Culvert(Excel)

DIMENSI BOX CULVERT

Lebarbox

L=

5.50

Tinggi box

H =

3.00

Tebal plat lantai

h

₁

=

0.40

Tebal plat dinding

h

₂

=

0.35

Tebal plat fondasi

h

3

=

0.35

DIMENSI WING WALL

Panjang wing wall

c =

2.00

Tinggi wing wall bagian ujung

d =

1.50

Tebal wing wal

_t

_w

₌

0.25

DIMENSI LAINNYA

Tebal plat injak (approach slab)

_t

s

=

0.20

Tebal lapisan aspal

_t

a

=

0.05

Kuattekanbeton

f

5

' =0.83*K/10 =

20.75 Modulus elastik

E = 0.043 *(W

5

)

l.5

*

I f

5

' =

24484

Angka poisson U

=

0.2

Modulus geser

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

10202

Koefisien muai panjang untuk beton, a

=

1.0E-05

Teganganlelehbaja,

f

G

=U*10 =

390

Untuk bajatulangan dengan 0 ~ 12mm:

U -

24

Teganganlelehbaja,

f

G

=U*10 =

240

Mutu beton: K -

250

Mutu baja:

Specific Gravity kN/m3

Berat beton bertulang

W

5

=

25.00

Berat beton tidak bertulang (beton rabat)

W'

5

=

24.00

Berataspalpadat

W

a

=

22.00

Beratjenis air

W

W

=

9.80

Berattanahdipadatkan

W

s

Berat sendiri plat lantai, QMS = h₁ * w c = 10.00 kN/m

Berat sendiri plat dinding, P

NO JENIS _TEBAL (m) BERAT (kNIm3) BEBAN kNIm 1 Lapisan aspal 0.05 22.00 1.10 2 Air hujan 0.05 9.80 0.49 1.59 Beban mati tambahan:

Q

MA

=

w

s

=

17.20

=

₃₅

C= 0

R

2.00 1.75

1.00 m m kN/m

Temperatur maksimum rata-rata, T

max = 40 oC

Temperatur minimum rata-rata, T

min = 15

o

C

Koefisien muai panjang untuk beton,

a

= 1.0E-05 /°C

Modulus elastis beton, E = 24484 kPa

Perbedaan temperatur pada plat lantai, _{AT = (}T

max - Tmin ) / 2 = 12.5

O

3.00 m

K

a

=

0.388773

0.21150 _{ws =} 17.20 _kN/m3

0.940077

cos2

0

*{ 1 +

I

(sin

4)'

*sin (4

)

' -

0)

)Icos

0

} = 1.278313 K

aG = cos2(4

)

' -

0

)I[ cos2

0

*{1 +

I

(sin

4)'

* sin (4

)

' -

0

))Icos

0

}] = 0.735404 AK

aG = KaG - Ka = 0.346632

No Jenis Beban _Faktor Beban

KOMB-1 KOMB-2 KOMB-3

AKSI TETAP

1 Berat sendiri (MS) K

MS 1.30 1.30 1.30

2 Beban mati tambahan (MA) K

MA 2.00 2.00 2.00 3Tekanantanah(TA) K TA 1.25 1.25 1.25 AKSI TRANSIEN 4 Beban truk "T" (TT) K TT 2.00 1.00 5 Gaya rem (TB) K TB 2.00 1.00 AKSI LINGKUNGAN

6 Beban angin (EW) K

EW 1.00 1.20

7 Pengaruh temperatur (ET) K

ET 1.00 1.20

8 Beban gempa statik (EQ) K

EQ 1.00

9 Tekanan tanah dinamis (EQ) K

Frame Station OutputCase _Pu ~u Mu Text m Text KN KN KN-m 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 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

TABLE: Element Forces - Frames

PLAT DINDING

Frame Station OutputCase _Pu ~u Mu 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

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

275.195 kNm 143.970 kN 225.362 185.714 kNm 111.629 kN kN

Mutu beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

_20.75

Mutu baja: U - 39 Tegangan leleh baja

f

y

=

390

400 50 2.00E+05 0.85 0.023297 5.498053 0.80 275.195 350 1000 343.994 2.80811 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 =

Rasio tulangan yang diperlukan:

p = 0. 85 * f

c U

I f

y

* [ 1 ! ~ *

[1 _2* R

n

I(0.85*f

cU

)]=

0.00789

Rasio tulangan minimum,

p = 0.5 I f

y

=

min 0.0012

Rasio tulangan yang digunakan,

p =

0.00789

Luas tulangan yang diperlukan,

A

s

= p * b * d =

2760.

Rn < Rmax (OK) mm

s = it I 4 * D2 * b I As = 177.796 3272 2 s = it I 4 * D2 _{* b I A} s = 160.253 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 D25 - 150 = it I4*D2 *bIs = As' = 30%*A _s = mm 2 mm 2 mm mm D13 D13 - 150 =itI4*D2_{*bIs =} 885 mm2

20.75 1.367 MPa 0.60 140.00 0.40 0.30

t

a

=

0.25 m

b=

0.50 m

u

=a+2*t

a 1.2 m = 1200 mm 1.4 m = 1400 mm 350 mm 1820000 2487.14 1492.289 kN 2.0 280.000 kN

Mutu Beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

MPa Kuat geser pons yang disyaratkan,

f

v

= 0.3 * @ f

c

'=

Faktor reduksi kekuatan geser pons,

=

Beban roda truk pada slab,

h=

P

TT

=

m

a=

kN m

Faktor beban ultimit, KTT

=

Beban ultimit roda truk pada slab,

P

u

=

KTT

* P

TT

*1 0

-3

=

v=b+2*t

a

+h=

Tebal efektif plat,

d =

Luas bidang geser pons,

A

v

= 2 * ( u + h ) * d =

mm2 kN Gaya geser pons nominal,

P

n

= A

v

* f

v

*10

-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

Tulangan tarik (As): D 25

Tulangantekan(As'): D 25

Rasio tul. tarik p = 0.701 _{As =} 2454.37

Rasio tul. tekan p' = 0.701 _{As' =} 2454.37

Rasio tulangan total = 1.402 tul. total = 4908.74

I -200 mm2 mm2 mm2 I -200 % % % Luas

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

qc = nilai konus pada kedalaman Z,

q

c

=

73

L= Lebarfondasi,

L=

5.50

q

a

=q

c

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

2

=

1.624

N =

_{nilai SPT hasil pengujian,}

N =

₁₂

L=

_{Lebarfondasi,}

L=

_5.50

Z =

_{Kedalaman fondasi,}

Z =

_1.00

K

d

=1+0.33*Z/L=

1.06 Diambil,

K

d

=

1.06 167.6727

q

a

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

d

=

17

N

q

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

= 8

N

y

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

= 7

q

ult

=1.3*C*N

c

+y*Z*N

q

+0.5*y*L*N

_y

=

502

No Uraian Daya Dukung Tanah

_q

a

(kN/m2₎

1 Pengujian Sondir (Meyerhoff) 162

2 Pengujian SPT (Bowles) 168

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

160

0.65

104

Dayadukungtanahterkecil,

q

a

=

Diambil daya dukung nominal tanah:

q

a

=

Faktor reduksi kekuatan,

4

=

Kapasitasdukungtanah,

4

*

q

a

=

Mutu beton: K - 250 Kuat tekan beton,

f

c

'=

20.75 Mutu baja : U - 39 Tegangan leleh baja

f

y

=

390

Modulus elastis baja,

E

s

=

2.00E+05 Faktor bentuk distribusi tegangan beton, 1

=

0.85

Faktor reduksi kekuatan lentur, 4

=

0.80 Ditinjau slab beton selebar 1 m,

b =

1000

Tebal slab fondasi,

h =

350 Jarak tulangan terhadap sisi luar beton,

d' =

50

Tebal efektif slab beton,

d = h - d' =

300

p_b

=

~₁

* 0.85 * f

c

'/ f

y

* 600 / ( 600 + f

y

) =

0.023297 R

max

= 0.75 *

p_b

* f

y

* [1 - 11*0.75*

p_b

* f

y

/ ( 0.85 * f

c

')] =

5.498053 Momen nominal rencana,

M

n

= M

u

/

4

=

253.678 Faktortahanan momen,

R

n

= M

n

* 10

!6

/( b * d

2

) =

2.81865

Rasio tulangan yang diperlukan:

p

=

0.00792

Rasio tulangan minimum, p

= 0.5 / f

y

=

min 0.00299

Rasio tulangan yang digunakan, p

=

0.00792

Luas tulangan yang diperlukan,

A

s

=

p *

b * d =

1267.36

Rn < Rmax (OK) mm

s = Tt / 4 * D2 * b / As = 387.321 D25 2454 380 s = Tt / 4 * D2 * b / As = 349.105 D13 =Tt/4*D2*b/s = 664 mm2 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 -200 =Tt/4*D2*b/s = As' = 30%*A _s = mm2 mm2 mm mm D13 -200

PERHITUNGAN STRUKTUR BOX CULVERT

JEMBATAN KALIBAYEM D.I. YOGYAKARTA

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

A. DATA BOX CULVERT

t

a

c

d

H

h

2

h

1

h

3

L

t

s

Sheet1 m m m m m m m m m m m

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

B. BAHAN STRUKTUR

MPa MPa MPa /°C MPa MPa Sheet3

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

I. ANALISIS BEBAN

I. BERAT SENDIRI (MS)

Faktor beban ultimit: KMS =

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:

Sheet4

P

MS

P

MS

2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA)

Faktor beban ultimit: KMA =

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:

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

Q

MS

H

L

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

Sheet5

kN/m

Q

MA

3. BEBAN LALU-LINTAS

3.1. BEBAN LAJUR "D" (TD)

Faktor beban ultimit: KTD =

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:

q=8.0

kPa untukL~30m

q=8.0*(0.5+15/L)

kPa untukL>30m

L

H

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

10 6 4 2 0 20406080100 L (m)

Gambar 2. Intensitas Uniformly Distributed Load (UDL) Untuk panjang bentang,

L =

KEL mempunyai intensitas,

p =

5.50 m

q=

.00 44.0 kPa kN/m

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

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 Bentang, L (m)

50 40 30 20 10 0 P TD

= (1 + DLA) * p =

61.6 kN Untuk harga,

L =

5.50 DLA= 0.4

Beban hidup pada lantai,

Q

TD

=

.00 kN/m

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

P

TD

3.2. BEBAN TRUK "T" (TT)

Faktor beban ultimit: KTT =

2.0

Beban hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang besarnya, T = 100 kN

Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk diambil, DLA =

0.4

Beban truk "T": PTT = (1 + DLA) * T = 140.00 kN

Akibat beban "D": MTD

= 1/12 * Q

TD

* L

2

+ 1/8 *

PTD

* L =

62.52 kNm

Akibat beban "T": MTT

= 1/8 *

PTT

* L =

96.25 kNm

Untuk pembebanan lalu-lintas, digunakan beban "T" yang memberikan pengaruh momen lebih besar dibandingkan beban "D". MTD < MTT

Q

TD

L

H

PTT PTT

H

L

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

4. GAYA REM (TB)

Faktor beban ultimit: KTB =

2.00

Pengaruh percepatan dan pengereman lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang jembatan dan dianggap bekerja pada permukaan lantai kendaraan. Besar gaya rem diperhitungkan sebesar 5% dari beban "D" tanpa faktor beban dinamis. Gaya rem per meter lebar, TTB

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

4.40 kN

TTB TTB

5. TEKANAN TANAH (TA)

Faktor beban ultimit: KTA =

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.

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

gesek dalam , dan kohesi c dengan:

w

s

' = w

s R

' = tan

-1

_(K

R

_{* tan )}

dengan faktor reduksi untuk ',

K =

R

c'= K

cR

*c

denganfaktorreduksiuntukc',

K

c

=

Koefisien tekanan tanah aktif,

K

a

= tan

2

(45

0

- ' / 2)

Berat tanah dipadatkan, Sudut gesek dalam, Kohesi,

Faktor reduksi untuk sudut gesek dalam

L

H

Sheet6 kN/m3 0 kPa

0.7

1.0

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

= tan

!1

₍

K 4)

* tan

4)

) =

0.45573 rad = 26.112 0

Koefisien tekanan tanah aktif,

K

a

= tan

2

(45

0

-

4)'

/ 2 ) =

0.388773 4.012

Beban tekanan tanah pd plat dinding, I

_

TA1

= 0.60 * w

s

* K

a

=

kN/m 24.073 I

_

TA2

=

I

_

TA1

+ H * w

s

* K

a

=

I_TA1 I_TA1

H

L

I_TA2 I_TA2 kN/m

6. BEBAN ANGIN (EW)

Faktor beban ultimit: K

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:

T

Ew

=0.0012*C

w

*(V

w

)

2kN/m2 dengan, Cw=1.2

Kecepatan angin rencana,

V

w

=

35 m/det

Beban angin tambahan yang meniup bidang samping kendaraan:

T

EW

= 0.0012*C

w

*(V

w

)

2

=

1.764 kN/m

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi 2.00 m di atas lantai jembatan. h =

Jarak antara roda kendaraan x =

Beban akibat transfer beban angin ke lantai jembatan,

Sheet7

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

Q

EW

7. PENGARUH TEMPERATUR (ET)

Faktor beban ultimit: KET =

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.

Sheet8

AT

H

L

H

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 9

8. BEBAN GEMPA (EQ)

8.1. BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN

Beban gempa rencana dihitung dengan rumus: TEQ

= K

_h

* I * W

_t

dengan,

K

h

= C * S

T

EQ = Gaya geser dasar total pada arah yang ditinjau (kN)

Kh = Koefisien beban gempa horisontal ~ = Faktor kepentingan

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

T = 2 *

~

*

~

[ W

t

/ ( g * K

P

) ]

g = percepatan grafitasi (= 9.8 m/det2)

KP = kekakuan struktur yang merupakan gaya horisontal yg diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan (kN/m)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Waktu getar, T (detik)

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

C =

0.1

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

S = 1.0 * F

dengan,

F = 1.25- 0.025 * n

dan F harus diambil ~ 1

F = faktor perangkaan,

0.15 0.05 0.2 0.1 0 Tanah keras Tanah sedang Tanah lunak

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

Koefisien beban gempa horisontal,

K

h

= C * S =

0.2115

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

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

I =

1.0

Gaya gempa, TEQ

= K

_h

* I * W

_t

=

0.2115

*w

_t

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

W

t

= 1/2 * ( Q

MS

+ Q

MA

)

*L

+ 1/2 *

PMS

=

44.99

kN

T

EQ=K h

*I *P

_t

=

9.52

kN

TEQ TEQ

H

L

8.2. TEKANAN TANAH DINAMIS AKIBAT GEMPA

Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah dinamis dihitung dengan menggunakan 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

=

KaG

- K

a

Tekanan tanah dinamis,

p = Hw* W

s*AKaGkN/m2

H=

K

h

=

4

<

=

Sheet9

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

Sheet10

QEQ QEQ

H

Beban gempa lateral,

Q

EQ

= H * W

s

*

AKaG

=

17.89 kN/m

9. KOMBINASI BEBAN ULTIMIT

Sheet11

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 12

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.

Beban mati (MS)

Beban mati tambahan (MA)

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 13

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

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 14

Beban angin transfer (EW)

Beban tekanan dinamis gempa (EQ)

Gaya Rem (TB) Gaya aksial

Gaya geser

Momen

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

11. GAYA AKSIAL, MOMEN, DAN GAYA GESER ULTIMIT

Tabel gaya batang hasil analisis dengan SAP2000

Sheet12

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

12. REAKSI TUMPUAN

Sheet14

PLAT LANTAI

Momen ultimit rencana untuk plat atas,

M

u

=

Gaya geser ultimit,

V

u

=

PLAT DINDING

Gaya aksial ultimit, Pu =

Momen ultimit,

M

u

=

Gaya geser ultimit,

V

u

=

Sheet15

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

12. PERHITUNGAN PLAT LANTAI

12.1. TULANGAN LENTUR

Momen rencana ultimit slab, Mu =

Sheet16 275.195 kNm MPa MPa mm mm kNm mm mm kNm Sheet17 Sheet18

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 20

12.2. TULANGAN GESER

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 Gaya geser yang dipikul oleh tulangan geser:

V

s

= V

u

I 2 =

71.985 kN

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

) =

13

610.76 600 mm mm2

Jarak tul. geser yang diperlukan, Digunakan tulangan geser:

S

x

=

Asv*

f

y

* d I ( V

s

*10

3

) =

D 13 Jarak arah x, Sx = 115 mm 600 mm Jarak arah y, Sy = 600 mm

PTT b a V a u PTT b

t

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

265.721 143.970 199.291 20.750 1000 0.75 350

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

Sheet19

<

4

*

P

_n AMAN (OK)

14. PERHITUNGAN PLAT DIN DING

14.1. TULANGAN AKSIAL LENTUR

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 =

h' = h - 2*d' =

250 Sheet20 0.031031 0.069583 1.200% 4200 mm2

Diameter tulangan yang digunakan, D = 25

mm

Tulangan tekan dibuat sama dengan tulangan tarik:

A = A = 1/2 * A

1

=

(tekan) (tarik)

2100 mm2

Jarak tulangan yang diperlukan,

S = it/4*D

2

_{*b /(1/2*A}

s

) =

234 mm

Dig_{unakan: Juml.LaDis dia. Tulan}g_{an Jarak}

Sheet21 d.Mn I (fcE.Ag.h)

~

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

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=

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

14.2. KONTROL KEKUATAN DENGAN DIAGRAM INTERAKASI P-M

Jarak pusat tul.thd.tepi beton,

d' =

50 mm

Kuat tekan beton, c

'=

20.75

MPa

Tegangan leleh baja, G

=

390 MPa Tebal dinding

h =

350 mm Sheet22 ########## •~Mn (kN.m)

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000

1500

1000

500

0

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

14.3. TULANGAN GESER

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

=

> Vu (OK)

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

=

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

Gaya geser yang dipikul oleh tulangan geser:

V

s

= V

u

I 2 =

55.815

kN

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

) =

13

221.22 600 mm mm2

Jarak tul. geser yang diperlukan, Digunakan tulangan geser:

S

x

=

Asv*

f

y

* d I ( V

s

*10

3

) =

D 13 Jarak arah x, Sx = 464 mm 400 mm Jarak arah y, Sy = 600 mm Sheet23 kN kN kN kN kN

453.820 266.395 355.193 355.193 175.193 1.002 1.25 1 1

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 25

15. PERHITUNGAN FONDASI

15.1. DAYA DUKUNG TANAH

Lebar dasar fondasi box culvert,

L =

5.50 m

Kedalaman fondasi box culvert,

Z =

1.00 m

Berat volume tanah,

W

s

=

18.4

kN/m3

Sudut gesek dalam,

=

21

0

Kohesitanah, C = 0.012

kg/cm2

15.1.1. MENURUT MEYERHOFF (DATA PENGUJIAN SONDIR) Daya dukung tanah,

q

a

= q

c

/ 50 * [( L + 0.30 ) / L

]2 kg/cm

2

Sheet24

m kg/cm2 kN/m2

15.1.2. MENURUT BOWLES (DATA PENGUJIAN SPT) 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 pukulan/30 cm m m <1.33 kN/m2

15.1.3. MENURUTTERZAGHI DAN THOMLINSON (PENGUJIAN LAB) q

ult

= 1.3 * C * N

c

+

Y

*Z*N

q

+ 0.5*

Y

*L*N

_Y Z = kedalaman fondasi,

Z =

1.00 m

L = lebar dasar fondasi,

L =

5.50 m

Parameter kekuatan tanah di dasar fondasi,

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

C =

0.012 kg/cm2

C =

1.2 kN/m2

y = berat volume tanah,

y

=

18.40

kN/m3

4 = sudut gesek dalam,

4

=

21

0

Faktor day_{a dukun}g _{menurut Thomlinson:}

kN/m2

kN/m2

Sheet26

=

15.1.4. REKAP DAYA DUKUNG TANAH

Sheet27

kN/m2

kN/m2

kN/m2

15.2. KONTROL KAPASITAS DUKUNG TANAH

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

=

m m kN kN kN m2 kN/m2 kN/m2 217.422 225.362

442.784 5.50 5.50 0.506 1.00 104 AMAN (OK)

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 27

15.3. PEMBESIAN PLAT FONDASI

15.3.1. TULANGAN LENTUR

0.506 5.50 kN/m2 m

Tegangan ultimit pada dasar fondasi,

Q

u

=

Panjang bentang box culvert,

L =

Momen ultimit rencana,

M

u

= 1/12* Q

u

*L

2= 202.943 kNm MPa MPa MPa mm mm mm mm kNm Sheet28 Sheet29 Sheet30

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 2 15.3.1. TULANGAN GESER

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 =

V

c

= (Jf

cI

)/6* b*d *10

-3

=

Faktor reduksi kekuatan geser,

4

=

4 *

V

c

=

4 *

V

c <Vu Perlu tulangan geser Gaya geser yang dipikul oleh 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

) =

Jaraktul. geser yang diperlukan,

S

x

=

s;

* f

y

* d / (V

s

*10

3

) =

D 13

Jarak arah x, Sx =

Jarak arah y, Sy =

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 mm2 mm mm mm

C[2008]MNI-EC: Perhitungan Struktur Box culvert 29

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

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.

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

Pengaruh percepatan dan pengereman lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang jembatan dan dianggap bekerja pada permukaan lantai kendaraan. Besar gaya rem diperhitungkan sebesar 5% dari beban "D" tanpa faktor beban dinamis.

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

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.

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

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