PROYEK : PERENCANAAN TEKNIS JEMBATAN WILAYAH - 15
NAMA PAKET : PERENCANAAN JEMBATAN PULO BUNGONG KECAMATAN BATEE KABUPATEN PIDIE PROVINSI : ACEH
A. DATA STRUKTUR ATAS
Uraian Dimensi Notasi Dimensi Satuan
Lebar jalan b1 6.00 m
Lebar trotoar b2 0.80 m
Lebar median b3 - m
Lebar total jembatan b 7.60 m
Tebal slab lantai jembatan ts 0.20 m
Tebal lapisan aspal + overlay ta 0.05 m
Tebal trotoar tt 0.25 m
Tebal genangan air hujan th 0.05 m
Tinggi girder hb 1.50 m
Luas penampang girder Ag 0.70 m2
Luas penampang diafragma Ad 0.24 m2
Tinggi bidang samping jembatan ha 3.05 m
Jarak antara girder s 1.70 m
Panjang bentang jembatan L 25.80 m
Specific Gravity Notasi Besar Satuan
Berat beton bertulang wc 25.00 kN/m3
Berat beton bertulang wc 2.50 ton/m3
Berat beton tidak bertulang (beton rabat) w'c 24.00 kN/m3
Berat aspal wa 22.00 kN/m3
Berat jenis air ww 9.80 kN/m3
ANALISA BEBAN ABUTMENT & JUMLAH BORE PILE
B. DATA STRUKTUR BAWAH (ABUTMENT) Pembagian berat struktur bawah:
Keterangan Notasi (m)
Panjang abutment By 9
Tebal wing-wall hw 0.4
BAHAN STRUKTUR
Mutu beton K- 300
Mutu baja tulangan U- 24
(TANAH) (ABUTMENT) (WING-WALL) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1.00) 1.00
CL
12 14 13 15 16 17 18 19 20 22 23 (1.00) 1.00 21CL
14 15 18 23 (1.00) 1.00 21 24 25 26 27CL
Lengan momen struktur bawah:
I. ANALISIS BEBAN KERJA 1. BERAT SENDIRI (MS)
1.1. BERAT SENDIRI STRUKTUR ATAS
Berat
b (m) t (m) L (m) n (kN)
1 Slab 6.00 0.20 25.80 1 25.00 kN/m3 774.00
2 Trotoar (slab, sandaran, dll) 25.80 2 11.25 kN/m 580.50 No.
(ABUTMENT) (WING-WALL)
(TANAH)
Parameter Volume Berat Satuan
Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1.00) 1.00
CL
0.53 0.63 0.62 0.53 0.54 0.48 0.85 0.85 1.08 1.08 12 14 13 15 16 17 18 19 20 22 23 (1.00) 1.00 21CL
2.13 2.13 0.69 0.62 2.92 1.74 0.62 2.23 1.43 0.62 1.84 1.30 14 15 18 23 (1.00) 1.00 21 24 25 26 27CL
1.24 0.69 1.29 0.62 1.20 0.62 1.29 0.61 1.303 Balok girder 25.80 4 17.50 kN/m 1806.00
4 Diafragma 4.2 6 6.00 kN/m 151.20
Total berat sendiri struktur atas, WMS= 3311.70
Beban pada abutment akibat berat sendiri struktur atas PMS=1/2 * WMS = 1655.85 1.2. BERAT SENDIRI STRUKTUR BAWAH
Berat beton, wc = 25 kN/m3
Berat tanah, ws = 17.2 kN/m3
Lebar abutment By = 9 m
2 x tebal wing-wall = 0.8 m
Luas Berat Lengan Momen
m2 KN m kN.m 1 0.050 (1.00) 11.250 0.53 (5.96) 2 0.580 (1.00) 130.500 0.63 (82.22) 3 0.215 (1.00) 48.375 0.62 (29.99) 4 0.125 1.00 28.125 0.53 14.91 5 0.108 (1.00) 24.188 0.54 (13.06) 6 0.063 1.00 14.063 0.48 6.75 7 2.800 0.00 630.000 0.00 0.00 8 0.203 (1.00) 45.563 0.85 (38.73) 9 0.203 1.00 45.563 0.85 38.73 10 0.945 (1.00) 212.625 1.08 (229.64) 11 0.945 1.00 212.625 1.08 229.64 12 3.900 (1.00) 78.000 2.13 (166.14) 13 2.999 (1.00) 59.980 2.13 (127.76) 14 0.108 (1.00) 2.150 0.69 (1.48) 15 0.280 (1.00) 5.590 0.62 (3.47) 16 0.328 (1.00) 6.562 2.92 (19.16) 17 1.554 (1.00) 31.078 1.74 (54.08) 18 0.366 (1.00) 7.310 0.62 (4.53) 19 0.223 (1.00) 4.450 2.23 (9.92) 20 0.835 (1.00) 16.694 1.43 (23.87) 21 0.301 (1.00) 6.020 0.62 (3.73) 22 0.041 (1.00) 0.818 1.84 (1.51) 23 0.203 (1.00) 4.050 1.3 (5.27) 14 0.108 (1.00) 15.162 0.69 (10.46) 15 0.280 (1.00) 39.421 0.62 (24.44) 18 0.366 (1.00) 51.550 0.62 (31.96) 21 0.301 (1.00) 42.453 0.62 (26.32) 23 0.203 (1.00) 28.561 1.3 (37.13) 24 1.380 (1.00) 194.635 1.29 (251.08) 25 1.058 (1.00) 149.220 1.29 (192.49) 26 0.782 (1.00) 110.293 1.29 (142.28) 27 0.644 (1.00) 90.830 1.29 (117.17) PMS= 2347.702 MMS= (1363.82) No. Direc Abutment Wing-Wall Tanah
1.3. BEBEN TOTAL AKIBAT BERAT SENDIRI (MS)
PMS MMS (kN) (kN.m) 1 Struktur atas (slab, trotoar, girder, dll) 1655.85 -2 Struktur bawah (abutment, pilecap, tanah) 2347.702 -1363.82
4003.5518 -1363.82 2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA)
No. Tebal (m) Lebar (m) Panjang(m) Jumlah w (kN/m3) Berat (kN)
1 0.10 6.00 25.80 1 22.00 15.48
2 w = 0.5 25.80 2 25.80
3 w = 0.1 25.80 2 5.16
4 0.05 7.60 25.80 1 9.80 9.80
Total beban mati tambahan, WMA= 56.24
Beban pada abutment akibat beban mati tambahan PMA=1/2 * WMA = 28.122 3. BEBAN LAJUR "D" (TD)
Uniformly Distributed Load (UDL):
q = 8.0 kPa untuk L ≤ 30 m
q = 8.0 * (0.5 + 15 / L) kPa untuk L > 30 m
Untuk panjang bentang, L = 25.80 m q = 8.0 kPa
p = 49.0 kN/m Dinamic Load Allowance (DLA) untuk KEL:
DLA = 0.4 untuk L ≤ 50 m
DLA = 0.4 - 0.0025*(L-50) untuk 50 m < L < 90 m
DLA = 0.3 untuk L ≥ 90 m
Untuk harga, L = 25.80 m DLA = 0.4
b1 = 6.00 m
Beban lajur "D": WTD = q * L * (5.5 + b) / 2 + p * DLA * ( 5.5 + b ) / 2 = 1299.5 kN Beban pada abutment akibat beban lajur "D",
PTD=1/2 * WTD = 649.75 kN 4. BEBAN PEDESTRIAN / PEJALAN KAKI (TP)
A = Luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m2) q = Beban hidup merata q
Untuk A ≤ 10 m2 : q = 5 kPa Untuk 10 m2 < A ≤ 100 m2 : q = 5 - 0.033 * ( A - 10) kPa Untuk A > 100 m2 : q = 2 kPa Panjang bentang, L = 25.80 m Lebar trotoar, b2 = 0.80 m Jumlah trotoar, n = 2.00
Luas bidang trotoar yang didukung abutment, A = b2 * L/2 * n = 20.64 m2 Instalasi ME
Air hujan
No. Berat sendiri
Jenis beban mati tambahan Lap aspal + overlay Railing, light, dll
Beban merata pada pedestrian, q = 5 - 0.033 * ( A - 10 ) = 4.65 kPa Beban pada abutment akibat pejalan kaki, PTP = A * q = 95.95 kN 5. GAYA REM (TB)
Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan sebagai berikut:
Gaya rem, TTB = 250 kN untuk Lt ≤ 80 m
Gaya rem, TTB = 250 + 2.5 * (Lt - 80) kN untuk 80 m < Lt < 180 m
Gaya rem, TTB = 500 kN untuk Lt ≥ 180 m
Untuk, Lt = L = 25.80 m
Gaya rem, TTB = 250 kN
Lengan terhadap pondasi:
YTB = 5.2 m
Momen pada pondasi akibat gaya rem: MTB = PTB * YTB = 1300 kNm Lengan terhadap breast wall:
Y'TB = 4.2 m
Momen pada breast wall akibat gaya rem: MTB = PTB * YTB = 1050 kNm
6. TEKANAN TANAH (TA)
ws' = ws
ɸ'= tan-1 (KɸR * tan ɸ) dengan faktor reduksi untuk ɸ', KɸR = 0.7
c' = KcR * c dengan faktor reduksi untuk c', KcR = 1
Koefisien tekanan tanah aktif, Ka = tan2 (45o - ɸ' / 2)
Berat tanah, ws = 17.2 kN/m3
Sudut gesek dalam, ɸ = 35o
Kohesi, C = - kPa
Tinggi total abutment, H = 5.2 m
Lebar abutment, By = 9 m
Beban merata akibat berat timbunan tanah setinggi 0.6 m yang merupakan ekuivalen beban kendaraan:
0.6 * ws = 10.32 kPa
ɸ' = tan-1 (KɸR * tanɸ) = 0.32025 rad = 18.349o Ka = tan2 ( 45° - ɸ' / 2 ) = 0.52114
TTA y MTA
Pada bagian tanah di belakang dinding abutment yang dibebani lalu-lintas, harus diper hitungkan adanya beban tambahan yang 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 ( f ), dan kohesi ( c ) dengan :
Lengan thd. O No Gaya akibat tekanan tanah
TTB
YTB = 5.20 m
(kN) (m) (kNm) 1 TTA = (0.60 * ws)* H * Ka * By 251.70 y = H/2 2.60 654.42 2 TTA = 1/2 * H^2 * ws * Ka * By 1090.692 y = H/3 1.73 1890.53
TTA = 1342.39 MTA = 2544.95
7. BEBAN ANGIN (EW)
7.1. ANGIN YANG MENIUP BIDANG SAMPING JEMBATAN
Gaya akibat angin yang meniup bidang samping jembatan dihitung dengan rumus: TEW1 = 0.0006*Cw*(Vw)^2*Ab kN
Cw = koefisien seret Cw = 1.5
Vw = Kecepatan angin rencana (m/det) Vw = 35 m/det Ab = luas bidang samping jembatan (m2)
Panjang bentang, L = 25.80 m
Tinggi bidang samping, ha = 3.05 m
Ab = L/2 * ha = 39.35 m2 Beban angin pada abutment: TEW1 = 0.0006*Cw*(Vw)^2*Ab = 43.38 kN
Lengan terhadap pondasi: YEW1 = H2 + ha/2 = 5.025 m
Momen pada pondasi akibat beban angin, MEW1 = TEW1 * YEW1 = 217.97376 kNm Lengan terhadap breast wall: Y'EW1 = H1 + ha/2 = 4.025 m Momen pada pondasi akibat beban angin, M'EW1 = TEW1 * Y'EW1 = 174.5959 kNm 7.2. ANGIN YANG MENIUP KENDARAAN
Gaya angin tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus :
kN TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)^2 * L / 2
Lengan thd. O No Gaya akibat tekanan tanah
H2 = 3.50 m H1 = 2.50 m
Cw = 1.2 TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)^2 * L / 2 = 22.7556 kN Lengan terhadap pondasi: YEW2 = H2 + hb + ts + ta = 5.25 m Momen pada pondasi akibat beban angin, MEW2 = TEW2 * YEW2 = 119.4669 kNm Lengan terhadap breast wall: Y'EW2 = H1 + hb + ts + ta = 4.25 m Momen pada pondasi akibat beban angin, M'EW2 = TEW2 * Y'EW2 = 96.7113 kNm 7.3. BEBAN ANGIN TOTAL PADA ABUTMENT
Total beban angin pada abutment, TEW = TEW1 + TEW2 = 66.13 kN Total momen pada pondasi, MEW = MEW1 + MEW2 = 337.44066 kNm Total momen pada breast wall, M'EW = M'EW1 + M'EW2 = 271.3072 kNm 7.4. TRANSFER BEBAN ANGIN KE LANTAI JEMBATAN
Beban angin tambahan yang meniup bidang samping kendaraan:
TEW = 0.0012*CW*(VW)^2 = 1.764 kN/m Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kenderaan dengan tinggi 2 meter
di atas lantai jembatan h = 2 m
Jarak antar roda kendaraan x = 1.75 m
Gaya pada abutment akibat transfer beban angin ke lantai jembatan,
PEW = 2 * [ 1/2*h / x * TEW ] * L/2 = 26.01 kN 8. REKAPITULASI BEBAN KERJA ULTIMIT
Vertikal
No. Kode P (kN) Tx (kN) Ty (kN) Mx (kNm) My (kNm)
1 Berat sendiri MS 4003.55 -1363.82
2 Beb. Mati tambahan MA 28.12
3 Tekanan tanah TA 1342.39 2544.95
Horizontal Momen
Aksi Tetap
REKAP BEBAN KERJA ABUTMENT Aksi/Beban
H2 = 3.50 m H1 = 2.50 m
Beban Lalu Lintas 4 Beban lajur "D" TD 649.75 5 Beban pedestrian TP 95.95 6 Gaya rem TB 250.00 1300.00 Aksi Lingkungan 7 Beban angin EW 26.01 66.13 337.44 4803.38 1658.52 2818.56 KOMBINASI 1 Vertikal No. P (kN) Tx (kN) Ty (kN) Mx (kNm) My (kNm) 1 Berat sendiri 1.3 5204.62 -1772.97
2 Beb. Mati tambahan 2 56.24
3 Tekanan tanah 1.25 1677.99 3181.18 4 Beban lajur "D" 2 1299.50 5 Beban pedestrian 6 Gaya rem 2 500.00 2600.00 7 Beban angin 1.2 31.21 79.36 404.93 6591.57 2257.35 4413.14 KOMBINASI 2 Vertikal No. P (kN) Tx (kN) Ty (kN) Mx (kNm) My (kNm) 1 Berat sendiri 1.3 5204.62 -1772.97
2 Beb. Mati tambahan 2 56.24
3 Tekanan tanah 1.25 1677.99 3181.18 4 Beban lajur "D" 2 1299.50 5 Beban pedestrian 2 95.95 6 Gaya rem 2 500.00 2600.00 7 Beban angin 6656.31 2177.99 4008.21 KOMBINASI 3 Vertikal No. P (kN) Tx (kN) Ty (kN) Mx (kNm) My (kNm) 1 Berat sendiri 1.3 5204.62 -1772.97
2 Beb. Mati tambahan 2 56.24
3 Tekanan tanah 1.25 1677.99 3181.18 4 Beban lajur "D" 5 Beban pedestrian 6 Gaya rem 7 Beban angin 5260.86 1677.99 1408.21 Vertikal
No. Kombinasi Beban P (kN) Tx (kN) Ty (kN) Mx (kNm) My (kNm)
1 KOMBINASI 1 6591.57 2257.35 4413.14
2 KOMBINASI 2 6656.31 2177.99 4008.21
3 KOMBINASI 3 5260.86 1677.99 1408.21
9. DESAIN PONDASI
Pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang bor ( bore pile ). Uraian data tanah tanah dan daya dukung pondasi sebagai berikut.
Horizontal Momen
Aksi/Beban
Faktor Beban
Horizontal Momen
REKAP KOMBINASI BEBAN ULT
Faktor Beban Horizontal Momen Aksi/Beban Faktor Beban Horizontal Momen Aksi/Beban
9.1. DATA TANAH
Hasil uji sondir menunjukkan bahwa lapisan yang baik untuk mendukung pondasi terdapat mulai kedalaman 12 m dengan qc rata-rata 79 kg/cm2 dan kondisi yang lebih optimum adalah pada kedalaman mulai 13 m dengan qc rata-rata 145 kg/cm2.
Oleh karena itu maka panjang bore pile direncanakan 13 meter 9.2. DATA DUKUNG TIANG BOR
Daya dukung aksial tiang terdiri daya dukung ujung dasar tiang dan daya dukung gesekan perm-mukaan keliling tiang, dikurangi berat sendiri tiang dengan rumusan:
Qu = Qd + Qg - W Qijin = (Qd + Qg) / FK - W
Dimana: Qu : daya dukung batas tiang Qd : daya dukung batas dasar tiang Qg : daya dukung batas gesekan tiang W : berat sendiri
FK : faktor keamanan tiang = 3 a. Daya Dukung Ujung Tiang
Daya dukung ujung tiang untuk beberapa kondisi adalah sebagai berikut: i) Untuk tanah non kohesif:
Qd = 40 Nb Ap …….. (ton) (Mayerhoff:1956) ii) Untuk dasar pondasi di bawah muka air tanah: Nb' = 15 + 0,5 (N - 15)
iii) Untuk tanah berpasir N > 50
Qd < 750 Ap ………. (ton) (Suyono Sorsodarsono dan Kazuto Nakazawa) Keterangan: Nb = harga N-SPT pada elevasi dasar tiang < 40
Ap = luas penampang dasar tiang (cm2) b. Daya Dukung Gesekan Tiang
i) Menurut Mayerhoff:
Qg = 0.2 O (ton) (untuk tiang pancang)
Qg = 0.1 O (ton) (untuk tiang bor)
ii) Menurut Suyono Sosorodarsono dan Kazuto Nakazawa:
Qg = O (ton)
Keterangan: Ni/2 < 12 ton/m2
O = keliling penampang tiang Ni = N - SPT pada segmen I tiang Li = panjang segmen I tiang Kuat dukung pondasi bore pile dengan berbagai diameter:
D (m) Ap (m2) W (ton) Nb Nb' Qd (ton) Qg (ton) Qijin (ton) Qijin (KN)
0.4 0.1257 4.0841 40 27.5 138.2301 16.3280 47.4353 474.3529 0.6 0.2827 9.1892 40 27.5 311.0177 24.4920 102.6474 1026.4740 0.8 0.5027 16.3363 40 27.5 552.9203 32.6560 178.8558 1788.5582 1 0.7854 25.5254 40 27.5 863.9380 40.8200 276.0606 2760.6055 ( ) ( ) ( /2 )
1.2 1.1310 36.7566 40 27.5 1244.0707 48.9840 394.2616 3942.6160 Dari hasil analisis beban abutment, diperoleh beban pada abutment 6656.31 kN
Berdasarkan tabel di atas jika digunakan pondasi bore pile diameter 40 cm, maka daya dukung pondasi adalah 474.3529 kN
Sehingga diperoleh jumlah tiang pondasi bore pile --- > 14.0324101 ≈ 15 tiang KESIMPULAN:
1. Jumlah tiang bore pile 15 tiang dengan diameter Ø 40 cm. Kedalaman tiang 13 meter. 2. Diambil pembesian sama dengan pembesian tiang pancang Ø 40 cm.
