari strukturjembatan.

Waktu getar struktur dihitung dengan rumus:

untuk menimbulkan satu satuan lendutan (kN/m)

Waktu getar, T (detik)

0.1

Untuk struktur dg daerah sendi plastis beton bertulang, maka faktorjenis struktur

F = faktor perangkaan,

n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral.

0.15 0.05 0.2 0.1 0 Tanah keras Tanah sedang Tanah lunak

Beban gempa rencana dihitung dengan rumus: T_EQ

= K

h

* I * W

t dengan,

K

h

= C * S

TEQ = Gaya geser dasar total pada arah yang ditinjau (kN) K_h = Koefisien beban gempa horisontal

W_t = Berat total struktur yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan

T = 2 *

~

*

~

[ W

t

/ ( g * K

P

) ]

g = percepatan grafitasi (= 9.8 m/det2₎

K_P = kekakuan struktur yang merupakan gaya horisontal yg diperlukan

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Kondisi tanah dasar termasuk sedang (medium). Lokasi di wilayah gempa 3. Koefisien geser dasar,

C =

S = 1.0 * F

dengan,

F = 1.25- 0.025 * n

dan F harus diambil ~ 1

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 10

Untuk, n = 3 maka:

F = 1.25 - 0.025*n

=1.175

S = 1.0 * F =

1 .175

Untuk jembatan yang memuat> 2000 kendaraan / hari, jembatan pada jalan raya

1.0

0.2115

Gaya inersia akibat gempa didistribusikan pada joint pertemuan plat lantai dan plat din-ding sebagai berikut:

44.99

kN

9.52

kN

H

L

8.2. TEKANAN TANAH DINAMIS AKIBAT GEMPA

Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah dinamis dihitung dengan menggunakan

H=

Koefisien beban gempa horisontal,

K

_h

= C * S =

0.2115

utama atau arteri, dan jembatan dimana terdapat route alternatif, maka diambil faktor kepentingan,

I =

Gaya gempa, T_EQ

_{= K}

h

* I * W

t

=

*w

_t

W

_t

= 1/2 * ( Q

MS

+ Q

MA

)

* L

+ 1/2 *

PMS

=

T

EQ=K h

*I *P

_t

=

TEQ TEQ

koefisien tekanan tanah dinamis (AKa_G) sebagai berikut:

0

= tan

-1

_(K

_h

₎

K_aG

_{= cos}

2

₍

₄

1

_-

₀

_)/[cos

2

₀

_{*{1 +}

_/

_(sin

₄

1

_*sin(

₄

1

_-

₀

_))/cos

₀

_}]

AK_aG

₌

K_aG

_{- K}

_a

Tekanan tanah dinamis,

p = Hw* W

s*AKaGkN/m2

K

_h

=

QEQ QEQ

L

H

17.89 kN/m

9. KOMBINASI BEBAN ULTIMIT

10. ANALISIS MEKANIKA STRUKTUR

Analisis mekanika struktur dilakukan dgn komputer menggunakan Program SAP2000

dengan pemodelan Frame-2D untuk mendapatkan nilai momen, gaya aksial, dan gaya geser. Input data dan hasil analisis struktur dengan SAP2000 dapat dilihat pada gambar berikut.

Sheet9

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 11

Sheet10

Beban gempa lateral,

Q

EQ

= H * W

s

*

AKaG

=

Sheet11

Beban mati (MS)

Beban mati tambahan (MA) C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 13

Beban tekanan tanah (TA) Beban Truk "T" (TT)

Beban angin transfer (EW)

Beban tekanan dinamis gempa (EQ) C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 15

Gaya Rem (TB) Gaya aksial

Gaya geser

Momen

11. GAYA AKSIAL, MOMEN, DAN GAYA GESER ULTIMIT

Tabel gaya batang hasil analisis dengan SAP2000

12. REAKSI TUMPUAN

PLAT LANTAI

PLAT DINDING

12. PERHITUNGAN PLAT LANTAI

12.1. TULANGAN LENTUR

275.195 kNm MPa MPa mm mm kNm mm mm kNm

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 17

Sheet12

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 1

Sheet13

Sheet14

Momen ultimit rencana untuk plat atas,

M

u

=

Gaya geser ultimit,

V

u

=

Gaya aksial ultimit, Pu = Momen ultimit,

M

u

=

Gaya geser ultimit,

V

u

=

Sheet15

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 19

Momen rencana ultimit slab, Mu =

Sheet16

Sheet17 Sheet18

12.2. TULANGAN GESER

12.3. KONTROL KUAT GESER PONS

Gaya geser yang dipikul oleh tulangan geser:

71.985 kN 13 610.76 600 mm

Jarak tul. geser yang diperlukan, Digunakan tulangan geser:

D 13 115 mm 600 mm 600

Gaya geser ultimit rencana,

V

u

=

Kuat tekan beton,

f

c<

=

Tebal efektif slab beton,

d =

Ditinjau slab selebar,

b =

V

c

= (Jf

c1

)I6* b*d *10

-3

=

Faktor reduksi kekuatan geser,

=

* V

c

=

* V

c > Vu Hanya perlu tulangan geser minimum

V

s

= V

u

I 2 =

Untuk tulangan geser digunakan besi tulangan:

D

Jarak tulangan geser arah y, Sy =

Luas tulangan geser,

A

s

= itI4*D

2

*(b I S

_y

) =

mm2

S

x

=

A_sv*

f

_y

* d I ( V

_s

*10

3

) =

Jarak arah x, Sx =

mm PTT b a V a u PTT b h V V a u b kN MPa mm mm kN

t

a

kN 265.721 143.970 199.291 20.750 1000 0.75 350

14. PERHITUNGAN PLAT DIN DING

14.1. TULANGAN AKSIAL LENTUR

h' = h - 2*d' =

250 0.031031 0.069583 1.200% 25

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 21

Sheet19

<

4

*

P

_n AMAN (OK)

Gaya aksial ultimit rencana,

P

u

=

Momen ultimit rencana,

M

u

=

Mutu Beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

Ditinjau dinding selebar 1 m,

b =

Tebal dinding,

h =

Jarak tulangan terhadap sisi luar beton,

d' =

mm

h'/h =

A

g

= b * h =

a =

P

u

/ (f

c

'.A

g

) =

13=

M

u

/(f

c

'.A

g

.h)=

Nilai a dan 13 diplot ke dalam diagram interaksi P-M diperoleh,

Rasio tulangan yang diperlukan,

p =

Luas tulangan yang diperlukan:

A

s

=

p

* b * h =

Sheet20

4200 mm2

mm

Tulangan tekan dibuat sama dengan tulangan tarik:

2100 234 mm

~

a

0.06958253 0.031031 80 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 22

A = A = 1/2 * A

₁

=

(tekan) (tarik)

mm2

Jarak tulangan yang diperlukan,

S = it/4*D

2

*b /(1/2*A

_s

) =

Digunakan: Juml.LaDis dia. Tulangan Jarak

Sheet21

0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 1.00 e/h=0.01 o= o = 3% o = 1% o = 4% o = 2% e/h=0.05 e/h=0.10 e/h=0.15 e/h=0.20 e/h=0.30 e/h=0.50 e/h=1.00 e/h=2.00 d d=

14.2. KONTROL KEKUATAN DENGAN DIAGRAM INTERAKASI P-M

50 mm 20.75 MPa 390 MPa 350 mm ###

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 23

Jarak pusat tul.thd.tepi beton,

d' =

Kuat tekan beton, c

'=

Tegangan leleh baja, _G

=

Tebal dinding

h =

DIAGRAM INTERAKSI PLAT DINDING 5000 4500 4000 3500 3000 2500 •~Mn (kN._m) 2000

0

14.3. TULANGAN GESER

> Vu (OK) 1500 1000 500

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 24

Mutu beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

Mutu baja: U - 39 Tegangan leleh baja

f

y

=

Gaya aksial ultimit rencana,

P

u

=

Momen ultimit rencana,

M

u

=

Gaya geser ultimit rencana,

V

u

=

Faktor reduksi kekuatan geser,

=

Ditinjau dinding selebar,

b =

Tebal dinding,

h =

Jarak tulangan thd. Sisi luar beton,

d' =

Tebal efektif dinding,

d = h -d' =

Luas tulangan longitudinal abutment,

A

s

=

Kuat geser beton maksimum,

V

cmax

=0.2 * f

c

'* b * d * 10

-3

=

*

V_cmax

=

1

3

₁

=1.4-dI2000 =

13

₁

>

1 diambil,

13

₁

=

1

3

₂

=1 +P

u

*10

-3

/(14*f

_c

'*b*h)=

13

₃

=

V_uc

= 1

3

1

*1

3

2

*1

3

3

*b*d*,1[A

s

*f

c

'i(b*d)]*10

-3

=

V

c

=V

uc

+0.6*b*d*10

-3

=

V

c

= 0.3*(

I

f

c

')* b * d *

I

[1 + 0.3*P

u

*10

3

/ (b * d)] *10

-3

=

Diambil,

V

c

=

* V

c

=

Gaya geser yang dipikul oleh tulangan geser: 55.815 kN 13 221.22 600 mm

Jarak tul. geser yang diperlukan, Digunakan tulangan geser:

D 13 464 mm 400 mm 600 mm kN kN kN kN kN

* V c > Vu (hanya perlu tulangan geser minimum)

V

s

= V

u

I 2 =

Untuk tulangan geser digunakan besi tulangan:

D

Jarak tulangan geser arah y, Sy =

Luas tulangan geser,

A

s;

= i

t

I4*D

2

*(b I S

_y

) =

mm2

S

x

=

A_sv*

f

_y

* d I ( V

_s

*10

3

) =

Jarak arah x, Sx =

Jarak arah y, Sy =

453.820 266.395 355.193 355.193 175.193 1.002 1.25 1 1

15. PERHITUNGAN FONDASI

15.1. DAYA DUKUNG TANAH

5.50 m 1.00 m 18.4 21

0

0.012

15.1.1. MENURUT MEYERHOFF (DATA PENGUJIAN SONDIR)

m

15.1.2. MENURUT BOWLES (DATA PENGUJIAN SPT) C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 25

Lebar dasar fondasi box culvert,

L =

Kedalaman fondasi box culvert,

Z =

Berat volume tanah,

W

s

=

kN/m3

Sudut gesek dalam,

=

Kohesitanah, C =

kg/cm2

Daya dukung tanah,

q

a

= q

c

/ 50 * [( L + 0.30 ) / L

_]2 kg/cm2

Sheet24

kg/cm2

kg/cm2

pukulan/30 cm m

m <1.33

15.1.3. MENURUTTERZAGHI DAN THOMLINSON (PENGUJIAN LAB)

1.00 m

5.50 m

Parameter kekuatan tanah di dasar fondasi,

1.2

18.40

21

0

=

15.1.4. REKAP DAYA DUKUNG TANAH

Dayadukungtanah,

q

a

= 12.5* N *[(L + 0.3)/L]* K

d kN/m2 dan

K

_d

= 1 +0.33*Z/L

~

1.33

Sheet25 kN/m2 q_ult

_{= 1.3 * C * N}

_c

₊

Y

_*Z*N

_q

_{+ 0.5*}

Y

_*L*N

Y Z = kedalaman fondasi,

Z =

L = lebar dasar fondasi,

L =

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 26 C = kohesi,

C =

0.012 kg/cm2

C =

kN/m2

y = berat volume tanah,

y

=

kN/m3

4 = sudut gesek dalam,

4

=

Faktor daya dukung menurut Thomlinson:

kN/m2

kN/m2

Sheet26

N

c

= (22 8 +4.3*4)/(40 - 4)

15.2. KONTROL KAPASITAS DUKUNG TANAH

m m kN kN kN 217.422 225.362 442.784 5.50 5.50 0.506 1.00 104 AMAN (OK) kN/m2 kN/m2 kN/m2

Ditinjau plat dasar selebar,

b =

Panjang bentang box culvert,

L =

Gaya reaksi masing-masing tumpuan,

P

1

=

P

₂

=

Beban ultimit pada tanah dasar,

P

u

= P

₁

+ P

₂

=

Luas dasar fondasi,

A = L * b =

Tegangan ultimit pada dasar fondasi, _u

= P

u

/ A =

<

4

*

q

a

=

m2

kN/m2

15.3. PEMBESIAN PLAT FONDASI

15.3.1. TULANGAN LENTUR 0.506 5.50 m 202.943 kNm MPa MPa MPa mm mm mm mm kNm 15.3.1. TULANGAN GESER

Gaya geser yang dipikul oleh tulangan geser: C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 27

kN/m2

Tegangan ultimit pada dasar fondasi,

Q

u

=

Panjang bentang box culvert,

L =

Momen ultimit rencana,

M

u

= 1/12* Q

u

*L

2=

Sheet28 Sheet29 Sheet30

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 2

Gaya geser ultimit rencana,

V

u

= 1/2 * J

u

* L =

Kuat tekan beton,

f

c<

=

Kuat leleh baja tulangan,

f

y

=

Tebal efektif slab beton,

d =

Ditinjau slab selebar,

b =

V

c

= (Jf

cI

)/6* b*d *10

-3

=

Faktor reduksi kekuatan geser,

4

=

4 *

V

c

=

4 *

V

_c <Vu Perlu tulangan geser

4

*V

s

=V

u

-

4

*V

c

=

V

s

=

Untuk tulangan geser digunakan besi tulangan:

D

Jarak tulangan geser arah y, Sy =

Luas tulangan geser, _s;

= i

c

/4*D

2

*(b / S

_y

) =

D 13

Digunakan tulangan geser:

221.392 20.75 390 300 1000 227.761 0.75 170.821 50.571 67.428 13 600 280.37 486 400 600 kN MPa MPa mm mm kN kN kN kN mm mm Jarak arah x, Sx = Jarak arah y, Sy = mm2

mm mm

PEMBESIAN BOX CULVERT

D25-200

D25-200

D13-200

D1 3-400/600

D2 5-2 00

D1 3-200

400

2500

350

CL

D1 3-600/600

400

D25-1 50

D13-150

D13-150

D13-200

D1 3-400/600

D25-1 50

D1 3-200

3000

D13-200

350

D13-200

D25-200

elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Berat sendiri box culvert dihitung dengan meninjau selebar 1 m (tegak lurus bid.

menimbulkan suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non-struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umurjembatan. Jembatan dianalisis harus mampu

Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti pd Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:

Beban hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang

arah memanjang jembatan dan dianggap bekerja pada permukaan lantai kendaraan.

Pada bagian tanah di belakang dinding abutment yang dibebani lalu-lintas, harus diper-hitungkan adanya beban tambahan yg setara dengan tanah setebal 0.60 m yang berupa Besar gaya rem diperhitungkan sebesar 5% dari beban "D" tanpa faktor beban dinamis.

Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur yang timbul akibat

penga-ruh temperatur, diambil perbedaan temperatur yang besarnya setengah dari selisih antara temperatur maksimum dan temperatur minimum rata-rata pada lantai jembatan.

Gaya inersia akibat gempa didistribusikan pada joint pertemuan plat lantai dan plat

din-Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah dinamis dihitung dengan menggunakan utama atau arteri, dan jembatan dimana terdapat route alternatif, maka diambil faktor

dengan pemodelan Frame-2D untuk mendapatkan nilai momen, gaya aksial, dan gaya geser. Input data dan hasil analisis struktur dengan SAP2000 dapat dilihat pada gambar