perhitungan culvert pada ruas jalan bukit biru

(1)

PERHITUNGAN CULVERT

PADA RUAS JALAN BUKIT BIRU – MARGASARI KEC.

LOA KULU KABUPATEN KUTAI KARTANEGARA

^Kiki

Istianto A.S ¹⁾

ABSTRAK

Kerusakan jalan lebih sering dihubungkan dengan beban kendaraan yang melintas, namun dalam fakta di lapangan kerusakan jalan dapat disebabkan oleh banyak hal diantaranya adalah banjir dan genangan pada badan jalan.

Secara umum badan jalan yang lebih sering mengalami banjir atau lebih sering tergenang akan mengakibatkan jalan tersebut rentan dan lebih cepat mengalami kerusakan dari umur rencananya dibandingkan jalan yang jarang atau tidak sering terendam banjir atau genangan air hujan.

Konstruksi jalan seringkali dibangun tanpa dilengkapi dengan bangunan pelengkap jalan seperti saluran samping, pematah arus, gorong-gorong atau culvert dan sebagainya. Kondisi seperti ini seringkali ditunjang dengan kondisi medan jalan yang berada di daerah cekungan atau lembah sehingga posisi pembuangan air hujan yang melimpas pada badan jalan tidak dapat dialirkan.

Ruas jalan yang menghubungkan daerah Bukit Biru dengan Margasari yang berada di Kecamatan Loa Kulu merupakan ruas jalan yang melintasi daerah perbukitan dengan cekungan-cekungan atau lembah-lembah yang berpotensi menjadikan badan jalan rentan terendam banjir dan genangan pada saat hujan terjadi. Selain itu pada ruas ini juga terdapat beberapa anak sungai kecil yang pada saat kemarau tidak terlihat debitnya, namun pada saat musim hujan maka air akan melimpas dan menggenangi permukaan badan jalan bahkan pada beberapa titik di ruas ini akan mengalami banjir setempat.

Pada penelitian ini dilakukan perhitungan tehadap sistem drainase, dengan menggunakan jenis box culvert dari konstruksi beton bertulang dan dari hasil perhitungan didapat kebutuhan dimensi box culvert 300 x 300 cm dengan panjang 1200 cm. Dimensi tersebut mampu menyalurkan debit banir rancangan sebesar 2,288 m³/detik untuk umur rencana 5 tahun. Nilai debit rancangan didapat dari hasil analisis frekuensi data curah hujan berdasarkan metode Gumbell dari data curah hujan rata-rata dengan jumlah tahun pengamatan sebanyak 10 tahun.

Dari hasil perhitungan penulangan di dapat untuk penulangan pelat lantai atas dan bawah menggunakan diameter 19 mm dan untuk diameter penulangan samping dan sayap menggunakan diameter 16 mm. Selain itu, box culvert direncanakan terhadap beban kendaraan dengan muatan sumbu terberat sebesar 8 ton, sehingga tidak disarankan untuk beban lalu lintas yang lebih besar dari 8 ton untuk melintas di atasnya.

Kata kunci : box culvert, hujan, debit, penulangan, diameter.

1) Karya Siswa Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Samarinda

PENDAHULUAN Latar Belakang

(2)

Kerusakan jalan lebih sering dihubungkan dengan beban kendaraan yang melintas, namun dalam fakta di lapangan kerusakan jalan dapat disebabkan oleh banyak hal diantaranya adalah banjir dan genangan pada badan jalan.

Konstruksi jalan seringkali dibangun tanpa dilengkapi dengan bangunan pelengkap jalan seperti saluran samping, pematah arus, gorong-gorong atau culvert dan sebagainya..

Ruas jalan yang menghubungkan daerah Bukit Biru dengan Margasari yang berada di Kecamatan Loa Kulu merupakan ruas jalan yang melintasi daerah perbukitan dengan cekungan-cekungan atau lembah- lembah yang berpotensi menjadikan badan jalan rentan terendam banjir dan genangan pada saat hujan terjadi.

Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui kapasitas debit banjir pada ruas jalan Bukit Biru – Margasari.

2. Mengetahui dimensi culvert, berdasarkan debit banjir yang terjadi.

3. Mengetahui perhitungan penulangan culvert.

LANDASAN TEORI Definisi Drainase

Drainase adalah prasarana yang berfungsi mengalirkan air permukaan ke badan air atau bangunan resapan buatan.

Sedangkan drainase perkotaan adalah drainase di wilayah perkotaan yang berfungsi mengendalikan kelebihan air permukaan sehingga tidak mengganggu aktivitas masyarakat dan lingkungan dan dapat memberikan manfaat bagi masyarakat (Suripin, 2000).

Dari sudut pandang teknik sumber daya air, drainase adalah sistem atau sarana dan prasarana dalam penanganan kelebihan air (Suripin, 2000).

Jenis-Jenis Drainase

Berdasarkan definisi tersebut, drainase dibedakan menjadi:

1. Drainase hujan daerah pemukiman yaitu drainase yang berfungsi untuk mengendalikan kelebihan air hujan atau air permukaan dari daerah pemukiman atau perkotaan.

2. Drainase jalan adalah drainase yang berfungsi untuk mengeringkan permukaan jalan dan mengatur kedudukan muka air tanah sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu kestabilan konstruksi badan jalan atau melemahkan daya dukung tanah dasar dan konstruksi perkerasan jalan.

3. Drainase lahan adalah drainase yang berfungsi mengatur tinggi genangan atau tinggi muka air tanah sedemikian rupa untuk menjamin pertumbuhan tanaman secara optimal.

Sistem Drainase

Sistem drainase adalah sekumpulan dari beberapa sarana dan prasarana drainase yang saling berhubungan membentuk satu kesatuan (Suripin, 2000).

Secara umum, sistem drainase terdiri atas : 1. Daerah tangkapan (catchment area).

(3)

2. Saluran.

(4)

3. Bangunan pelintas seperti gorong- gorong, box culvert dan lain sebagainya.

4. Bangunan pelengkap dan fasilitas penunjang lainnya.

Tujuan Drainase

Adapun tujuan dari drainase dibangun adalah :

1. Mengendalikan kelebihan air permukaan di permukaan jalan atau dalam wilayah perkotaan.

2. Melestarikan atau konservasi sumber daya air dan lingkungan pemukiman yang sehat.

3. Menambah cadangan air tanah.

Konsep Drainase

Pada masa yang lalu drainase perkotaan dirancang untuk membuang kelebihan air secepatnya dari daerah pemukiman atau permukaan jalan, tetapi sebagai konsekuensinya menimbulkan biaya konstruksi sangat mahal dan penggunaan lahan cukup besar.

Dalam konsep baru, drainase dirancang untuk mengendalikan air permukaan agar tidak merugikan, tetapi sebaliknya memberi manfaat bagi masyarakat dan lingkungan. Dengan konsep baru penanganan drainase lebih bersifat menggunakan metode retensi atau genangan, metode infiltrasi atau imbuhan buatan (artificial recharge), dan penyaluran serta pembuangan secara teratur air kelebihan yang tidak tertangani dengan cara retensi dan infiltrasi ke badan air penerima seperti sungai, danau, laut dan sebagainya.

Gambar 2.1 Contoh sistem drainase ^{Sumber :}

Manual No.01-1-BM-2005

Culvert

Definisi Culvert

Culvert atau gorong-gorong adalah sistem drainase yang berfungsi untuk mengalirkan air dari sisi jalan ke sisi lainnya. Untuk itu desainnya harus juga mempertimbangkan faktor hidrolis dan struktur, agar supaya gorong-gorong dapat berfungsi mengalirkan air dan mempunyai daya dukung terhadap beban lalu lintas dan timbunan tanah.

Tipe dan Jenis Konstruksi

Culvert merupakan sistem drainase jalan, sehingga mengingat fungsinya maka culvert disarankan dibuat dengan tipe konstruksi yang permanen seperti pipa (pipe culvert), kotak beton (box culvert) dan pasangan batu dengan desain umur rencana minimal 10 tahun pelayanan.

Penentuan tipe culvert permanen pada umumnya ditentukan oleh tempat yang tersedia di lokasi pekerjaan dan tingginya timbunan. Tipe culvert ada tiga yaitu :

1. Tipe persegi

Tipe persegi (box culvert) sangat berguna dalama keadaan dimana debit yang harus dilewatkan melintasi jalan sangat besar dan permukaan alirannya mendekati permukaan jalan karena tinggi timbunan badan jalan sangat terbatas.

a. Keuntungan

 Tidak terdapat kendala dalam

(5)

menampung debit rencan yang besar.

 Tidak terdapat kendala terhadap tinggi timbunan untuk penutup culvert.

 Pemeliharaan relatif mudah.

 Pengecoran culvert dapat dilakukan di lokasi pekerjaan atau insitu atau di tempat lain yang kemudian diangkut ke lokasi pekerjaan, dimanahal tersebut sangat tergantung dari lokasi kondisi pekerjaan.

 dapat dilewati kendaraan berat.

b. Kerugian

 Pekerjaan harus dilaksanakan oleh tenaga yang berpengalaman dengan pengawasan yang ketat.

 Pada lokasi pekerjaan yang terpencil, terdapat kemungkinan kesulitan untuk mendapatkan material box culvert seperti baja tulangan, aggregat, semen dan material lain yang dibutuhkan.

 Untuk dapat dilalui kendaraan

harus menunggu proses

pengeringan sesuai dengan ketentuan umur beton yang diperlukan.

Komposisi Culvert

Karena berfungsi menyalurkan air pada permukaan jalan dan dipasang melintang pada penampang jalan atau memotong jalan, maka konstruksi culvert harus direncanakan untuk mampu menerima beban lalu lintas yang melintas di atasnya, sehingga bagian-bagian dari culvert terdiri dari :

1. Kanal air utama

Kanal air merupakan bagian utama dari konstruksi box culvert yang

berfungsi untuk mengalirkan air.

(6)

2. Tembok kepala

Tembok kepala merupakan bagian dari culvert, yang menopang ujung dan lereng jalan. Bagian yang serupa adalah tembok penahan (sayap) yang dipasang bersudut dengan tembok kepala, untuk menahan bahu dan kemiringan jalan.

3. Apron

Apron adalah lantai dasar dari culvert yang dibuat pada tempat masuk untuk mencegah terjadinya erosi dan dapat berfungsi sebagai dinding penyekat lumpur.

Desain Penampang Culvert

Dalam perencanaan jalan, penempatan dan penentuan jumlah culvert, harus diperhatikan terhadap fungsi dan medan setempat, sehingga agar dapat berfungsi dengan baik, maka culvert harus

ditempatkan pada :

1. Lokasi jalan yang memotong aliran air.

2. Daerah cekung yang merupakan tempat air dapat menggenang.

3. Tempat kemiringan jalan yang cukup tajam, yang merupakan tempat air dapat merusak lereng dan badan jalan.

4. Kedalaman culvert yang aman terhadap permukaan jalan minimum 60 cm dari permukaan.

Disamping penempatan harus juga diperhatikan faktor-faktor lain sebagai bahan pertimbangan, seperti aliran air alamiah, tempat air masuk, sudut yang tajam pada hagian pengeluaran (out let).

Dengan memperhatikan faktor tersebut maka penempatan culvert disarankan untuk daerah datar dengan jarak maksimum 300 m.

Kriteria Perencanaan Culvert

Kriteria perencanaan memuat batasan-batasan atau rambu-rambu yang harus dijadikan dasar atau acuan untuk perencanaan agar tujuan proyek tercapai.

Pada dasarnya kriteria perencanaan drainase atau sistem draianse, mencakup aspek teknis dan non teknis, dimana kriteria teknis dibagi menjadi 3 kategori, yaitu:

METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Kondisi Lokasi Penelitian Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian terletak di ruas jalan Bukit Biru dengan Margasari yang berada di Kecamatan Loa Kulu Kabupaten Kutai Kartanegara, seperti yang terlihat dalam gambar di bawah ini.

1. Kriteria hidrologi.

2. Kriteria hidrolis.

3. Kriteria konstruksi.

Kriteria Hidrologi Umum

Secara umum, kriteria hidrologis menghendaki bahwa sistem drainase harus mampu mengalirkan debit rancangan dan untuk mencapai tujuan tersebut, maka dalam menetapkan debit rancangan harus

diperhitungkan :

1. Sumber air yang akan dibuang seperti air hujan, air limbah dan air tanah.

2. Letak dan karakteristik badan air penerima yang mencakup kuantitas, kualitas dan fluktuasi muka air atau debit termasuk kemungkinan adanya banjir kiriman.

3. Karakteristik daerah layanan, mencakup luas dan kemiringan

(7)

lahan atau jalan, koefisien pengaliran, dan panjang aliran yang terpanjang atau terjauh.

4. Curah hujan yang mencakup, durasi dan frekuensi curah hujan. Pada dasarnya curah hujan bersifat probabilistik sehingga panjang rangkaian data harus diambil minimal 10 tahun.

Lokasi Penelitian

Gambar 3.1 Lokasi penelitian Kondisi Lokasi Penelitian

Dalam penelitian ini lokasi jalan yang dijadikan sebagai objek penelitian mempunyai kondisi topografi merupakan daerah hutan berbukit, sehingga pada beberapa bagian penampang melintang jalan terdapat cekungan dan anak sungai yang memotong jalan.

Dari hasil pengamatan langsung di lapangan, terdapat dua titik cekungan yang merupakan titik atau saluran alamiah air, yang memotong posisi penampang melintang jalan, sehingga pada kedua titik tersebut direncanakan akan di pasang sistem drainase jalan dalam bentuk culvert berbentuk persegi.

Sumber Data dan Metodologi Penelitian

Sumber Data

Dalam penelitian ini, beberapa data yang digunakan bersifat sebagai data sekunder atau data yang didapat dari

pihak ketiga dalam hal ini Konsultan Perencana dan instansi terkait lainnya.

Adapun data- data sekunder yang digunakan sebagai bahan analisis data yaitu, data topografi, data tanah, dan data curah hujan tahunan.

Metodologi Perencanaan Sistem Drainase Box Culvert

Untuk merumuskan dan

memecahkan suatu masalah, maka dibutuhkan suatu pendekatan dengan metode tertentu, hal ini bertujuan untuk memperoleh data-data yang akan digunakan, secara terinci dan mendalam.

Dalam perencanaan sistem drainase terdapat langkah-langkah yang harus diterapkan, hal ini bertujuan sebagai

(8)

indikator dalam keberhasilan suatu proses, sehingga setiap kegiatan yang dilaksanakan dapat menghasilkan data yang diinginkan. Adapun langkah-langkah yang harus dilakukan sehubungan dengan perencanaan sistem drainase tipe box culvert adalah sebagai berikut :

1. Studi dokumen 2. Peninjauan lapangan 3. Pengukuran topografi

4. Survey hidrologi dan hidrolika 5. Pengujian dan penyelidikan tanah 6. Data bangunan lama

7. Analisa data 8. Perencanaan teknis

Analisa Data dan Perencanaan Teknis

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam proses analisa data dan perencanaan teknis sistem drainase adalah sebagi berikut :

1. Analisa data curah hujan, dimana data curah hujan rata-rata tahunan yang digunakan merupakan data curah hujan rata-rata dalam 10 tahun

terakhir yang diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) stasiun pengamatan di Bandara Temindung, Kota Samarinda. Penggunaan data dari stasiun hujan Bandara Temindung didasari oleh beberapa alasan, antara lain :

a. Faktor kedekatan lokasi penelitian di Kecamatan Tenggarong Seberang dengan stasiun pengamatan hujan di Bandara Temindung.

b. Stasiun pengamatan hujan di Bandara Temindung, merupakan stasiun pengamatan terdekat dengan lokasi penelitian dan mengingat tidak ada stasiun pengamatan curah hujan di Kabupaten Kutai Kartanegara.

2. Dari hasil analisa data topografi, hidrologi dan hidrolika ditentukan lokasi penempatan sistem drainase dengan tipe box culvert, jenis aliran merupakan aliran permukaan bebas dan panjang rencana box culvert adalah 12 meter.

3. Dari hasil analisa dan pengujian tanah di lapangan yang bersumber dari data sekunder, didapatkan bahwa jenis tanah adalah tanah lempung dan lempung berpasir.

4. Pemilihan tipe konstruksi adalah box culverlt yang terbuat dari beton bertulang.

5. Analisa data intensitas hujan dengan menggunakan metode Gumbell dan analisa untuk menentukan debit banjir rancangan berdasarkan metode rasional dan metode Manning.

6. Analisa kriteria hidrolis meliputi perhitungan bangunan transisi, kecepatan aliran dan kehilangan

(9)

tinggi energi.

7. Perhitungan dimensi kebutuhan box culvert berdasarkan metode rasional, metode Manning dan metode Talbot.

8. Perhitungan penulangan konstruksi beton bertulang berdasarkan dimensi dan beban lalu lintas terberat yang melintas. Dalam penelitian ini ditentukan kelas jalan sebagai jalan arteri.

Diagram Alir Penelitian

Diagram alir penelitian menggambarkan urutan atau langkah- langkah penelitan secara grafis. Adapun diagram alir dalam penelitian ini, dapat dilihat dalam gambar-gambar di bawah ini.

Mulai

Permasala Studi

ANALISA DAN PEMBAHASAN Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Box Culvert

Dalam penelitian ini, jenis aliran yang akan disalurkan adalah aliran permukaan bebas (anak sungai), sehingga dengan demikian kecepatan aliran di dalam culvert dihitung berdasarkan data :

Panjang culvert (L) = 12 meter Lebar dasar anak sungai (b) = 3 meter Kemiringan minimum (m) = 2 meter Kedalaman anak sungai (d) = 3 meter Kemiringan culvert (S) = 2 persen Koefisien kekasaran Strickler (Ks) =

70 (m³/detik)

Luas penampang basah (A) anak sungai :

A = (b + m.d).d

= (3 + 2.3).3

= 27 m²

Keliling penampang basah anak sungai (P) :

Studi P = b + 2. d .

= 3 + 2. 3 .

= 16,416 m

1  m² 1  2²

Pengumpulan Data Primer : - Observasi Lapangan

Pengumpulan Data Sekunder : - Data Topografi dan Tanah

Jari-jari hidrolis untuk penampang persegi (R) :

Analisis

R = b.d b  2.d

= 3.3 3  2.3 Kesimpulan

Selesai

(V) :

= 1 meter

Kecepatan aliran di dalam culvert 2.g.S.L

V =

1,5  2.g.L

4

k ².R ³ Gambar 3.2 Diagram alir penulisan

s

(10)

2.9,81.0,02.12 =

2.9,81.12

1,5  ⁴

70².1³

= 1,744 m/detik

1,744.3600 Kehilangan tinggi energi dengan rumus Borda :

V

a = 1000 Faktor kehilangan energi _masuk=

= 6,278 km/jam Kontrol :

Kecepatan aliran dalam culvert harus lebih besar dari kecepatan aliran perambatan banjir di anak sungai.

Va > V1

6,278 km/jam > 2,439 km/jam oke Tinggi jagaan (W)

W = (0,5h)^0,5

= (0,5.1)^0,5

= 0,707 m

0,30

Faktor kehilangan energi _{kelu ar}= 0,60

Kecepatan aliran di inlet (V1) = 2,439 km/jam

Kecepatan aliran di culvert (Va) = 6,278 km/jam

Kecepatan aliran di inlet (V2) : V2 = Va – V1

= 6,278 – 2,439

= 3,839 km/jam Kehilangan Energi

Kehilangan energi pada lubang

Hmasuk = _{masu k}(V_a V )² 2.g pemasukan (he) :

V² = 0,30.(6,278 - 2,439)²

2.9,81 he = K.

2.g = 0,0587 meter

= 0,5.1,744 Hkeluar =  (V_a V )²

2.9,81 ^{k elu}ar 2.g

= 0,078

Kehilangan energi akibat gesekan = 0,60. (6,278 - 3,839) 2.9,81 (hf) :

hf =

=

n ².LV² R 4³

0,010².12.6,278² 14³

= 0,0379 meter

Kehilangan tinggi energi akibat gesekan dapat dihitung dengan persamaan :

C = Ks.R^1/6

= 70.1^1/6

= 0,0472 = 70

V².L Kehilangan energi akibat tinggi

kecepatan (hv) : V ² h_v=

2g

Hf =

=

C².R 6,278².12

70².1

= 6,278 2.9,81

= 2,0088

1

2

2 2

2

(11)

Total kehilangan energi h : h = he + hf + hv

= 0,078 + 0,0472 + 2,0088

= 2,134 m

= 0,09652

Sedangkan untuk total kehilangan tinggi energi untuk aliran di gorong-gorong adalah :

H = Hmasuk + Hf + Hkeluar

= 0,0587 + 0,09652 + 0,0379

= 0,19312 Penentuan Dimensi Gorong-gorong

Untuk menentukan dimensi gorong- gorong dapat dipakai rumus :

A = Q V

= 2,288 6,278

= 0,364 m²

Selanjutnya berdasarkan kebutuhan

= 2,8 – (0,5.0,2) – (0,5.0,2)

= 2,6 m h2 = h1 + 0,5.ta

= 0,1 + (0,5.0,2)

= 0,2 m

h3 = h1 + H0 + 0,5.ta

= 0,1 + 2,8 + (0,5.0,2)

= 3 m

Beban akibat berat kendaraan (P) : luas tampang, maka dapat direncanakan 2P

dimensi culvert dengan metode coba-coba, dimana luas culvert coba-coba harus lebih besar dari luas berdasarkan debit dan

P1 + i =

=

(1  i) L

2.8 (1  0,2) 5

kecepatan aliran. Dicoba dengan dimensi awal :

Tinggi culvert (H) = 300 cm Lebar culvert (B) = 300 cm

= 3,84 ton/m² w1 = 2. h1 + L1

= 2. 0,1 + 0,2

= 0,40 m Tebal plat atas (ta) = 20 cm P

Tebal plat samping (ts) = 20 cm Tebal plat bawah (td) = 20 cm Tebal timbunan tanah (h1) = 10 cm

PV1 =

=

Vi

w _i 3,84 0,40 Lebar tempat

kendaraan (L) = 500 cm

Lebar pijakan ban (L1) = 20 cm Berat jenis tanah ( s) = 2,536 ton/m³ Berat jenis beton bertulang ( c) = 2,500 ton/m³

Sudut geser dalam ( ) = 4,94⁰ (Data direct shear terlampir) Koefisien kepadatan tanah ( ) = 1 Koefisien bentur muatan hidup (i) = 0,2 Beban kendaraan (P) = 8 ton Lebar as gorong-gorong (B0) :

B0 = B – ts

= 3 – 0,2

= 2,8 m

Tingi as gorong-gorong (H0) :

H0 =

=

H – 0,5.ta – 0,5.tb

3 – (0,5.020) – (0,5.0,2)

= 2,8 m

B1 =

=

B0 - ts

2,8 – 0,2

= 2,6 m

H1 = H0 – 0,5.ta – 05.td

(12)

= 9,6 ton/m²

Beban tekanan tanah samping (PVD1) :

PVD1 = . s . h1

= 1 . 2,536 . 0,10

= 0,254 ton/m² D1 = B . ta . c

= 3. 0,2 . 25

= 1,5 ton D2 = 2 . H1. ts . c

= 2. 2,6 . 0,2 .2,5

= 2,6 ton D1 1,5

B₀ =

2,8

= 0,5357 ton/m² P_V

= 0,7890 ton/m² Tekanan tanah aktif (Ka) :

tg²

45  4,94  Ka =  

 2 

= 0,841

Tekanan tanah (P_hd) pada bagian = 277,794 KN

Kemampuan beton menerima geser (V_c) samping gorong-gorong :

Phd1 = Ka . s . h2

= 0,841 . 2,536 . 0,2

= 0,427 ton/m²

: Vc =  f '





c  b .d^w

24,9  Phd2 =

Ka . s

. h3

= 0,841 . 2,536. 3

= 0,6 1000.170 6 

= 6,399 ton/m²

Tekanan tanah pada (Ph) pada bagian bawah gorong-gorong :

Ph = Phd1 + Phd2

= 0,427 + 6,399

= 6,825 ton/m²

Perhitungan Penulangan Culverlt

Mutu beton = K-300

= 84829,829 N < 277794 N Perlu tulangan geser

Gaya geser yang disumbangkan oleh tulangan geser (Vs) :

V = V_u

 V

s

 ^c

= 277,794

 84,829 0,60

= 378,161 KN Menentukan jarak x :

V_c Kuat tekan yang diisyaratkan (f’c) : x = 0,50.L.

V_u/  f’c =

300 . 0,083

= 24,90 MPa Tinggi efektif plat (d) :

= 1500. 84,829 462,99

d = h – p

= 200 – 30

= 170 mm

Perhitungan Penulangan Plat Atas

D1  D₁

= 0,254 + 0,5357 B₀

Mutu baja = 400 MPa

Tegangan leleh baja (f_y) Lebar tinjauan 1 meter

=

390 MPa 1000 mm

Tebal selimut beton = 30 mm

 6



(13)

Berat sendiri plat : 0,20 . 2,5 = 0,50 ton/m² Berat sendiri aspal : 0,05 . 2,2 = 0,11 ton/m² Berat sendiri tanah = 0,73 ton/m² Total beban mati (W_DL) = 1,34 ton/m²

= 274,82 mm ~ 275 mm Perhitungan daerah geser I : I = 1500 – 275

= 1225 mm

Perhitungan daerah geser I I : I = 1225/2

= 612,5 mm

Kontrol syarat jarak sengkang :

Beban kendaraan pada plat (W_LL) = 9,60 ton/m²

Kombinasi pembebanan :

s < d

2  400 2

= 200 mm

Wu = 1,2.WLL + 1,6.WLL

= 1,2. 1,34 + 1,6.9,06

= 16,104 ton/m²

= 161,04 KN/m²

s < 600 mm

Luasan tulangan geser (As) : As = 0,25..d²

= 0,25..10² Kontrol terhadap persyaratan geser : 2

Gaya geser ultimit (Vu) :

 W .l 

= 78,50 mm

Luasan tulangan geser total : Av = 2.As

Vu = 1,15



u n 

2  = 2.78,50

= 157 mm²

 161,04.3 

= 1,15 

 2  Jarak antar tulangan geser : Daerah I :

Vs = s =

A _v.f _y .d s A _v. f_y . d V_s

3,1344 = 312. – 2561,407.²

 = 2561,407.²– 312 + 3,1344 Dengan menggunakan persamaan polinomial pangkat dua, maka nilai  didapat :

= 157.400.400 66970

= 375 mm Digunakan 200 mm Daerah II :

A = b .s 3.f _y s = 3.A _v.f _y

b

1 = 0,11075

2 = 0,01104

Diambil nilai yang kecil sebagai dasar perhitungan.

Kontrol terhadap nilai rasio penulangan minimum (min) :

min 1,4

f _y 1,4

= 3 . 1

57.4 00

200

= 942 mm Digunakan 200 mm Perhitungan momen tumpuan :

1

v

 =

(14)

= 3 90

=

0,00358

Kontrol terhadap nilai rasio penulangan maksimum (maks) :

maks = 0,75.b

MTA = .W .L² 0,85.f '  600 

16 ^u

= 1

.161,04.3²

b = ₁. ^c  f  600  f  16

= 90,585 kNm = 0,85. 0,85.24,9  600 

 Momen lapangan pelat :

M = 1 .W .L²

= 0,02795

maks = 0,75.b

390  600  390 

14

= 1

.161,04.3² 14

= 103,525 kNm

Penentuan nilai rasio penulangan pelat pada daerah tumpuan () :

MTA = 90,585 kNm

6

= 0,75.0,02795

= 0,02096

Kontrol terhadap rasio penulangan :

min    maks

0,00358  0,01104  0,02096 Syarat rasio penulangan terpenuhi AS = .b.d

M _u

bd ² = 90,585 10 1000.(170)²

= 3,1344 N/mm²

= 0,01104.1000.170

= 1876,80 mm²

Dicoba dengan diameter D19 mm

  f   ASD = 0,25..D² M u = ..f .0,588.1  ^y.  ² bd² ^y  f '   = 0,25..19

 3,1344 =

 c   = 283,528 mm² Jarak antar tulangan (s) :

  390   A .b 0,8..390.1  0,588. .

 24,9

s = ^SD

    A_S

= 283,528.1000 1876,80

= 151,069 mm  100 mm Pada daerah tumpuan dipasang tulangan D19 – 100 mm.

Penentuan nilai rasio penulangan pelat pada daerah lapangan () :

MLAB = 103,525 kNm

maks = 0,75.b

= 0,75.0,02795

= 0,02096

0,00358  0,01283  0,02096 Syarat rasio penulangan terpenuhi AS = .b.d

M u = 103,525 10⁶ = 0,01283.1000.170

bd ² 1000.(170)² 2

= 3,5821 N/mm²

= 2181,10 mm

Dicoba dengan diameter D19 mm A_SD= 0,25..D²

  f   ²





LAB _u

y y 

(15)

M u = ..f .0,588.1 

y .

 = 0,25..19

bd² ^y   f '   3,5821 =

 ^c  = 283,528 mm² Jarak antar tulangan (s) :

  390  

s = A_SD.b 0,8..390.1  0,588. . 

24,9 A

    ^S 3,5821 = 312. – 2561,407.²

 = 2561,407.²– 312 + 3,5821

Dengan menggunakan persamaan polinomial pangkat dua, maka nilai  didapat :

= 283,528.1000

2181,10

= 129,993 mm  100 mm Pada daerah lapangan dipasang tulangan D19 – 100 mm.

Perhitungan Penulangan Plat Samping

1,4

Berat sendiri plat : 0,20 . 2,5 = 0,50 ton/m² Beban tekanan tanah bagian atas = 0,19 ton/m² Beban tekanan tanah bagian bawah = 6,82 ton/m² Beban tekanan tanah rata-rata = 3,50 ton/m²

Kombinasi pembebanan : Wu = 1,2.WLL + 1,6.WLL

min

= f _y

= 1,4 390

= 1,2. 0,50 + 1,6. 3,50

= 6,200 ton/m²

= 62,00 KN/m²

= 0,00358

Kontrol terhadap nilai rasio penulangan

Kontrol terhadap persyaratan geser : Gaya geser ultimit (Vu) :

 W .l  maksimum (maks) :

maks = 0,75.b

Vu = 1,15



u n  2 

 62.3  0,85.f '  600  = 1,15 

b = ₁. ^c 

f  600  f   2 

y

= 0,85.

 ^y

0,85.24,9  600 

= 106,950 KN

Kemampuan beton menerima geser (Vc)

= 0,02795

390  600  390 

 f '^c M u = 17,055 10⁶ : V = 

b .d

 bd ² 1000.(170)²

= 0,5901 N/mm²

 

= 0,6 6 24,9  1000.170 bdM u ² = ..f ._y0,588. 1 f '   f   ^y. 

= 84829,829 N < 106950 N Perlu tulangan geser minimum Kontrol syarat jarak sengkang :

0,5901 =



  c  

 390  

1 = 0,10897

2 = 0,01283

6 w c

(16)

0,8..390.1  0,588. .  s < d 24,9

 400

= 200 mm     2 2

s < 600 mm

Luasan tulangan geser (As) : As = 0,25..d²

= 0,25..10²

= 78,50 mm²

Luasan tulangan geser total : Av = 2.As

= 2.78,50

= 157 mm² Jarak antar tulangan geser : s = 3.A _v.f _y

b

0,5901 = 312. – 2561,407.²

 = 2561,407.²– 312 + 0,5901

Dengan menggunakan persamaan polinomial pangkat dua, maka nilai  didapat :

1 = 0,11988

2 = 0,00192

min 1,4

f _y

= 3.157 .390

1000 = 1,4

390

= 183,69 mm Digunakan 150 mm

Perhitungan momen tumpuan : 1

= 0,00358

MTA

= .W .L²

16 maks = 0,75.b

0,85.f '  600 

= 1

.30,32.3² 16

b = ₁. ^c  f  600  f 

= 17,055 kNm

= 0,85. 0,85.24,9

 600  Momen lapangan pelat :

M = 1 .W .L²

LAB

14 ^u

= 0,02795

maks = 0,75.b

390  600  390 

= 1

.30,32.3² 14

= 19,491 kNm

MTA = 17,055 kNm

= 0,75.0,02795

= 0,02096

0,00358  0,00192  0,02096

Syarat rasio penulangan tidak terpenuhi Digunakan nilai rasio penulangan minimum sebagai dasar perhitungan

kebutuhan penulangan.

AS = .b.d

= 0,00192.1000.170

= 326,40 mm²

Dicoba dengan diameter D16 mm ASD = 0,25..D²

= 1,4 390

= 0,00358

_maks= 0,75._b

 =

u





y y 

(17)

 

= 0,25..16² b =  0,85.f '_c

1 

600 



= 201,061 mm² f _y 600  f _y Jarak antar tulangan (s) :

= 0,85. 0,85.24,9  600 

 s = A_SD.b

A_S = 0,02795

maks = 0,75.b

390  600  390 

= 201,061.1000 326,40

= 615,995 mm  200 mm

= 0,75.0,02795

= 0,02096

Kontrol terhadap rasio penulangan : Pada daerah tumpuan dipasang

tulangan D16 – 200 mm.

MTA = 19,491 KNm

6

0,00358  0,22013  0,02096

Syarat rasio penulangan tidak terpenuhi Digunakan nilai rasio penulangan minimum sebagai dasar perhitungan M _u

=

19,49110 kebutuhan penulangan.

bd ² 1000.(170)²

= 0,6744 N/mm²

  f  

AS = .b.d

= 0,00192.1000.170

= 326,40 mm² M u = ..f .0,588.1 

y .  bd²

0,6744 =



y    f ' c   

 390  

Dicoba dengan diameter D16 mm ASD = 0,25..D²

= 0,25..16² 0,8..390.1  0,588. . 2

 24,9

= 201,061 mm

    Jarak antar tulangan (s) :

0,6744 = 312. – 2561,407.² A_SD.b

 = 2561,407.²– 312 + 0,6744 s = Dengan menggunakan persamaan S

polinomial pangkat dua, maka nilai  didapat :

1 = 0,11960

2 = 0,22013

1,4

= 201,061.1000 326,40

= 615,995 mm  200 mm Pada daerah tumpuan dipasang tulangan D16 – 200 mm.

Untuk perhitungan penulangan pelat bawah dan sayap disajikan dalam bentuk tabel di bawah ini.

min = f _y

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

.



A

(18)

Dari hasil analisi dan pembahasan untuk perhitungan box culvert dapat

disimpulkan bahwa :

1. Kebutuhan penampang box culvert untuk menyalurkan air dengan debit banjir rancangan sebesar 2,285 m³/detik adalah tinggi 300 cm, lebar 300 cm dan panjang 1200 cm.

2. Penulangan untuk box culvert disajikan pada tabel di bawah ini.

Saran

Adapun saran-saran yang ingin disampaikan sehubungan dengan perhitungan box culvert adalah sebagai berikut :

1. Perhitungan kebutuhan luas penampang box culvert, sebaiknya didasarkan pada debit banjir maksimum dan hasil perhitungan kehilangan energi.

2. Penampang box culvert rencana harus mampu menahan beban lalu

lintas, yang melintas di atasnya, sehingga harus direncanakan sesuai dengan kelas jalan berdasarkan muatan sumbu terberat.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak C., (1995) Hidrologi Dan pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gajah Mada University Prees, Yogyakarta.

Manual No.01-1/BM/2005, Tentang Hidrolika Untuk Jalan Dan Jembatan, Depertemen Pekerjaaan Umum

Manual No.01-2/BM/2005, Tentang Hidrolika Untuk Jalan Dan Jembatan, Depertemen Pekerjaaan Umum

SNI 03-3424-1994, Tata Cara Perencanaan Drainase Permukaan Jalan, Depertemen Pekerjaaan Umum

Sri Harto Br., 2000, Hidrologi Teknik, Garamedia Pustaka Utama, Jakarta