TINJAUAN PERENCANAAN JEMBATAN KOMPOSIT TANJUNG
MENGKUDUDESA KUALU, KABUPATEN KAMPAR,RIAU
Afrinaliza,Bahrul Anif,Rahmat
Jurusan Teknik Sipil,Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Universitas Bung Hatta Padang E-mail : Afrinaliza88@yahoo.co.id , Bahrulanif@gmail.com , R4mt_99@yahoo.com
Abstrak
Jembatan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi tiap orang, sehingga menjadi suatu bahan studi yang menarik. Jembatan merupakan prasarana pendukung jalan yang berfungsi untuk memperlancar arus lalulintas dari suatu tempat ketempat lain yang terhahang oleh sungai,jurang,selat,dan lain-lain.Tujuan dari perencanaan Jembatan Tanjung Mengkudu secara umum adalah untuk memperlancar arus transportasi dari arah Kubang Raya menuju Danau Bingkuang maupun sebaliknya. Perencanaan jembatan menggunakan struktur kamposit dengan panjang bentang 30 meter dengan lebar jembatan 7 meter. Perencanaan jembatan ini mengacu pada RSNI-T 02-2005 tentang Pedoman Pembebanan Untuk Jembatan.Dari perhitungan digunakan dimensi profil gelagar baja IWF 500.300.11.15 mm. Dimensi profil balok diafragma H 150.100.6.9 mm.Penghubung geser menggunakan paku stud D25.Tulangan lantai kendaraan D13-175 mm, dengan tebal plat lantai 20cm, tulangan trotoar D13-200 mm,dengan lebar abutment 3,5 m dan panjang 7 m.Pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang pancang berdiameter 40 cm dengan kedalaman tanah keras mencapai 18 m.
Kata kunci : Jembatan,Komposit,Gelagar baja,Abutment
Review DISIGN BRIDGE COMPOSITE OF TANJUNG
MENGUDU-VILLAGE KUALU KABUPATEN KAMPAR,RIAU
Afrinaliza, Bahrul Anif, Rahmat
Civil Engineering Department, Civil Engineering and Planning Faculty, Bung Hatta University Padang
E- mail : : Afrinaliza88@yahoo.co.id , Bahrulanif@gmail.com , R4mt_99@yahoo.com
Abstract
The bridge has significant meaning for everyone.But the level of interest not there for everybody, so as to be an interesting study.Bridges are infrastructure supporting a road that serves in order to ease traffic flow from somewhere other all the way being hidered by a river,a ravine, the strait,and others.The purpose of planning the bridge tanjung mengkudu in general is to facilitate the tranportation from Kubang Raya to Danau Bingkuang and vice versa.Bridge is designed to from a structure with 30 m long and 7 m wide.Planning a bridge is refers to RSNI-T 02-2005 imposition of standar for bridge. Of calculation used demensions of the main girder profil is IWF 500.300.11.15 mm.Diaphragm beam profil dimensions H 150.100.6.9 mm,shear connector stud using nails D25, the vehicle slab reinforcement D13-175 mm, with a 20 cm thick floor slab,pavement reinforcement D13-200mm,with a width of 3,5 m abutment,and 7 m long.The foundation used was a pile foundatin with a diameter of 40 cm soil depth loud read 18 m.
1. PENDAHULUAN
Jembatan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi tiap orang, sehingga menjadi suatu bahan studi yang menarik. Jembatan merupakan prasarana pendukung jalan yang berfungsi untuk memperlancar arus lalulintas dari suatu tempat ketempat lain yang terhahang oleh sungai,jurang,selat,dan lain-lain.
Dapat dikatakan bahwa sejarah jembatan sejalan dengan waktu sejarah peradaban manusia. Akan tetapi keberhasilan dibidang teknik jembatan bukan berarti suatu hal yang mudah untuk menjadi seperti sekarang, tentunya melalui sebuah proses yang cukp panjang. Struktur jembatan berkembang dalam jenis-jenis desainnya seperti jembatan beton biasa (conventional), jembatan rangka baja, jembatan prestress, jembatan lengkung dan jembatan cable stay atau jembatan gantung.
Karena jembatan merupakan salah satu alat yang vital bagi kelancaran lalu lintas, maka jembatan harus di desain cukup kuat dan tahan, tidak mudah rusak sesuai dengan kelas jembatan tersebut. Namun demikian bukan berarti jembatan didesain lebih kuat dan kokoh secara berkelebihan. Akan tetapi harus juga dilihat dari segi ekonomis. Jadi konstruksi suatu jembatan harus diusahakan
yang paling ekonomis, baik mengenai kekuatannya, bahan- bahannya maupun pembuatannya.
Secara garis besar susunan jembatan dikelompokkan atas :
1. Struktur Atas (superstructure) 2. Struktur Bawah (substructure)
Dengan berbagai macam jenis jembatan. Dengan data yang telah didapat dari Kementrian Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Bina Marga Balai Besar Pelaksanaan Jalan Nasional II. Jembatan buayan merupakan jembatan penghubung dari
arah Kubang Raya menuju Danau
Bingkuang maupun sebaliknya.
2. METODOLOGI
Sebelum melakukan proses perencanaan terlebih dahulu dilakukan survey lapangan untuk mendapatkan data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan seperti data-data di bawah ini,
1. Data potongan melintang sungai
2. Data daya dukung tanah 3. Data muka banjir maksimum 4. Data curah hujan
Setelah semua data terkumpul perlu dilakukan evaluasi, apakah semua data yang telah didapatkan memenuhi kriteria untuk
merencanakan sebuah jembatan. Kalau belum mencukupi harus dilakukan survey ulang. setelah semua data lengakap kemudian dilakukan desain awal yang akan menentukan:
1. Tipe struktur 2. Bahan struktur 3. Model struktur
4. Dimensi model struktur 5. Hitungan awal
Dari desain awal ini dapat di evaluasi apakah suatu bangunan layak untuk di bangun atau tidak. Selain itu baru masuk kepada desain akhir yang akan menghasilkan :
1. Modifikasi akhir 2. Model struktur akhir 3. Hitungan akhir
Produk dari perencanaan yang kita lakukan akan menghasilkan:
• Gambar DED(Detail Engineering Design)
2.1 Teknik Pengumpulan Data
1. Penulis tidak mengadakan tinjauan langsung kelapangan untuk mengamati, melihat dan mencatat informasi dari pelaksanaan pekerjaan proyek kemudian dianalisa dan dipahami jadi data yang penulis dapatkan hanya data primer.
2. Interview (Tanya jawab)
Untuk mengetahui cara-cara pelaksanaan tersebut maka penulis melakukan tanya jawab/komunikasi
langsung kepada pihak-pihak yang bersangkutan pada pelaksanaan proyek tersebut
3. Analisa dari gambar kerja dan bestek 4. Referensi kepustakaan
2.2 Standar Perencanaan
“Standar Pembebanan Untuk Jembatan Jalan Raya RSNI T-02-2005”
Ruang lingkup : tata cara ini digunakan untuk beban-beban gaya-gaya untuk perhitungan tegangan-tegangan yang terjadi pada setiap bagian jembatan.
1. SNI 03-2833-1992. Pedoman
1989, tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan jalan raya. 2. RSNI T-12-2004.
Tentang
Perencanaan struktur beton untuk jembatan.
3. RSNI T – 03 – 2005. Tentang
tata cara perencanaan baja untuk jembatan.
Gambar 1: Diagram alir proses perencanaan jembatan komposit
Beban – beban yang harus diperhitungkan dalam perencanaan jembatan adalah:
1. Beban Primer 2. Beban Sekunder 3. Beban Khusus
Penyebaran beban “D” pada arah melintang jembatan
Beban “D” harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga menimbulkan momen maksimum.Penyusunan komponen-komponen BTR dan BGT dari beban arah melintang harus sama.penempatan ini dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut:
e1). Bila lebar lajur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka beban “D” harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100%.
e2). Apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5m, beban “D” harus ditempatkan pada jumlah lajur lalu lintas rencana (n1) yang berdekatan, (table 2.2), dengan intensitas 100%. Hasilnya adalah beban garis ekivalen sebesar n1 x 2,75 q kN/m dan beban terpusat ekivalen sebesar n1 x 2,75 p Kn, kedua-duanya bekerja berupa strip pada jalur selebar n1 x 2,75 m.
e3). Lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bias ditempatkan dimana saja pada jalur jembatan. Beban “D” tambahan harus ditempatkan pada seluruh lebar sisa dari jalur dengan intensitas sebesar 50%.
Faktor beban “D”
factor beban “D” dengan jangka waktu transien (sementara) dapat dilihat dalam table berikut,
factor beban akibat beban lajur “D”
JANGKA WAKTU FAKTOR BEBAN Kondisi service (layan) KondisiUltimate (batas) Transien 1.0 1.8 Sumber : RSNI T 02 – 2005’ Pembebanan Truk “T”
Pembebanan truk “T” terdiri dari kendaraan truk semi- trailer yang mempunyai susunan dan berat as seperti terlihat dalam gambar 3 di bawah. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupaknan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as
tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan. Posisi dan penyebaran pembebanan truk “T” dalam arah melintang jembatan
Terlepas dari panjang jembatan atau susunan bentang, hanya ada satu kendaraan truk “T” yang bisa ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana. Kendaraan truk “T” ini harus ditempatkan ditengah-tengah lajur lalu lintas rencana seperti terlihat dalam gambar 2.
Gambar 2: Pembebanan Truk “T”
Sumber : RSNI T – 02 – 2005
Faktor Beban Dinamis
a. Factor beban dinamis merupakan hasil interaksi antar kendaraan yang bergerak dengan jembatan. Besarnya FBD tergantung pada frekwensi dasar dari suspensi kendaraan., biasanya antara 2 sampai 5 Hz untuk kendaraan berat, dan frekwensi dari getaran lentur jembatan. Untuk peencanaan,FBD dinyatakan sebagai beban statis ekivalen. b. Besarnya BGT dari pembebanan lajur “D” dan beban roda dari pembebanan truk “T” harus cukup untuk memberikan terjadinya interaksi antara kendaraan
yang bergerak dengan jembatan. Besarnya nilai tambah dinyatakan dalam fraksi dari beban statis. FBD ini diterapkan pada keadaan batas daya layan dan batas ultimit.
c. Untuk pembebanan “D” FBD merupakan fungsi dari panjang bentang ekivalen seperti tercantum dalam gambar 2.17. untuk bentang menerus panjang bentang ekivalen LE diberikan dengan rumus:
Dimana,
Lav adalah panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang disambunkan secara menerus.
Lmax adalah panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang disambung secara menerus.
d. Untuk pembebanan truk “T” diambil 30% . JANGKA WAKTU FAKTOR BEBAN Kondisi service (layan) KondisiUltimate (batas) Transien 1.0 1.8
harga FBD yang dihitung digunakan pada seluruh bagian bangunan bawah dan fondasi yang berada dibawah garis permukaan, harga FBD harus diambil sebagai peraliahan liniar dari harga pada garis permukaan tanah sampai nol pada kedalaman 2 meter.
Untuk banguanan yang terkubur, seperti halnya gorong-gorong dan struktur baja tanah, harga FBD jangan diambil kurang dari 40% untuk kedalaman nol dan jangan kurang dari 10% untuk kedalaman 2 m. untuk kedalaman yang dipilih harus diterapkan untuk bangunan seutuhnya.
Gambar 3: Faktor Beban Dinamis (FBD) untuk BGT, pembebanan lajur
“D” Sumber : RSNI T 02 – 2005 Catatan : Unuk L ≤ 50 m FBD = 0,4 Untuk 50 m < L < 90 m FBD = 0,4 – 0,0025 . Untuk L > 90 m FBD = 0,3 Gaya Rem
Bekerjanya gaya-gaya diarah memanjang jembatan, akibat gaya rem dan traksi, harus ditinjau untuk kedua jurusan lalu lintas. Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan gaya rem sebesar 5% dari jurusan lalu lintas. Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan gaya rem sebesar 5% dari beban jalur “D” yang dianggap ada pada semua jalur lalu lintas ,(table 2.2 gambar 2.11), tanpa dikalikan dengan factor beban dinamis dan dalam
satu jurusan. Gaya remtersebut dianggap bekerja horizontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,8 m diatas permukaan lantai kendaraan. Beban lajur “D” disini jangan direduksi bila panjang bentang melebihi 30 m, digunakan rumus “D” q = 9 kPa.
Beban pada trotoar,kerb dan sandaran
Kerb harus direnncanakan untuk menahan beban rencana ultimit sebesar 15 KN/m yang bekerja sepanjang bagian atas kerb.
Sandaran untuk pejalan kaki harus direncanakan untuk dua pembebanan rencana daya layan yaitu w* = 0,75 KN/m. Beban ini bekerja secara bersamaan dalam arah menyilang dan vertical pada masing-masing sandaran.
Tiang sandaran direncanakan untuk beban daya layan rencana:
w*L
L adalah bentang palang diantara tiang dalam m,hanya dari bagan atas sandaran.
Apabila trotoar memungkinkan digunakan untuk kendraan ringan dan ternak
,maka trotoar harus direncanakan untuk bias memikul beban hidup terpusat sebesar 20 KN. Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa.(sumber : RSNI T-02-2005)
3. HASIL
Perhitungan Struktur Atas a) Pelat Lantai Kendaraan
• Berat Sendiri (MS)
NO Jenis b h Wc Qms
1 Lapisan beton
1 0.20 25 5.00
b = Lebar yang tinjau untuk slab lantai jembata(m)
h = Tebal slab lantai jembtan (m) wc = Berat jenis beton bertulang (kN/m)
QMS = Berat sendiri (kN/m3)
• Berat Mati Tambahan (MA)
• Beban Truck T PTT = (1+0,3)x 11,25
= 14,625 ton • Beban Angin (EW)
TEW = 0,0012 . CW . (VW) 2
CW = Koefisien seret =1, 2
VW = Kecepatan angin= 30m/s
TEW = 0,0012 . CW . (VW) 2
= 1, 296 Kn/m Momen Pada Slab Lantai Kendaraan
Formasi pembebanan slab untuk mendapatkan momen maksimum pada bentang menerus dilakukan seperti gambar . momen maksimum pada slab dihitung berdasarkan metoda one way slab dengan beban sebagai berikut:
Gambar 4.4 : Nilai koefien momen pada pelat satu arah
K= Koefisien momen
Jarak antar gelagar s = 1.5 m Untuk beban merata M = k* Q * s2 Untuk beban terpusat M = k * P * s Untuk beban temperatur
ΔT =k * α * ΔT * EC * s3
Momen akibat berat sendiri (MS)
Momen tumpuan, M MS = 1/10 * QMS * s2
= 1.71 kNm Momen lapangan, M MS = 1/16 * QMS * s2
= 1.07 kNm Momen akibat beban tambahan (MA) Momen tumpuan, M MS = 1/10 * QMA * s2
= 0.73 kNm Momen lapangan, M MS = 1/16 * QMA * s2
Momen akibat beban truk (TT)
Momen tumpuan, M TT = 1/10 * PTT * s
= 27.07 kNm Momen lapangan, M MS = 1/16 * PTT * s
= 16.91 kNm Momen akibat beban angin (EW) Momen tumpuan, M TT = 1/10 * PEW* s
= 0.081 kNm Momen lapangan, M MS = 1/16 * PEW * s
= 0.051 kNm
Momen akibat beban Temperatur (ET) Momen tumpuan, M TT = 1/10 α * ΔT
* EC * s3 = 1.66 kNm
Momen lapangan, M MS = 1/16 * α* ΔT * EC
* s3 = 1.04 kNm
Pembesian Slab
• Tulangan Lentur Negatif
Momen rencana tumpuan = 54.502 kNm Mutu beton K – 250
Kuat tekan beton fc’ = 20 Mpa Mutu baja : BJ – 32
Tegangan leleh baja, fy = 320 Mpa Tebal sbal beton, h = 200mm
Jarak tulangan terhadap sisi luar beton d’ =35 mm
Modulus elastisitas baja, E = 200.000 Faktor bentuk distribusi tegangan,
β1 = 0.85 ρb = β1 x 0.85 x fc ′ fyx600 (600+𝑓𝑓𝑓𝑓 ) =0.029 Rmax = 0.75 * ρb * fy * �1 − 1 2∗0.75∗𝜌𝜌𝜌𝜌 ∗𝑓𝑓𝑓𝑓 0.85∗𝑓𝑓𝑓𝑓′ � = 5.535
Faktor reduksi kekuatan lentur, φ = 0.80 Tebal efektif slab beton , d = h - d'
=200 - 35 = 165 mm Ditinjau slab beton selebar 1 m,b=1000 mm Momen nominal rencana, Mn = Mu / φ = 68.13 kNm Faktor tahanan momen,
Rn = 𝑀𝑀𝑛𝑛∗10
6
(𝜌𝜌∗ 𝑑𝑑2) = 2.503 kNm
Rn < Rmax
= 2.503< 5.535 ….OK!!! Batas maksimum rasio penulanga
ρ mak s = 0.75ρb
= 0.75 x 0.029 = 0.0218 Rasio tulangan yang diperlukan :
ρ = 0.85 *𝑓𝑓𝑓𝑓′𝑓𝑓𝑓𝑓 ∗ �1 − �1 − 2∗𝑅𝑅𝑛𝑛
0.85∗𝑓𝑓𝑓𝑓′ �
Rasio tulangan minimum, ρmin = (1.4/fy) = 0.004
Jadi ρ min < ρ perlu < ρ maks
0.004< 0.0085<0.0218 Luas tulangan yang diperlukan,
ρ= 0.0085
Luas tulangan yang diperlukan,
As =ρ*b*d =0.0085*1000*165 = 1402.5 mm² Diameter tulangan yang digunakan,
D=13mm
Jarak tulangan yang diperlukan, = 94.59 mm Digunakan tulangan, D = 13 – 90 mm = 1474.06 mm²
Tulangan bagi/ susut diambil 50% dari tulangan pokok
As’ = 50% * As = 701.25 mm² Diameter tulangan yang digunakan,
D = 13 mm
Jarak tulangan yang diperlukan,
= 18 9.18 mm Digunakan tulangan, D = 13 – 175 mm = 758.09 mm² Tulangan Lentur Positif
Momen rencana lapangan = 34.06kNm Mutu beton K – 250
Kuat tekan beton fc’ = 20 Mpa
Mutu baja : BJ – 32
Tegangan leleh baja, fy = 320 Mpa Tebal sbal beton, h = 200mm
Jarak tulangan terhadap sisi luar beton d’ = 35 mm Modulus elastisitas baja, E = 200.000 Faktor bentuk distribusi tegangan, β1= 0.85
ρb = β1 x 0.85 x fc ′ fyx600 (600+𝑓𝑓𝑓𝑓 ) = 0.029 Rmax = 0.75 * ρb * fy * �1 − 1 2∗0.75∗𝜌𝜌𝜌𝜌 ∗𝑓𝑓𝑓𝑓 0.85∗𝑓𝑓𝑓𝑓′ � = 5.535
As
b
d
s
*
*
*
4
1
2
=
π
5 . 1402 1000 * 13 * 14 . 3 * 4 1 2 = 90 1000 * 13 * 14 . 3 * 4 1 2 = s b d As * * * 4 1 2 = π 25 . 701 1000 * 13 * 14 . 3 * 4 1 2 =As
b
d
s
*
*
*
4
1
2
=
π
s b d As * * * 4 1 2 = π 175 1000 * 13 * 14 . 3 * 4 1 2 =Faktor reduksi kekuatan lentur, φ = 0.80
Tebal efektif slab beton, d = h - d' =200 -35 = 165 mm
Ditinjau slab beton selebar 1 m, b= 1000 mm Momen nominal rencana,
Mn = Mu / φ = 42.58 kNm Faktor tahanan momen,
Rn = 𝑀𝑀𝑛𝑛∗10
6
(𝜌𝜌∗ 𝑑𝑑2) = 1.56 kNm
Rn < Rmax
= 1.56 < 5.535 OK!!! Rasio tulangan yang diperlukan :
ρ = 0.85 *𝑓𝑓𝑓𝑓′𝑓𝑓𝑓𝑓 ∗ �1 − �1 − 2∗𝑅𝑅𝑛𝑛
0.85∗𝑓𝑓𝑓𝑓′ �
= 0.0051
Rasio tulangan minimum, ρmin = (1.4/fy) = 0.004
Luas tulangan yang diperlukan, ρ = 0.0051 Luas tulangan yang diperlukan,
As =ρ*b*d = 0.0051*1000*165 =845.12 mm² Diameter tulangan yang digunakan,
D = 13 mm
Jarak tulangan yang diperlukan,
= 156.98mm
Digunakan tulangan, D =13 – 90 mm
= 1474.06 mm2 Tulangan bagi/ susut diambil 50% dari tulangan pokok
As’ = 50% * As = 422.56mm² Diameter tulangan yang digunakan,
D = 13 mm
Jarak tulangan yang diperlukan,
= 313.95 mm
Digunakan tulangan,
D = 13 – 175 mm
= 758.09 mm²
Perhitungan Gelagar Utama
Gambar 5 : potongan melintang jembatan Tabel : Data jembatan
Uraian Notasi Dimensi Satuan Panjang total jembatan L 30.0 m Jarak antara girder baja S 1.50 m Tebal pelat lantai ha 0.20 m Lebar genangan air th 0.05 m Lebar lajur lalu lintas bl 6.00 m Lebar trotoar b2 0.50 m Lebar total jembatan b 7.00 m
Tabel : spesific gravity
Uraian Berat (Kn/m3) Beton bertulang 25.00 Berat baja 77,00 Beton 24.00 Aspal 22.00 Air hujan 9.80
Digunakan profil baja : WF 500x 300 Berat prfil baja W profil = 1.14 kN/m
Tinggi h = 482 mm Lebar b = 300 mm Tebal badan tw= 11mm
Tebal sayap tf = 15 mm Luas penampang A= 14550 mm2 Tahanan momen wx =2500000 mm3 Momen inersia Ix =6,04E+09 mm4
Panjang bentang girder L = 30000 mm Tebal slab beton h = 200 mm Jarak antara girder s = 1500 mm Kondisi Girder Sebelum Komposit
1. beban sebelum komposit
Tabel: beban sebelum komposit
NO Jenis bahan Beban (kN/m) 1 Berat sendiri profil baja 1.14 2 Berat diafragma 0.20* W profil 0.228 3 Slab beton 7.500 Qd =8.868 kN/m Total beban pada girder sebelum komposit
Qt = Qd = 8.868 kN/m 2. tegangan baja sebelum komposit
panjang bentang girder keseluruhan L = 30.00
jarak antar gelagar s = 1.5 m momen maksimum akibat beban mati
Mmax = 1/8 *Qt *L2
= 1/8 * 8.868 * 302
= 997.65 kN/m
Gambar 4.12 : diagram girder baja Tegangan lentur yang terjadi
b h tf tw ftw ftw
F= 𝑀𝑀 𝑥𝑥 106
𝑊𝑊𝑥𝑥
= 997.65 x106
2500000
= 399.06 Mpa
3. lendutan baja sebelum komposit Qt = 8.868 kN/m E = 200000000 kPa L = 30 m Ix=60.4 m4 𝛿𝛿 =384 × 𝑄𝑄𝑄𝑄 × 𝐿𝐿5 4/(𝐸𝐸 × 𝐼𝐼𝑥𝑥) = 5 384× 8.868 × 30(200000000 × 60.4 ) = 0.000077 m 𝛿𝛿< L/240 0.000077m < 0,125 m ...OK lebar efektif slab beton
lebar efektif slab beton ditentukan dari nilai terkecil berikut ini :
L/4 = 30m / 4 = 7500 mm S = 1500 mm
12 * h = 2400 mm
Diambil lebar efektif slab beton Be= 1500 mm
Balok Komposit
Rasio perbandingan modulus elastic n= Es /Ec =9.52
bE/n = 1.5/9.52=0.16m =16 cm
luas penampang beton transformasi
Ac= (16) .(30) = 480 luas penampang komposit
Acom = A + Ac = 145.5 + 480 = 625.5 jarak garis netral komposit
Acom * yc = A* d / 2 + Act*(d + h /2) yc = (A* d / 2 + Ac*(d + h /2)) / Acom
= (145.5 * 482/2 +480*(482 +200/2)/ 625.5 = 502.68
Acom > 200... ris netral berada di daerah baja
Jarak garis netral komposit terhadap serat bawah baja Ys = (d + h )- yc
= (482 + 200) - 502.68 = 179.32 mm
Jarak sisi atas slab beton terhadap garis netral yc = 502.68 mm
Jarak garis netral beton terhadap haris netral komposit
dc =yc- (0,5 * h) =502.68 –(0.5 * 200) =402.68 mm
Jarak garis netral baja terhadap garis netral komposit
ds = (0,5 * h)- ys =(0.5*482)- 179.32
=61.68 mm
Momen inersia penampang komposit 1/2 * Be * h3/n = ½*1500*2003/9.52 =777310924.4 mm4
Ac* (b/n)2*(dc) = 480* (300/9.52)2 * 402.68 =191941953.3 mm4
Ix = 6040000000 mm4 A*(ds)^2 = 14550 (61.68 ) 2
=55354345.92 mm4 Icom = 7064607224 mm4 Tegangan izin lentur beton
Fc = 0.4* fc' = 8 Mpa Tegangan izin lentur baja
Fs = 0,8 * Fs = 170.7Mpa
Beban Pada Girder Komposit 1. Berat sendiri (MS)
Tabel: Berat sendiri
No Jenis kontruksi Beban (kN/m) 1 Girder baja 1.14
2 Diafragma 0.228
3 Slab lantai 7.500
Qms = 8,868 kN/m
Panjang bentang L = 30 m Momen dan gaya geser maksimum akibat,
Mms = 1/8 * Qms *L2
=1/8 * 8,868 *302 = 997,65 kN/m Vms = ½ * Qms *L
= ½ *6.368 * 30 =133,02 kN 2. Beban mati tambahan (MA)
Tabel : Beban Mati Tambahan
Qma = 2.385kN/m
Panjang bentang L = 30 m
Momen dan gaya geser maksimum akibat beban mati tambahan,
Mma = 1/8* Qma *L2
=1/8 *2.385*302 = 268.313 kNm
Vma = ½ * Qma *L
=1/2 *2.385*30 =35.775 kN
Tegangan Pada Girder Icom = 7064607224mm4
n = 9.52
Tegangan pada sisi atas beton,
fc = M * 106 * Yc/ (n*Icom) Tegangan pada sisi bawah baja,
fs = M * 106 * Yc/ Icom Tegangan Pada girder komposit Tegangan –tegangan yang terjadi pada
sisi
Atas beton
Bawah baja No Jenis Beban Momen(kNm) Fc
(Mpa) Fs(Mpa) 1 Berat Sendiri(MS) 716.4 4.55 50.97 2 Berat Tambahan(MA 268.313 2.00 19.091
No Jenis Konstruksi Beban (kN/m)
1. Aspal 1.65
3 Beban Lajur “D”(TD) 255.7 1,019 18.19 4 Gaya Rem (TB) 105.38 0.79 7.49 5 Beban Angin (EW) 113.175 0.85 8.05 6 Beban Gempa(EQ) 116.18 0.87 8.27
Tabel : Resume Tegangan
Teganagan – tegangan yang terjadi Atas beton Bawah baja No Kombinasi Fc (Mpa) Fs (Mpa) 1 Kombinasi -1 7.569 88.2559 2 Kombinasi - 2 8.419 96.3059 3 Kombinasi - 3 10.079 112.061 4 Kombinasi - 4 9.289 104.571
Lendutan Pada Girder Komposit Lendutan max. Pada girder akibat:
1. Beban merata Q: δmax =5/384*Q*L4 /(Es*Icom) 2. Beban terpusat P: δmax =1/48*P*L3 /(Es*Icom) 3. Beban momen M:
δmax = 1/(72 √3)*M*L²/(Es* Icom) Panjang bentang girder L = 30,0 m Modulus elastis Es = 2.0E+08 kPa Momen inrsia Icom = 0.00706 N o Jenis beban Q (kN) P (kN) M (kN/m) δmax 1 Berat Sendiri (MS) 6,368 0,0475 3 2 Berat Tambahan (MA) 2,385 0,0178 3 Beban Lajur "D" (TD) 0,5 40,778 0,0096 8 4 Gaya Rem (TB) 210.75 0,0000 1 5 Beban Angin (EW) 1,023 0,0076 4 6 Beban Gempa (EQ) 0,875 3,3E-07
Batasan lendutan elastis L/240 = 0.125
Tabel : resume V maksimal pada girder
No Jenis beban % tegangan izin Vmax (kN) Gaya geser (kN) 1 Kombinasi -1 100% 152,022 152,0223 2 Kombinasi - 2 125% 167,112 133,6898 3 Kombinasi - 3 130% 174,137 124,3838 4 Kombinasi - 4 150% 189,628 126,4188
Perencanaan Shear Connector
Shear connector menggunakan stud Ø 25 mm dengan tinggi stud (H) = 100 mm
Gambar : pemasangan paku stud pada gelagar
Perencanaan sambungan pada titik C Perhitungan kekuatan baut:
Sambungan menggunakan baut mutu tinggi A-325. Kekuatan baut tiap buah dihitung terhadap geser dengan persamaan :
Ng = kuat geser baut
10 cm 10 cm
6 cm
τe = tegangan leleh baja 1800 – 12000 kg/cm2 D baut = 25,4 mm D eff = 0,85 x 25,4 = 21,59 mm Ab = 1/4 π d2 = ¼ x 3.14 x 21,592 = 366 mm2 = 3,66 cm2 Ng = 1 x ¼ x π x d2 x τe = 1 x ¼ x 3.12 x 21,592 x 12000 = 45386 kg
a. Sambungan pada sayap
Gaya yang bekerja pada masing-masing sayap adalah:
P = momen / tinggi penampang
P =12000800/ 4.82 = 2489792,53 Kg
Jumlah baut yang dibutuhkan:
n = P / Ng = 2489792,53 / 45386
= 54,86 = 48 buah
Direncanakan sambungan dengan 4 buah, sehingga di dapat 12 baut setiap barisnya (n = 48 buah )
Gambar : tata letak baut pada sayap
Syarat : Jarak tepi = S = 1.8d = 1,8 x 2,159
= 3,886 = 4, 00 cm
Jarak antar baut U = 3d = 3 x 2,159
= 6,477 = 7 cm Syarat: 2.5d ≤ U ≤ 7d 6,35 ≤7≤ 17,78………..OK 1.5d ≤ S ≤ 3d 3,81 ≤ 4 ≤ 7,62……….OK 300 mm 482 mm U U U U S U S U U S
Perhitungan Perletakan
Ukuran elastomer T =1,25 cm, A= 50 cm, B= 100 cm
Perhitungan Struktur Bawah a. Abutmen
Penulangan pada abutmen :
Pondasi Tiang Pancang Data pondasi :
Jenis pondasi = pondasi sumuran Kedalaman pondasi (Df) = 18 m Diameter tiang = 40 cm
4. PENUTUP Kesimpulan
Setelah dilakukan perhitungan pada perencanaan struktur jembatan dengan sistem komposit ini, ada beberapa kesimpulan yang diambil.
1. Bentang jembatan direncanakan tetap seperti halnya desain perencanaan sepanjang 30 m.
2. Dengan lebar 7 m menggunakan 5 buah balok utama dengan jarak as ke as balok utama sebesar 1,5 m. Dengan panjang bentang jebatan 30 m menggunakan balok daigfragma 5 buah dengan jarak 4 m.
3. Pada gelagar memanjang digunakan profil baja WF 500 x 300 .Pada gelagar memanjang terbagi menjadi 2 bentang dimana digunakan baut sebagai alat penyambung. Digunakan baut mutu tinggi A-325 dengan diameter baut 25.4 mm. sambungan pada sayap diperoleh 48 buah baut dan sambungan pada badan diperoleh 6 buah baut.
4. Shear connector pada jembatan digunakan paku stud dengan diameter 2.5 cm dan tinggi paku 10 cm.
5. Pada struktur bawah digunakan pondasi tiang pancang yang kuat dan mampu menahan beban-beban yang bekerja dengan diameter tiang 40 cm pada kedalaman 18 m dan penurunan yang terjadi masih dalam batas yang diizinkan
DAFTAR PUSTAKA
1. Dirjen Bina Marga, Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan (Bridge- Management System), Departemen Pekerjaan Umum, 1992.
2. BSN (2008). Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan. SNI 2833 : 2008.
3. BSN (2006). Standar Pembebanan untuk Jembatan. RSNI T-02- 2005. 4. BSN (2006). Perencanaan struktur baja
untuk Jembatan. RSNI T-03-2005. 5. BSN (2004). Perencanaan struktur
beton untuk Jembatan. RSNI T-12- 2004.
6. Sunggono K. H, Buku Teknik Sipil, Nova, Bandung 1979.
