Perhitungan Struktur
Jembatan Beton Bertulang Anak Sungai Mahakam Di Desa Loa Pari Kec Tenggarong Seberang Kabupaten Kutai Kartanegara
Beton Bertulang Sungai Tiga Pulau Kecmatan Loa Kulu Desa jongai Kartanegara Jumadi
Program Studi Teknik Sipil INTISARI
Transportasi merupakan bagian penting dari kehidupan manusia salah satunya adalah jembatan dimana jembatan merupakan penghubung antara daerah yang terpisakan oleh bentang alam seperti sungai sehingga untuk memperlancar transportasi dibutuhkan kan jembatan beton bertulang yang kuat untuk menunjangnya.Jembatan awalnya jembatan kayu, karena jembatan ini sudah tidak layak pakai. Oleh karena itu perlu untuk meningkatkan kemampuannya jembatan didesain ulang menjadi jembatan beton bertulang. Setelah dilakukan analisis berdasarkan peraturan pembebanan jembatan yang berlaku di Indonesia maka di peroleh dimensi struktur serta diameter tulangan yang akan dipakai .jembatan ini sendiri direncanakan dengan panjang 18 m. agar menghasilkan jembatan bisa digunakan sesuai dengan umur rencananya maka dalam perhitungan nya harus dilkakukan dengan teliti serta memperhatikan standar-standar yang sudah ditentukan.
Kata Kunci: jembatan kayu, transportasi, jembatan beton bertulang, pembebanan jembatan.
Structure calculation Reinforced Concrete Bridge Anak Sungai Mahakam Di Desa Loa Pari Kec Tenggarong Seberang Kabupaten Kutai Kartanegara
tan Loa Kulu Desa jongai Kartanegara Jumadi
Program Studi Teknik Sipil ABSTRACT
Transportation is an essential part of human life one of which is the bridge where the bridge is a link between the area terpisakan by the landscape like a river so as to facilitate the transport needs strong reinforced concrete bridge to menunjangnya.Jembatan first wooden bridge, because this bridge have been unsuitable . Therefore it is necessary to improve its ability to bridge the redesigned into a reinforced concrete bridge. After the analysis is based on the loading bridge rules that apply in Indonesia then obtained dimensional structure and diameter of reinforcement to be used .jembatan itself is planned with a length of 18 m. in order to produce the bridge could be used in accordance with the age of the plan then in its calculation must dilkakukan carefully and pay attention to the standards that have been determined.
Keywords: wooden bridges, transportation, reinforced concrete bridges, loading bridges.
PENGANTAR
J Jembatan sebagai sarana transportasi mempunyai peranan yang sangat penting bagi pergerakan lalu lintas dan mendorong peningkatan serta perekonomian penduduk suatu daerah. Dimana fungsi jembatan adalah menghubungkan rute atau lintasan transportasi yang terpisah baik oleh sungai, rawa, danau, selat, saluran, jalan raya, jalan kereta api, dan perlintasan lainya.
Melihat pentingnya fungsi dari suatu jembatan maka pembuatan jembatan harus memenuhi persyaratan jembatan yang ada. Salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam pembuatan jembatan adalah ketahanan jembatan tersebut dalam menahan beban yang bekerja baik yang di sebabkan oleh manusia ataupun kendaraan yang melintas di atas jembatan.
Jembatan yang dijadikan objek dalam penelitian ini terletak dan dibangun di atas Anak Sungai Mahakam di wilayah Desa Loa Pari Keamatan Tenggarong Seberang, Kabupaten Kutai Kartanegara, Kalimantan Timur. Desa Loa Pari adalah desa yang penduduknya bermata pencarian di sektor pertanian dan perkebunan.
Kondisi jembatan di Desa Loa Pari ini sudah tidak layak di lalui, selain membahayakan, komposisi struktur jembatan juga tidak sangat mendukung karena jembatan ini hanya menggunakan batang - batang pohon yang di susun dan di sejajarkan dan itupun sudah terlihat kering dan sebagian batang pohon sudah lapuk. dilakukan Penelitian yaitu merencanakan struktur jembatan beton bertulang, agar mendapat kelayakan konstruksi jembatan dan keamanan serta kenyamanan pengguna jembatan di Desa Loa Pari Kecamatan Tenggarong Seberang, Kabupaten Kutai Kartanegara, Kalimantan Timur.
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian adalah mengadakan analisa perhitungan bangunan jembatan guna mendapatkan gambaran pembangunan jembatan yang sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh Bina Marga dengan perhitungan :
Perencanaan jembatan bangunan atas
Perencanaan jembatan bangunan bawah METODE PERENCANAAN
Data Penelitian ini yang akan dibahas adalah perencanaan struktur atas (yang meliputi tiang sandaran, trotoar, plat lantai dan Balok T) dan struktur bawah jembatan (yang meliputi abutment, tiang pancang). Adapun langkah-langkah perencanaan sebagai berikut:
Mulai
Data Perhitungan Perhitungan Pembebanan
Kontrol
Tidak
Ya
Analisis Struktur Jembatan Beton Bertulang
Perhitungan Perencanaan Lantai Kendaraan
Perhitungan Dimensi Penampang Struktur
Jembatan
Perhitungan Struktur Atas
Perhitungan Struktur Bawah
Hasil Desain Selesai Kontrol
Tidak
Ya
Kontrol
Tidak
Ya
Kontrol
Tidak
Ya
Kontrol
Tidak
Ya
Kontrol
Tidak
Ya
Gambar 1. Alur perencanaan Jembatan DATA PERRENCANAAN JEMBATAN
HASIL PEMBAHASAN Perhitungan Struktur Atas
a) Perhitungan Tiang Sandaran
Tiang sandaran menggunakan material beton bertulang ukuran penampang 15 cm x 15 cm sedangkan untuk tingginya adalah 1 m untuk baja tulangannya digunakan baja tulangan D 12 mm sedangkan sengkangnya mengunakan tulangan Polos Ø 16 mm.
Gambar 2. Detail Penulangan tiang sandaran
b) Perhitungan Trotoar
Trotoar direncanakan menggunakan mutu beton 25 mpa dengan tebal 15 cm dan lebar 1 m. Pembebanan yang digunakan dalam perencanaan trotoar adalah beban vertikal terpusat (p) dan Beban Vertikal merata (q . b2
).
c) Perhitungan Plat Lantai Jembatan
Plat Lantai menggunakan beton bertulang dengan tebal 20 cm dan mutu beton 25
mpa. Beban yang diperhitungan dalam perencanaan plat lantai jembatan menurut RSNI T-02-2005 :
d) Perhitungan balok T
Balok T direncanakan dengan lebar 0,60,753 m dan tinggi 1,5 m untuk jarak 1,38 m sedangkan mutu beton yang digunakan adalah 25 mpa. Beban yang diperhitungkan dalam perencanaan Balok T adalah sebagai
berikut :
1. Berat sendiri (MS) 2. Beban mati tambahan 3. Beban lajur (D)
4. Beban truck (T) 5. Gaya rem (TB) 6. Beban angin (EW)
7. Pengaruh temperatur (ET) 8. Beban gempa (EQ
Pembesian balok T
ρ Mu =Momen rencana ultimit
balok = 4354,82 KNm
f’c = Mutu beton = 24,9 Mpa
fy =Mutu baja tulangan = 390 Mpa
ts = Tebal slab beton = 200 mm
b = Lebar balok = 750 mm
h = Tinggi balok = 1500 mm
Lebar sayap balok diambil nilai yang terkecil dari = 2450 mm
S = 1830 mm
12. ts = 12 . 200 = 2400 mm
d =Diambil lebar efektif sayap balok = 1830 mm d’ =Jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton = 50 mm
Es =Modulus elastis baja = 200000 Mpa
ρb = b1 . 0,85 . fc’/ fy . 600/(600+fy)
= 0,85. 0,85 24,9 / 390 .600 / (600+ 390) = 0,0279 Rmax = 0,75 . ρb . fy.[1-1/2.0.75.ρb.fy/(0.85.fc')]
= 0,75 0,0279 . 390 (1-1/2. 0,75 . 0,0279 .390/(0,85. 24,9))
= 6,597
f =Faktor reduksi kekuatan lentur = 0,8
d =Tinggi efektif balok T
= h - d'
= 1500 – 50 = 1450 mm
Mn =Momen nominal rencana Mn = Mu/φ
= 4354,82 / 0,8 = 5443,522 KNm
Faktor tahanan momen
Rn = Mn . 106 / (beff . d2)
= 5443,522 .10 6(1830. 14502) = 1,415 Rn < Rmax = 1,415 < 6,597
Rasio tulangan yang diperlukan
ρ = 0.85 . fc’ / fy . [ 1 - √ (1 – 2 . Rn / ( 0.85 . fc’ ))]
= 0,85 . 24,9 / 390 .(1-√(1-2. 1,415/(0,85 . 24,9))
= 0,0038
ρ min =Rasio tulangan minimum
= 1.4 / fy
= 1,4 / 390 = 0,00359
As =Luas tulangan yang diperlukan
= ρ . beff . d = 9971,25 mm2
Diameter tulangan yang digunakan D 32
As1 = 0,25. л. D2
= 0,25. 3,14 . 322 = 804,25 mm2
As =Jumlah tulangan yang diperlukan
= As1 . n
= 804,25 . 12 = 9650,973 buah
Digunakan tulangan 12 D 32
td =Tebal selimut beton = 50 mm
ds =Diameter sengkang yang digunakan = 13 mm
n =Jumlah tulangan tiap baris = 6
X = Jarak bersih antara tulangan
= ( b – nt . D - 2 . td - 2 . ds) / (nt - 1)
= ( 750 – 6 . 32 -2 . 50 -2 . 13) (6-1) = 86,4 mm
Untuk menjamin agar Girder bersifat daktail, maka tulangan tekan diambil 30% tulangan tarik , sehingga :
As' = 30% . As
= 0,3 . 9650,973
= 2895,2918 mm2
Digunakan tulangan 6 D 32
4.3.5.13 Kontrol kapasitas momen ultimit
h ts
b
0.003
Cc a
Ts
Gambar 4.15 Tegangan dan regangan
Ts = Tebal slab beton = 200 mm
B = Lebar efektif sayap = 1830 mm
b = Lebar badan Girder = 750 mm
h = Tinggi Girder = 1500 mm
d’ = Jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton = 50 mm
d = Tinggi efektif balok T = 1450 mm
As = Luas tulangan = 9650,97 mm2
f’c = Kuat tekan beton = 24,9 Mpa
fy = Kuat leleh baja = 390 Mpa
Untuk garis netral berada di dalam sayap Balok T , maka : Cc > Ts Cc = Gaya internal tekan beton pada sayap
= 0,85 . fc' . B. ts
= 0,85 . 24,9 . 1830 . 200 = 7746390 N
Ts = As . fy
= 9650,97 . 390 = 3763879,33N
Gaya internal tarik baja tulangan
Cc > Ts Garis netral di dalam sayap a = As . fy / ( 0,85 . fc' .B )
= 9650,97. 390 (0,85 . 24,9 . 1830) = 97,18 mm C = Jarak garis netral
= a / b1 = 114,33 mm es = Regangan pada baja tulangan tarik
= 0.003 * (d - c) / c
= 0,003 . (1450 –114,33 ) /114,33 = 0,0350
< 0,03 Mn = Momen nominal
= As . fy . ( d - a / 2 ) . 10-6
=9650,97.390 (1450-97,18 /2).10-6
= 5274,743 KNm
Kapasitas momen ultimit = f * Mn = 0,8 . 5274,743 = 4219,7941 KNm
4.3.5.14 Tulangan geser
Vu = Gaya geser ultimit rencana = 909,62 KN
F’c = Kuat tekan beton = 24,9 Mpa
Fy = Kuat leleh baja = 390 Mpa
Φ = Faktor reduksi kekuatan geser = 0,75
b = Lebar balok T = 750 mm
d = Tinggi efektif balok T = 1450 mm
Vc = Kuat geser nominal beton
= (√ fc') / 6 . b * d . 10-3
=(√ 24,9 ) / 6 . 750 . 1450 . 10-3
= 904,436 KN ϕ . Vc = 678,327 ϕ . Vs = Vu - ϕ . Vc
= 909,62 - 0,75 . 904,436 = 231,291 KN
Vs = Gaya geser yang dipikul tulangan geser
=231,291 . 0,75
= 308,387KN
Kontrol dimensi Girder terhadap kuat geser maksimum : Vsmax = 2 / 3 . √ fc' . [ b . d ] . 10-3
= 2/3 . √ 24,9 . (750 . 1450 ) .10-3
= 3167,743 KN Vs < Vsmax
Dimensi balok memenuhi persyaratan kuat geser,
Digunakan sengkang berpenampang 2 D 13
Luas tulangan geser sengkang, Av = 0,25 . л. D2 . n
= 0,25 .3,14 . D2 .n
= 265 ,465 mm2
S = Jarak tulangan geser (sengkang) yang diperlukan
= Av . fy . d / Vs
= 265 ,465 .390 . 1450 / 308,387
= 486,791 mm
Digunakan sengkang 2 D 13
Pada badan balok T dipasang tulangan susut minimal dengan rasio tulangan, ρsh = 0,001
Ash = Luas tulangan susut
= ρh . b . d
= 0,001 . 750 . 1450
= 1087,5 mm2
Diameter tulangan yang digunakan D 13
n = Jumlah tulangan susut yang diperlukan
= Ash / ( л /4 . D2 )
= 1087,5 /(3.14 /4 . 132)
= 8,19 buah
Digunakan tulangan 6 D 13 Perhitungan Struktur Bawah
a) Abutment
Data struktur atas
Lebar jalur lalu lintas b1 2.75 m
Lebar trotoar b2 1.0 m
Lebar median b3 0.0 m
Lebar total jembatan b 7.5 m
Tebal slab lantai jembatan ts 0.20 m
Tebal lapisan aspal ta 0.05 m
Tebal trotoar tx 0.15 m
Tebal genangan air th 0.05 m
Panjang bentang jembatan L 18.0 m
Lebar Lantai Kendaraan 5.5 m
Lebar balok memanjang 0.75 m
Tabel 1. Data Struktur Atas Dimensi Abutment
2.85 h1
h2
h3
h4
c h7
h9
Bx
1.43 1.43
Bx/2 Bx/2
o
2.64 1.74 0.8
0.71 0.29 0.75
0.32
0.60 0.60
0.32 h5
h8
h10 1
2
4
5
6 8
7
0.49 9
10
11
13 123
Gambar 3. Dimensi Abutment Tabel 2 Data dimensi abutment
Notasi (m) Notasi (m)
Notas
i (m)
h1 0.750 ts 0.200 b1 0.300
h2 0.750 tb 1.500 b2 0.300
h3 0.700 tbr 0.75 b3 0.600
h4 0.300 h5 1.740 b4 0.900
c 0.750 b5 1.000
h7 0.300 h8 0.320 bx 2.800
h9 0.600 h10 0.600 by 8.500
H 3.850 h6 3.000 b0 0.800
Berat jenis beton bertulang wc 25 KN/m3
Berat jenis tanah ws 26.11 KN/m3
Dua kali Tebal wing wall tww 1.000 m
Letak titik berat
abutment o =
Bx/2 o 1.400 m Letak
garis x1 x1 = 0 - (b1 + b4) x1 0.200 m Letak
garis x2 x2 = o - [b5 + (b3/2)] x2 0.100 m Letak
garis x3 x3 = o - b5 x3 0.400 m Tabel 3 Parameter berat baigan dan momen pada abutment Notasi Parameter berat bagian Berat Lengan Momen
b (m) h(m) Shape direct KN m KN.m Abutment
1 0.3 3.9 1.0 -1 245.4 0.4 -85.9
2 0.3 1.4 1.0 -1 89.3 0.7 -58.0
3 0.3 0.3 0.5 -1 9.6 0.7 -6.2
4 0.6 0.8 1.0 1 95.6 0.4 38.3
5 0.9 0.3 0.5 -1 28.7 0.8 -23.0
6 0.9 0.6 1.0 -1 114.8 1.0 -109.0
7 1.0 0.3 0.5 1 34.0 0.7 24.9
8 1.0 0.6 1.0 1 127.5 0.7 89.3
Jumlah 744.81 -129.7
Tabel 4 Paremeter berat bagian wing wall
Wing
Wall
9 0.3 0.5 1 -1 3.8 0.7 2.4
10 1.4 1.9 1 -1 66.5 1.5 99.8
11 1.4 0.3 1 -1 10.5 1.5 15.8
12 0.3 0.3 0.5 -1 1.1 0.7 0.7
13 1.7 0.8 1 -1 31.9 1.4 43.0
14 1.7 0.3 0.5 -1 6.4 1.4 8.6
15 Lateral stop
block 0.2 -1 10.0 1.0 10.0
Jumlah 130.125 -180.3 Tabel 5 Parameter berat bagian tanah
Tanah
16 0.3 0.5 1.0 -1 33.29 0.7 21.6387
17 0.6 2.2 1.0 -1 292.95 0.8 234.363
18 0.3 0.3 0.5 -1 9.99 0.7 6.4916
19 0.6 0.8 1.0 -1 99.87 1.0 94.8772
20 0.9 0.3 0.5 -1 29.96 1.0 28.4632
Jumlah 466.06 -385.834
Tabel 6 Rekap berat dan momen
Elemen Berat Momen
Abutment 744.813 -129.660
Wing wall 130.125 -180.306
Tanah 466.064 -385.834
Jumlah 1341.001 -695.801
Tabel 7 Beban total berat sendiri struktur dan momen
Beban akibat berat sendiri struktur bawah PMS2 1341.00 KN Momen akibat berat sendiri struktur bawah MMS2 -695.80 KN/m Beban total akibat berat sendiri
struktur PMS = PMS1 + PMS2 PMS 3793.50 KN
Momen total akibat berat sendiri
struktur MMS=MMS1+MMS2 MMS -450.55 KN/m
Beban Yang Bekerja Pada Abutment
Beban yang bekerja pada abutment adalah sebagai berikut : a. Berat sendiri struktur atas
b. Berat sendiri struktur bawah c. Beban mati tambahan d. Beban tekanan tanah e. Beban lajur D f. Beban pedestrian g. Gaya rem (TB)
h. Pengaruh temperatur (ET) i. Pengaruh angin (EW) j. engaruh beban gempa
k. Gesekan pada perletakan (FB) Kesimpulan
1. Berdasarkan Perhitungan pembebanan jembatan RSNI T 02 2005 diperoleh perencanaan sebagai berikut :
Tabel 8 Jenis – Jenis beban
No Jenis – Jenis Beban Berat Satuan
1 Beban truk 157,5 KN
2 Beban mati tambahan 2,91 KN/m
3 Beban angin 1,764 KN/m
4 Berat total beban mati
tambahan 117,843 KN/m
5 Beban angin total pada abutment
67,129 KN
6 Beban tekanan tanah 1386,578 KN/m
7 Berat sendiri struktur atas 4905,00 KN
8 Berat sendiri struktur bawah 1341,001 KN
9 Berat Balok T 5063 Kg
10 Berat sendiri breast wall 441,1 KN
Sumber : Hasil perhitunganDar
1. Dimensi hasil perhitungan struktur atas jembatan beton bertulang sebagai berikut : Tabel 9 Dimensi dan penulangan Struktur atas jembatan beton T 02
No
Dimensi dan penulangan Dimensi Satuan
1 Panjang Jembatan 18 m
2 Lebar Jembatan 7.5 m
3 Jarak antar balok T 1.830 m
4 Tebal Plat lantai 20 cm
5 Tebal Trotoar 15 cm
6 Lebar trotoar 1 m
7 Lebar dan panjang Tiang sandaran
15/15 cm
8 Tinggi balok T 1.50 m
9 Lebar balok T 75 cm
10 Diameter tualangn balok T 32 mm
11 Diameter tulangan diafragma 25` mm
12 Diameter tulangan trotoar 16 mm
13 Diameter tulangan tiang
sandaran 12 mm
14 Mutu beton tiang sandaran 20,75 Mpa
15 Mutu beton trotoar 25 Mpa
16 Mutu beton plat lantai 25 Mpa
17 Mutu beton balok T 24,9 Mpa
18 Mutu beton diafragma 24,9 Mpa
Sumber : Hasil perhitungan
1. Dimensi hasil perhitungan penulangan Struktur bawah jembatan beton bertulang ialah sebagai berikut :
Tabel 10 Dimensi hasil perhitungan penulangan struktur bawah No Dimensi Penulangan
Struktur bawah
Dimensi Satuan
1 Mutu beton breast wall 20,75 Mpa
2 Diameter tulangan breast wall
25 mm
3 Geser pada breast wall 37869 N
4 Diameter tulangan geser breast wall
16 mm
5 Mutu beton back wall 20,75 Mpa
6 Diameter tulangan back wall 19 mm
7 Geser pada back wall 91104 N
8 Diameter tulangan geser back wall
13 mm
9 Mutu beton Wing wall 20,75 Mpa
10 Diameter tulangan Wing wall 22 mm
11 Gaya geser Wing wall 25623 N
12 Diameter tulangan geser wing wall
13 mm
13 Diameter Pancang 500 mm
Sumber : Hasil perhitungan
Saran
Adapun saran sebagai berikut :
1. Dalam melakukan perhitungan sebaiknya kita memperhatikan beban-beban yang bekerja pada jembatan agar struktur jembatan menjadi kuat dan sesuai dengan umur rencananya.
2. Dalam perhitungan pembebanan sebaiknya kita memperhatkan standar-standar beban yang ada dalam peraturan SNI Jembatan.
DAFTAR PUSTAKA
RSNI T-02-2005 Standar Pembebanan Untuk Jembatan, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
RSNI T-12-2004 Perencanaan Struktur Beton Untuk Konstruksi Jembatan, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
SNI 20-2833-2008 Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Jembatan, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
SNI 03-1725-1989 Tata Cara Perencanaan Jembatan Jalan Raya, Badan Standarisasi
Nasional Indonesia, Jakarta.
Supriyadi Bambang, 2007. Jembatan, Vol 4.Yogyakarta.
Wuaten, H.M., 2007. Struktur Tahan Gempa, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas 17 Agustus 1945 Samarinda.
Wuaten, H.M., 2008. Struktur Beton Bertulang, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas
Teknik,
Universitas 17 Agustus 1945 Samarinda.