DAFTAR PUSTAKA
Anonim1. 1992. Bridge Management System (BMS). Peraturan Perencanaan Teknik
Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Bina Marga,
Direktorat Bina Program Jalan
Anonim2.2011. Manual Konstruksi dan Bangunan. Perencanaan Struktur Beton
Pratekan untuk Jembatan. Direktorat Jendral Bina Marga
Anonim3.2004. Standar Nasional Indonesia. Perencanaan Struktur Beton untuk
Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum
Anonim4.2005. Standar Nasional Indonesia. Standar Pembebanan untuk Jembatan. Departemen Pekerjaan Umum
Anonim4.2004. PCI Design Handbook 6t h Edition. Precast and Prestressed Concrete. Prestressed/Precast Concrete Institute.
Budiadi, Andri. 2008. Desain Praktis Beton Prategang. Yogyakarta: Andi
Darmawan, M. Sigit (2008), Perhitungan Kehilangan Pratekan Total dengan Memakai Teori Kemungkinan, Jurnal APLIKASI, Vol. 5, No. 1, ISSN. 1907- 753x.
Gilbert, RI., dan NC. Mickleborough. 1990. Design of Prestressed Concrete.London:Unwin Hyman Ltd.
Labib, Emad L., Y. L. Mo*, dan Thomas T. C. Hsu (2013), Shear Cracking of Prestressed Girders with High Strength Concrete, International Journal of
Concrete Structures and Materials, Vol. 7, No. 1, ISSN 1976-0485
Misal, Vishal U., N. G. Gore, dan P. J. Salunke (2014), Analysis and Design of Prestressed Concrete Girder, International Journal of Inventive Engineering
Nawy, Edward. G. 2001.Beton Prategang Suatu Pendekatan Mendasar. Jilid 1Edisi
III. Terjemahan Bambang Suryoatmono. Jakarta: Erlangga
Raju, N Krishna. 1988. Beton Prategang. Edisi II. Terjemahan Ir.Suryadi. Jakarta: Erlangga
Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Jakarta : Erlangga
Supriyadi, Bambang, dan Agus Setyo Muntohar. 2007. Jembatan. Yogyakarta: Beta Offset
Pasaribu, P. M. Ir. 1993. Perencanaan Balok Komposit dan Jembatan Berdinding
Penuh. Medan: Universitas HKBP Nommensen
BAB III
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
3.1 Karakteristik Beton prategang
Tegangan tekan
Fc’ = 41,5 MPa
Saat penarikan kabel = 80% fc’i = 80% x 41,5 = 33,2 MPa
Tegangan izin
Tegangan izin saat transfer gaya pratekan ( 021/BM/2011) Tekan = -0,6 x fc’i = -0,6 x 33,2 MPa = -19,6 MPa
Tarik = √ = √ = 1,440 MPa (selain perletakan) Tarik = √ = √ = 2,88 MPa (perletakan)
Tegangan izin saat layan ( 021/BM/2011)
Tekan = -0,45 x fc’ = -0,45 x 41,5 MPa = -18,675 MPa Tarik = √ = √ = 3,221MPa Tekan untuk slab = 0,40 x fc’slab = 0,40 x 29,05 = 11,62 MPa
3.2. Spesifikasi Balok
Span : 35 m (panjang balok = 35,80 m)
Umur rencana jembatan : 50 tahun
Susunan segmen balok dapat dilihat seprti Tabel 3.1. sebagai berikut: Tabel 3.1 Panjang tiap-tiap segmen balok
Nomor Segmen 1 2 3 4 5
Panjang (m) 6,60 7,00 7,80 7,00 6,60
(a) (b)
Gambar 3.1 Potongan melintang balok; (a) bagian balok 1 dan 5; (b) bagian balok 2, 3 dan 4
Panjang tambahan pada ujung balok : 0,8 m Panjang total balok : 35,8 m Balok berat Total : 56,056 ton
Tabel 3.2. Berat Balok
Gambar 3.3. Penampang Balok Tabel 3.3. Penampang Balok Precast
Tabel 3.4. Penampang Balok Komposit
3.3 Pembebanan
3.3.1 Beban Mati
Gambar 3.4 Potongan Melintang Jembatan
Kemungkinan beban maksimum bekerja berada pada bagian tengah. Potongan ini akan dianalisa dan dibandingkan untuk mendapatkan desain balok secara umum. a. Berat per satuan panjang balok pracetak
=
/m = 16,65803 kN/m
b. Slab
Tebal slab = 250 mm
Lebar slab = 9500 mm
Berat per satuan panjang slab
c. Deck Slab
Gambar 3.5 Potongan melintang deck slab Tebal deck slab = 70 mm
Lebar deck slab = 1160 mm
Berat per satuan panjang deck slab untuk perencanaan balok ujung/tepi
d. Aspal
Tebal aspal = 50 mm Lebar aspal = 8000 mm
Berat per satuan panjang aspal perencanaan balok tengah
e. Diaphragma
Pemodelan diaphragma yaitu sebagai beban terpusat yang bekerja di sepanjang balok dengan jarak antara beban 8250 mm.
Ukuran diaphragma yang digunakan ada dua jenis dalam satu bentang jembatan yaitu diaphragma ujung/tepi dan diaphragma tengah.
Diaphragma ujung/tepi Panjang: 1440 mm
Lebar : 500 mm Tinggi : 900 mm
Berat diaphragma ujung/tepi
= Volume diaphragm x berat isi beton = = 10,71 kN
Diaphragma tengah Panjang : 1440 mm Lebar : 200 mm Tinggi : 1250 mm
Berat diaphragma tengah perencanaan balok = volume diaphragma x berat isi beton = = 8,640 kN
Gambar 3.7 Diaphragma Tengah
Tabel 3.6 Beban akibat berat sendiri pada balok
Bagian Balok Jenis Beban Besar Beban
Balok Tengah Precast Beam 16,65803 kN/m
Deck Slab kN/m
Diaphragma perletakan 10,71 kN Diaphragma lapangan(*) 8,640 kN
Slab 8,880 kN/m
Lapis aspal kN/m
Trotoar 8,292 kN/m
3.3.2 Beban Hidup
a. Pembebanan truk “T” Faktor beban dinamis = 1,3
Tabel 3.7 Pembebanan truk “T”
Item Unit P1 P2 P3
Load kN 225 225 50
FBD - 1,3 1,3 1,3
Load x FBD kN 292,5 292,5 292,5
Gambar 3.8 Beban T [RSNI T-02-2005] b. Pembebanan lajur “D”
Untuk bentang 35 m maka ditetapkan beban terbagi rata sebesar 8,5 kN/m2. Maka untuk pemodelan menjadi beban garis melintang sepanjang lebar jalur rencana.
q 1= 8,5 kN/m2 x 35 m = 297,5 kN/m
Untuk beban garis besarnya ditetapkan sebesar 49 kN/m, dengan faktor beban dinamis sebesar 1,4. Sehingga diperoleh beban garis sebesar:
q 2= 49 kN/m x 1,4 = 68,6 kN/m
Sehingga total beban untuk pembebanan lajur D yaitu q total = 297,5 kN/m + 68,6 kN/m = 366,1 kN/m
adalah beban lajur “D”. Tabel 4.9 menjelaskan beban terbagi rata dan
beban titik sebagai berikut:
Tabel 3.8. Beban Terbagi Rata dan Beban Titik Balok Beban terbagi rata
(kN/m)
Beban titik di tengah bentang (kN) 1,85 x 8,5 = 15,725 68,6 x 1,85 = 126,91
3.3 Section Properties
3.3.1 Penentuan lebar efektif plat lantai
Lebar plat (be) diambil nilai terkecil dari:
L/4 = 35/4 = 8,75 m
Jarak as-as balok = 1,85 m
12 x tebal plat beton = 12 x 0,25 = 3 m Maka diambil be = 1,85 m
Kuat tekan beton balok = 41,50 MPa Kuat tekan beton slab = 29,05 Mpa Kuat tekan beton deck slab = 29,05 Mpa
Modulus elastisitas balok = √ = √ = 36724,215 MPa
Modulus elastisitas slab = √ = √ = 25332,084 MPa Modulus elastisitas deck slab = √ = √ = 25332,084 MPa Nilai perbandingan modulus elastisitas balok dan slab (n1)
=
=
Nilai perbandingan modulus elastisitas balok dan deck slab (n2) =
=
= 0,689 Lebar pengganti slab = n1 x be
= 0,689 x 1,85 m = 1,275 m
Lebar pengganti deck slab = n2 x lebar deck slab = 0,689 x 1,16 m = 0,800 m
3.3.2 Section analisis pada tengah bentang
Penampang balok precast dan balok komposit dapat dilihat seperti Gambar 4.12 sebagai berikut:
Gambar 3.9. Penampang di Tengah Bentang
3.3.2.1 Balok Precast
Tabel 3.9. Momen Inersia Balok Precast
No
Dimensi
Luas Tampang A (mm^2)
Jarak pusat Terhadap Alas y
(mm) Sisi atas (mm) sisi bawah (mm) Tinggi h (mm)
6 640 640 70 42000 1630
5 800 800 130 104000 1500
4 800 120 120 60000 1380
3 200 200 880 176000 500
2 700 200 250 112500 250
1 700 700 250 117500 000
Total - - 1700 669500
Tabel 3.9. lanjutan
Statis Momen A*y (mm^3) Momen Inersia Io (mm^4) Selisih pst berat d (mm) Luas*d^2
(mm^4) Ix (mm^4)
6993000 17150000 1665 30231440000 30248590000
1627600 146470000 1565 58251910000 58398380000 87120000 63360000 1452 24224600000 24287960000 165440000 11357870000 940 2680400000 140338270000
3960000 525660000 352 24298130000 24823790000
21875000 911460000 125 - 84613870000
3.3.2.2 Balok Komposit.
Perhitungan momen dan inersia balok dapat dihitung seperti tabel 4.11 dan rangkumannya seperti Tabel 4.12 sebagai berikut:
Tabel 3.10. Perhitungan Momen dan Inersia Balok
No Dimensi Luas Tampang A (mm^2) Jarak pusat Terhadap Alas y (mm) Sisi atas (mm) sisi bawah (mm) Tinggi h (mm)
2 1850 1850 250 462500 8250
0 900 900 000 28910 1700
1 800 700 1700 669500 8170
Total - - 1950 1132000 11620
Tabel 3.10. lanjutan Statis Momen A*y (mm^3) Momen Inersia Io (mm^4) Selisih pst berat d (mm) Luas*d^2 (mm^4) Ix (mm^4)
636810000 1817380000 2790 153338960000 1551156340000
0 0 0 0 0
546708000 236410850000 3450 79918850000 316319700000 1183518000 7454533.333 459.256 233257810000 471486040000
Gambar 3.10. Penampang Balok di tengah Bentang Tabel 3.11. Rangkuman Balok Precast dan Balok Komposit Komponen Luas
(mm^2) Ya (mm)
Yb
(mm) Ix (mm^4)
Wa (mm^3)
Wb (mm^3) Precast
Beam 669500 883 817 2,364X10
10
2,677x108 2,053x108 Composite
Beam [composite]
1018437 788 1162 4,715X1010 5,983x108 3,251x108
[precast] 538 876520000
3.3.3 Section analysis pada tumpuan
3.3.3.1 Balok Precast
Penampang balok pada tumpuan seperti Gambar 4.15 diatas dapat dianalisa momen inersia pada balok precast dapat dilihat seperti terlihat pada Tabel 4.13. sebagai berikut:
Tabel 3.12. Balok Precast
Jarak titik berat ya= 850 mm Jarak titik berat yb= 850 mm
3.3.3.2 Balok Komposit
Momen inersia pada balok komposit dapat ditabelkan seperti terlihat pada Tabel 4.14 dan rangkuman balok precast dan komposit pada Tabel 4.15 sebagai berikut:
Tabel 3.13. Momen Inersia Balok Komposit
No Dimensi Luas Tampang A (mm^2) Jarak pusat Terhadap Alas y
(mm) Sisi atas (mm) sisi bawah (mm) Tinggi h (mm)
3 1850 1850 250 462500 182,50
2 116 1160 70 8120 166,50
000 000 000 000 000
1 800 700 1700 11900 850
Total - - 1950 1132000 11620
844062500 2,4E+09 676,727 2,1181E+11 2,14215E+11
135198000 3,3E+07 516,727 2,1681E+10 21714126670
0 0 0 0 0
1366445000 2,9E+11 298,273 1,0587E+11 3,92462E+11
2345705500 - - - 6,28391E+11
Momen Inersia Io (mm^4) Selisih pst berat d (mm) Luas*d^2
(mm^4) Ix (mm^4)
Statis Momen A*y
(mm^3)
Tabel 3.14. Rangkuman Momen Tahanan Balok Precast dan Komposit
Komponen
Luas
(mm) Ya(mm) Yb(mm) Ix (mm4) Wa(mm3) Wb (mm3) Balok
Precast 1190000 883 817 1,15x10^8 1298263000 3023144000 Balok
Komposit 1733700 788 1148,27 62839134 7974509000 58251000
Precast 538
Yb = 1148,27 mm Ya = 801,73 mm
3.4 Tegangan
Nos dari PC strand = 57 strand Ø12,7 mm (PC Strand kelas 270, relaksasi rendah)
Tabel 3.15. Konfigurasi Kabel Strand
No. tendon Nomor strand
H strand bawah(bottom) (cm)
Tepi Tengah
1 19 95 15
2 19 65 10
3 19 35 10
Total 57 65,00 11,67
Gaya tarik = 75% UTS
UTS dari strand = 19.000,00 kg / cm2 Fc awal = 100,0% fc '
Pembebanan sebagai berikut: 1.Beban mati
a. Balok pracetak = 1,67 t / m
d. Diafragma = 0,74 ton untuk 1 diafragma
Jumlah diafragma = 5 buah beban ekivalen = 0,11 t / m 2.Beban hidup
Diambil dari "sistem manajemen jembatan (BMS)"
a. Beban kejut izin (DLA) = 1,40 untuk panjang bentang 50 m b. Beban garis (KEL) = 4,40 ton / m '
c. Faktor distribusi = 1,00 d. Beban distribusi
q= 0,74 t/m2 dimana: q = 0,9 t/m2 untuk bentang 30m q = 0,9 x (0,5 +15/bentang) t/m untuk bentang > 30m
e. beban hidup
beban distribusi : q’= DF x q x s = 1,37 ton/m beban garis : p’= DF x DLA x KEL x S = 11,40 ton
3.4.1 Reaksi Balok Pendukung
Total ultimate = 1,2*Balok + 1,3*Lantai + 2*Aspal + 1,2*Diafragma + 2*LL
( Bridge Management System, Vol.1-Page 2-6 )
Reaksi Balok Pendukung :
a. Beban mati = 29,29 ton b. Beban mati adisional = 28,52 ton c. Beban hidup = 35,45 ton
3.4.2. Kontrol Tegangan Balok
1. Kondisi awal
Posisi di tengah bentang
Tegangan atas = 11,38 kg/cm2 dibutuhkan > -28,8 kg/cm2 Tegangan bawah = 177,7 kg/cm2 dibutuhkan < 196 kg/cm2
2. Kondisi layan
Posisi di tengah bentang
Tegangan atas = 145,64 kg/cm2 dibutuhkan < 186,75 kg/cm2 Tegangan bawah = -1,67 kg/cm2 dibutuhkan < -32,21 kg/cm2
3.5. Kontrol Lendutan Balok
Lendutan di tengah bentang 1. Sela akibat penegangan
Awal = -2,30 cm Penarikan = -1,99 cm Akhir = 2,28 cm
2. Lendutan akibat beban hidup bekerja = 2,50 cm, dibutuhkan < L/800 4,38 cm
3. Total lendutan saat layan = 3,78 cm
3.6 Momen Kapasias Balok
Mult = 1,2 qBalok + 1,3 qLantai + 2 qAspal + 1,2 qDiafragma + 2 qLL = 1272,43 t.m
Rasio, фMn / Mu (>1) = 1,16 ………..(aman)
3.6.1. Kabel Prategang
3.6.1.1. Profil Kabel
Gaya prategang dapat dilihat pada Tabel 4.17 sebagai berikut: 3.16. Gaya Prategang
ten don Nos strand Profil Asp (cm2) fu (kg/cm2) % Jacking force (kg) Tepi Tengah
0,987 19000 75 0,00
0,987 19000 75 0,00
1 19 95,00 15,00 0,987 19000 75 267.257,33
2 19 65,00 10,00 0,987 19000 75 267.257,33
3 19 35,00 10,00 0,987 19000 75 267.257,33
total 57 65,00 11,67 75 801.771,98
Kurva Parabola : Y = + BX + C
Y = Rata – rata jarak vertical posisi strand dari bawah balok (nilai untuk Y axis) A = konstanta : ((Ytengah + Ytepi) /( L/2 )2
B = konstanta : ( L x A )
C = Rata – rata posisi strand saat kurva parabola mencapai Yaxis
A = 0,001693 =Y = 0,001693 + - 0,0600939 X + 0,650000 B = -0,060094 tg = 0,003386 X + - 0,0600939
Eksentrisitas e = Yb . Ys = 69.99 cm
Gaya tarik = Nos x Asp x Fu x ( tension persentation ) Nos = nomor strand
3.6.1.2 Gaya tarik awal
Kontrol terhadap dua kondisi
1. Saat keadaan awal untuk tengah bentang Tegangan atas
–
Tegangan bawah
–
Pi 834,22 ton
2. Saat keadaan layan untuk tengah bentang Tegangan atas
–
Tegangan bawah
–
Kesimpulan : Pe 549,74 ton Asumsi :
Hilangnya prategang jangka panjang 21,43% ( harus = 21,43% ) Kabel prategang yang digunakan = 12,7”
Pi = 801772 kg
Catatan :
Pi = Kekuatan prategang awal
Wa = Momen tahanan atas balok pracetak Mbs = Moment akibat berat sendiri
e = Eksentrisitas
Wb = Momen tahanan bawah balok pracetak Pe = Kekuatan efektif pratekan
Wac = Momen tahanan atas balok komposit
Wbp = momen tahanan akibat berat beton (balok pracetak + lantai + diafragma)
Wbc = Momen tahanan bawah pada balok komposit Wap = Momen tahanan atas beton pracetak
Wbp = Momen tahanan bawah pada balok komposit
Mbp = Momen akibat beban tambahan (aspal + beban hidup )...
3.6.2 Kehilangan Prategang
3.6.2.1 Kehilangan prategang (jangka pendek)
3.6.2.1.1. Gesekan
Gesekan kabel disebabkan oleh tarikan di awal tidak sama dengan tarikan pada bagian akhir,perbedaan itu dapat dihitung sebagai berikut:
Px = Po * EXP dimana:
µ = koefisien gesek = 0,20 (untuk grouting tendon di selubung logam, kawat 7 strand)
a = perubahan sudut kabel dari titik tarik ke bagian x = 2 arctg (0,00339 x + 0,06009 ) = 0,122 rad
K = koefisien goyangan = 0,003 (untuk grouting tendon di selubung logam, kawat 7 untai)
X = jarak dari titik tarik ke bagian x
jika tarik dari untai diambil 75% dari tegangan tarik utama, Po (jacking force) = 75 % x 0,9871 x 19000 =14066,18 kg dan nilai untai tarik di akhir berkas adalah sebagai berikut: Px = 12329,07 kg
3.6.2.1.2.Anchorslip
Slip terjadi setelah pengangkeran strand yang ditahan di ujung balok. Karena gesekan, kehilangan tidak dapat merata di sepanjang balok. Hal ini dapat dihitung dengan rumus: dimana:
d =menarik-masuk, asumsi = 8,00 mm. As =bagian area efektif = 0,9871 cm2 m = kehilangan pra-tegang per panjang
maka, x = 17,86 m
P = gaya tarik pada jarak maksimum = 13199,56 kg
3.6.2.1.3. Penyusutan elastis (ES)
Kehilangan akibat penyusutan elastis adlah dimana : Kes = 0,50 (untuk post tension )
As = 0,9871 cm2
= tekanan beton di pusat gravitasi dari gaya prategang setelah transfer
= (Fbawah-Fatas) * (H-ed)/H +Fatas = 192,37 kg/cm2 ES = 592,73 kg
3.6.2.2. Kehilangan prategang (jangka panjang)
3.6.2.2.1. Penyusutan (SH)
Ksh = 0,63 (with out moist curing)
V / S = 2,02 (ratio area /perimeter area = 6695,00cm4 perimeter =3312,90 cm
SH = 80,00
3.6.2.2.2. Creep (CR)
dimana :
Kcr =1.60 (untuk postensioned member)
= di pusat titik kekuatan prategang, kondisi awal, beban mati permanen.
= msd(e)/lg fcds=73,88 kg/cm
Msd = saat karena semua beban mati permanen ditumpangkan diterapkan setelah pratekan
Ig = momen inersia bagian beton kotor di penampang dipertimbangkan.
CR = 6188,8 kg
3.6.2.2.3. Relaksasi baja ( RE )
–
Dimana :
Kre = 5000.00 (untuk 270 tingkat,relaksasi lemah ) J = 8 0,04 (untuk 270 tingkat,relaksasi lemah )
C = 0,70 (mengacu pada fpi/fpu, fpi = tegangan setelah gesekan) fpi = 13197,62 kg fpi/fpu = 0,69
RE = 13194 kg
Kehilangan praekan pada angkur tendon dapat dilihat pada Gambar 4.16 sebagai berikut:
1. Akibat gesekan 14066
2. Akibat tergelincir
3. Akibat elastis kecil
14066 12333 13200 13198 13202 12329 11740 12607 12605 12609 11736 17.90m
4. Kehilangan jangka panjang 14066 12333 13200 13198 13202 12329 11740 12607 12605 12609 11736 10188 11052 11056 10184 17.86m 17.90m
Gambar 3.12. Grafik Tahap Kehilangan Pratekan. Gaya prategang di X = 17,5 m (bentang tengah)
Total :
Saat layan = 57 x 11052,38 = 629985,4 kg (58.93 %) Kehilangan total dalam desain yaitu :
Perpendekan elastis
Rangkak
Penyusutan
Relaksasi baja
Total = (0,345 + 3,60 + 5,31 + 7,68) % = 16,935 %
3.6.3 Gaya prategang efektif
Tegangan efektif = Tegangan awal – Kehilangan Tegangan Tabel 3.17. Tegangan Kabel
Kondisi
Asp (cm2)
P (ton)
Tegangan Kabel (kg/cm2)
% Tarik Penyaluran 56,26 752,26 13371,13 70,37% Layanan 56,26 629,99 11197,83 58,93%
3.7 Analisa Tegangan dan Lendutan
3.7.1 Tegangan Awal
Tabel 3.18. Tegangan awal
3.7.2 Tegangan Layan
> Beban Pracetak, lantai, diagfragma dan prategang dari pile cap balok (=M1)
> Beban Hidup dan aspal oleh komposit (=M2)
Tabel 3.19. Tegangan layan
Catatan : Moment DL = Momen akibat beban mati
Pi = Tegangan awal (di kondisi penyaluran – tabel.3.17 gaya tegangan efektif)
P = Tegangan saat kondisi layan. M = Momen bersih
A = Total luas balok pracetak
Wa = Momen Tahanan atas kondisi pracetak Wb = Momen Tahanan bawah kondisi pracetak Wa’ = Momen Tahanan atas kondisi gabungan
Wb’ = Momen Tahanan bawah kondisi kondisi gabungan Diagran Tegangan – Regangan pada tengah bentang
[image:30.595.140.509.390.519.2]1. Diagram tegangan –regangan awal
Gambar 3.13. Diagram Tegangan Balok Kondisi Awal.
2. Diagram tegangan – regangan layan
[image:30.595.126.536.578.696.2]3.7.3 Lendutan
Gambar 3.15. Lendutan pada Balok Perhitungan beban ekivalen yaitu
W
dimana : P = Gaya prategang
e’ = Jarak antara pusat strand di ujung dan pusat strand terendah
l = Panjang antara pengangkeran
w = Beban ekivalen pada gaya pratengang Ix = Inersia balok
Ex = Modulus elastisitas
Beban prategang dapat dilihat pada Tabel 3.20 sebagai berikut:
Untuk menghitung defleksi dapat dihitung seperti Tabel 3.21 sebagai berikut: Defleksi (δ) 4 3
Kondisi q (t/m)
P (ton)
W (t/m)
di awal 1,67 0,00 -2,55
di DL (total) 1,63 0,00
saat Layan (total) 4,68 11,40 -2,13
Tabel 3.21. Defleksi pada Balok
3.8 Kapasitas Momen
Analisa pertama
Disini ada 2 pilihan flens dimana t-slab and t-flens dari balok Slab (t1) = 25,00 cm bslab = 185,00 cm harus 420 cm t- flens (t2) = 20,00 cm bflens = 80,00 cm
Aps = 56,26 cm2
Fps = 0,9 x fu kg/cm = 17100 kg/cm2 ф = 0,9 Jadi analisa T beam atau balok persegi.
Untuk analisa T Beam :
d
C3 C2 C1
T = Aps x fps = 962126,40 kg
C1 = 0,85 x fc’ beam x tweb x (a-tslab-tflens)
C2 = 0,85 x fc’ beam x A x tflens = 587911,50 kg C3 = 0,85 x fc’ slab x bslab x tslab = 967330,50 kg a = ((T-C2-C3)/(0,85xfc’beamxtweb))+tslab +tflens = -35,70 cm Periksa jika a < (tslab + tflens), jadi analisa harus balok atau balok persegi. (tslab + tflens) = 45,00 cm
C1 = -593116 kg
d = (H + tslab –ed) = 183,33 cm
Mn = C1 (d-tslab-tflens-(a-tslab-tflens)/2)+C2(d-tslab – tflens/2)+C3(d-tslab/2)
= 1464,77 ton.m
Ф Mn = 1318,29 ton.m
Analisa T balok, untuk a < (tslab+tflens) atau tebal flens balok : a = ((T.C3)/(0,85 x fc’beam x A))+tslab = 24,82 cm periksa,jika a < (tslab), maka analisa harus balok persegi
(tslab) = 25,00 cm
C2 = 0,85xfc’balok xAx(a-tslab) = -5204 kg Mn = C2(d-tslab –((a-tslab)/2))+C3(d-tslab/2) = 1644,28 ton.m
Ф Mn = 1479,85 ton.m
Perhitungan balok persegi jika a<tslab :
a = Aps x fps/(0,85 x fc’ slab x bslap) = 24,87 cm
Mn = T x (d-a/2) = 1644,28 ton.m
Perhitungan Momen ultimate (Mu)
Momen ultimate = 1,2 q blk + 1,3qslab+ 2q aspal + 1,2 qdiagfragma + 2 q LL
=1272,43 ton,m
(Bridge Design Manual, vol.1 – Page 2-6 ) Rasio (ϴMn/Mu),(>1) = 1,16
Momen Crack :
Mcr = (Fr + Peff/A + Peff x e/Wb) x Wb Ф Mn > 1,2 x Mcr
(awal ) =
ton.m <
ton.m (aman) (layan) = 1187,6908 ton.m < 1479,8516 ton.m (aman)
3.9 Analisa Geser
3.9.1 Perhitungan tulangan geser
Tabel 3.22. Penulangan Geser Balok
Referensi (aci):
√
( √ )
√
Formula 1, 2, dan 3 dapat diadaptasi dari Rumus ACI untuk mendesain geser
Faktor konversi dari psi to kg/cm2 adalah 0,0703
(1 psi =0,07303 kg/cm2)
Standar ACI :
...(psi) ...(kg/cm2
)
3.9.2 Konektor Geser
Slab K-300 fc = 246,06 kg/cm2) Jarak antar pusat balok (be) = 1,85 m
Ketebalaan slab = 25,00 cm
Tinggi tegangan tekan (a) = 24,87 cm (lihat momen kapasitas secsion) Hu = 9,6E+0,5 kg
Avf total dari ½ span =290,23 cm2 (= 0,85 x fcx be x (nilai minimum antara tslab atau a))
Jarak spasi rata-rata =163 .72 mm (=Hu/(0.85 x fy x m) ,dengan m=1)
3.10 Perencanaan Sistem Komposit(ASD)
Data-data lapangan :
Bentang ( l ) = 35 m Lebar jalur lalu lintas = 7,5 m Lebar trotoar = 1,5 m Jarak balok baja (as – as) = 1,85 m
= K350 = 29,05 Mpa
̅ = 1600 kg/cm2
3.10.1 Rencana penampang melintang
Gambar 3.17 Rencana Penampang Komposit Baja-Beton
3.10.2 Pradimensi
Gambar 3.18 Profil rencana
3.10.3 Lebar Efektif
Lebar efektif beton ( beff ) :
• Jarak gelagar ( as – as ) = 1,85 m = 185 cm • ¼ x L = ¼ x 35 = 8,75 m = 875 cm
• 12 tb = 12 ( 25 ) = 300 cm
Yang menentukan : b = 185 cm
Luas ekivalen ( beq ) =
Fbaja = (2x140) + 3(3x30) = 550 cm2
Feq = beq x tb = 18,5 x 25 = 462,5 cm2
Total = 1012,5 cm2
Pusat Berat Baja
Bagian profil As As x
Sayap Atas Plat badan
90 280
147,5 76
Sayap bawah Plat perkuatan
90 90
4,5 1,5
405 135
Total 550 cm2 35095 cm3
= 85,19 cm
= 457333 + 41607 + 202,5 + 630361 + 316591 + 349428
= 1.795.552 cm4
Pusat Berat Komposit
(
)
462,5 (12,5 + 149) + 550 . 63,81 =
. 1012,5
= h
= 149
– 108,4 = 40,6 cm=
= 40,6 + 25 = 65,6 cm
= 1.795.552+ 550 (108,4
– 63,81)2 + 462,5 (40,6 + ½ .25)2= 4.193.169 cm4
[image:40.595.126.505.239.626.2]
Gambar 3.19 Titik Berat Komposit
Beban total dipikul sama rata oleh setiap gelagar. Karena pelaksanaan komposit tidak memakai perancah, berarti beban mati sebelum mengeras dipikul oleh balok baja. Beban bergerak dan beban tambahan dipikul oleh balok komposit. Kemudian dikontrol tegangan – tegangan total.
Gambar 3.20 Penampang Melintang
Beban yang akan dianalisa satu jalur saja untuk mempermudah perhitungan. 1. Berat sendiri :
a. Berat gelagar baja = 5 x (3x0,03x0,3 + 0,02x1,4) x 7850 kg/m2 = 2158,75 kg/m
b. Berat pengaku (jarak 3,5 m) = n x B x
= 10 x 7,5 x
= 141,43 kg/m
c. Berat lantai beton = (0,4+1,5+8) x 0,25 x 2400 kg/m3= 5940 kg/m
=
8240 kg/m2. Beban tambahan :
a. Berat aspal = 0,05 x 7,5 x 2000 = 750 kg/m b. Berat batu bata =
= 1110 kg/m 3. Beban hidup
L = 35 m > 30 m
Beban merata (q) = 2,2 – 1,1/60 (L – 30) = 2,2 – 1,1/60 (35 – 30) = 2,1083 ton/m/jalur
–
= 4,98325 ton/m = 4983,25 kg/m
Beban terpusat (q) = 12 t/jalur
–
= 28,364 ton = 28364 kg
= 1,55 x 250 kg/m
2 = 387,5 kg/mKoef. Kejut = 1 +
= 1,235
3.10.5 Perhitungan Momen
1. Mbs = 1/8.
. L 2
= 1/8. 8240. 352 = 1.261.750 kgm 2. Mbt = 1/8.
. L 2
= 1/8. 1110 . 352 = 169.969 kgm
3.10.6 Kontrol Tegangan
Untuk 1 gelagar =
/ 5 = 1484 kg/cm
21600 kg/cm2….. (safe)
Untuk 1 gelagar =
/ 5 = 1562 kg/cm
21600 kg/cm2….. (safe)
/ 5 = 47 kg/cm2 = 90 kg/cm2
Penampang yang direncanakan cukup kuat dan ekonomis.
3.10.7 Rencana pemutusan plat perkuatan sayap
1. Dihitung Ix profil baja tanpa perkuatan sayap. 2. Dihitung Ix komposit tanpa perkuatan sayap.
3. Dicari momen ditampang X sejauh x dari tumpuan, dengan menyamakan tegangan yang terjadi dengan tegangan izin untuk beton dan baja, maka harga x didapat.
Fbaja = 2x140 + 2x3x30 = 460 cm2
Feq = beq . tb = 18,5x25 = 462,5 cm2 Ftot = 922,5 cm2
(
)
462,5 (12,5 + 146) + 460 . 73 =
922,5
= 115,86 cm
= h
= 30,14 cm
=
= 30,14+ 25 = 55,14 cm
= 1.377.673 + 460 (115,86
– 73)2 + 462,5 (30,14 + ½ .25)2= 3.063.587 cm4
t / (35 – x) = x / 35
t = (x – x2 / 35)
Gambar 3.21. G
A. B
eban yang dipikul balok baja. (untuk satu gelagar) Per gelagar = 8240 / 5 = 1648 kg/m = 1,648 t/m Mx =
= 28,84
t.m.
B.
Beban untuk kompositBeban merata/gelagar = 4983,25 / 5 = 996,65 kg/m = 0,997 t/m p x koef.kejut = 0,997 x 1,235 = 1,2313 t/m’
Beban terpusat/gelagar = 28364 / 5 = 5672,8 kg/m = 5,673 t/m p x koef.kejut = 5,673 x 1,235 = 7,0062 ton
Po = 7,0062 ton
po = 1,2313 + 1,11 = 2,3413 t/m’
Mext = luas x beban merata + ordinat max. x beban terpusat
Mxc =
x 7,0062 + x
x 2,3413
= 47,979
t.m.
a. Pada plat atas baja :
( ) ( ) 1600 = 152,82
+ 47,2 x2– 34,97x + 279,72 = 0
didapat : x1 = 22,58 x2 = 12,38 x1 , x2 = riel b. Pada plat bawah baja :
( ) ( ) 1600 = 152,82
+ 181,45 x2– 35x + 167,54 = 0
didapat : x1 = 29,28 m x2 = 5,72 m x1 , x2 = riel c. Pada sisi atas beton :
( ) x2– 34,96x + 666,67 = 0
didapat : x1 , x2 = 17,48 19 i
( dalam hal ini harga x tidak berlaku, berarti tegangan tekan beton yang terjadi jauh lebih kecil dari tegangan izin. Untuk penampang beton dan mutu beton sedemikian tidak perlu perkuatan sayap baja).
Maka yang menentukan dari 3 keadaan diatas ialah :
x1 = 29,28 m x2 = 5,72 m
Maka : panjang plat perkuatan sayap bawah baja ialah : 35 – 2 x 5,72 = 23,56 m
Cek tegangan :
X = 5,72 m Mx = 28,84 . (5,72 – 5,722 / 35)
= 138,1 t.m.
Mxc = 47,979 . (5,72 – 5,722 / 35)
= 229,59 t.m. a. Tegangan pada sisi atas sayap baja
= 732 + 226
= 585,27 + 1014,53
= 1600 kg/cm2 1600 kg/cm2…….(safe)
c. Tegangan pada sisi atas beton
= 23 < 90 kg/cm2…….(safe)
Panjang overlap = penambahan panjang plat perkuatan untuk menyalurkan gaya plat di ujung yang diputus. identik dengan panjang penyaluran pada konstruksi beton bertulang. Gaya tarik plat perkuatan pada overlap :
dimana : As = 3 x 30 = 90 cm2 (luas plat perkuatan)
Ambil tebal las sudut = 1/2 . S . √ = t
Panjang las perlu =
=
Ada dua sisi las, maka l1 = 51 / 2 = 25,5 cm
l1 bruto = 25,5 + 3 x 2,12 = 31,86 cm
Ambil l1 bruto = 30 cm, sisanya diujung plat dengan total panjang = 15 cm.
Gambar 3.22 Penambahan Panjang Plat Perkuatan
Maka, panjang total plat perkuatan sayap = 23,56 + 2 x 0,3 = 24,16 m.
3.10.8 Perencanaan Shear Connector
Menggunakan baut :
H = 120 mm
H / d = 12 / 2,0 = 6 > 5,5
̅
Gambar 323 Titik Berat Komposit Direncanakan 4 buah per baris
n = 4
n.Qa = 4 x 2088 = 8352 kg
Gambar 3.24 Profil Baut Ixc = cm4
Gambar 3.25 Garis Pengaruh Lintang dimana:
dan P1 = 28364 kg
= 8240 kg/m
= 1110 kg/m
= 4983,25 kg/m
= 387,5 kg/m
(koef.kejut)
= 227,024 (35 – x)2 + 1000,844 (35-x) – 133,57 x2
Shear connector didesain per jarak 3,5 m. X0 = 0 m D0 = 313134 kg (Dmax) X1 = 3,5 m D1 = 255155 kg
X2 = 7 m D2 = 199466 kg X3 = 10,5 m D3 = 146066 kg X4 = 14 m D4 = 94956 kg X5 = 17,5 m D5 = 46136 kg
syarat :
Total pada 10 gelagar = 10 x 448 = 4480 buah
3.10.9 Kontrol Lendutan
fmaks
=
+
= 64,33 + 5,66
= 69,98 mm fizin = L/500 = 35000/500 = 70 mm ….. (safe)
3.11. Perencanaan Sistem Komposit (LRFD)
Data-data lapangan :
Bentang ( l ) = 35 m Lebar jalur lalu lintas = 7,5 m Lebar trotoar = 1,5 m Jarak balok baja (as – as) = 1,85 m
= K350 = 29,05 Mpa
= 2400 kg/cm2
Gambar 3.26 Rencana Penampang Komposit Baja-Beton
3.11.2 Pradimensi
[image:54.595.118.547.85.207.2]h 1/30 L = 1/30 x 35 = 1,167 m
Gambar 3.27 Profil rencana
3.11.3 Lebar Efektif
Lebar efektif beton ( beff ) :
• Jarak gelagar ( as – as ) = 1,85 m = 185 cm • ¼ x L = ¼ x 35 = 8,75 m = 875 cm
• 12 tb = 12 ( 25 ) = 300 cm
Yang menentukan : b = 185 cm
Luas ekivalen ( beq ) =
Fbaja = (2x150) + 2(3x30) = 480 cm2
Feq = beq x tb = 18,5 x 25 = 462,5 cm2
Total = 942,5 cm2
Pusat Berat Baja
Bagian profil As As x
Sayap Atas Plat badan Sayap bawah
90 300
90
154,5 76,5
1,5
13905 22950 135
Total 480 cm2 36990 cm3
= 78 cm
(
)
462,5 (12,5 + 156) + 480 . 78 =
. 942,5
= 122,41 cm
= h
= 156
– 122,41 = 33,59 cm=
= 33,59 + 25 = 58,59 cm
=
+ 480 (122,41 – 78)2 + 462,5 (33,59 + ½ .25)2= 3.545.202 cm4
Maka data-data yang di dapat antara lain :
Ix profil = 1.616.040 cm4 Iy profil = 13512,5 cm4 Ix komposit = 3.545.202 cm4 Wx profil = Sx = 20718 cm3
Beban total dipikul sama rata oleh setiap gelagar. Karena pelaksanaan komposit tidak memakai perancah, berarti beban mati sebelum mengeras dipikul oleh balok baja. Beban bergerak dan beban tambahan dipikul oleh balok komposit.
Gambar 3.28 Penampang Melintang
Beban yang akan dianalisa satu jalur saja untuk mempermudah perhitungan. 1. Berat sendiri :
a. Berat gelagar baja = 5 x (2x0,03x0,3 + 0,02x1,5) x 7850 kg/m2 = 1884 kg/m
b. Berat pengaku (jarak 5 m) = n x B x
= 7 x 7,5 x
= 99 kg/m
c. Berat lantai beton = (0,4+1,5+8) x 0,25 x 2400 kg/m3= 5940 kg/m 2. Beban tambahan :
a. Berat aspal = 0,05 x 7,5 x 2000 = 750 kg/m b. Berat batu bata =
= 360 kg/m
Beban Faktor beban Besar beban (kg/m) Beban Ultimit (kg/m)
Balok baja 1,1 1884 + 99 = 1983 2182
Slab beton 1,3 5940 7722
Aspal + batu bata (beban tambahan)
2 750+360 = 1110 2220
Berat sendiri yang akan dipikul per balok sebelum kompsoit = beban balok baja + Slab beton =
= 1981 kg/m
Berat tambahan yang dipikul per balok =
= 444 kg/m
3. Beban hidup
L = 35 m > 30 m
Beban merata (q) = 2,2 – 1,1/60 (L – 30) = 2,2 – 1,1/60 (35 – 30) = 2,1083 ton/m/jalur
–
= 4,98325 ton/m = 4983,25 kg/m
Beban terpusat (q) = 12 t/jalur
–
= 1,55 x 250 kg/m
2 = 387,5 kg/mKoef. Kejut = 1 +
= 1,235
3.11.5 Perhitungan Momen dan Lintang
Mbs = 1/8.
. L2
= 1/8. 1981. 352 = 303289 kgm Mbt = 1/8.
. L2 = 1/8. 444 . 352 = 67988 kgm
Mbg = (1/4 . 28364 . 35 + 1/8 . 4983,25 . 352) 1,235 + 1/8 . 387,5 . 352 = (1.308.224)/5 kgm = 261645 kgm
Vu =
= 1/2 (1981 + 444 +
+) x 35 + 1/2 x
28364 = 75418 kg
a. Untuk desain terhadap beban konstruksi (aksi komposit belum bekerja, karena beton belum mengeras).
Sebelum komposit, beban konstruksi terdiri dari :
beban balok WF, beban Slab dan beban diapragma.(tanpa beban hidup) Mu = 303289 kgm
b. Sesudah komposit (beton sudah mengeras dan beban hidup telah bekerja) Mu = 303289 kgm + 67988 kgm + 261645 kgm = 632922 kgm
Vu = 75418 kg
3.11.6 Kontrol kuat Momen lentur
3.11.6.1 Sebelum komposit
Kontrol tekuk lokal
Untuk sayap ( ) : Untuk badan ( : √ √ √ √
5 ≤ 10,75 75 ≤ 108,44
Penampang profil kompak sehingga dapat mencegah terjadinya tekuk lokal. Kontrol tekuk lateral
L = Balok diafragma dipasang setiap jarak 5 m sebagai penopang lateral Lp = 1,76 ry √
Dimana ry = √
=
√
= 5,305 cm = 53,05 mm
Lp = 1,76 x 53,05 x √ = 2761,86 mm = 2,76 m
J = = 9400000 mm4
Cw =
= = 7,6 x 1013
X1 = √
=
√
= 9330,52 mm4/N2 X2 =
=
= 0,0017
Lr = (
) √ √ ( )
=
√ √
= 8276 mm = 8,28 m
Lp (= 2,76 m) < L (= 5 m) < Lr (= 8,28 m) Bentang menengah Cb =
Mmax = 303289 kgm = 3032,89 kNm
[image:61.595.107.479.67.756.2]MA = 2816,255 kN.m (Momen pada 1/4 bentang tak terkekang) MB = 3032,89 kN.m (Momen pada tengah bentang tak terkekang) MC = 2816,255 kN.m (Momen pada 3/4 bentang tak terkekang)
Gambar 3.29 Diagram Momen
Cb =
Mr =
= 20718 x 103 x (240 – 70) = 3522060000 N.mm = 3522,06 kN.m Mp = Zx.fy
ZX = ( ) ( )
= = 23598 cm3
Mp = 23598 x 103 x 240 = 5663520000 N.mm = 5663,52 kN.m Mn = ( )
=
= 4962,33 < Mp (=5663,52 kN.m) Фb.Mn = 0,9 x 4962,33 = 4466 kN.m
Фb.Mn (=4466 kN.m) > Mu (=3032,89 kN.m)……… (Aman)
3.11.6.2 Sesudah komposit
Mu = 632922 kgm = 6329,22 knm
Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja : a =
=
= 252,18 mm > ts
(= 250 mm)
didalam penampang bajanya, dengan demikian sumbu netral plastis akan berada dalam penampang baja.
Cc = 0,85 x f’c x bE x ts
= 0,85 x 29,05 x 1850 x 250 = 11420281,25 N
Cs =
=
= 49859,375 N
Tinggi blok tekan pada sayap profil baja dihitung sebagai berikut : df =
=
= 0,69 mm < tf (= 30 mm)
Lokasi titik berat dari bagian tarik profil baja adalah:
ȳ =
( ) – ( ) ( )
( ) ( )
=
–
= 567 mm
= 1500 + – 567 = 1058 mm
d’’2 = d - ȳ -
= 1500 – 567 – = 932,65 mm
Kuat lentur nominal dari komponen struktur komposit tersebut : Mn = Cc x d’2 + Cs x d’’2
= (11420281,25 x 1058) + (49859,375 x 932,65) = 1,21 x 1010 Nmm
= 12129 kNm Kontrol momen batas :
≤ √
≤
√
75 ≤ 108,44 (plastis)
Mn kuat momen nominal yang dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit. Фb = 0,85
Kuat lentur rencana : ФbMn = 0,85 x 12129
= 10309 kN-m Syarat momen :
Mu ≤ Фb . Mn
Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar dari momen akibat beban ultimit, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.
3.11.7 Kontrol geser
Vu = 75418 kg = 754,18 kN Cek kelangsingan pelat badan profil :
√
Dengan :k
n =a = Jarak antar pengaku lateral pada penampang kn =
= 5,45 mm
√
75 ≤ 75,96 (Plastis)
Maka kuat geser nominal dengan leleh pada pelat badan dihitung sebagai berikut: Vn = 0,6.fyw.Aw
Aw = Luas kotor pelat badan karna kuat geser nominal, dianggap disumbangkan hanya oleh pelat badan.
Vn = 0,6.fy.Aw
Vn = 0,6 x 240 x 1500 x 20
ФVn = 0,9 x 4320 kN
ФVn = 3888 kN > Vu (=754,18 kN)……….(Aman)
3.11.8 Perencanaan Shear Connector
Menggunakan baut :
H = 120 mm
H / d = 12 / 2,0 = 6 > 5,5
̅
[image:66.595.183.457.366.546.2]a = 55 d2√ = 55 22√ = 2088 kg
Gambar 330 Titik Berat Komposit Direncanakan 4 buah per baris
n = 4
Gambar 3.31 Profil Baut Ixc = 3.545.202 cm4
[image:67.595.129.470.121.661.2]
25141 cm2
Gambar 3.32 Garis Pengaruh Lintang dimana:
P1 = 28364 kg
= 2182 + 7722 = 9904 kg/m
= 2220 kg/m
= 4983,25 kg/m
= 387,5 kg/m
(koef.kejut)
= 266,654 (35 – x)2 + 1000,844 (35-x) – 173,2 x2 Shear connector didesain per jarak 3,5 m.
X0 = 0 m D0 = 361681 kg (Dmax) X1 = 3,5 m D1 = 293993 kg
X2 = 7 m D2 = 228594 kg X3 = 10,5 m D3 = 165485 kg X4 = 14 m D4 = 104665 kg X5 = 17,5 m D5 = 46136 kg
syarat :
Total baut 1 gelagar memanjang :
Total pada 10 gelagar = 10 x 448 = 4480 buah
3.11.9 Kontrol lendutan
Wtot = 1981 + 444 + + = 3500 kg/m P = 28364 kg
fmaks
=
+
= 9,18 + 0,68
3.12 Perbandingan Dimensi Komposit
Tabel 3.24. Perbandingan Tampang Profil cara ASD dan LRFD Komposit Tampang Profil Luas
(cm2) Berat (kg)
Cara
ASD 550
(2(0,03x0,3) +0,02x1,4) m2 x 35m x7850 kg/m3 + (0,03x0,3)m2x 23,56 m x 7850 kg/m3 =
14303,014 + sambungan-sambungan balok (10% x 14303,014 ) =
15733,32
Cara
LRFD 480
(2(0,03x0,3) +0,02x1,5) m2 x 35m x7850 kg/m3 = 13188 + sambungan-sambungan balok (10% x 13188 ) =
3.13 Perbandingan Estimasi Biaya Struktur
Tabel 3.25. Rekapitulasi biaya balok precast dan komposit
No Uraian
Volume Harga Satuan (Rp)
Jumlah Harga (Rp) Jumlah Satuan
1
Balok Girder
1 unit 330.000.000,00 330.000.000,00
2 ASD 15733,32 kg 12.000,00 188.799.840,00
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan serta analisa di atas dapat disimpulkan beberapa hal berikut: 1. Struktur balok prategang jembatan dengan H=1,70 m aman terhadap beban
yang terjadi
2. Untuk Struktur Komposit, perhitungan dengan metode ASD (elastis), dapat digunakan profil I 1460x300x20x30 dengan plat perkuatan sayap (300x30) mm sepanjang 23,56 m pada bentang, luas total profil 550 cm2, berat total baja 15733,32 kg, shear connector baut 20 mm dan H = 120 mm sebanyak 448 buah pada tiap gelagar memanjang.
3. Bila dihitung dengan metode LRFD, dapat digunakan profil I 1560x300x20x30, luas total profil 480 cm2, dan berat profil 14506,8 kg, shear connector baut
20 mm dan H = 120 mm sebanyak 448 buah pada tiap gelagar memanjang. 4. Dari hasil perhitungan perbandingan biaya material struktur, terbukti bahwa struktur
komposit lebih hemat dibandingkan struktur prategang. Dan juga perhitungan dengan metode LRFD sedikit lebih hemat dibandingkan metode ASD.
4.2 Saran
Dari kesimpulan di atas dapat diambil saran.
rancangan lebih kuat akan mengurangi biaya pelaksanaan.
2. Penambahan tebal plat perkuatan sayap merupakan solusi alternatif dalam mengurangi tinggi profil baja.
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 Umum
Balok merupakan komponen struktur jembatan yang penting. Balok pada jembatan ini berfungsi untuk memikul sekaligus menyalurkan beban dari lantai kendaraan ke kolom-kolom jembatan atau disebut dengan pier.
Balok jembatan yang sering kita jumpai dapat berupa baja ataupun beton bertulang. Balok dengan bahan baja umumnya dijumpai pada jembatan komposit yaitu balok baja yang digabungkan dengan slab beton di atasnya, sedangkan balok beton bertulang biasa banyak dijumpai pada jembatan dengan bentang pendek.
Balok beton bertulang biasa memiliki keterbatasan bila digunakan untuk bentang yang panjang. Balok dengan bentang yang panjang akan mengakibatkan beban yang lebih besar pula.Hal ini akan berpengaruh pada penampang balok beton yang lebih besar lagi, sehingga tidak efisien dalam memikul beban serta dalam biaya konstruksi.
Gambar 2.1 Retak pada Struktur Beton Bertulang [Budiadi, 2008]
Untuk meminimalisir keretakan yang terjadi akibat tarik tersebut, diberikan gaya eksentris dalam arah longitudinal elemen struktur tersebut. Gaya ini bekerja dengan mengurangi tegangan tarik yang terjadi pada daerah tumpuan dan daerah kritis pada saat beban bekerja. Akibat gaya ini hampir semua elemen beton memikul tekan pada saat semua beban rencana bekerja di struktur tersebut.
Gaya longitudinal di atas disebut gaya pratekan, yaitu gaya tekan yang mengakibatkan tegangan awal pada penampang di sepanjang bentang sebelum beban rencana bekerja.
Banyak buku yang menyebutkan nama yang berbeda sebagai penggagas pratekan ini, namun menurut Andri Budiadi (2008) system penegangan ini mulai digunakan pada tahun 1886 saat PH. Jackson dari Amerika Serikat membuat konstruksi pelat atap.
[image:75.595.159.470.579.684.2]Atas gagasan inilah konsep gelagar beton bertulang konvensional berkembang pesat menjadi beton prategang. Dengan konsep ini penggunaan beton pada konstruksi jembatan tidak lagi hanya sebatas beton dengan gelagar pendek namun mampu menghasilkan jembatan beton dengan gelagar menengah hingga panjang.
Sehingga dapat kita simpulkan beton prategang adalah beton yang diberi tegangan awal sebelum beban bekerja untuk mengimbangi beban luar yang akan dipikulkan kepadanya, sehingga seluruh komponen beton dapat bekerja secara optimal. Yang dimaksudkan optimal yaitu keseluruhan beton menerima gaya tekan sehingga sifat alami beton bekerja optimal yaitu kuat terhadap tekan.
Menurut Manual Bina Marga,Perencanaan Struktur Beton Pratekan untuk Jembatan (2011), beberapa keuntungan digunakannya sistem beton pratekan adalah:
1. Terhindar dari retak terbuka di daerah tarik, sehingga dengan demikian beton pratekan lebih tahan terhadap penetrasi klorida
2. Lebih kedap air, sehingga air pada plat jembatan tidak mudah meresap. 3. Dapat diperoleh defleksi struktur yang lebih kecil sehingga terbetuknya
lawan lendut (chamber) dari konfigurasi layout kabel prategang sepanjang elemen.
4. Penampang struktur lebih kecil/langsing karena seluruh luas penampang dapat digunakan secara efektif.
6. Karena kabel prategang menggunakan mutu baja tinggi, sehingga kapasitas penampangnya jauh lebih besar daripada tulangan biasa dengan luas tulangan yang sama
2.2 Proses Pencetakan Beton
Salah satu butir pekerjaan pada proyek yaitu pencetakan beton. Beradasarkan tempat pencetakannya, balok girder dibedakan atas dua jenis:
1. Cast in Place
[image:77.595.229.434.475.653.2]Pada metode ini beton dicetak langsung di lapangan. Metode ini membutuhkan waktu pelaksanaan konstruksi yang lebih lama, sebab beton yang dicetak harus ditunggu sampai umur rencana kemudian dapat mengerjakan kostruksi diatasnya. Namun metode ini sangat efisien untuk proyek dengan akses transportasi yang sulit.
2. Precast
Precast merupakan metode pencetakan beton yang dilakukan di pabrik. Pada metode ini, beton telah dikerjakan terlebih dahulu di pabrik meskipun pekerjaan di lapangan belum sampai pada tahap teresebut. Beton yang telah dicetak di pabrik akan dikirim ke lokasi proyek dengan menggunakan flat bed jika umur rencana sudah memenuhi.
[image:78.595.216.451.446.610.2]Metode ini sangat baik diterapkan di lapangan sehingga dapat mengefisienkan waktu pelaksanaan konstruksi.Metode ini juga cocok untuk proyek dengan lahan yang sempit, dimana tidak tersedianya lahan untuk pencetakan balok di lapangan.Kekurangan dari metode ini tidak bisa dipakai jika akses menuju proyek tidak memadai. Hal ini akan menghambat pengiriman beton dari pabrik menuju proyek.
Gambar 2.4 Pencetakan Balok di Pabrik [Wika Beton]
2.3 Proses Penarikan Kabel (Stressing)
2.3.1 Pratarik
Metode ini biasanya dilakukan di pabrik. Pada metode ini kabel ditarik terlebih dahulu, kemudian beton dicor pada cetakan bersamaan dengan kabel tersebut. Jika kekuatan beton sudah mencapai kekuatan rencana, maka kabel di potong. Pada saat baja mengalami kontraksi, maka beton akan tertekan. Metode ini tidak menggunakan duct, yaitu saluran kabel di dalam beton.Metode ini hanya bisa dilakukan untuk tendon yang lurus saja, dan tidak memungkinkan untuk tendon berbentuk kurva karena pengerjaan yang sulit.
a. Kabel di tarik dan diangkur
b. Beton dicorbersamaan dengan kabel dan dibiarkan mengeras
[image:79.595.156.480.326.468.2]2.3.2 Pascatarik
Proses penarikan kabel metode ini biasanya dilakukan di lapangan. Penarikan dilakukan setelah beton mengeras. Dengan metode ini memungkinkan membentuk kabel menjadi kurva karena sebelum beton dicor, terlebih dahulu disediakan duct (saluran kabel). Dengan adanya duct ini kita dapat membentuk alur kabel nantinya setelah beton mengeras.
a. Kabel Dimasukkan ke Dalam Duct Setelah Beton Mengeras
b. Kabel Ditarik
[image:80.595.206.454.377.521.2]d. Kabel Diangkur dan Di-grouting
Gambar 2.6 Metode Penarikan Kabel Pasca Tarik
2.4 Jenis Balok Girder
Berdasarkan bentuk tampang, girder beton jembatan secara umum dibedakan atas 3 jenis yaitu PCI girder, PCU girder, dan box girder.
2.4.1 PCI Girder
dalam satu bentang jembatan. Contoh struktur yang menggunakan PCI girder yaitu pada Jembatan Sudirman ini dan banyak konstruksi lainnya.
Gambar 2.7 Bentuk tampang balok girder PCI Girder
2.4.2 PCU Girder
PCU (Precast-Prestress Concrete U Girder) adalah balok girder yang memiliki bentuk tampang huruf U. Sama halnya seperti I girder, dalam satu bentang jembatan terdiri atas beberapa balok girder (balok segmental). Salah satu contoh penggunaan PCU girder ini adalah pada jembatan fly-over Amplas Medan. Jenis yang terakhir adalah box girder.
[image:81.595.165.461.525.637.2]2.4.3 Box Girder
Box girder adalah jenis girder yang memiliki bentuk tampang box persegi. Contoh penggunaan box girder adalah pada jembatan fly-over Simpang Pos Medan.
[image:82.595.230.396.220.394.2]Bentuk tampang tersebut dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.9 Bentuk tampang balok girderBox Girder [https://dukenmarga. wordpress.com/category/sipil/]
2.5 Peraturan Pembebanan
Sebelum melakukan perhitungan analisa struktur, hal yang terlebih dahulu dilakukan yaitu menganalisa beban-beban yang akan bekerja. Peraturan pembebanan yang tersedia sangatlah banyak, sehingga terkadang menyulitkan perencana untuk menentukan peraturan mana yang harus ia pakai. Peraturan-peraturan tersebut diantaranya AASHTO, PPPJJR 1987, BMS 1992, dan RSNI 2005. Pada tugas akhir ini saya menggunakan peraturan RSNI 2005 sebagai acuan dalam menganalisa beban-beban rencana.
Beban-beban rencana dapat dikategorikan sebagai berikut: 1. Beban mati
3. Beban kejut
2.5.1 Beban mati
[image:83.595.149.463.260.735.2]Menurut RSNI 2005, beban mati adalah semua beban tetap yang berasal dari berat sendiri jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan yang dianggap merupakan satu kesatuan tetap dengannya.
Tabel 2.1 Berat Isi Untuk Beban Mati (kN/m3)
No. Bahan Berat/ Satuan Isi
(kN/m3)
Kerapatan Massa (kg/m3)
1 Campuran aluminium 26,7 2720
2 Lapisan permukaan beraspal
22,0 2240
3 Besi tuang 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 Beton bertulang 23,5-25,5 2400-2600
11 Timbal 111 11400
13 Batu pasangan 23,5 2400
14 Neoprin 11,3 1150
15 Pasir kering 15,7-17,2 1600-1760
16 Pasir basah 18,0-18,8 1840-1920
17 Lumpur lunak 17,2 1760
18 Baja 77,0 7850
19 Kayu (ringan) 7,8 800
20 Kayu (keras) 11,0 1120
21 Air murni 9,8 1000
22 Air garam 10,0 1025
23 Besi tempa 75,5 7680
(Sumber: RSNI Standar Pembebanan untuk Jembatan 2005)
Beban mati dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu beban mati primer dan beban mati sekunder. Beban mati primer adalah beban yang berupa berat sendiri dari pelat dan sistem lainnya yang dipikul langsung oleh masing-masing gelagar jembatan. Sedangkan beban mati sekunder adalah beban-beban yang berupa berat kerb, trotoar, tiang sandaran, dan lain-lain yang dipasang setelah pelat dicor.
2.5.2 Beban hidup
Secara umum, yang menjadi penentu dalam perhitungan jembatan dengan bentang sedang sampai panjang adalah beban “D”, sedangkan beban “T”
digunakan untuk bentang pendek.
2.5.2.1 Lajur lalu lintas rencana
Lajur lalu lintas rencana harus memiliki lebar 2,75 m. Jumlah maksimum lajur lalulintas untuk berbagai lebar jembatan dapat dilihat pada tabel berikut
Tabel 2.2 Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana Tipe Jembatan (1) Lebar Jalur Kendaraan
(m) (2)
Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana (n1)
Satu lajur 4,0 - 5,0 1
Dua arah, tanpa median 5,5 – 8,25 11,3 – 15,0
2 (3) 4 Banyak arah 8,25 – 11,25
11,3 – 15,0 15,1 – 18,75 18,8 – 22,5
3 4 5 6
CATATAN (1) Untuk jembatan tipe lain, jumlah lajur lalu lintas rencana harus ditentukan oleh instansi yang berwenang.
CATATAN (2) Lebar jalur kendaraan adalah jarak minimum antara kerb atau rintangan untuk satu arah atau jarak antara kerb/rintangan/median untuk banyak arah.
karena hal ini akan memberikan kesan kepada pengemudi seolah-olah memungkinkan untuk menyiap.
(Sumber: RSNI Standar Pembebanan untuk Jembatan 2005)
2.5.2.2 Beban truk “T”
Beban truk “T” adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan
[image:86.595.113.495.383.617.2]pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana (RSNI 2005). Dalam perencanaan hanya diterapkan satu truk tiap lajur rencana. Jarak antara dua as truk tersebut dapat diubah-ubah 4 sampai 9 meter agar diperoleh pembebanan maksimum pada arah memanjang jembatan. Besar pembebanan dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.10 Pembebanan truk “T” (500 kN) [RSNI T-02-2005]
Tabel 2.3 Faktor Distribusi Untuk Pembebanan Truk “T”
Jenis bangunan
atas Jembatan jalur tunggal Jembatan jalur majemuk Pelat lantai beton
di atas:
- balok baja I atau balok beton
pratekan - balok beton bertulang T - balok kayu
S/4,2
(bila S>3,0 m lihat catatan 1)
S/4,0
(bila S>1,8 m lihat catatan 1) S/4,8
(bila S>3,7 m lihat catatan 1)
S/3,4
(bila S>4,3 m lihat catatan 1)
S/3,6
(bila S>3,0 m lihat catatan 1) S/4,2
(bila S>4,9 m lihat catatan 1)
Lantai papan kayu S/2,4 S/2,2
Lantai baja gelombang tebal 50 mm atau lebih
S/3,3 S/2,7
Kisi-kisi baja
kurang dari tebal 100 mm
tebal 100 mm atau lebih
S/2,6
S/3,6
(bila S>3,6 m lihat catatan 1)
S/2,4
S/3,0
(bila S>3,2 m lihat catatan 1) CATATAN 1 Dalam hal ini, beban pada tiap balok memanjang adalah reaksi beban
roda dengan menganggap lantai antara gelagar ssebagai balok sederhana
CATATAN 2 Geser balok dihitung untuk beban roda dengan reaksi 2S yang disebabkan oleh S/factor ≥ 0,5
CATATAN 3 S adalah jarak rata-rata antara balok memanjang
Kriteria pengambilan bentang efektif S adalah sebagai berikut:
a. Untuk pelat lantai yang bersatu dengan balok atau dinding (tanpa peninggian), S = bentang bersih
b. Untuk [pelat lantai yang didukung pada gelagar dari bahan berbeda atau tidak dicor menjadi kesatuan, S = bentang bersih+setengah lebar dudukan tumpuan.
Faktor beban dinamis (FBD) merupakan hasil pengaruh antara beban kendaraan yang bergerak dengan jembatan.Untuk pembebanan truk ditetapkan sebesar 30%. Harga ini dikhususkan untuk bangunan yang berada di atas permukaan tanah.
2.5.2.3 Beban lajur “D”
Beban lajur D merupakan beban yang bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Besarnya beban lajur bergantung pada besarnya lebar jalur kendaraan rencana.
Beban lajur D terdiri atas 2 jenis yaitu beban terbagi rata, dan beban garis.
a. Beban terbagi rata
Beban ini dilambangkan q kPa dengan intensitas beban bergantung pada panjang bentang total yang dibebani. Besarnya beban yaitu sebagai berikut:
L ≤ 30 m ; q = 9,0 kPa
L > 30 m ; q dapat dilihat pada grafik dibawah Dengan:
L adalah panjang total jembatan yang dibebani (meter)
Gambar 2.11 Beban “D”: beban terbagi rata vs panjang bentang yang dibebani [RSNI T-02-2005]
b. Beban garis
Beban ini dilambangkan p kN/m dengan arah yang tegak lurus terhadap arus lalu lintas pada jembatan. Besar beban garis yaitu 49 kN/m.
[image:89.595.140.487.111.319.2]Faktor beban dinamik (FBD) untuk beban lajur garis “D” dapat dilihat dalam
gambar berikut
[image:89.595.141.484.526.719.2]Sistem pembebanan beban terbagi rata dan beban garis dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.13 Beban lajur “D” [RSNI T-02-2005]
Penyebaran beban “D” harus diperhatikan dan memenuhi persyaratan sebagaimana yang tertera pada RSNI T-02-2005 yaitu sebagai berikut:
1. Bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka beban “D” harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100%.
2. Apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5 m, beban”D” harus ditempatkan pada jumlah lajur lalu lintas rencana (n1) yang berdekatan (table 2.2) dengan intensitas 100%. Hasilnya adalah beban garis ekuivalen sebesar n1x2,75 q kN/m dan beban terpusat ekuivalen sebesar n1 x 2,75 p kN, kedua-duanya bekerja berupa strip pada jalur selebar n1 x 2,75 m.
3. Lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana saja pada jalur jembatan. Beban “D” tambahan harus ditempatkan
[image:90.595.120.499.143.340.2]Gambar 2.14 Penyebaran pembebanan arah melintang
2.6 Kombinasi Pembebanan
Kombinasi beban rencana dikelompokkan ke dalam kelompok-kelompok-kelompok yaitu:
a. Kombinasi dalam batas daya layan b. Kombinasi dalam batas ultimit
c. Kombinasi dalam perencanaan berdasarkan tegangan kerja
Tabel 2.4 Faktor Pembebanan Pasal
No Aksi
Lamanya waktu (3)
Faktor Beban pada Keadaan Batass
Nama Simbol
(1)
Daya Layan K S;xx;
Ultimit K U;;XX;
Normal Terkurangi
5.2 Berat Sendiri PMS Tetap 1,0 *(3) *(3)
5.3 Beban Mati
Tambahan PMA Tetap
1,0/1,3 (3) 2,0/1,4 (3) 0,7/0,8 (3) 5.4 Penyusutan
dan Rangkak PSR Tetap 1,0 1,0 N/A
5.5 Prategang PPR Tetap 1,0 1,0 N/A
5.6 Tekanan Tanah PTA Tetap 1,0 *(3) *(3)
5.7 Beban
Pelaksanaan Tetap
PPL Tetap 1,0 1,25 N/A
6.3 Beban Lajur
“D” TTD Trans 1,0 1,8 N/A
6.4 Beban Truk
“T” TTT Trans 1,0 1,8 N/A
6.7 Gaya Rem TTB Trans 1,0 1,8 N/A
6.8 Gaya
Sentrifugal TTR Trans 1,0 1,8 N/A
6.9 Beban Trotoar TTP Trans 1,0 1,8 N/A
6.10 Beban-Beban
Tumbukan TTC Trans *(3) *(3) N/A
7.2 Penurunan PES Tetap 1,0 N/A N/A
7.3 Temperatur TET Trans 1,0 1,2 0,8
7.4 Aliran/Benda
7.5 Hidro/Daya
Apung TEU Trans 1,0 1,0 1,0
7.6 Angin TEW Trans 1,0 1,2 N/A
7.7 Gempa TEQ Trans N/A 1,0 N/A
8.1 Gesekan TBF Trans 1,