• Tidak ada hasil yang ditemukan

Analisa Balok Prategang Jembatan Jl. Sudirman dan Dibandingkan Menggunakan Balok Komposit Baja- Beton (Studi Kasus)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Analisa Balok Prategang Jembatan Jl. Sudirman dan Dibandingkan Menggunakan Balok Komposit Baja- Beton (Studi Kasus)"

Copied!
18
0
0

Teks penuh

(1)

ANALISA BALOK PRATEGANG JEMBATAN

JL. SUDIRMAN DAN DIBANDINGKAN MENGGUNAKAN

BALOK KOMPOSIT BAJA- BETON

(Studi Kasus)

TUGAS AKHI R

Andre Bachtiar Sihaloho 110404088

Dosen Pembimbing :

Ir. S anci Barus, M.T. 19520901 198112 1 001

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNI K SIPIL

FAKULTAS TEKNI K

UNIVERSI TAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ABSTRAK

Jembatan Sudirman merupakan bagian jalan guna memberikan pelayanan

pemakai jalan dan demi kelancaran perekonomian masyarakat di kota M edan.

Konstruksi jembatan ini terdiri dari konstruksi beton dengan bentang 35 m dan

lebar 2 x 7,5 m, dengan konstruksi balok presstress, lantai beton konvensional.

Balok ini berupa tampang bentuk I. Balok ini terdiri beberapa segmen yang

disatukan dengan kabel prategang(tendon). Dimensi balok precast dengan H=

1700 mm, tebal slab = 250 mm, tegangan balok fc’= 41,50 M Pa, fc’ slab = 29,05

Mpa. Setelah dianalisa ulang didapat, gaya prategang awal (Pi)= 810 722 kg, gaya

prategang akhir (Pe) = 629 985 kg. Pada kondisi awal, tegangan balok sisi atas =

11,38 kg/cm2, tegangan sisi balok bawah = 205,70 kg/cm2. Pada kondisi akhir,

tegangan balok sisi atas = 11,38 kg/cm2, tegangan pada slab = 57,04 kg/cm2,

tegangan pada sisi atas balok = 145,64 kg/cm2. Lendutan pada balok bagian

tengah bentang = 37,80 mm < lendutan izin = 43,80 mm. Bila dibandingkan

menggunakan tipe struktur komposit baja-beton, dengan metode ASD (elastis)

jembatan tersebut dapat menggunakan profil I 1460x300x20x30 dengan plat

perkuatan sayap (300x30) mm sepanjang 23,56 m, luas total profil 550 cm2, dan berat total baja 15733,32 kg. Bila dihitung dengan metode LRFD, dapat

digunakan profil I 1560x300x20x30, luas total profil 480 cm2, dan berat profil 14506,8 kg. Dari hasil perhitungan biaya balok jembatan, terbukti bahwa struktur

komposit lebih hemat dibandingkan struktur prategang. Dari perhitungan

komposit metode ASD dan LRFD, dapat dibuktikan dari berat profil , metode

LRFD lebih hemat dibandingkan metode ASD.

(3)

DAFTAR ISI

1.2. Perumusan M asalah... 2

1.3. Tujuan ... 2

1.4. M anfaat ... 2

1.5. Pembatasan M asalah ... 3

1.6. M etodologi Penulisan ... 4

1.7. Sistematika Penulisan ... 7

BAB II. S TUDI PUS TAKA ... 8

2.1.Umum ... 8

2.2. Proses Pencetakan Beton... 11

(4)

2.7.Kabel Prategang ... 28

2.7.1. Daerah aman kabel ... 28

2.7.2. Kehilangan gaya prategang ... 30

2.7.2.1. Short Term ... 30

2.7.2.1.1. Kehilangan akibat gesekan ... 30

2.7.2.1.2. Kehilangan akibat slip pengangkuran ... 32

2.7.2.1.3. Kehilangan akibat pemendekan elastis ... 33

2.7.2.2. Long Term ... 35

2.7.2.2.1. Kehilangan akibat penyusutan ... 35

2.7.2.2.2. Kehilangan akibat rangkak ... 36

2.7.2.2.3. Kehilangan akibat relaksasi baja ... 36

2.8.Tegangan dan Lendutan ... 37

2.9.Sistem Komposit ... 40

2.9.1. Pengertian ... 40

2.9.2. Aksi komposit ... 41

2.9.3. Pra dimensi ... 42

2.9.4. Lebar efektif ... 42

2.9.5. Konstruksi komposit (ASD) ... 42

2.9.5.1.Tanpa perancah ... 42

2.9.5.2.Dengan perancah ... 43

2.9.6. Shear Connector (Alat Penyambung Geser) ... 45

2.9.6.1.Perencanaan ... 45

2.9.6.2.Syarat ... 48

2.9.7. Lendutan ... 48

2.9.8. Teori LRFD ... 49

2.9.8.1.Komponen M emikul Lentur ... 49

2.9.8.2.Komponen M emikul Geser ... 53

2.9.8.3.Kuat lentur nominal ... 54

2.9.8.4. Konsep Dasar LRFD ... 56

2.9.8.4.1.Desain LRFD struktur baja ... 57

2.9.8.4.2.Faktor tahanan ... 57

(5)

3.1. Karakteristik Beton Prategang ... 59

3.2. Spesifikasi Balok ... 59

3.3. Pembebanan... 63

3.3.1. Beban mati ... 63

3.3.2. Beban hidup ... 67

3.3. Section Propertis ... 68

3.3.1. Penentuan lebar efektif pelat lantai ... 68

3.3.2. Section analysis pada tengah bentang ... 69

3.3.2.1.Balok precast ... 69

(6)

3.7.1 Tegangan awal ... 85

3.7.2 Tegangan layan ... 85

3.7.3 Lendutan ... 87

3.8. Kapasitas Momen... 88

3.9. Analisa Geser ... 90

3.9.1 Perhitungan tulangan geser ... 90

3.9.2 Konektor geser ... 92

3.10 Perencanaan sistem komposit (ASD) ... 93

3.10.1 Rencana penampang melintang ... 93

3.10.2 Pra dimensi... 93

3.10.3 Lebar efektif ... 94

3.10.4 Perhitungan beban-beban ... 96

3.10.5 Perhitungan momen ... 98

3.10.6 Kontrol tegangan... 98

3.10.7 Rencana pemutusan plat perkuatan sayap... 99

3.10.8 Perencanaan shear connector ... 105

3.10.9 Kontrol lendutan... 108

3.11 Perencanaan sistem komposit (LRFD)... 109

3.11.1 Rencana penampang melintang ... 109

3.11.2 Pra dimensi... 109

3.11.3 Lebar efektif ... 110

3.11.4 Perhitungan beban-beban ... 112

3.11.5 Perhitungan momen dan lintang ... 114

3.11.6 Kontrol kuat momen lentur ... 115

3.11.6.1 Sebelum komposit ... 115

3.11.6.2 Sesudah komposit... 118

3.11.7 Kontrol geser... 120

3.11.8 Perencanaan shear connector ... 121

3.11.9 Kontrol lendutan... 125

3.12 Perbandingan dimensi komposit ... 126

3.13 Perbandingan estimasi biaya struktur... 126

(7)

4.1. Kesimpulan ... 127

4.2. Saran ... 127

DAFTAR PUS TAKA ... 129

(8)

DAFTAR TABEL

Tabe l Judul Halaman

2.1 Berat Isi Untuk Beban M ati 17

2.2 Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana 19

2.3 Faktor Distribus i Untuk Pembebanan Truk “T” 21

2.4 Faktor Pembebanan 26

2.5 Faktor Beban Untuk Berat Sendiri 27

2.6 Faktor Beban Untuk Beban M ati Tambahan 28

2.7 Tabel Ksh untuk pasca-tarik 36

2.8 Tabel batasan defleksi berdasarkan BM S (l=panjang bentang) 39

2.9 Faktor reduksi (Ф) untuk keadaan kekuatan batas 57

3.1 Panjang tiap-tiap segmen balok 60

3.2 Berat Balok 61

3.3 Penampang balok precast 62

3.4 Penampang balok komposit 62

3.5 Penampang balok precast dan komposit 62

3.6 Beban akibat berat sendiri pada balok 66

3.7 Pembebanan truk “T” 67

3.8 Beban terbagi rata dan beban titik 68

3.9 Penampang di tengah bentang 70

3.10 Perhitungan momen dan inersia balok 71

3.11 Rangkuman balok precast dan komposit 72

(9)

3.13 M ome n inersia balok komposit 73

3.14 Rangkuman momen tahanan 74

3.15 Konfiguras i kabel strand 74

3.16 Gaya prategang 77

3.17 Tegangan kabel 84

3.18 Tegangan awal 85

3.19 Tegangan layan 85

3.20 Beban prategang 87

3.21 Defleksi pada balok 88

3.22 Penulangan geser balok 91

3.23 Beban Ultimit akibat berat sendiri balok 113

3.24 Perbandingan tampang profil cara ASD dan LRFD 98

(10)

Judul

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 2

Gambar 1.1 Potongan melintang jembatan sudirman 2

Gambar 2.1 Retak pada struktur beton bertulang 9

Gambar 2.2 Struktur beton pratekan pertama oleh jackson, 1886 9

Gambar 2.3 Pencetakan beton di lapangan 11

Gambar 2.4 Pencetakan balok di pabrik 12

Gambar 2.5 M etode penarikan kabel pratarik 13

Gambar 2.6 M etode penarikan kabel pasca tarik 14

Gambar 2.7 Bentuk tampang balok girder pci girder 15

Gambar 2.8 Bentuk tampang balok girder pcu girder 15

Gambar 2.9 Bentuk tampang balok girder box girder 16

Gambar 2.10 Pembebanan truk “t” 20

Gambar 2.11 Beban “d”: beban terbagi rata vs panjang bentang yang dibebani

23

Gambar 2.12 Faktor beban dinamis untuk beban garis terbagi rata “d” 23

Gambar 2.13 Beban lajur “d” 24

Gambar 2.14 Penyebaran pembebanan arah melintang 25

Gambar 2.15 Hubungan limit kern dan daerah aman kabel 29

Gambar 2.16 Bentuk tipikal daerah aman kabel 30

Gambar 2.17 Slip angkur 33

Gambar 2.18 Diagram tegangan pada balok beton prategang 38

Gambar 2.19 Skema aksi komposit 41

Gambar 2.20 Kondisi batas tekuk lentur torsi pada balok lentur 51

(11)

Gambar 3.1 Panjang tiap-tiap segmen balok 60

Gambar 3.2 Penampang balok dan diafragma 61

Gambar 3.3 Penampang balok 62

Gambar 3.4 Potongan melintang jembatan 63

Gambar 3.5 Potongan melintang deck slab 64

Gambar 3.6 Diaphragma ujung 65

Gambar 3.7 Diaphragma tengah 66

Gambar 3.8 Beban T 67

Gambar 3.9 Penampang di tengah bentang 69

Gambar 3.10 Penampang balok di tengah bentang 72

Gambar 3.11 Penampang balok pada tumpuan 61

Gambar 3.12 Grafik tahapan kehilangan prategang 83

Gambar 3.13 Diagram tegangan balok kondisi awal 86

Gambar 3.14 Diagram tegangan balok kondisi layan 86

Gambar 3.15 Lendutan pada balok 87

Gambar 3.16 Penampang balok 88

Gambar 3.17 Rencana penampang komposit baja-beton (ASD) 93

Gambar 3.18 Profil+plat perkuatan sayap 93

Gambar 3.19 Titik berat komposit 96

Gambar 3.20 Penampang melintang 97

Gambar 3.21 Garis Pengaruh Momen 101

Gambar 3.22 Penambahan panjang plat perkuatan 105

Gambar 3.23 Titik berat komposit 105

(12)

Gambar 3.25 Garis pengaruh lintang 106

Gambar 3.26 Rencana penampang komposit baja-beton (LRFD) 109

Gambar 3.27 Profil rencana (LRFD) 109

Gambar 3.28 Penampang melintang 112

Gambar 3.29 Diagram momen 117

Gambar 3.30 Titik berat komposit 122

Gambar 3.31 Profil baut 122

(13)

DAFTAR NOTASI

A = Luas penampang

be = Lebar efektif

E = Elastis itas bahan

e = Eksentris itas kabel

eoa = Batas atas aman kabel

eob = Batas bawah aman kabel

fy = Tegangan leleh baja

f’c = Kuat tekan beton kondisi layan

f’ci = Kuat tekan beton kondisi awal penegangan kabel

Ic = Inersia komposit

Io = Inersia penampang

Ix = Inersia arah x

K = Koefisien wobble

Ka = Jarak dari pusat berat ke batas atas kern

Kb = Jarak dari pusat berat ke batas bawah kern

K’a = Limit kern atas

K’b = Limit kern bawah

Ksh = Konstanta penyusutan

Ld = Panjang penyaluran tulangan

Mu = M omen ultimit

P = Gaya prategang kondisi layan

Pi = Gaya prategang kondisi awal penegangan kabel

(14)

Rh = Kelembaban relatif

S = Jarak rata-rata antara balok memanjang

Vu = Gaya lintang ultimit

Wa = M omen tahanan sisi atas penampang

Wb = M omen tahanan sisi bawah penampang

ya = Jarak dari pusat berat balok ke atas balok

yb = Jarak dari pusat berat balok ke bawah balok

ya’ = Jarak dari pusat berat komposit ke atas komposit

yb’ = Jarak dari pusat berat komposit ke bawah balok

ya” = Jarak dari pusat berat komposit ke atas balok

= Faktor reduksi kekuatan

µ = Koefisien friksi

σci = Tegangan tekan kondisi awal penegangan

σcs = Tegangan tekan kondisi layan

σg = Tegangan normal kabel kondisi layan

σgi = Tegangan normal kabel kondisi awal penegangan

σti = Tegangan tarik kondisi awal penegangan

σts = Tegangan tarik kondisi layan

pi = Lendutan kondisi awal penegangan akibat kabel

bs = Lendutan akibat berat sendiri

i = Lendutan total kondisi awal penegangan

p = Lendutan akibat kabel kondisi layan

c = Lendutan akibat deck slab + slab

(15)

ll = Ledutan akibat beban hidup

l = Lendutan total kondisi layan

̅ = Tegangan leleh izin

l = Panjang bentang

Fpr = Luas profil

tb = Tebal slab beton

Fp = Luas pelat

Feq = Luas ekivalen

Za’ = Jarak pusat berat komposit ke tepi atas beton

Za = Jarak pusat berat komposit ke tepi atas flens baja

Zb = Jarak pusat berat komposit ke tepi bawah flens baja

qbaja = Berat baja

qbs = Berat sendiri

qbt = Beban tambahan

M bs = M omen akibat berat sendiri

M bt = M omen akibat beban tambahan

M bs = M omen akibat beban bergerak

= Tegangan yang terjadi pada serat atas komposit

= Tegangan yang terjadi pada serat bawah komposit

Ixc = Inersia arah x komposit

= Tegangan yang terjadi pada slab beton

H = Tinggi paku/baut

∅ = Diameter baut

(16)

Qa = Kuat Shear Connector

a = Jarak baut

Dx = Gaya lintang

Sxc = Statis momen

M n = Tahanan momen nominal

M u = M omen lentur akibat beban terfaktor

fr = Tegangan sisa

ry = Jari-jari girasi penampang

Iy = M omen inersia arah sumbu y

G = M odulus geser bahan

J = M omen inersia polar

Cw = M omen inersia pilin (warping)

Cb = Faktor pengali momen lentur nominal

Фv = Faktor reduksi kuat geser

(17)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur peneliti panjatkan kehadirat Tuhan Yang M aha Esa, atas

rahmat dan berkat-Nya peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan

judul “Analisa Balok Prategang Jembatan Jl. Sudirman dan Dibandingkan

M enggunakan Balok Komposit Baja-Beton”.

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. Tuhan Yesus Kristus yang selalu menyertai segenap langkah di dalam hidup

penulis.

2. 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.

3. Bapak Ir. Besman Surbakti, M .T. dan bapak Ir. Robert Panjaitan, M .T. selaku

Dosen Pembanding saya yang telah memberikan waktu dan tenaga didalam

penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan,selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Ir. Syahrizal, M .T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil

(18)

6. 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.

7. Pegawai administrasi dan pegawai-pegawai Departemen Teknik Sipil USU

lainnya.

8. Ayahanda Drs. Ir. Eliner H. Sihaloho, M .T. dan Ibunda tercinta Dina R.

Rajagukguk, Amd, orang tua hebat yang selalu ada buat penulis dalam

memberikan cinta kasih sayang, pengajaran, doa, nasehat dan selalu ada

disetiap hari penulis.

9. Adik-adik saya Dessy, Yohanna, dan Welly yang tidak lupa untuk

menyemangati penulis.

10. Untuk saudara/i seperjuangan, Hendra, Arifin, bg Jannes, Stefano, Andrew,

Nikson, Her Afriyandi, Daniel, Tatano, Saka, Alvin, Gege, Jo, Tommy,

Triboy, dan seluruh teman-teman stambuk 2011.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, saya menerima kritik dan saran yang bersifat

membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca.

M edan, M aret 2016

Andre Bachtiar Sihaloho

Gambar

Tabel Judul                                                                                    Halaman

Referensi

Dokumen terkait

Kompetensi Dasar Indikator Materi Pokok Diri sendiri Keluarga

Penulisan Ilmiah ini membahas tentang bagaimana cara memasukkan data, menyimpan, menambah, membatalkan dan kemudian mengolah data-data transaksi pembelian dan penjualan alat-alat

Kompetensi Dasar Indikator Materi Pokok Diri sendiri Keluarga

Dengan animasi yang berisi informasi secara inovatif dan dinamis ini diharapkan pemakai yang ingin mengetahui informasi tentang tujuh keajaiban dunia dan juga material yang ada

Dalam penulisan ilmiah ini penulis akan menjelaskan tentang pembuatan tes IQ yang diletakkan di Jaringan Internet dengan menggunakan ASP, Dreamweaver dan Photoshop. Situs ini

Keberhasilan kerja membutuhkan motif-motif untuk mendorong atau memeri semangat dalam pekerjaan. Motif itu meliputi motif untuk kreatif dan inovatif yang

Dimana komposisi existing yang ada yaitu tipe condotel sebanyak 185 unit (tetap), apartemen sebanyak 71 unit, dan penthouse sebanyak 7 unit.. Berdasarkan komposisi optimal

Akibat perkembangan yang terjadi itu muncul permasalahan mengenai perlindungan yang diberikan terhadap pemegang saham yang terlibat merger lintas negara tersebut baik pemegang