Bab 8 Jembatan Komposit

(1)

B

BAB

AB 8 J

8 J EM

EMB

BAT

ATAN

AN K

K O

OM

MPO

POS

SIIT

T

SUB POKOK BAHASAN : SUB POKOK BAHASAN : 8.1. Pendahuluan

8.1. Pendahuluan

8.2. Struktur Komposit Baja - Beton 8.2. Struktur Komposit Baja - Beton

8.3. Pembebanan Pada Struktur Komposit 8.3. Pembebanan Pada Struktur Komposit

8.4. Aplikasi dan perhitungan jembatan Komposit 8.4. Aplikasi dan perhitungan jembatan Komposit

1. Tujuan Pembelajaran Umum : 1. Tujuan Pembelajaran Umum :

Mampu mengenal Jenis-jenis jembatan dan mengidentifikasi bagian-bagian struktur dari masing - masing Jenis Mampu mengenal Jenis-jenis jembatan dan mengidentifikasi bagian-bagian struktur dari masing - masing Jenis Jembatan serta dapat merencanakan dan menghitung Bangunan Atas Struktur jembatan, Bangunan Bawah Jembatan serta dapat merencanakan dan menghitung Bangunan Atas Struktur jembatan, Bangunan Bawah jembatan sesuai den

jembatan sesuai dengan kondisi stuktur tanagan kondisi stuktur tanah yang ada.h yang ada.

2. Tujuan Pembelajaran Khusus : 2. Tujuan Pembelajaran Khusus :

a.

a. Mampu Mampu menjelaskan bentuk dan kriteria menjelaskan bentuk dan kriteria perencanaan jembatan komposit baja betonperencanaan jembatan komposit baja beton b.

b. Mampu Mampu melakukan analisa jembatan melakukan analisa jembatan komposit Baja komposit Baja BetonBeton

8.1. Pendahuluan 8.1. Pendahuluan

Untuk bentang sampai dengan 30 m komponennya sama dengan jembatan gelagar baja biasa lantai Untuk bentang sampai dengan 30 m komponennya sama dengan jembatan gelagar baja biasa lantai kendaraan dari beton bertulang yang menyatu dengan gelagar memanjang dan disatukan dengan penghubung kendaraan dari beton bertulang yang menyatu dengan gelagar memanjang dan disatukan dengan penghubung geser (shear connector) tidak memerlukan ikatan rem hanya ada ikatan angin bawah,bila lantai kendaraannya geser (shear connector) tidak memerlukan ikatan rem hanya ada ikatan angin bawah,bila lantai kendaraannya terbuat dari beton bertulang,maka ikatan angin hanya diperlukan pada saat pendirian, namun di lapangan terbuat dari beton bertulang,maka ikatan angin hanya diperlukan pada saat pendirian, namun di lapangan sering dipasang secara permanen.bila lantai kendaraannya terbuat dari kayu, maka ikatan angin dan ikatan sering dipasang secara permanen.bila lantai kendaraannya terbuat dari kayu, maka ikatan angin dan ikatan rem mutlak diperlukan.

rem mutlak diperlukan. Aksi ko

Aksi komposit atau mposit atau konstruksi konstruksi komposit dkomposit dalam stalam struktur aruktur adalah dalah interaksi dinteraksi dari elemeari elemen strn struktur yang uktur yang berbeda danberbeda dan dapat terjadi dengan menggunakan material yang sama atau berlainan. Termasuk dalam konstruksi komposit dapat terjadi dengan menggunakan material yang sama atau berlainan. Termasuk dalam konstruksi komposit adalah balok baja-beton, kolom baik terbungkus penuh atau sebagian, atau diikat dengan menggunakan ' adalah balok baja-beton, kolom baik terbungkus penuh atau sebagian, atau diikat dengan menggunakan '

shear

connector

' dan balok beton.' dan balok beton.

Konstruksi komposit yang paling umum dalam struktur jembatan adalah komposit baja-beton dimana baja dan Konstruksi komposit yang paling umum dalam struktur jembatan adalah komposit baja-beton dimana baja dan plat beton bertulang (cor ditempat atau prefab) dihubungkan dengan

plat beton bertulang (cor ditempat atau prefab) dihubungkan dengan

shear connector

sehingga bekerja sehingga bekerja sebagai satu kesatuan.

(2)

(3)

Balok baja dapat terbungkus penuh dalam beton, terbungkus sebagian, atau ditempatkan dibawah plat. Jika Balok baja dapat terbungkus penuh dalam beton, terbungkus sebagian, atau ditempatkan dibawah plat. Jika selimut beton atau beton pembungkus monolit mempunyai ketebalan minimum tertentu, ikatan dengan balok selimut beton atau beton pembungkus monolit mempunyai ketebalan minimum tertentu, ikatan dengan balok baja akan memberikan aksi komposit dan akan didapat tambahan kekakuan. Untuk menjamin terjadi aksi baja akan memberikan aksi komposit dan akan didapat tambahan kekakuan. Untuk menjamin terjadi aksi komposit maka harus disediakan

komposit maka harus disediakan

shear connector

berupa stud, tulangan baja, atau bentuk lain yang dilas berupa stud, tulangan baja, atau bentuk lain yang dilas pada flens atas dari balok baja dan tertanam dalam plat beton.

pada flens atas dari balok baja dan tertanam dalam plat beton.

Beberapa sistem komposit dari material konstruksi yang sama dan berlainan. Sistem komposit dari Beberapa sistem komposit dari material konstruksi yang sama dan berlainan. Sistem komposit dari material yang sama adalah:

material yang sama adalah:

1.

1. _{Struktur monolit, misalnya elemen struktur beton cor ditempat (pondasi, kolom, balok, portal,}_{Struktur monolit, misalnya elemen struktur beton cor ditempat (pondasi, kolom, balok, portal,}

_shear

wall

, pelat, panel)., pelat, panel).

2.

2. _{Struktur komposit, yaitu antara elemen struktur prefab dengan elemen beton cor ditempat. Contoh:}_{Struktur komposit, yaitu antara elemen struktur prefab dengan elemen beton cor ditempat. Contoh:}

balok beton cor ditempat dengan plat beton bertulang cor ditempat. balok beton cor ditempat dengan plat beton bertulang cor ditempat.

3.

3. _{Struktur orthotropik, terjadi pada balok baja yang berinteraksi dengan plat baja.}_{Struktur orthotropik, terjadi pada balok baja yang berinteraksi dengan plat baja.}

Pemasangan jembatan komposit merupakan hal penting dan memerlukan tahapan tahapan yang harus Pemasangan jembatan komposit merupakan hal penting dan memerlukan tahapan tahapan yang harus dilakukan yaitu :

dilakukan yaitu : 1.

1. Pemasangan jembatan komposit terdiri atas dua tahap, yaituPemasangan jembatan komposit terdiri atas dua tahap, yaitu

-- _{Tahap pemasangan gelagar baja}_{Tahap pemasangan gelagar baja}

-- _{Pengecoran lantai yang merupakan bagian struktur dari jenis komposit.}_{Pengecoran lantai yang merupakan bagian struktur dari jenis komposit.}

1.

1. Pemasangan gelagar dapat dilaksanakan dengan cara perancah atau dengan cara peluncuran.Pemasangan gelagar dapat dilaksanakan dengan cara perancah atau dengan cara peluncuran. 2.

2. Pemasangan Gelagar harus mengacu pada desain yang dilaksanakan, karena apabila digunakan denganPemasangan Gelagar harus mengacu pada desain yang dilaksanakan, karena apabila digunakan dengan cara peluncuran (

cara peluncuran (

launching

), maka bisa terdapat anggapan dalam perhitungan bahwa gelagar menahan), maka bisa terdapat anggapan dalam perhitungan bahwa gelagar menahan semua beban mati beton yang berada di atas gelagar sebelum beton mengeras. Sedangkan pada semua beban mati beton yang berada di atas gelagar sebelum beton mengeras. Sedangkan pada pemasangan dengan cara perancah, perancah harus dihitung dapat menahan beban gelagar baja dan pemasangan dengan cara perancah, perancah harus dihitung dapat menahan beban gelagar baja dan beton sebagai beban mati sebelum mengeras.

beton sebagai beban mati sebelum mengeras. 3.

3. Buat camber sesuai yang disyaratkan , karena dengan tidak adanya camber akan mengurangi kapasitasBuat camber sesuai yang disyaratkan , karena dengan tidak adanya camber akan mengurangi kapasitas keamanan gelagar komposit.

keamanan gelagar komposit. 4.

4. Gelagar komposit baru berfungsi sebagai komposit apabila beton yang berada di atas gelagar tersebutGelagar komposit baru berfungsi sebagai komposit apabila beton yang berada di atas gelagar tersebut mengeras dan bekerja sama dengan gelagar menjadi satu kesatuan dalam suatu struktur.

mengeras dan bekerja sama dengan gelagar menjadi satu kesatuan dalam suatu struktur. 5.

(4)

Jurusan Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fak. Sains dan Teknik Fak. Sains dan Teknik UNDANA KUPANG

(5)

Penampang komposit terbentuk jika dua buah komponen bahan (Baja Beton) digabung menjadi satu kesatuan penampang dan terjadi intreaksi antara komponen-komponen tersebut yang berupa Lantai beton dan Balok baja dalam menahan beban kerja, masing-masing karakteristik dasar dan meterialnya dari dua komponen tersebut dimanfaatkan secara optimal. Agar terbentuknya interaksi yang baik antara dua komponen tersebut, gaya geser yang terjadi antara lantai beton dan balok baja ditahan oleh Penghubung Geser (Shear Connector).

Ada beberapa macam bentuk balok komposit yang sering digunakan sebagai Gelagar jembatan adalah seperti pada gambar berikut :

Karakteristik penting yang dimilki oleh struktur baja adalah

• Kekuatan yang tinggi

• Modulus elastisitas yang tinggi • Daktalitas yang tinggi

Karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton aladah :

• Sifat ketahanan yang baik terhadap api • Mudah dibentuk

• Relatif murah

Ada dua tipe balok komposit yaitu :

a. _{Balok komposit dengan penghubung geser} b. _{Balok baja yang diberi selubung beton}

(6)

Jurusan Teknik Sipil Fak. Sains dan Teknik

UNDANA KUPANG J ohn H. Frans, ST ||5

Aksi komposit terbentuk dengan adanya transfer geser antara pelat beton dan balok baja yang dapat terjadi melalui :

a. _{Mekanisme interlocking antara penghubung geser dan pelat beton}

b. _{Mekanisme lekatan dan frksi sepanjang permukaan atas profil baja yang terkekang di dalam beton dan}

(7)

8.2. Struktur K omposit Baja dan Beton M aterial K omposit

Ciri struktur komposit berdasarkan pada sifat interaksi antara struktur elemen baja dan beton yang dirancang untuk memanfaatkan kekuatan maksimum dari tiap material dalam menahan beban. Elemen dan sistem komposit yang dihasilkan secara umum menggambarkan tingkat efisiensi tinggi dalam menahan beban sehingga biaya menjadiefektif lebih ringan.

Karakteristik terpenting dari struktur baja adalah kekuatan yang tinggi, moduluselastisitas tinggi, dan daktilitas yang tinggi, yang menghasilkan dimensi elemen berukuran kecil, bentang bersih yang panjang, dan sifat adaptif yang baik dalam pembuatan dan penggunaannya. Kelebihan utama lainnya, berhubungan dengan ringannya baja persatuan luas bangunan, stabilitas dimensional bangunan, kemudahan untuk dimodifikasi, dan kecepatan pembangunan yang dihasilkan dari prepabrikasi elemen dan sambungan. Oleh sebab itu fungsi dari struktur baja dalam struktur kompositdiorientasikan kedalam beberapa hal berikut :

-

Pelat lantai (Floor f raming) yang diperlukan untuk menahan bentang bersih antar

kolom yang panjang dan potensi untuk memodifikasi elemen struktur dikemudianhari.

- _{Mengurangi luas penampang kolom yang diperlukan sehingga jumlah kolom lebih}

sedikit serta pelaksanaan menjadi lebih cepat.

- D_{aerah dengan aktivitas gempa tinggi dimana daktilitas yang tinggi dan berat gedung}

yang lebih ringan memberikan suatu keuntungan.

Konstruksi beton memiliki sifat tahan api yang baik, daya lekat massa yang tinggi dan biaya material yang relatif rendah. Konstruksi Beton ini dapat diubah kedalam bentuk apapun asal dapat menghasilkan konstruksi yang kompleks dan bentuk — bentuk arsitektural, termasuk bentuk pracetak yang dibuat memiliki bentuk struktural yang efisien. Penggunaan beton

dalam konstruksi komposit menguntungkan pada aplikasi berikut :

(8)

-

Pelat lantai beton membentuk diapraghma horizontal yang kaku, memberikan stabilitas

pada sistem bangunan ketika mendistribusikan kekuatan gempa pada beban lateral yang menahan elemen.

- _{Kolom, yang mempunyai kuat tekan beton yang digunakan dengan sangat efektif dan}

biaya materialnya dapat diperkecil.

8.3. Pembebanan Pada Struktur K omposit

D_{esain elemen struktur komposit harus memperhitungkan sambungan antara material baja}

dan beton, yang ditandai dengan interaksinya bergantung waktu, termasuk pengaruh daya tahan terhadap beban konstruksi sementara, pembagian beban, dan kesesuaian deformasi. Perubahan selanjutnya dalam pembagian beban dikarenakan adanya pemuaian dan penyusutan dari beton.

Beban mati (Dead load_{) meliputi berat sendiri dari semua elemen tetap meliputi rangka} baja, dinding dan kolom beton, selubung beton, plat lantai, lantai baja dan lain sebagainya

Beban hidup (Live load_{) meliputi semua beban yang disumsikan berubah setelah} digunakan pada struktur lengkap. Beban hidup meliputi beberapa lapisan arsitektural, meubel, partisi, peralatan dan perlengkapan lainnya.

A _{da atau tidak adanya penyokong pada saat pemasangan konstruksi mengakibatkan}

adanya hubungan langsung antara beban mati dan beban hidup dalam material komposit. D_ulu

sistem rangka lantai komposit sering didesain sebagai sokongan untuk mencegah tegangan lentur berlebihan akibat beban mati pada elemen konstruksi baja yang disebabkan oleh berat baja dan beton segar. Tetapi, Tegangan tinggi seperti itu adalah kekhasan dari konstruksi tanpa sokongan "unshored_{". Percobaan pada balok komposit menunjukkan bahwa redistribusi tegangan} berlangsung dalam penampang komposit ketika mendekati batas maksimum. Kekuatan maksimum penampang komposit tidak tergantung pada ada atau tidaknya sokongan pada saat konstruksi. Sebagai hasilnya, seluruh beban yang awalnya diasumsikan, dapat bertindak berdasarkan penampang komposit keseluruhan, juga pada desain tegangan. Selain itu, perkiraan

defleksi akibat beban mati dari konstruksi harus berdasarkan pada kekakuan penampang baja itu sendiri.

(9)

Sistem Struktur K omposit

Yang termasuk kedalam sistem lantai komposit adalah penyokong balok baja struktural, balok melintang, gelagar, atau rangka yang dihubungkan oleh sambungangeser (shear connector₎ dengan pelat lantai beton untuk membentuk sebuah balok T efektif yang tahan terhadap beban terutama beban lentur akibat gravitasi. Kemampuan dari sistem ini diakibatkan oleh sifat kuat dari komponen lantai beton itu, kemampuan jarak bentang baja, dan kemampuan elemen baja. Keuntungan dari sistem lantai komposit yaitu efisien dalam biaya material, tenaga kerja dan waktu pekerjaan.

Pelat L antai

Pelat lantai komposit adalah sistem pelat lantai yang terdiri dari lembaran tipis baja berprofil atau bergelombang yang dikombinasikan dengan campuran beton (Gambar 2.1).

Lembaran baja tersebut berfungsi untuk bekisting tetap dan sebagai pengganti tulangan tarik.

Aksi komposit antara pelat lantai baja gelombang dengan pelat beton dapat terbentuk melalui lekatan kimia dan friksi aktif antara kedua material, kekangan pasif, profil dek dan

(10)

adanya bentuk geometris yang khas pada lembaran bajaserta mampu pula menahan gaya geser yang terjadi.

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)