KRITERIA DESAIN DAN PEMBEBANAN JEMBATAN

KONSEP DASAR

PERENCANAAN JEMBATAN

KRITERIA DESAIN

DAN PEMBEBANAN JEMBATAN

MATERI BAHASAN

1. Lantai Jembatan

2. Struktur atas Jembatan 3. Kepala Jembatan

4. Pilar Jembatan

DIMENSI PELAT LANTAI JEMBATAN

Cara penulisan tulangan pelat : D 13 – 200

Artinya dipasang tulangan pelat D 13 mm sebanyak 5 buah untuk 100 cm lebar pelat. Jika 1 buah tulangan Ø 13 mempunyai luas = 133 mm2, maka D 13 -20 mempunyai luas tulangan (As )= 665 mm2.

1 0 0 c m

h

h = tebal pelat

Tebal pelat pada lantai jembatan ditentukan sbb:

h > 200 mm

h > (100 + 40 l ) mm L dalam m

LANTAI JEMBATAN

MACAM MACAM LANTAI JEMBATAN

LANTAI

JEMBATAN

Beton bertulang, untuk girder BB dan BP

Komposit plat baja gelombang dengan beton Untuk Gider Baja.

PEMBEBANAN PADA PELAT LANTAI JEMBATAN

Analisa struktur: plat dengan beban terpusat Tinjauan geser Tinjauan Momen

Beban Lalu lintas

Orang : q = 0,5 ton/m² Bekerja pada Trotoar Beban roda kendaraan T = 11,25 ton

Bekerja pada Lantai jembatan

GESER PONDS PADA PELAT

RODA KENDARAAN Roda kendaraan : a1=20 cm b1=50 cm P = beban roda kendaraan

T _{LL=11,25 T}

d

b1

a1 a1+d

b1+d



1

 

1



^,

2 6

Vc d b d a d fc

 

 

       

.1, 6 0.7 TLL

Vc 

Vc = kemampuan beton menahan geser 1,6 = faktor beban

0.7 = faktor reduksi kekuatan

Fc’ dalam Mpa, setelah diakar dan dibagi 6, lalu dirubah dalam kg/cm2

LANTAI JEMBATAN BETON BETULANG

MOMEN PELAT AKIBAT BEBAN MERATA qDL dan qLL

TABEL MOMEN

BEBAN TERPUSAT

T

_LL

LANJUTANTABEL MOMEN BEBAN TERPUSAT



mak





_min

 

Penulangan pelat harus memenuhi syarat :

TULANGAN PELAT

f y

4 , 1

min 



max

0, 75.

_balance

  

Banyak tulangan pelat :

As   . B . d

B= lebar pelat diambil 1m

Untuk menahan susut dan tegangan akibat perubahan

suhu, perlu dipasang tulangan susut/tulangan bagi dalam arah tegak lurus tulangan utama.

Besarnya tulangan susut/tulangan bagi :

Untuk tul ulir dg fy= 400 MPa, As. Susut = 0,0018.b.h Untuk tul dg. Fy=240 MPa, As. Susut = 0,0020.b.h

Tulangan susut dipasang maksimum dengan jarak,

s

_mak

susut = 450 mm atau 5 x tebal pelat

Tulangan bagi ≥ 20% tulangan pokok.

TULANGAN SUSUT dan TUL. BAGI

PENENTUAN BANYAKNYA TULANGAN

PENENTUAN BANYAKNYA TULANGAN

DIAGRAM  BANYAK  TULANGAN 

UNTUK  TULANGAN 

D  FORM

LANTAI JEMBATAN KOMPOSIT

PENAMPANG KOMPOSIT BONDEK SLAB

TULANGAN TUMPUAN

STRUKTUR ATAS JEMBATAN

0,1 t/m

0,9 m

0,25m

0,25m Trotoar

Lantai Kendaraan Kerb

Tiang sandaran Kerb

H

B T

T

H = min 5,1 m (jln Primer)

H = min 5,0 m (jln Seukender) T = min 1 m (jln Primer)

T = min 0,5 m (jln Seukender) B = lebar lantai kendaraan

Lebar lantai kendaraan:

3 s/d 3,5 m / lajur

KRITERIA DESIAN

Pemilihan bentuk struktur atas

Apabila tidak direncanakan secara khusus maka dapat digunakan bangunan atas jembatan standar Bina Marga sesuai bentang ekonomis dan kondisi lalu lintas air di bawahnya.

Pemilihan Tipe Main Structure & Jenis Material yang optimum. Ditentukan bersdasarkan Bentang ekonomis jembatan

A. Beban tetap - Berat mati ( DL )

- Beban Lalu lintas (LL), dengan beban kejud(DLL) dan beban Rem ( HLL )

B. Aksi Lingkungan - Beban Angin (WL)( Tew) - Beban Gempa (EL)

C. Beban Khusus - Rangkak dan Susut (CL) - Beban Sentripugal (SL)

Pembebanan

Struktur Atas Jembatan

A. Beban Tetap

Beban tetap ^{Beban mati}

Beban mati tambahan Beban hidup

Berat sendiri konstruksi, sesuai dengan BJ material pembentuk konstruksi: plat, balok, rangka, pilar

Beban yang selalu ada yang tidak termasuk struktur penahan beban lalu lintas , pipa drainasi, sandaran , tiang lampu lalu lintas , ornamen

Beban lalu lintas yang bekerja diatas jembatan: kendaraan

A.1 Beban Lalu lintas

Beban Lalu lintas

Kendaraan

Beban lajur lalu lintas (D)

Beban merata : Kendaraan kecil

Banyak diatas Lantai jembatan

q = 0,9 ton/m²

Beban garis:

Kendaraan besar ( Truk Trailler)

Diatas lantai jembatan P = 4,9 ton/m

A.2 Beban lajur lalu lintas (D)

Untuk : L 30m : q = 0,9 t/m

Ubtuk : L 30m : q = 0,9 0,5+ 15 t/m L



 

    

P = 4,9 ton/m

A.3 Beban Lajur ( D )

A.4 Beban Kejut

BMS: - Beban T dinakkan 30%

- Beban D ( P ) dinaikkan sebesar diagram dibawah

A.6 Beban q dan P Pada Jembatan Balok menerus

B. Aksi Lingkungan

Beban Angin (WL):

2

( / 2) 16

P  v kg m Dimana : v = kecepatan angin = m/dt

Keadaan Dengan Beban Hidup

Jembatan girder

Keadaan Tanpa Beban Hidup T_EW

T_EW

Keadaan Tanpa Beban Hidup Keadaan Dengan Beban Hidup

30 % 15 % 15 % 7,5 %

100 %

2m

Jembatan Rangka

T_EW T_EW

Gaya Angin Bekerja Pada Pilar Jembatan b

d

Beban Angin (WL): menurut BMS

Jika tidak dilakukan pengukuran Kecepatan angin (Vw) Maka Vw dapat diambil:

• V= 30 m/dt ; dekat dengan laut ≤ 5 km

• V= 25 m/dt ; jauh dari laut > 5 km.

• V= 35 m/dt ; dekat dengan laut ≤ 5 km

• V= 30 m/dt ; jauh dari laut > 5 km.

2 2

0,0006. .( ) . (KN) ( bekerja pada jembatan ) 0,0012. .( ) . (KN/m) ( bekerja pada kendaraan)

EW W W b

EW W W

T C V A

T C V





C_W untuk kendaraan = 1,2

C_W untuk jembatan tergantung perbandingan antara b dan d b/d = 1,0 : Cw = 2,10

b/d = 2,0 : Cw = 1,50 b/d ≥ 6,0 : Cw = 1,25

Batas daya layan

Batas Ultimate

TAHAPAN PERENCANAAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN

a.

Data – Data yang diperlukan

- Fungsi jembatan ; berhubungan dengan syarat kenyamanan

- Umur rencana ; berhubungan dengan material yang akan digunakan dan bahan pengawetnya

- Lebar jalan dan klas jalan ; lebar jembatan dan pembebanan

- Jenis jembatan ( viaduk, aquaduk); penentuan Clearance ( sungai : tergantung jenis sungainya, jalan : 5 m, laut 15 m )

- Bahan yang akan digunakan ; berhubungan dengan kesedianaan material

- Kecepatan angin ; gaya pada struktur atas dan bawah

b. Pembuatan bentuk / arsitek jembatan

- Penempatan letak jembatan terhadap sungai/rintangan dibawahnya; tegak lurus , terpendek, perlu analisa antara memindahkan sungai, melengkungkan jalan, atau jembatan serong )

- Penentuan bentang jembatan; perlu analisa mahal mana pembuatan kepala jembatan atau struktur atas

- Penentuan perlu tidaknya pilar; mahal mana antara pembuatan pilar dengan struktur atas bentang panjang .

- Penentuan type struktur atas ( girder, box, rangka, kabel,

kombinasi rangka atau girder dengan kabel )

c. Pemodelan struktur

- Penentuan type hubungan struktur atas dan bawah ; kaku, sendi, rol - Pemodelan hubungan antar elemen pembentuk jembatan ; jepit, sendi - Pembuatan model analisa; model mekanika.

d. Preliminary design

- Penentuan ukuran struktur atas

- Penentuan / perkiraan dimensi bagian –bagian struktur atas

KONSEP PERANCANGAN

1. Kuat menahan beban berat struktur atas , beban lalu lintas ,beban angin dan beban gempa.

2. Kuat menahan tekanan air mengalir, tumbukan benda hanyutan, tumbukan kapal, dan tumbukan kendaraan

3. Memiliki dimensi yang ekonomis

4. Terletak pada posisi yang Aman, terhindar dari kerusakan akibat :Kikisan Arus air, penurunan tanah, longsoran global dan gempa

5. Memiliki tingkat kelayanan struktural yang tinggi. Tidak bergetar,dan tidak melendut .

6. Memiliki tingkat keawetan sesuai umur rencana.

7. Mudah dikonstruksi.

STRUKTUR BAWAH JEMBATAN

LANGKAH – LANGKAH PERANCANGAN

1. Menentukan letak Kepala jembatan dan pilar, berdasarkan Bentuk penampang sungai, permukaan air banjir, jenis aliran sungai, dan statigrafi tanah.

2. Menetukan bentuk dan dimensi awal kepala dan pilar jembatan yang sesuai dengan ketinggian dan kondisi sungai.

3. Menentukan bentuk pondasi yang sesuai dengan kondisi tanah dibawah kepala dan pilar jembatan

4. Menentukan beban-beban yang bekerja pada kepala dan pilar jembatan.

5. Melakukan perhitungan mekanika teknik untuk mendapatkan gaya- gaya dalam.

6. Menentukan dimensi akhir dan penulangan berdasarkan gaya-gaya dalam tersebut.

Diagram alir disain Bangunan Bawah

Jembatan

EVALUASI DATA

PRADESAIN

a. Type/model struktur b Lebar jembatan c. Bentang jembatan

d. Posisi / letak Pilar/pylon dan kepala jembatan e. Bentuk Pilar/Pylon dan kepala jembatan

f. Posisi struktur atas terhadap MAB/HWS/bangunan lain yang ada dibawahnya g. Bahan Pilar/Pylon dan dan kepala jembatan

h. Ukuran pilar/Pylon dan kepala jembatan

Perhitunga n struktur Desain

akhir

Modifikasi

Gambar kostruksi

SURVEY

PENENTUAN BEBAN-BEBAN YANG BEKERJA a. Beban mati dan bean lalu lintas pada struktur atas b. Beban angin dan beban gempa pada struktur atas c. Beban air dan tumbukan pada Pilar jemabatan

PENGUMPULAN DATA a. Penampang sungai

b. Permukaan air banjir dan normal c. Data sondir, boring dan NSPT

KEPALA JEMBATAN

Bahan Kepala Jembatan : Pasangan batu kali :  Type Gravitasi

: Beton bertulang:Type T dan Type T dengan penopang

PANJANG PERLETAKAN MINIMUM

KATEGORI KINERJA SEISMIK

Kriteria Desain Kepala Jembatan

• Tidak ditempatkan pada belokan luar sungai

• Tidak ditempatkan pada aliran air sungai

• Tidak ditempatkan diatas bidang gelincir lereng sungai.

• Tidak ditempatkan pada lereng sungai jika digunakan pondasi dangkal

• Pondasai kepala jembatan diupayakan untuk ditanam sampai kedalaman pengaruh

penggerusan aliran air sungai

Kepala jembatan adalah struktur penghubung antara jalan dengan jembatan dan sekaligus sebagai penopang

struktur atas jembatan.

Gaya –gaya yang bekerja

pada kepala jembatan

• Jenis : - Pilar tunggal - Pilar masif

- Pilar Portal / Perancah

PILAR JEMBATAN

Bahan : Pasangan batu kali, Beton dan Baja

Pilar tunggal Pilar masif Pilar Portal

• Fungsi : - Penopang struktur atas

- menyalurkan berat struktur atas ke tanah

Pemakaian

h : 5 ~ 15m h : 5 s/d 25 m h : 5 s/d 15 m h : 15 s/d 25 m

Kriteria Desain Pilar Jembatan

• Tidak ditempatkan ditengah aliran air sungai

• Jika pilar ditempatkan pada aliran sungai maka pilar dibuat sepipih mungkin dan sejajar dengan arah aliran air

• Bentuk disarankan bulat atau lancip

• Untuk daerah rawan gempa diupayakan untuk tidak menggunaka pilar tunggal.

• Jika menggunakan pondasi dangkal, pondasi

ditanam dibawah dasar sungai sampai batas

pengaruh gerusan aliran air sungai.

Pilar Jembatan Pasangan Batu Kali

d = 0,8 ( 0,8 + 0,12 h + 0,025 w ) d = tebal dinding bagian atas pilar Dinding semakin kebawah semakin

tebal dengan kemiringan 1:20 h = tinggi pilar dari dasar sungai

sampai tumpuan girder.

w = jarak dua tumpuan antara pilar dengan kepal jembatan atau antara pilar dengan pilar.

Permukaan air banjir

Lebar Jembatan

d

0,5m

Pilar Jembatan Beton Bertulang

Pilar Perancah Pilar Tunggal

Pilar Jembatan Baja

Pilar dari baja digunakan dengan pertimbangan:

-Aliran air sungai cukup deras -Mengurangi hambatan aliran air -Mudah dikerjakan

PEMBEBANAN

Pada Kepala dan pilar Jembatan

Kepala dan Pilar Jembatan harus diperhitungkan terhadap semua beban yang mungkin terjadi pada jembatan tersebut, termasuk tumbukan kapal pada pilar jembatan bila jembatan tersebut berada diatas selat atau laut.

A. Beban tetap

- Berat mati dan beban mati tambahan

- Beban hidup atau beban Lalu lintas termasuk beban Rem

B. Aksi Lingkungan - Beban Angin

- Beban Tumbukan Kendaraan - Beban Tumbukan Kapal

- Beban Air Mengalir

- Beban Tumbukan Benda Hanyutan - Beban Gempa

C. Beban Khusus - Beban Sentripugal

Peninjauan Beban P dan q Pada Kepala dan Pilar Jembatan

Beban P dan q pada Pilar

Beban P dan q pada Kepala Jembatan

Pilar Kepala Jembatan

P q

0,5(L1+L2)

L1 L2 L1

Pilar Kepala Jembatan

q P

0,5. L1

L1 L2 L1

Beban Rem

Pilar Kepala Jembatan

L1 L2 L1

P Rol

q

Gaya Rem Sendi

q P

Gaya Rem

Sendi Rol

SK.SNI T-02-2005 / Lajur (2.75m)

- Bekerja pada permukaan lantai /lajur lau lintas searah .

- Bekerja arah horizontal pada permukaan lantai jembatan , yang selanjudnya beban didistribusikan ke struktur penahan ( pilar dan kepala jembatan ).

- Peninjauannya harus disertakan dengan pengaruh beban lalu lintas.

- Besarnya beban rem tergantung pada bentang jembatan

 = 0.15

Beban Tumbukan benda hanyutan (T _EF ):

T

_EF Permukaan air banjir

.( )

2

(KN)

a EF

T M V

 d

M = massa batang kayu = 2 ton Va = Kecep air permukaan

Va = 1,4 Vs

Jika tidak diketahui ; Va = 3 m/dt

d = lendutan statis : pilar beton masif = 0,075 m pilar beton perancah = 0,150 m pilar baja/kayu perancah = 0,300 m

Beban Tumbukan Kendraan (P):

Pada Jalan Layang

Beban akibat tumbukan kendaraan pada pilar jembatan jalan layang Searah jalan : 100 ton ( tertubruk kendaraan )

Tegak luruas jalan : 50 ton ( kendaraan terguling kesamping ) Keduanya bekerja pada tinggi 1,8 m dari permukaan jalan

T

_EFW

= 0,5 C

_D

(Vs)

²

A

_D

(kN)

Beban Tekanan air mengalir (T _EFW ):

Permukaan air banjir

h 0,6h T_EFW

C_D = Koefisien seret : - pilar dinding lancip = 0,8

- Pilar dinding segi empat = 1,4 - Pilar dinding bulat = 0,7

- pilar bulat = 0,7 V_S = kecepatan rata-rata = Va :1,4

jika tidak diketahui Va dapat diambil 3 m/dt A_D = Luas bagian yang tertekan air

Proyeksi tegak lurus terhadap aliran air.

Nilai Cd dab Cl

Luas Area Cd dan Cl

Beban tumbukan kapal

• Jembatan yang menyeberangi laut, selat atau sungai yang besar yang dilewati kapal, pilar dan pylon jembatan harus diperhitungkan terhadap tumbukan kapal dari depan dan dari arah samping pilar dan pylon

tumbukan kapal dari arah samping

Untuk menahan dan meruduksi energi tumbuk kapal, maka pada pilar dan Pylon dipasang vender. Vender dapat dipasang terpisah dengan pilar/pylon atau menyatu dengan pilar/pylon.

Tumbukan kapal dari depan diperhitungkan ekuivalen dengan gaya tumbukan statis pada obyek yang kaku dengan rumus berikut :

Keterangan :

T_S = gaya tumbukan kapal sebagai gaya statis ekuivalen (t) DWT = tonase berat mati muatan kapal (t) = berat kargo, bahan

bakar, air dan persediaan

V = kecepatan tumbukan kapal (m/s)

( ) (12,5

1/ 2

) T

S

  R DWT xV

Untuk menahan

tumbukan ini diperlukan fender terpisah yang

dipasang didepan pilar atau pylon jembatan.

Untuk kapal yang membentur pilar atau pylon dari arah samping dapat digunakan rumus sebagai berikut :

E = energi kinetik Tumbuk Kapal (tm)

C_H = koefisien hidrodinamis masa air yang bergerak bersama kapal, d = Tinggi bagian yang terendam dalam air (Sarat kapal)

W = tonase perpindahan kapal (t), berat total kapal pada beban penuh Lpp = Panjang bagian yang terendam dalam air

w  DW T  W a 0,5 ( )

2

C x

H

W V E  g

2

3

2

1 .

4

1.03 t m

= 9.81 m

dt

p p a

a

W a d L

g

 







Keterangan:

E sin  = Energi kenitik yang diterima oleh fender

R = Gaya statis yang didustribusikan oleh fender ke pilar atau pylon

Untuk meredam tumbukan kapal yang membentur pilar/pylon dari arah samping dapat dipergunakan fender dari karet yang terpasang pada pilar.pylon.

0,5 ( )

2

C x

H

W V

E  g

TEBEL FENDER KARET TYPE V

Beban Gempa (T

_EQ

):

. . (kN) . . . (kN)

EQ h T

EQ T

T K I W T C S I W





C = Koefisien geser dasar, yang dipengaruhi oleh : - Wilayah gempa dimana bangunan didirikan - Waktu getar struktur yang ditinjau

- Jenis tanah dimana bangunan didirikan I = Faktor ke

T

pentingan S = Faktor tipe bangunan

W  Beban mati di tambah beban mati tambahan (kN)

T

_EQ

Menghitung waktu getar

2 .

TP p

T W

 g K



²

DL + DL tambahan + setengah berat pilar ( kN) percepatan gravitasi bumi = 9,81 (m/dt )

= Kekakuan gabungan (kN/m)

TP

P

W g K





3

3

12

= Jumlah kolom dalam satu pilar 312

P

P

K n EI h n

K EI

h







h



3

3

P

K EI

 h

h

h

2

h

1

2 3

2

K n12EI





h

1 3

1

K n12EI





h

1

1 2

1 1

Kp

K K

 

   

 

Nilai Koefesien

Dasar

Gempa (C)

Menentukan Jenis Tanah dimana bangunan didirikan

JENIS TANAH KEDALAM SIDIMEN TERHADAP TANAH KERAS ( SPT≥40)

(a) Tanah Teguh 0 ~ 3 M

(b) Tanah Sedang 3,4 ~ 24,4 M

(c) Tanah Lunak ≥ 25 M

Menentukan Nilai I ( Faktor Kepentingan )

Menentukan Nilai S ( Faktor Tipe Bangunan )

Beban Gempa Pada Pilar Jembantan Yang Tinggi

Untuk pilar jembatan yang lebih tinggi dari 10 m, nilai Kh atau nilai C.S Dikalikan dengan faktor seperti diagram dibawah

Untuk Pilar jembatan yang lebih tinggi dari 30 m diperlukan perhitungan gempa cara dinamis

GAYA SENTRIFUGAL ( T _TR )

T

_TR

bekerja kearah luar lingkaran 0,006.

2

( )

dimana : . jarak antara pilar ( )

TR R

R

T T V KN

r

T D KN





V = Kecepatan kendaraan diatas jembatan (Km /jam)

= 0,75 kecepatan rencana pada jalan.

r = jari-jari lengkung horizontal jembatan.(m)

Jembatan yang dibangun melengkung arah horizontal harus diperhitungkan adanya gaya sentrifugal kearah luar lengkung jembatan dan bekerja di permukaan lantai jembatan tanpa faktor beban dinamis. Beban ini bekerja

bersam-sama dengan beban D atau T

KOMBINASI BEBAN

Cara Batas Daya Layan (ASD)

Perhitungan berdasarkan ASD Tegangan berlebih diperbolehkan Tegangan berlebihan yang diberikan dalam Tabel dibawah adalah

sebagai prosentase dari tegangan kerja yang diizinkan.

Cara kekuatan batas (UD)

• Untuk perhitungan cara kekeutaan batas tegangan yang digunakan adalah tegangan ultimate dan bebannya dikalikan dengan faktor beban.

• Besarnya faktor beban disesuaikan dengan peraturan beton dan baja yang digunakan

NO JENIS BEBAN SIMBUL FAKTOR BEBAN

1 Beban mati (berat sendiri) DL Baja 1,1

Beton pracetak 1,2 Beton cor ditempat 1,3

Kayu 1,4

2 Beban mati tambahan DL+ 2

3 Gaya prategang Pr 1,15

4 Beban hidup lalu lintas (P,q,T,Rem, Sentrifugal) LL 1,8

5 Beban tumbukan (kendaraan, kapal) Tef 1

6 Beban tumbukan (benda hanyutan ) Tef Jemb. (khusus) 2 Jemb. Perm & semn. 1,5

7 Tekanan air mengalir Teu 1

8 Beban angin Tew 1,2

9 Beban gempa Teq 1

BATAS MAK. LENDUTAN STATIS

SIFAT MATERIAL BAJA

SIFAT MATERIAL BETON