Box Culvert

(1)

A. DATA STRUKTUR ATAS

lebar box sisi dalam I

tinggi box sisi dalam H

tebal plat atas h1

tebal plat dinding h2

tebal plat bawah h3

lebar saluran L

(2)

tebal selimut beton ts

tebal slab rigid pavement ts

tebal lapisan aspal + overlay ta

tinggi genangan air hujan th

B. BAHAN STRUKTUR

Mutu beton K

kuat tekan beton fc' =0.83*K/10

modulus elastik

angka poison u

modulus geser G=Ec/[2*(1+u)]

koefisien muai panjang untuk beton α Mutu Baja

untuk baja tul. Dengan dia > 12mm U

tegangan leleh baja fy=U*10

U

Spesific Grsfity

berat beton bertulang wc

berat beton tidak bertulang (rabat) wc'

berat aspal padat wa

berat jenis air ww

C. ANALISIS BEBAN 1. berat sendiri (MS)

berat sendiri (self weigh) adalah berat bahan dari bagian saluran yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non sruktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Beban berat sendiri dihitung sbb:

berat sendiri rigid pavemen QMS=h1*I*wc

berat sendiri saluran QMS=h2*I*wc

Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS)

2. Beban mati tambahan faktor beban ultimit :

beban mati tambahan (superimposed dead load)adalah berat seluruh bagian yang menimbulkan suatu beban pada salutan yang merupakan elemen non-struktural dan mungkin besarnya berubah selama umur saluran. saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti :

1. penambahan lapisan aspal (overlay) dikemudian hari

2. genangan air hujan jika sistem drainase tidak bekerja dengan baik, Panjang bentang saluran :

Ec=4700*√fc'

untuk baja tul. Dengan dia < 12mm

QMS

VMS= 1/2 QMS*L MMS=1/8 QMS*L^2

(3)

beban mati tambahan pada saluran

No. Jenis Lebar (m) Lebar (m) Tebal (m)

1 Lap. Aspal+overlay 3.7 m 0.05

2 Air hujan 3.7 m 0.05

gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA)

V MA = 1/2*Q MA*L

M MA = 1/8*Q MA*L^2

4. BEBAN LALU LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD)

Faktor beban ultimit : K TD = 1

beban kendaraan yang berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load) KEL seperti pada gambar 1

UDL mempunyai intensitas q (kPA) yang besarnya tergantung pada panjang bentang L yang dibebani lalu lintas seperti pada gambar 2 atau dinyatakan sbb:

q = 8 kPa

q= 8*(0.5+15/L) kPa

untuk panjang bentang, L= 11m

q= 8 kPa

KEL Mempunyai intensitas p= 44 kN/m

faktor beban dinamis (Dinamic Load Alowance) diambil sbb:

DLA = 0.4

DLA = 0.4 - 0.0025*(L-50)

DLA = 0.3

Lebar Saluran s = 3.7

DLA = 0.4

beban lajur pada saluran Q TD = q * s = 29.6

P TD = (1+DLA)*p*s = 227.92

gaya geser dan momen akibat beban lajur "D"

V TD= 1/2*(QTD*L+PTD) = 168.72

MTD= 1/8*QTD*L^2+1/4*PTD*L = 261.479

4.2 BEBAN TRUK "T" (TT)

faktor beban ultimit : K = 1

untuk L < 30 untuk L > 30

untuk L< 50 m

untuk 50 < L< 90 m untuk L> 90 m

(4)

beban hidup pada slab rigid diambil diambil berupa beban roda

ganda oleh truk (beban T) yang besarnya, T= 80

gaya geser maksimum akibat beban T V TT =

momen maksimum akibat beban T M TT=

gaya geser maksimum akibat beban D V TT =

momen maksimum akibat beban D M TT=

5. kombinasi beban ultimate

No. jenis beban faktor komb

beban

1 Berat sendiri (MS) 1.3 ok

2 beban mati ambahan (MA) 1.3 ok 3 beban lajur "D" (TD) 1 ok

KOMBINASI MOMEN ULTIMATE Komb.

No. jenis beban faktor M Mu

beban kNm kNm

1 Berat sendiri (MS) 1.3 290.4847 377.63009375 2 beban mati ambahan (MA) 1.3 10.06728 13.087468875 3 beban lajur "D" (TD/TT) 1 261.479 261.479 652.19656263

KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE Komb.

beban kN kN

gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T".

(5)

1 Berat sendiri (MS) 1.3 314.0375 408.24875 2 beban mati ambahan (MA) 1.3 10.88355 14.148615 3 beban lajur "D" (TD/TT) 1 168.72 168.72 591.117365 Momen Ultimate rencana saluran Mu =

Gaya geser ultimate rencana saluran Vu = 6. TULANGAN ARAH X

lebar plat fondasi yang ditinjau b= 3700

tebal plat pondasi h= 350

jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton d'= 30

tebal efektif plat d = h-d' 320

kuat tekan beton fc'= 20.75

kuat leleh baja tulangan fy 390

modulus elastis baja Es 200000

faktor distribusi tegangan beton 0.85

0.023297397

faktor reduksi kekuatan lentur φ 0.8

R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]= 5.4980533316 815.24570328 Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = 2.1517253571 Rn < R max ---> OK rasio tulangan yang diperlukan ,

0.0059024191

Rasio tulangan minimum ρ min = 0.0025

rasio tulangan yang digunakan ρ = 0.0059024191

rasio tulangan yang diperlukan As = ρ*b*d = 6988.4642588

diameter tulangan yang digunakan D = 19

jarak tulangan yang diperlukan 150.03646884

jarak tulangan maksimum s Max = 350

jarak tulangan yang digunakan s = 200

digunakan tulangan D 19 - 200

luas tulangan terpakai 5242.6225

7. TULANGAN ARAH Y

0.023297397

R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]= 5.4980533316 β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) = Mn = Muy/φ = ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] = s = π /4* D^2*b/As = As = π /4* D^2*b/s = β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) =

(6)

815.24570328 Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = 2.1517253571 Rn < R max ---> OK rasio tulangan yang diperlukan ,

0.0059024191

Mn = Muy/φ =

ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] =

s = π /4* D^2*b/As =

(7)

(8)

= 3 m = 6 m 6.7 = 0.35 m = 0.35 m = 0.35 m = 3.7 m = 11 m

(9)

= 0.03 m = 0 m = 0.05 m = 0.05 m = 250 = 20.75 Mpa = 21409.52 Mpa = 0.2 = 8920.633 Mpa = 1.0.E-05 = 39 = 390 Mpa = 24 = 240 Mpa = 25kN/M3 = 24kN/M3 = 22kN/M3 = 9.8kN/M3 K MS = 1.3

= 0 kN/m = 169.75 kN/m = 169.75 kN/m = 314.0375 kN = 290.4847 kNm KMA= 1.3

beban mati tambahan (superimposed dead load)adalah berat seluruh bagian yang menimbulkan suatu beban pada salutan yang merupakan elemen non-struktural dan mungkin besarnya berubah selama umur saluran.

L = 11 m

(10)

Berat beban (kN/m3) (kN/m) 22 4.07 9.8 1.813 QMA 5.883 = 10.88355 kN = 10.06728 kNm

beban kendaraan yang berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (distributed Load), UDL

UDL mempunyai intensitas q (kPA) yang besarnya tergantung pada panjang bentang L yang dibebani lalu lintas seperti

m kN/m kN kN kNm

(11)

kN

1/2* P TT = 40 kN

1/2*P TT *1/2*L 74 kNm

168.72 kN 261.479 kNm gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg

(12)

652.1966 kNm 591.1174 kN mm mm mm mm mpa mpa mpa kNm 0.017473 20688.08858 = 2960 As = 0.59% p mm2 mm mm mm mm mm2 mm mm mm mm mpa mpa mpa

(13)

kNm mm2 2960 mm mm mm mm mm2 30%

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

A. DATA STRUKTUR ATAS

lebar box sisi dalam I

tinggi box sisi dalam H

tebal plat atas h1

tebal plat dinding h2

tebal plat bawah h3

lebar saluran L

(23)

tebal selimut beton ts

tebal slab rigid pavement ts

tebal lapisan aspal + overlay ta

tinggi genangan air hujan th

B. BAHAN STRUKTUR

Mutu beton K

kuat tekan beton fc' =0.83*K/10

modulus elastik

angka poison u

modulus geser G=Ec/[2*(1+u)]

koefisien muai panjang untuk beton α Mutu Baja

untuk baja tul. Dengan dia > 12mm U

U

Spesific Grsfity

berat beton bertulang wc

berat beton tidak bertulang (rabat) wc'

berat aspal padat wa

berat jenis air ww

C. ANALISIS BEBAN 1. berat sendiri (MS)

berat sendiri rigid pavemen QMS=h1*I*wc

berat sendiri saluran QMS=h2*I*wc

Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS)

2. Beban mati tambahan faktor beban ultimit :

beban mati tambahan (superimposed dead load)adalah berat seluruh bagian yang menimbulkan suatu beban pada salutan yang merupakan elemen non-struktural dan mungkin besarnya berubah selama umur saluran. saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti :

1. penambahan lapisan aspal (overlay) dikemudian hari

2. genangan air hujan jika sistem drainase tidak bekerja dengan baik, Panjang bentang saluran :

Ec=4700*√fc'

untuk baja tul. Dengan dia < 12mm

QMS

VMS= 1/2 QMS*L MMS=1/8 QMS*L^2

(24)

beban mati tambahan pada saluran

No. Jenis Lebar (m) Lebar (m) Tebal (m)

1 Lap. Aspal+overlay 2.56 m 0.05

2 Air hujan 2.56 m 0.05

gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA)

V MA = 1/2*Q MA*L

M MA = 1/8*Q MA*L^2

4. BEBAN LALU LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD)

Faktor beban ultimit : K TD = 1

beban kendaraan yang berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load) KEL seperti pada gambar 1

UDL mempunyai intensitas q (kPA) yang besarnya tergantung pada panjang bentang L yang dibebani lalu lintas seperti pada gambar 2 atau dinyatakan sbb:

q = 8 kPa

q= 8*(0.5+15/L) kPa

untuk panjang bentang, L= 27m

q= 8 kPa

KEL Mempunyai intensitas p= 44 kN/m

faktor beban dinamis (Dinamic Load Alowance) diambil sbb:

DLA = 0.4

DLA = 0.4 - 0.0025*(L-50)

DLA = 0.3

Lebar Saluran s = 2.56

DLA = 0.4

beban lajur pada saluran Q TD = q * s = 20.48

P TD = (1+DLA)*p*s = 157.696

gaya geser dan momen akibat beban lajur "D"

V TD= 1/2*(QTD*L+PTD) = 105.0624

MTD= 1/8*QTD*L^2+1/4*PTD*L = 117.702656

4.2 BEBAN TRUK "T" (TT)

faktor beban ultimit : K = 1

untuk L < 30 untuk L > 30

untuk L< 50 m

untuk 50 < L< 90 m untuk L> 90 m

(25)

beban hidup pada slab rigid diambil diambil berupa beban roda

ganda oleh truk (beban T) yang besarnya, T= 80

gaya geser maksimum akibat beban T V TT =

momen maksimum akibat beban T M TT=

gaya geser maksimum akibat beban D V TT =

momen maksimum akibat beban D M TT=

5. kombinasi beban ultimate

No. jenis beban faktor komb

beban

1 Berat sendiri (MS) 1.3 ok

2 beban mati ambahan (MA) 1.3 ok 3 beban lajur "D" (TD) 1 ok

KOMBINASI MOMEN ULTIMATE Komb.

beban kNm kNm

1 Berat sendiri (MS) 1.3 44.82662 58.2746112 2 beban mati ambahan (MA) 1.3 3.334472 4.334813184 3 beban lajur "D" (TD/TT) 1 117.7027 117.702656 180.31208038

KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE Komb.

beban kN kN

gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T".

(26)

1 Berat sendiri (MS) 1.3 70.0416 91.05408 2 beban mati ambahan (MA) 1.3 5.210112 6.7731456 3 beban lajur "D" (TD/TT) 1 105.0624 105.0624 202.8896256 Momen Ultimate rencana saluran Mu =

Gaya geser ultimate rencana saluran Vu = 6. TULANGAN ARAH X

0.0326163559

R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]= 7.6972746643 225.39010048 Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = 2.7173767901 Rn < R max ---> OK rasio tulangan yang diperlukan ,

0.0074000905

7. TULANGAN ARAH Y

0.0326163559

R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]= 7.6972746643 β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) = Mn = Muy/φ = ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] = s = π /4* D^2*b/As = As = π /4* D^2*b/s = β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) =

(27)

225.39010048 Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = 2.7173767901 Rn < R max ---> OK rasio tulangan yang diperlukan ,

0.0074000905

Mn = Muy/φ =

ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] =

s = π /4* D^2*b/As =

(28)

= 2.2 m = 1.6 m 1.98 = 0.2 m = 0.18 m = 0.18 m = 2.56 m = 27 m

(29)

= 0.02 m = 0.25 m = 0.05 m = 0.05 m = 350 = 29.05 Mpa = 25332.08 Mpa = 0.2 = 10555.04 Mpa = 1.0.E-05 = 39 = 390 Mpa = 24 = 240 Mpa = 25kN/M3 = 24kN/M3 = 22kN/M3 = 9.8kN/M3 K MS = 1.3

= 16 kN/m = 38.72 kN/m = 54.72 kN/m = 70.0416 kN = 44.82662 kNm KMA= 1.3

beban mati tambahan (superimposed dead load)adalah berat seluruh bagian yang menimbulkan suatu beban pada salutan yang merupakan elemen non-struktural dan mungkin besarnya berubah selama umur saluran.

L = 27 m

(30)

Berat beban (kN/m3) (kN/m) 22 2.816 9.8 1.2544 QMA 4.0704 = 5.210112 kN = 3.334472 kNm

beban kendaraan yang berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (distributed Load), UDL

UDL mempunyai intensitas q (kPA) yang besarnya tergantung pada panjang bentang L yang dibebani lalu lintas seperti

m kN/m kN kN kNm

(31)

kN

1/2* P TT = 40 kN

1/2*P TT *1/2*L 51.2 kNm

105.0624 kN 117.7027 kNm gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg

(32)

180.3121 kNm 202.8896 kN mm mm mm mm mpa mpa mpa kNm 0.024462 11272.21 = 1152 As = 0.74% p mm2 mm mm mm mm mm2 mm mm mm mm mpa mpa mpa

(33)

kNm mm2 mm mm mm mm mm2