PERHITUNGAN BOX CULVERT 2,2 X 1,6

(1)

A. DATA STRUKTUR ATAS

Lebar box culvert (sisi dalam) l = 2.20m

Tinggi box culvert (sisi dalam) H = 1.60m

Tebal plat atas h1 = 0.20m

Tebal plat dinding h2 = 0.18m

Tebal plat bawah h3 = 0.18m

Lebar saluran L = 2.56m

Lebar jalan (jalur lalu-lintas) B1 = 27.00m

Tebal selimut beton ts = 0.02m

Tebal slab Rigid Pavement ts = 0.25m

Tebal lapisan aspal + overlay ta = 0.05m

Tinggi genangan air hujan th = 0.05m

(2)

B. BAHAN STRUKTUR

Mutu beton : K -350

Kuat tekan beton, fc' = 0.83 * K / 10 = 29.05 MPa

Modulus elastik, Ec = 4700 *  fc' = 25332.08 MPa

Angka poisson  = 0.20

Modulus geser G = Ec / [2*(1 + )] = 10555 MPa

Koefisien muai panjang untuk beton α = 1.0.E-05C

Mutu baja :

Untuk baja tulangan dengan Ø > 12 mm : U -39

Tegangan leleh baja, fy = U*10 = 390 Mpa

Untuk baja tulangan dengan Ø ≤ 12 mm : U -24

Tegangan leleh baja, fy = U*10 = 240 Mpa

Specific Gravity :

Berat beton bertulang, wc = 25.00kN/m3

Berat beton tidak bertulang (beton rabat), w'c = 24.00kN/m3

Berat aspal padat, wa = 22.00kN/m3

Berat jenis air, ww = 9.80kN/m3

C. ANALISIS BEBAN 1. BERAT SENDIRI (MS)

Faktor beban ultimit : K_MS = 1.3

Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian saluran yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Beban berat sendiri saluran dihitung sbb. :

Berat sendiri plat rigid pavement, QMS = h1 * l * wc = 15.36 kN/m

Berat sendiri saluran, QMS = h2 * l * wc = 36.60 kN/m

Q_MS = 51.96 kN/m Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS) :

V_MS = 1/2 * Q_MS * L = 66.51 kN

M_MS = 1/8 * Q_MS * L² = 42.57 kNm

(3)

2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) Faktor beban ultimit :

Beban mati tambahan ( superimposed dead load ), adalah berat seluruh ba K_MA = 1.3 menimbulkan suatu beban pada saluran yang merupakan elemen non-struktural, dan

mungkin besarnya berubah selama umur saluran. Saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti :

1) Penambahan lapisan aspal (overlay ) di kemudian hari,

2) Genangan air hujan jika sistim drainase tidak bekerja dengan baik,

Panjang bentang Saluran, L 27.00 m

Beban mati tambahan pada saluran

No. Jenis Lebar Lebar Tebal Berat Beban

(m) (m) (m) (kN/m3) (kN/m)

1 Lap.Aspal+overlay 2.56 m 0.10 22.00 5.63

2 Air hujan 2.56 m 0.05 9.80 1.25

Beban mati tambahan : Q_MA = 6.89

Gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA) :

V_MA = 1/2 * Q_MA * L = 8.81 kN

M_MA = 1/8 * Q_MA * L² = 5.64 kNm

4. BEBAN LALU-LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor beban ultimit :

Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (K_TD = 1.0 Distributed Load ), UDL dan beban garis (Knife Edge Load ), KEL seperti pd Gambar 1.

UDL mempunyai intensitas q (kPa) yg besarnya tergantung pd panjang bentang L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

q =

q = 8.0 kPa untuk L ≤ 30

8.0 *( 0.5 + 15 / L ) kPa untuk L > 30

(4)

Untuk panjang bentang,

KEL mempunyai intensitas, L= 27.00 m q = 8.00 kPa

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil p = 44.00 kN/m sebagai berikut :

DLA = 0.40 untuk L ≤ 50 m

DLA = 0.4 - 0.0025*(L - 50) untul 50 < L < 90 m

DLA = 0.30 untuk L ≥ 90 m

Lebar Saluran s = 2.56 m

DLA = 0.40

Beban lajur pada saluran, Q_TD = q * s = 20.48 kN/m

P_TD = (1 + DLA) * p * s = 157.70 kN Gaya geser dan momen akibat beban lajur "D" :

V_TD = 1/2 * ( QTD * L + PTD ) = 105.06 kN M_TD = 1/8 * QTD * L² + 1/4 * PTD * L = 117.70 kNm

(5)

4.2. BEBAN TRUK "T" (TT) Faktor beban ultimit :

Beban hidup pada slab rigid berupa beban roda K_TT = 1.0

ganda oleh Truk (beban T) yang besarnya,

Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk diambil, T = 80 kN

P

_TT

= 80 kN

Gaya geser maksimum akibat beban, T Momen maksimum akibat beban, D

V_TT = 1/2 * P_TT = 40.00 kN

M_TT = 1/2 * P_TT * 1/2 * L = 51.20 kNm Gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg

memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T".

Gaya geser maksimum akibat beban, D V_TT = 105.06 kN

Momen maksimum akibat beban, D M_TT = 117.70 kNm

5. KOMBINASI BEBAN ULTIMATE

No. Jenis Beban Faktor Komb

Beban

1 Berat sendiri (MS) 1.30 

2 Beban mati tambahan (MA) 1.30  3 Beban lajur "D" (TD) 1.00 

Gambar 4. Pembebanan Truk "T"

(6)

KOMBINASI MOMEN ULTIMATE Komb

No. Jenis Beban Faktor M Mu

Beban (kNm) (kNm)

1 Berat sendiri (MS) 1.30 42.57 55.34

2 Beban mati tambahan (MA) 1.30 5.64 7.33 3 Beban lajur "D" (TD/TT) 1.00 117.70 117.70 180.37

KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE Komb

No. Jenis Beban Faktor V Vu

Beban (kN) (kN)

1 Berat sendiri (MS) 1.30 66.51 86.46

2 Beban mati tambahan (MA) 1.30 8.81 11.46 3 Beban lajur "D" (TD/TT) 1.00 105.06 105.06 202.98

Momen ultimate rencana saluran Mu = 180.37 kNm

Gaya geser ultimate rencana saluran Vu = 202.98 kN

6. TULANGAN ARAH X

Lebar plat fondasi yang ditinjau b = 2560 mm

Lebar plat fondasi yang ditinjau, b = 2560 mm

Tebal plat fondasi, h = 200 mm

Jarak pusat tulangan thd. sisi luar beton, d' = 20 mm

Tebal efektif plat, d = h - d' = 180 mm

Kuat tekan beton, f_c' = 29 MPa

Kuat leleh baja tulangan, f_y = 390 MPa

Modulus elastis baja, E_s = 200000 MPa

Faktor distribusi teg. beton, ₁ = 0.85

_b = ₁* 0.85 * f_c’/ f_y * 600 / ( 600 + f_y ) = 0.032616 Faktor reduksi kekuatan lentur,  = 0.80 R_max = 0.75 * b * f_y * [1-½*0.75* b * f_y / ( 0.85 * f_c’ ) ] = 7.697

M_n = M_uy/  = 225.465 kNm R_n = M_n* 10⁶ / ( b * d²) = 2.71828

R_n < R_max  (OK)

Rasio tulangan yang diperlukan,

 = 0.85 * fc’ / f_y*[ 1 -  {1 – 2 * Rn / ( 0.85 * f_c’ ) } ] = 0.0074

(7)

Rasio tulangan minimum, _min = 0.0025

Rasio tulangan yang digunakan,  = 0.0074

Luas tulangan yang diperlukan, A_s = * b * d = 3411.16 mm²

Diameter tulangan yang digunakan, D13 mm

Jarak tulangan yang diperlukan, s =  / 4 * D² * b / A_s = 100 mm

Jarak tulangan maksimum, s_max = 200 mm

Jarak tulangan yang digunakan,  s = 100 mm

Digunakan tulangan, D 13 - 100

Luas tulangan terpakai, A_s =  / 4 * D² * b / s = 3411.16 mm² 7. TULANGAN ARAH Y