PERENCANAAN JEMBATAN KENDENG LEMBU RUAS GLENMORE – MALANGSARI STA 5 + 750 DENGAN METODE RANGKA BAJA DI KABUPATEN BANYUWANGI Nama mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: : : :
Mohammad Muchlisin Mahzum. 3107.100.555 Teknik Sipil Ir. Ketut Dunia, PD. Eng. D
Abstrak Jembatan Kendenglembu Ruas Glenmore - Malangsari merupakan jembatan penghubung ruas jalan Glenmore menuju Malangsari Kabupaten Banyuwangi. Saat ini desain jembatan adalah baja yang tidak permanen (Bailey) dimana jembatan ini memerlukan biaya perbaikan yang cukup mahal. Dari segi alinyemen horizontal jembatan yang lama kurang baik dikarenakan lokasi jembatan tersebut berada pada ruas lintas selatan sehingga perlu diadakan peningkatan dari 1 lajur menjadi 2 lajur. Perencanaan ini dimulai dengan penjelasan mengenai latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan tujuan perencanaan hingga lingkup pembahasan, dan diikuti dengan dasar – dasar perencanaan dimana analisa didasarkan pada peraturan BMS dan AISC – LRFD. Dari data awal yang ada, jembatan didesain dengan mengambil bentang 60 m untuk Rangka Batang. Setelah itu dilakukan preliminary desain dengan menentukan dimensi – dimensi jembatan menggunakan bahan baja. Tahap awal perencanaan adalah perhitungan lantai kendaraan dan trotoar. Kemudian dilakukan perencanaan gelagar memanjang dan melintang, sekaligus perhitungan shear connector. Memasuki tahap konstruksi pemikul utama, dilakukan perhitungan beban – beban yang bekerja, kemudian dianalisa dengan menggunakan program SAP 2000. Setelah didapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Bersamaan dilakukan perhitungan konstruksi pemikul utama juga dilakukan perhitungan konstruksi sekunder yang meliputi ikatan angin atas, bawah, dan portal akhir. Kemudian memasuki tahap akhir dari perencanaan struktur atas dilakukan perhitungan dimensi perletakan. Setelah selesai analisa dari struktur atas jembatan, dilakukan analisa perencanaan struktur bawah jembatan (abutment). Dari data tanah yang ada, substructure jembatan tersebut menggunakan pondasi tiang pancang, Dari analisa data tanah yang ada, maka dipilih pondasi dalam karena lapisan tanah yang kompeten untuk menerima beban adalah di atas 10 m. Kata kunci : Jembatan Rangka, Baja , Abutment
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Jembatan Kendenglembu Ruas Glenmore - Malangsari merupakan jembatan penghubung ruas jalan Glenmore menuju Malangsari Kabupaten Banyuwangi. Jembatan ini terletak pada STA 5+750 dan mempunyai panjang bentang 40 m dan lebar 5 m. Peranan jembatan ini sangat vital sekali mengingat jembatan inilah sebagai satu-satunya penghubung antara Desa Malangsari dengan Glenmore. Sebelum ada jembatan ini penduduk Desa Malangsari mengalami kesulitan jika akan menuju Glenmore maupun pusat kota Banyuwangi karena harus berputar melalui desa lain yang jaraknya cukup jauh sehingga memerlukan biaya, begitu pun sebaliknya. Saat ini desain jembatan adalah baja yang tidak permanen (Bailey) dimana jembatan ini memerlukan biaya perbaikan yang cukup mahal. Dari segi alinyemen horizontal jembatan yang lama kurang baik dikarenakan lokasi jembatan tersebut berada pada ruas lintas selatan, dimana frekuensi kendaraan mulai dari kelas I s/d IV akan melintasi jalur tersebut, sehingga perlu diadakan peningkatan dari 1 lajur menjadi 2 lajur. Berdasarkan situasi dan kondisi tanah (soil) di daerah tersebut sangat dimungkinkan untuk direncanakan jembatan baru sebagai pengganti jembatan lama. Dimana penempatanya dipindahkan atau digeser, sehingga trase jalan lama juga dialihkan. Perencanaan jembatan baru tersebut menggunakan rangka baja dengan 1 bentang atau segmen yang terdiri dari 2 lajur dengan perkiraan panjang bentang ± 60 m. Penggunaan rangka baja dikarena strukturnya memiliki kekuatan atau usia yang tahan lama serta mudah pada pengerjaan di lapangan. Sehingga diharapkan jembatan baru ini mampu menampung volume lalu lintas kendaraan yang cukup padat. 1.2 RUMUSAN MASALAH 1) Bagaimana menghitung dan merencanakan bangunan atas jembatan meliputi : a. Merencanakan gelagar-gelagar induk b. Perhitungan lantai kendaraan c. Ikatan angin d. Merencanakan sambungan pada profil rangka baja 2) Bagaimana menghitung dan merencanakan bangunan bawah jembatan meliputi : a. Merencanakan abutment. b. Merencanakan pondasi yang sesuai dengan tanah setempat. 3) Bagaimana mengontrol kekuatan dan kestabilan struktur? 4) Bagaimana menuangkan hasil bentuk desain dan analisa ke dalam bentuk gambar teknik ? 1.3 TUJUAN Dari permasalahan yang ada di atas, adapun tujuan yang akan dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :
1) Menghitung dan merencanakan bangunan atas jembatan,meliputi : • Merencanakan gelagar-gelagar induk • Perhitungan lantai kendaraan • Ikatan angin • Merencanakan sambungan pada profil rangka baja 2) Menghitung dan merencanakan bangunan bawah jembatan meliputi : a. Merencanakan abutment. b. Merencanakan pondasi yang sesuai dengan tanah setempat. 2) Dapat mengontrol kekuatan dan kestabilan struktur 3) Dapat memvisualisasikan hasil desain dan analisa yang telah dibuat ke dalam bentuk gambar teknik. 1.4 BATASAN MASALAH Batasan masalah pada penulisan tugas akhir ini, antara lain : 1. Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan 2. Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan 3. Tidak menghitung aspek ekonomis dari biaya konstruksi jembatan 4. Analisa struktur manual dan program bantu SAP 2000 5. Penggambaran mengunakan program bantu Auto Cad BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 DEFINISI JEMBATAN Jembatan merupakan bagian dari jalan raya dan merupakan konstruksi bangunan yang bertujuan untuk menghubungkan antara jalan yang satu dengan yang lain melalui suatu rintangan yang lebih rendah dari permukaan jembatan tersebut baik itu sungai, danau, lembah ataupun jurang. Gelagar merupakan bagian dari konstruksi yang mempunyai fungsi menahan beban – beban diatasnya. konsep perencanaan struktur jembatan adalah berdasarkan atas seni ( estetika ) dari perencanaan jembatan dan konstruksi jembatan itu sendiri. Berdasarkan dari fungsi komperehensif, maka nilai maksimum dari suatau jembatan akan ditentukan oleh : Biaya konstruksi Kemudahan pelaksanaan Estetika dan pertimbangan lingkungan Biaya pemeliharaan Jembatan rangka baja adalah suatu struktur jembatan yang bahan dasarnya menggunakan profil dari baja, dimana pada arah melintang diperoleh bentuk segitiga diatas pemikul-pemikul lintangnya.
2
Pada prinsipnya pada gelagar rangka terjadi gaya tarik dan tekan yang bekerja pada titik simpul yang disambung berengsel atau dianggap seperti dihubungkan secara demikian, dalam keadaan-keadaan dimana gaya-gaya luar hanya bekerja pada titik-titik simpul. (struyk dan van der veen 1984). 2.2 OPTIMASI STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA DENGAN TEORI MAXWELL DAN MITCHELL Syarat-syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas dari suatu struktur harus dipenuhi dalam perencanaan struktur. Namun syarat-syarat lain seperti estetika, arsitektur, dan keekonomisan terkadang juga menjadi pertimbangan penting. Syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas bisa diperoleh dari perhitungan konvensional, sementara syarat estetika, arsitektur, dan keekonomisan suatu struktur bisa ditinjau dari berbagai aspek. Dalam hal syarat keekonomisan, untuk struktur baja dapat diidentikan dengan volume minimum struktur. Untuk itu perlu dilakukan optimasi pada struktur, agar diperoleh struktur dengan volume material minimum. Materi ini bertujuan untuk menentukan tinggi optimum suatu jembatan rangka baja akibat beban gravitasi, sehingga menghasilkan volume profil baja yang minimum. Menurut Teori Maxwell dan Mitchell, volume minimum dapat dicapai dengan meminimumkan batang tarik atau batang tekan pada struktur rangka, yang diaplikasikan dalam analisa ini, di mana volume minimum diperoleh dengan cara mendiferensialkan volume total terhadap tinggi jembatan tersebut. (http://id.wikipedia.org/wiki/Jembatan)
3.1
BAB III METODOLOGI Diagram Alir Metodologi Start Pengumpulan data dan literature : 1. Data umum jembatan, data eksisting, data tanah. 2. Buku-buku yang berkaitan. 3 Peraturan peraturan yang berkaitan Mendesain lay out awal jembatan
Merencanakan dimensi profil jembatan : 1. Penentuan tinggi penampang.
Menentukan jenis pembebanan jembatan : 1. Beban mati struktur utama. 2. Beban hidup struktur utama. 3. Beban angin struktur utama. 4 B b t kt t
Analisa struktur utama jembatan : 1. Analisa tegangan terhadap berat sendiri, beban mati tambahan, dan beban hidup. 2. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja. 3. Permodelan struktur dengan program SAP
A
A
Kontrol terhadap kekuatan dan kestabilan
B
Not OK
Perencanaan dan analisa struktur bawah, meliputi : 1. Perencanaan perletakan. 2. Perencanaan kepala jembatan dan penulangannya. 3. Perencanaan pondasi dan penulangannya.
Menuangkan bentuk dan analisa struktur dalam gambar teknik.
Finish
Gambar 3.1 Metodologi Pengerjaan Tugas Akhir
3.1
Pengumpulan Data
3.1.1
Data – Data Teknis Jembatan
Adapun data-data yang digunakan dalam perencanaan adalah sebagai berikut: 1.Panjang jembatan : 40 m 2.Lebar jembatan :7m 3.Rencana panjang jembatan : 60 m 4.Rencana lebar jembatan :9m 3.1.2 Data Tanah Dari hasil penyelidikan tanah di lokasi pembangunan jembatan diperoleh pekerjaan Boring dilakukan pada 2 titik (BH 1 dan BH 2) namun terdapat beda tinggi ± 1,50 m dimana BH 1 lebih tinggi daripada BH 2. sedangkan untuk pekerjaan Sondir dilakukan pada 2 titik pula. Dari titik sondir 1 diperoleh hasil bahwa pada kedalaman -2,20 m dari muka tanah setempat nilai konus sudah mencapai 250 kg/cm2 dengan jumlah hambatan pelekat 234 kg/cm2, dasar sungai dari lantai jembatan lama -7,60 m. Sedangkan pada titik sondir 2 diperoleh hasil bahwa pada kedalaman -2,40 m dari muka tanah setempat nilai konus sudah mencapai 250 kg/cm2 dengan jumlah hambatan pelekat 260 kg/cm2, dasar sungai dari lantai jembatan lama -7,60 m. 3.1.3 Data Topografi Data topografi sangat diperlukan dalam menentukan hal-hal dibawah ini : – Bentang jembatan – Perencanaan jalan pendekat (Approach Road) 3.1.4 Data Hidrologi Data ini diperlukan untuk menentukan tinggi muka air banjir (MAB) maksimum yang terjadi selain itu juga dipakai untuk menentukan elevasi muka jembatan.
B
3
3.2 Preliminary Desain Bahan yang akan digunakan dalam perencanaan jembatan: 1. Beton Kekuatan tekan beton (fc’) = 35 MPa Tegangan leleh (fy) = 360 Mpa 2. Baja Mutu profil baja BJ 50 dengan : Tegangan leleh (fy) = 290 MPa Tegangan putus (fu) = 500 MPa 3. Direncanakan bangunan atas jembatan menggunakan Rangka Baja Type B standart fabrikasi. 4. Penentuan dimensi tebal minimum plat dengan beton bertulang berdasar BMS 1992 pasal 5.3.2 hlm 5.4 200 ≤ D ≥ 100 + 0,04 L ( D dan L dalam mm ) 5. Profil Lantai direncanakan yang sudah digalvanis dengan grade 42 sesuai ASTM A572 3.4 Bangunan Atas Jembatan 3.4.1 Pembebanan Pada Struktur Utama Jembatan
1.
Beban terbagi rata (UDL) dengan intensitas q kPa, dengan q tergantung pada Beban panjang yang dibebani total (L) sebagai berikut: L ≤ 30m, q = 8 kPa
⎛
L > 30m, q = 8 × ⎜ 0.5 +
⎝
2.
Beban garis (KEL) sebesar p kN/m, ditempatkan dalam kedudukan sembarang sepanjang jembatan dan tegak lurus pada arah lalu lintas. P = 44 KN P = 44 KN/m Adapun pembebanan ini dapat dilihat pada gambar dibawah : Knife edge load Beban garis Intensity p kN/m Intensitas p kN/m Direction of traffic Arah lalu lintas
Intesity q kPa Intensitas q kPa
Gambar 3.3 Kedudukan beban lajur “D”
Beban tetap terdiri : • Berat Sendiri Berat sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non struktural yang dianggap tetap. • Beban Mati Tambahan Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur jembatan. • Tekanan Tanah Koefisen tekanan tanah nominal harus dihitung dari sifat – sifat tanah yang ditentukan berdasarkan pada kepadatan, kadar kelembaban, kohesi sudut geser dalam dan sebagainya. Limit of travel Batas lewat
600 mm
Aktive failure zone Daerah keruntuhan aktif
Traffic able to travel next to wall Lalu lintas bisa lewat disebelah dinding
Aktive failure zone Daerah keruntuhan aktif
• Beban lajur “D”
Muatan “T” = 100% ⇒ P = 10 ton
5m 50 kN
8m 200 kN
200 kN 0.50
25 kN
125 mm
1.75 m
0.50
2.75 m 500 mm
100 kN
500 mm
100 kN
200 mm 200 mm 200 mm
200 mm 200 mm
2.75 m
200 mm 125 mm
25 kN
Type Jembatan (1)
Traffic prevented from travelling next to wall Lalu lintas dicegah untuk bisa melewati disebelah dinding
Gambar 3.2 Tambahan Beban Hidup 2. Beban Lalu Lintas
• Beban Truk “T” Beban truk “T” adalah kendaraan berat tunggal dengan tiga gandar yang ditempatkan dalam kedudukan sembarang pada lajur lalu lintas rencana.
500 mm
100 kN
500 mm
100 kN
Kendaraan truck ”T” ini harus ditempatkan di tengahtengah lajur lalu-lintas rencana. Jumlah maksimum lajur lalu-lintas rencana seperti tercantum dalam tabel berikut
Surchage Beban tambahan
Surchage Beban tambahan
90°
UDL Beban tersebar merata
1. Aksi dan Beban Tetap
Limit of travel Batas lewat
15 ⎞ ⎟kPa L⎠
Satu jalur Dua arah, tanpa median Banyak arah
Lebar jalur Kendaraan (m) (2) 4.0-5.0 5.5-8.25 11.3-15.0 8.25-11.25 11.3-15.0 15.1-18.75 18.8-22.5
Jumlah Lajur Lalu-Lintas Rencana 1 2 (3) 4 3 4 5 6
4
Load Intensity : Intensitas beban (kPa)
Tabel 3.1 Jumlah Lajur Lalu-Lintas Rencana 3. Untuk Pejalan Kaki Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa. Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada jembatan jalan raya harus direncanakan untuk memikul beban per m2 dari luas yang di bebani seperti pada Gambar 3.4 Footbridges and sidewalks independent of road bridge superstructure Pejalan kaki yang berdiri sendiri dan bangunan atas jembatan
6
VW
4 For sidewalks attached to the road bridge superstructure Pejalan kaki yang dipasang pada bangunan atas jembatan
2
0
0
20
40
60
80
100
120
Loaded Area : Luas Beban (m2)
Gambar 3.4 Pembebanan untuk Pejalan Kaki •
Faktor beban Dinamik (DLA) Faktor beban dinamik berlaku pada “KEL” lajur “D” dan truk “T” untuk simulasi kejut dari kendaraan bergerak pada struktur jembatan.( BMS 1992 ). Untuk muatan “T” ⇒ DLA = 0,30
Untuk bentang menerus, panjang bentang berikut: ekivalen LE diberikan dengan rumus
LE = Lev xLmax Dimana : Lev = Panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang disambung secara menerus. Lmax = panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang disambung secara menerus. Untuk pembebanan Truk ”T“, DLA diambil 0.3.
90m ≤ LE ⇒ DLA = 0.30 3. Aksi Lingkungan • Beban Angin Perhitungn beban angin sesuai dengan RSNI T-022005 pasal 7.6 hlm 34, digunakan rumus sebagai berikut : TAW = 0,0006 CW ( VW )2 Ab Dimana : CW = Koefisien seret = Kecepatan angin rencana (m/dt) untuk keadaan batas yang ditinjau Ab = luas koefisien bagian samping jembatan (m2) Tabel 3.2 Koefisien Seret Cw Tipe jembatan Cw Bangunan atas masif ; (1), (2) 2.1 (3) b/d = 1.0 1.5 (3) b/d = 2.0 1.25 (3) b/d = 6.0 Bangunan atas rangka 1.2 Tabel 3.3 Kecepatan Angin Rencana Vw Catatan : (1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran; d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif (2) Untuk harga antara dari b/d bisa diinterpolasi linier (3) Apabila bangunan atas mempunyai su TAW = 0,0012 CW (VW)2 • Beban Gempa(2.1) Pengaruh beban gempa hanya ditinjau pada keadaan batas ultimate. Pada metode beban statis ekivalen untuk beton rencana gempa minimum sesuai RSNI T02-2005 pasal 7.7.1 hlm 35. dipakai rumus : TEQ = Kh I WT
Gambar 3.5 Faktor Beban Dinamis untuk KEL
Limit State Keadaan Batas
Location Within 5 km of the coast Sampai 5 km dari pantai
Lokasi > 5 km from the coast > 5 km dari pantai
Serviceability 30 m/s Daya layan Ultimate 35 m/s Dimana : Kh =C.S
25 m/s 30 m/s
TEQ = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (KN) Kh Untuk KEL lajur “D”
W LE ≤ 50m ⇒ DLA = 0,40 50m ≤ LE ≤ 90m ⇒ DLA = 0.525 – 0.0025 C L
= Koefisien gempa horisontal T
= Berat total nominal bangunan (KN)
I
= Faktor kepentingan
C
= Koefisien gempa dasar untuk daerah waktu
5
kondisi setempat yang sesuai S
= Faktor type bangunan (1-3)
G
Gambar 3.6 Peta Zona Gempa Indonesia • Pengaruh temperatur Pengaruh temperatur dibagi menjadi 2 yaitu : ¾ Variasi temperatur jembatan rata-rata ¾ Variasi temperatur di dalam bangunan atas jembatan (perbedaan temperatur). • Gaya Rem (BDM 1992 hlm 2.21) : L ≤ 80 : gaya rem S.L.S = 250 KN 80 ≤ L ≤ 180 : gaya rem S.L.S = (2.5 L + 50) KN L ≤ 180 : gaya rem S.L.S = 500 KN 3.4.2 Aksi-Aksi Lainnya • Gaya Gesekan • Kombinasi beban 3.5.3 Desain Struktur • Analisa pembebanan menurut yang ada pada struktur jembatan tersebut. • Analisa struktur dengan manual dan program Bantu seperti SAP 2000 • Perhitungan plat kendaraan, trotoar dan kerb. Tebal minimum plat lantai kendaraan adalah : ts ≥ 200 mm ts ≥ (100 + (40 x L)) mm Dimana : L = Bentang dari plat lantai kendaraan antara pusat tumpuan (m) • Perhitungan perletakan jembatan 3.5 Bangunan Bawah Jembatan 3.5.1 Perencanaan Abutmen 1. Perencanaan abutment ¾ Beban dari bangunan atas ¾ Berat sendiri abutment ¾ Beban tekanan tanah aktif ¾ Beban gempa ¾ REM 2. Perhitungan gaya gaya dalam ¾ Gaya vertikal akibat DL gelagar dan LL (UDL x kejut, KEL x kejut)
¾ Gaya horisontal akibat beban gempa dan REM ¾ Momen yang terjadi akibat gaya vertikal dan horisontal 3. Penulangan abutment ¾ Perhitungan penulangan plat vertikal Mu = Mmax Rn = M *2 b.d 2 ⎛ M * ⎞ ⎛ fsy ⎞ ⎟⎟ K CR . fsy − ( K CR . fsy ) 2 − 2,4 . K CR . ⎜ .⎜ 2 ⎟ ⎜ ⎝ b.d ⎠ ⎝ fc ' ⎠ ρ= ⎛ fsy 2 ⎞ ⎟⎟ 1,2 K CR ⎜⎜ ⎝ fc ' ⎠
( BMS Pasal 5.4 Hal. 5 – 13 ) ρ min = 1,4/fsy
Ast .............digunakan ρ min bd 2
ρ min >
As = ρ b d Klasifikasi Jembatan
Umur Rencana
Kalikan KU Dengan Aksi Aksi Tetap Transien 1,0 0,87
Jembatan 20 tahun sementara Jembatan Biasa 50 tahun 1,0 1,00 Jembatan 100 1,0 1,10 Khusus tahun ¾ Perhitungan penulangan konsol pendek Vu = Vu1+Vu2 Nuc = 0,2 Vu Vn =
Vv
φ Vn fy.µ
Avf =
Tulangan Af yang dibutuhkan untuk menahan momen Mu adalah Mu = 0,2 Vu + Nuc (h-d) Rn =
M* b.d 2
2 ⎛ M * ⎞ ⎛ fsy ⎞ ⎟⎟ .⎜ K CR . fsy − ( K CR . fsy ) 2 − 2,4 . K CR . ⎜ 2 ⎟ ⎜ . ' b d fc ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ρ= 2 ⎛ fsy ⎞ ⎟⎟ 1,2 K CR ⎜⎜ ⎝ fc ' ⎠
( BMS Pasal 5.4 Hal. 5 – 13 ) ρ min = 1,4/fsy ρ min >
Ast .............digunakan ρ min bd 2
Af = ρ b d Tulangan tarik An = Nuc / (Φ.Fy) Tulangan utama total
6
•
As = Af + An
2. Avf As = + An 3 Asmin = ρ min . b d Avf Ah = 3 4. Penggambaran hasil perhitungan 5. Penulisan hasil analisis 3.5.2 Perencanaan Pondasi Tiang 3.5.2.1 Pemilihan Tiang Pancang Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan tiang pancang yang dipergunakan di struktur bangunan ini adalah : 1. Diusahakan dengan harga yang termurah. 2. Kemampuan menembus lapisan tanah keras tinggi, untuk menghindari terjadinya tekuk. 3. Mampu menahan pemancangan / pemukulan yang keras, agar tidak hancur ketika pemancangan berlangsung
Daya dukung tiang
Rumus : Qtiang = Dimana : Qtiang A
( AxC) (φxJHP) + SF SF = daya dukung tiang individu = luas penampang
C
= harga conus
∅
= keliling tiang
JHP
= jumlah hambatan pelekat
SF = angka keamanan yang besarnya masing – masing 3 dan 5 •
Perhitungan jarak tiang pancang Rumus : 2,5D ≤ S ≤ 3D Perhitungan jarak tiang pancang ke tepi
poer Rumus : 1,5D ≤ S1 ≤ 2D •
Perkiraan jumlah tiang pancang Rumus : n =
Daya dukung tiang individu berdasarkan : •
Kemampuan bahan. Rumus : Qbahan = A x fc’ Qbahan = daya dukung tiang
Dimana :
A
= luas penampang
fc’
= mutu bahan
• Effisiensi tiang dengan menggunakan persamaan conversi Labarre :
⎡ (n − 1)m + (m − 1)n ⎤ ⎥ 90 xmxn ⎣ ⎦
Rumus : Ek = 1 – θ ⎢
∑
Pijin
n = jumlah tiang per baris θ = arc tan d/s d = dimensi tiang s = jarak antar tiang
= daya dukung ijin
(diambil nilai terkecil dari Qbahan dan Qtiang) • Daya dukung tiang dalam group Rumus : Pgroup = η x P ijin Dimana : Pgroup
= daya dukung tiang
Pijin = daya dukung tiang individu η = effisiensi tiang individu • Beban maksimum yang diterima tiang dalam kelompok tiang Rumus :
Psatu TP =
∑P ± M
Dimana :
∑ P = jumlah beban vertikal
Dimana : Ek= effisiensi tiang individu m = jumlah baris
Pijin
Dimana : n = jumlah tiang P = jumlah beban vertikal
Gambar 3.7 Contoh – Contoh Pondasi Bila Lapisan Pendukung Pondasi Cukup Dangkal Perencanaan pondasi harus diperhitungkan terhadap daya dukung tiang :
∑P
n
y
× x max
∑ x2
±
M x × y max ∑ y2
n = jumlah tiang Mx = My= momen yang bekerja diatas poer x,y = jarak dari sumbu tiang ke titik berat susunan
kelompok tiang
7
BAB IV PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN DAN TROTOAR
-1 /1 0
-1 /1 0
-1 /1 0
+ 1 /8
+ 1 /8 b1
b1
4.1
b1 = 120
Perencanaan Lantai Kendaraan Menurut BMS 1992 Pasal 6.7.1.2 untuk tebal minimum pelat minimum pelat lantai kendaraan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
b1 = 120
Gambar 4.2 Momen Distribusi Arah Melintang Dipakai tulangan D19 – 120 (As = 2361,54 mm2) As’ = ρ’ x b x d = 0,0088 x 1.000 x 150,5 = 1324,4 mm2 Dipakai tulangan D19 – 200 (As’ = 1416,93 mm2)
aspal beton d4 = 5 d3 = 20
D19 - 200
balok memanjang
40
d" d = 150.5
b1= 120
balok melintang
h =200
D19 - 120
Gambar 4.1 Lantai Kendaraan ts ≥ 200 mm ts ≥ 100 + 40 b1 = 100 + 40 (1,20) = 148 mm Jadi dipakai tebal pelat = 200 mm Dimana : ts = tebal pelat lantai kendaraan = bentang pelat lantai antara pusat tumpuan b1 Direncanakan pelat lantai kendaraan dari beton dengan ketebalan 20 cm. 4.1.1 Pembebanan a. Beban Mati • Berat sendiri pelat = 0,2 x 2.400 x 1 x 1,3 = 624 kg/m • Berat aspal = 0,05 x 2.200 x 1 x 1,3 = 143 kg/m • Berat air hujan = 0,05 x 1.000 x 1 = 50 kg/m Qd (u) = 817 kg/m b. Beban Hidup • Beban roda truck ” T ” = 100 kN = 10.000 kg ... BMS pasal 2.3.4.1
• Dengan factor kejut (DLA = Dynamic Load Allowance) = 0,3 ..... BMS pasal 2.3.6 Total muatan : T = ( 1 + 0,3 ) x 100 = 130 kN = 13.000 kg 4.1.2 Penulangan Lantai Kendaraan • Faktor beban K U MS = 1,3 ..... (beton di cor setempat) • Faktor beban K U TT = 2 ..... (beban truck) • Qd (u) = 817 kg/m • Tu = 2 x T = 2 x (13.000) = 26.000 kg 4.1.2.1 Penulangan Arah Melintang Untuk b1 = 120 cm
b =1000
Gambar 4.3 Penulangan Arah Melintang 4.1.2.2 Penulangan Arah Memanjang Dipasang tulangan susut dan suhu dengan ketentuan sebagai berikut : (SNI 03 – 2847 – 2002 Psl. 9.12) As min = 0,00188 x 1.000 x 150,5 = 282,94 mm2 Dipakai tulangan D8 – 170 (As = 295,53 mm2 ) D19 - 200 40
d" d = 150.5 h= 200
D8 - 170
D19 - 120 b =1000
Gambar 4.4 Penulangan Arah Memanjang 4.1.3 Kekuatan Pelat Lantai Terhadap Geser Kekuatan geser ultimate dari pelat lantai kendaraan didasarkan pada persamaan berikut : (BMS 6.7.2.3) Vuc = u x d ( fcv + 0,3 σ cp ) Dengan : fcv
⎛ 2 ⎞ ⎟x = 0,17 ⎜⎜1 + β h ⎟⎠ ⎝
fc' ≤ 0,34
fc'
Dimana : u = panjang efektif dari keliling geser kritis. d = tinggi efektif, diambil rata – rata di sekeliling garis keliling geser kritis. β h = perbandingan antara dimensi terpanjang dari luas efektif yang dibebani Y, dengan dimensi X, diukur tegak lurus Y. Beban T yang bekerja sebesar 100 kN, dengan luas bidang kontak roda 20 x 50 cm. Beban pada saat ultimate dengan faktor beban 2 dan faktor beban dinamis 0,3 sebesar = (100 + (1 + 0,3)) x 2 = 260 kN. Lintasan kritis yang terjadi sesuai ketentuan BMS 1992 (Ps.6.7.2 )
8
50 cm
45° ( arah penyebaran beban T = 100 kN x 1,3 )
d3
As’ = ρ' x b x d = 0,0026 x 1.000 x 172 = 447,2 mm2 Dipakai tulangan D16 – 400 (As = 502,4 mm2) Untuk tulangan susut : As = 0,00188 x 1.000 x 172 = 323,36 mm2 Pakai tulangan D8 – 150 (As = 334,93 mm2) D16 - 400
arah kendaraan d3/2 d0 20 d3/2
luas bid. kontak roda
d3/2
50
d3/2
d" d = 172
D8 - 150
h =200
keliling kritis
D16 - 250
b0
b =1000
Gambar 4.5 Lintasan Kritis Dari gambar di atas maka :
d 3 25 = = 12,5cm 2 2
Gambar 4.7 Penulangan Trotoar BAB V PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN
bo = 700 cm do = 400 cm u = 2 x (700 + 400) = 2200 mm β h = 50 / 20 = 2,5 d = 200 mm 2 ⎞ ⎛ fcv = 0,17 ⎜ 1 + ⎟ x 35 2,5 ⎠ ⎝ =
40
1,810 N/mm 2
<
Untuk perencanaan gelagar jembatan ini menggunakan profil baja dengan mutu BJ 50, dengan ketentuan sebagai berikut : Tegangan leleh → fy = 290 Mpa Tegangan ultimate → fu = 500 MPa Modulus Elastisitas → E = 2,1 x 106 kg/cm2 5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang 35 = 2,011 N/mm2
0,34 x
Gelagar Memanjang d4 d3
(OK) Vuc = 2.200 x 200 x (1,810 + 0,3 x 0) = 796400 N = 796,4 kN Gaya geser ultimate = 260 kN ≤ Vuc = 796,4 kN → OK!! 4.2 Perencanaan Trotoar 4.2.1 Perhitungan Trotoar a. Data – data perencanaan : • Lebar trotoar = 1 m • Tinggi pelat trotoar = tinggi kerb = 20 cm • Mutu beton fc’ = 35 MPa • Mutu baja fy = 360 Mpa
15 kN/m
Gambar 4.6 Trotoar Dipakai tulangan D16 – 250 (As = 804,2 mm2)
500
Gambar 5.1 Detail Perencanaan Gelagar Untuk perencanan gelagar memanjang dipilih profil WF dengan dimensi : 450 x 300 x 10 x 15 5.1.1 Pembebanan a. Beban Mati • Berat pelat beton = d3 x b1 x γbeton x K U MS …BMS 1992 Pasal 2.2.2 tabel 2.1 = 0,2 x 1,20 x 2.400 x 1,3 = 748,8 kg/m • Berat aspal = d4 x b1 x γbeton x K U MS …BMS 1992 Pasal 2.2.2 tabel 2.1 = 0,05 x 1,20 x 2.200 x 1,3 = 171,6 kg/m • Berat bekisting = g x b1 x K U MS …BMS 1992 Pasal 2.2.2 tabel 2.1
9
= 50 x 1,20 x 1,4 = 84 kg/m Berat sendiri balok = g x K U MS …BMS 1992 Pasal 2.2.2 tabel 2.1 = 106 x 1,1 = 116,6 kg/m Qd (u) = 1.121 kg/m 1 • MD = x Qd (u) x l 2 8 1 = x 1121 x 5 2 = 3503,13 kgm 8 b. Beban Hidup • Beban terbagi rata (UDL) Menurut ketentuan BMS 1992 pada pasal 2.3.3.1 untuk : L ≤ 30 m ; q = 8,0 kPa •
15 ⎤ ⎡ q = 8,0 ⎢ 0,5 + kPa L ⎥⎦ ⎣ QL = 800 x 1,2 x 2 = 1920 kg/m = 19,2 kN/m Beban garis (KEL) P = 44 kN/m = 4.400 kg/m LE = L = 60 m → (untuk bentang tunggal) Untuk LE = 60 m, dari gambar 2.8 BMS 2.3.6 didapatkan harga DLA = 30 %, maka beban yang bekerja dengan adanya faktor kejut DLA adalah : = (1 + DLA) x P x b1 x K U TD P1 = (1 + 0,3) x 44 x 1,2 x 2 = 137,28 kN = 13.728 kg L
•
>
30 m
;
qL1
C A
λ (m)
1/4P λ
B
gp.Mc
Gambar 5.2 Pembebanan Akibat Beban KEL 1 1 M L1 = ⎛⎜ x Q x λ 2 ⎞⎟ + ⎛⎜ x P x λ ⎞⎟ L 1 8 ⎝ ⎠ ⎝4 ⎠
⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ = ⎜ x 1920 x 52 ⎟ + ⎜ x 13.728 x 5 ⎟ ⎝8 ⎠ ⎝4 ⎠ = 23.160 kgm c. Momen akibat beban truck ”T” T ( 1 + 0,3 )
1/4 λ
gp.Mc
Gambar 5.3 Pembebanan Akibat Beban Truck 1 M L 2 = T ( 1 + 0,3 ) x x λ x K U TT 4
1 x5x2 4 = 325 kNm = 32.500 kgm Karena ML1 < ML2 , maka dipakai momen akibat beban hidup yaitu ML = 32.500 kgm = 100 x ( 1 + 0,3 ) x
5.1.2 Kontrol kekuatan lentur Mu = φ Mn (3503,13 + 32.500 ) x 100 = 0,9 x 2.900 x Zx 3.600.312,5 = 2.610 Zx Zx ≥ 1.409,63 cm3 → (Anggap kompak) 5.1.2.1 Kontrol penampang :
a. Badan : h = d–2(tf +r) = 434 - 2 ( 15 + 24 ) = 356 mm h 1.680 ≤ tw fy 356 10
35,6 b. Sayap : bf
2 tf 299 2 x 15
≤
1.680
290 ≤ 98,653 → OK !!
≤ ≤
170 fy 170
290 9,967 ≤ 9,983 → OK !! Penampang kompak : Mnx = Mpx
5.1.2.2 Kontrol tekuk lateral : Dipasang shear connector praktis sejarak 120 cm sebagai pengaku arah lateral. E • LP =1,76 x i y = 1,76 x 7,04 x 210.000 fy 290 = 333,423 cm • LB = 120 cm ⇒ LP > LB (Bentang Pendek) • Mnx = Mpx Mp = Zx x fy = 2.287 x 2.900 = 6.632.300 kgcm • ΦMn ≥ Mu 0,9 x 6.632.300 ≥ 3.600.656 5.969.070 ≥ 3.600.312,5 ⇒ OK !! 5.1.3 Kontrol lendutan Persyaratan untuk lendutan per bentang memanjang (L = 5 m) a. Lendutan ijin :
10
1 1 λ = x 500 = 0,625 cm 800 800 ..... (BMS 6.8.2) b. Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :
•
∆ ijin
=
• ∆ o (udl + kel ) =
=
5 QL λ 384 5
E Ix
4
+
1 P1 L 48 E I x
19,2 x ( 500 )
WF 900 x 300 x 18 x 34 a. Beban Mati Sebelum komposit
3
berat b. m em anjang
4
384 2,1 x 10 6 x 46.800
+
= 0,15 + 0,36 = 0,51 cm c. Lendutan akibat beban truck : 3
1 P λ 48 E I x 1 13.000 x ( 500 ) 3
= 0,34 cm 48 2,1 x 106 x 46.800 Dipakai beban dari lendutan yang lebih besar yaitu akibat beban hidup = 0,51 cm =
•
•
QD1 = 4.270,43 kg/m Q D1 ( U ) = Q D1 = 4.270,43 kg/m
•
M Q1
0,51 ≤ 0,625 ⇒ OK !! 5.1.4 Kontrol geser a. Untuk beban hidup ( UDL + KEL ) menentukan : 1 ⎛ ⎞ • Va max = P x 1 + ⎜ Q L1 x x λ ⎟ 1 2 ⎝ ⎠
)
1 ⎛ ⎞ = ( 137,28 x 1 ) + ⎜ 19,2 x x 5 ⎟ 2 ⎝ ⎠
= 185,28 kN = 18.528 kg b. Untuk beban T menentukan : • Va max = T x ( 1 + 0,3 ) x 1 x 2 = 100 x ( 1 + 0,3 ) x 1 x 2 = 260 kN = 26.000 kg Jadi Va yang digunakan adalah Va akibat beban T sebesar 13.000 kg. h 1.100 • ≤ tw fy 356 10
≤
=
1 8
x Q D1 ( U ) x B 2
= 1 x 4.270,43 x 9 2 8
= 43238,14 kgm Sesudah komposit
∆ o (udl + kel ) ≤ ∆ ijin
(
B
Gambar 5.6 Pembebanan Gelagar Melintang
48 2,1 x 10 6 x 46.800
∆o( T ) =
b = 9Bm
A
13728x (500) 3
1
•
b1
q1
aspal
A
kerb 0,2 m
B
1m
1m
B
9m
Gambar 5.7 Pembebanan Gelagar Melintang Beban mati = QD2 = 3835 kg/m MQ2 = (RA x 4,5) – (31,2 x 1 x 4) – (7,15 x 3,5 x 1, 75) = (56,225 x 4,5) – (31,2 x 1 x 4) – (7,15 x 3,5 x 1,75) = 84,419 kNm = 8.441,9 kgm b. Beban Hidup • Beban terbagi rata (UDL) qUDL = q x λ = 800 x 5 x 2 = 8.000 kg/m • Beban garis (KEL) Beban P = 44 kN/m = 4.400 kg/m dengan faktor DLA = 0,3 Maka beban KEL yang bekerja adalah : PKEL = ( 1 + DLA ) x P = ( 1 + 0,3 ) x 4.400 x 2 = 11.440 kg/m
1.100
290 35,6 ≤ 64,594 ⇒ Plastis!! ≤ φ Vn • Vu Vu ≤ 0,6 x fy x Aw → Aw = d x tb 26.000 kg ≤ 0,9 x 0,6 x 2.900 x 43,4 x 1 26.000 kg ≤ 67.964,4 kg ⇒ OK!! Jadi profil 450 x 300 x 10 x 15 dapat dipakai 5.2 Perencanaan Gelagar Melintang Untuk perencanan awal gelagar melintang dipilih profil :
Q2
100% D 5,5 m
1m
50% D
A
C lebar 2 jalur kendaraan
B
B (m)
gp.Mc
Gambar 5.8 Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL
11
Mmax L1
Beban ”D” = Beban UDL + Beban KEL = (8.000 + 11.440) = 19.440 kg/m - q1 = 100 % x 19.440 = 19.440 kg/m - q2 = 50 % x 19.440 = 9.720 kg/m = 177.086,25 kgm
1m 1,75 m T
A
1,75 m T
T
T = 100 x 1,3
C
•
B
B (m)
gp.Mc
Gambar 5.9 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi a) Mmax L2 a = 162.500 kgm 1 ,7 5 m T A
T C B (m )
B
= 2,1 x 10 6 kg/cm2 = 210.000 MPa
EC
= 4.700
fc'
= 4.700
35 = 27.805,575 MPa
Es 210.000 = = 7,552 Ec 27.805,575 Luas konversi beton terhadap baja = Ac 4.500 = = 595,868 cm 2 n 7,552 Ac Luas total AT = + As = 595,868 + 364 = n 959,868 cm2 ⎡ d tb ⎤ ⎡ 91,2 20 ⎤ dt = ⎢ + ⎥ = ⎢ = 55,6 cm + 2 2 2 ⎥⎦ ⎣ ⎦ ⎣ 2 dt x As = AT x dc Dimana : 364 x 55,6 As x dt = 21,05 cm = dc = AT 959,868 ds = dt – dc = 55,6 – 21,05 = 34,55 cm
n
•
c. Beban truck “T’
Es
=
g p .M c
Gambar 5.10 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi b) Mmax L2 b = VA x 4,5 – T (0,875) = 26.000 x 4,5 – 26.000 x (0,875) = 94.250 kgm Dipakai Momen beban truck kondisi a = 201.500 kgm Dari kondisi di atas, maka dipilih kondisi yang memberikan Mmax terbesar yaitu : M max L1 = 177.086,25 kgm 5.2.1 Menentukan Lebar Efektif Pelat Beton • be1 ≤ S ≤ 500 cm L • be2 ≤ 4 900 = 225 cm ≤ 4 Dimana : S = Jarak antar gelagar melintang L = Lebar jembatan Untuk lebar effektif pelat beton diambil yang terkecil yaitu 225 cm. 5.2.2 Check Kriteria Penampang h 1100 788 1100 => => 43.78 ≤ 64.6 OK PLASTIS ≤ ≤ tw fy 18 290
5.2.3 •
•
Menentukan letak garis netral Luas beton : AC = beff x tb = 2.250 x 200 = 450.000 mm2 = 4.500 cm2 Luas baja : AS = 364 cm2
Yba = 31,05 cm dc = 21,05 cm
Yaa =11,05 cm
dt = 55,6 cm Grs. Netral sebelum komposit
ds = 34,55 cm
Yab = 80,15 cm
Grs. Netral setelah komposit
Gambar 5.11 Garis Netral Ic ⎡ Ac ⎤ + ⎢ Ic = Iprofil + ( As x ds2 ) + x dc 2 ⎥ n ⎣ n ⎦ 1 x 225 x 20 3 12 2 = 498.000 + ( 364 x 34,55 ) + + 7,552 (595,868 x 21,052 ) = 498.000 + 434.507,71 + 19.862 , 29 + 264.030,6 = 1.216.400,6 cm4 ⎛1 ⎞ Yab = dprofil + ⎜ tb ⎟ - dc ⎝2 ⎠ ⎛1 ⎞ = 91,2 + ⎜ x 20 ⎟ - 21,05 = 80,15 cm 2 ⎝ ⎠ Ic 1.216.400, 6 Wab = = = 15.176,551 cm3 Yab 80,15 ⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ = dc - ⎜ tb ⎟ = 21,05 - ⎜ x 20 ⎟ ⎝2 ⎠ ⎝2 ⎠ 11,05 cm
Yaa
=
12
Waa =
Ic
=
Yaa
1.216.400, 6
11,05
= 110.081,502cm3
⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ tb ⎟ = 21,05 + ⎜ x 20 ⎟ = 31,05 cm ⎝2 ⎠ ⎝2 ⎠
= dc + ⎜
Yba
Wba =
Ic
=
1.216.400, 6
=
σba
=
kg/cm2
M tot2 Waa M tot2 Wba
=
x
q aspal A
B B
= 39.175,543 cm3
Yba 31,05 a. Momen sebelum komposit : Mtot1 = MQ1 = 42.291,446 kgm M tot1 4.229.144,6 = = 387,995 kg/cm2 σsebelum komposit = Sx 10.900 b. Momen setelah komposit : Mtot2 = MQ2 + Mmax L1 = 8.441,9 + 177.086,25 = 185.528,15 kgm = 18.552.815 kgcm M tot2 18.552.825 = = = 1.222,465 kg/cm2 σab Wab 15.176,551
σaa
b. Gaya geser setelah komposit.
18.552.825 110.081,50 2
9m
Gambar 5.14 Beban Merata Geser Setelah Komposit VA = 56,225 kN = 5.622,5 kg c. Gaya geser akibat beban hidup Gaya geser maksimum diperoleh jika UDL + KEL tidak simetris. 100% D 50% D lebar 2 jalur kendaraan
A
B
B
= 168,537 kg/cm2
1 18.552.825 1 = = 62,709 x n 39.175,543 7,552
gp.VA
Gambar 5.15 Gaya Geser Akibat UDL + KEL Tak Simetris 62,709 kg/cm2 168,537 kg/cm2
387,995 kg/cm2
62,709 kg/cm2 556,532 kg/cm2
•
Σ MB = 0 VA x 9 – q1 x 5,5 x 5,25 – q2 x 1,5 x 1,75 = 0 Va = (19.440 x 5,5 x 5,25) + (9.720 x 1,5 x 1,75) 9
387,995 kg/cm2
1.222,465 kg/cm2
1610,46 kg/cm2
=
Gambar 5.12 Tegangan Komposit 5.2.5 Gaya Geser a. Gaya geser sebelum komposit. q D1 = 4.176,933 kg/m
A
B
B
586845 9
= 65.205 kg
5.2.6 Kontrol Lendutan Persyaratan untuk lendutan (L = 9 m) 1 1 • ∆ ijin = L = x 9 00 800 800 = 1,125 cm .....(BMS 6.8.2) • Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :
-
gp.vA
Gambar 5.13 Beban Merata Geser Sebelum Komposit • Σ MB = 0 VA x 9 - QD1 x 9 x 4,5 4.176,933x 9 x 4,5 = 18.796,19 kg Va = 9
∆0(UDL + KEL)
= 5
384
= 5
QL λ 4 E Ix 97 , 2 x (900 ) 4
384 2,1 x 10 6 x 498.000
= 0,794 cm < ∆ ijin = 1,125 cm.............OK Jadi profil 900 x 300 x 18 x 34 dapat dipakai 5.3
Perhitungan Shear Connector Untuk jarak perhitungan shear connector (BMS 7.6.8.3) tidak boleh melebihi nilai sebagai berikut
13
• 600 mm • 2 x tebal lantai • 4 x tinggi shear connector Tinggi minimum dari paku shear connector adalah 75 mm dan jarak antara paku shear connector dengan ujung flens gelagar tidak boleh kurang dari 25 mm. Untuk diameter paku shear connector tidak boleh melebihi : • 1,5 x tebal plat flens bila plat memikul tegangan tarik. • 2,0 x tebal plat flens bila tidak terdapat tegangan tarik. Digunakan shear connector jenis paku / stud dengan data – data sebagai berikut : = 25 mm < 1,5 x 34 = 51 mm • Diameter • Tinggi total = 100 mm • Jarak melintang antar stud = 130 mm • Kuat beton fc’ = 35 MPa → σc = 0,4 fc’ σC = 0,4 x 35 = 14 Mpa 5.3.1 Kekuatan Stud Connector (Q) Ec = 0,041 W 1,5
fc '
= 0,041 x 24001,5 x = 28.519,03 Mpa
35
Gambar 5.15 Stud connector
= 0,5 Asc (fc’.Ec)0,5 = 0,5 x (0.25 x 3,14 x 252) x (35 x 28.519,03)0,5 = 245087,45 N Qn
Asc x fu = 490,63 x 500 = 245315 N Qn ≤ Asc x fu 245087,45 N ≤ 245315 N............................OK Vh = C Ac = beff x tb = 2250 x 200 = 450.000 mm2 C1 = As.fy = 36400 x 290 = 10.556.000 N C2 = 0,85 fc’.Ac = 0,85 x 35 x 450000 = 13.387.500 N N
C3 =
∑ Qn n =1
( untuk komposit penuh C3 tidak menentukan) C = C1 ( menentukan ) Jumlah stud Connector ( n ) = Vh = 10556000 = 43,07 Qn
245087,45
≈ 45 buah
Jadi jumlah shear connector stud yang dibutuhkan sepanjang balok adalah : 2n = 2 x 45 = 90 buah Jarak shear connector = 900/45 = 20 cm 5.3.2
Jarak Pemasangan Shear Connector S = 200 mm 86
130
86
200
200
200
200
d = 25 mm
912
WF 900 x 300 x 18 x 34
Gambar 5.16 Pemasangan stud connector BAB VI KONSTRUKSI PEMIKUL UTAMA 6.1 Umum a. Beban Mati (Untuk Satu Rangka) • Berat trotoar Berat pelat trotoar = 3120 kg/m • Berat pejalan kaki Beban nominal trotoar = 5 kPa = 500 kg/m2 (akibat pejalan kaki) ..... (BMS 2.3.9) = q x λ …………..…(BMS 2.3.9) = 500 x 5 = 2500 kg/m QD1 = 5620 kg/m Beban PD1 = 1 m x 5620 kg/m = 5.620 kg • Berat pelat lantai kendaraan 1 Beban PD2 = x 3120 x 9 2 = 14.040 kg • Berat gelagar melintang → (g = 286 kg/m) Beban PD3 = 1 x 286 x 9 x 1,1 2 = 1.415,7 kg • Berat gelagar memanjang → (g = 106 kg/m) Beban PD4 = 1 x 106 x 5/1,2 x 9 x 1,1 2 = 2186,25 kg • Berat aspal 1 Beban PD5 = x 715 x 7 2 = 2.502,5 kg
14
Jadi PD TOT = ( PD1 + PD2 + PD3 + PD4 + PD5 ) 1.0 m 5.5 m 1.5 m 1.0 m = (5.620 + 14.040 + 2186,25 + 1.765,5 + 2.502,5) q1 100% D = 26.114,25 kg q 2 50% D Jadi P mati = 26.114,25 kg P rangka adalah beban yang diakibatkan berat sendiri struktur B A 9.0 m rangka batang tersebut Direncanakan profil Gambar 6.3 Pembebanan Akibat Beban ”D” :Horisontal Atas = WF 400 x 400 x 20 x 35 Jadi : :Horisontal Bawah = WF 400 x 400 x 20 x 35 VUDL = 26.833,33 kg :Diagonal VKEL = 38.237,5 kg Tepi (frame 4, 5 dan 36, 37) = WF 400 x 400 x 21 x 21 V UDL = 26.833,33 kg (dibebankan pada titik Tengah (frame 6 -35) simpul sepanjang = WF 400 x 400 x 15 x 15 bentang) V KEL = 38.237,5 kg (dibebankan pada titik Berat Rangka Total = 99715,53 kg terkritis) Berat Pelat penyambung + Ikatan angin = 20% x Berat Rangka V /2 V V V V V V V V V V V V /2 = 20 % x 99715,53 = 19.943,11 kg Prangka total = 99.715,53 + 19.943,11 = 119.658,64kg Prangka = 119.658,64: (12 x 2) = 4.985,77 kg P = Pmati + Prangka Gambar 6.4 letak beban P (hidup) pada rangka utama = 26.114,25 + 4.985,77 = 31.100,03 kg d. Beban Angin Menurut BMS’92 gaya nominal ultimate pada Gaya batang Akibat Beban Mati P bangunan atas : TEW = 0,0006 x CW x VW2 x Ab ....... (kN) Dimana : P/2 P/2 P P P P P P P P P P P CW = Koefisien seret (tabel 2.9 BMS’92) = 1,2 (bangunan atas rangka) VW = Kecepatan angin rencana = 30 m/det. (>5 km dari pantai) Ab = Luas ekivalen bagian samping jembatan b. Beban Hidup (m2). • Beban terbagi rata (UDL) TEW = 0,0012 x CW x VW2 ...... (kN/m) U Beban yang bekerja : QUDL = q x λ x K TD Wa Wa = 800 x 5 x 2 = 8.000 kg/m 6
5
4
3
6'
5'
4'
3'
2
2'
1
UDL
3
4
5
6
6'
5'
4'
1'
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
UDL
3'
2
2'
1
1'
1.0 m
5.5 m
A
1.5 m
1.0 m TEW1
q1
q2 9.0 m
B
Gambar 6.2 Pembebanan Akibat UDL
LEA CORP
Wb
Wb
Gambar 6.5 Beban Angin Pada Konstruksi Jembatan Wa
Wa
-
•
q1 = 100 % x UDL = 100 % x 8.000 = 8.000 kg/m - q2 = 50 % x UDL = 50 % x 8.000 = 4.000 kg/m Beban garis (KEL) PKEL = (1 + DLA) x P = (1 + 0,3) x 4.400 x 2 = 11.440 kg/m
TEW2
Wb
LEA CORP
Wb
Gambar 6.6 Beban Angin Pada Konstruksi Beban Hidup
15
Untuk jembatan rangka : Ab = 30 % x Luas yang dibatasi batang – batang terluar = 30 % x (12 λ + 11 λ) x
h 2
= 30 % x {(12 x 5) + (11x5)} x = 159,39 m2
9,24 2
Beban konstruksi lantai kendaraan : TEW1 = 0,0006 x 1,2 x 302 x 159,39 = 103,29 kN Beban hidup : TEW2 = 0,0012 x 1,2 x 302 = 1,296 kN/m Beban Ikatan angin Atas : CD 1 Wa = xT EW 1 x AB + CD Σλ 55 = x 103,29 x 1 60 + 55 11 = 4,49 kN Beban Ikatan Angin Bawah : AB 1 Wb1 = xT EW 1 x AB + CD Σλ 60 = x 103,29 x 1 60 + 55 12 = 4,49 kN Wb2 = λ x TEW2 = 5 x 1,296 = 6,48 kN Wb = Wb1 + Wb2 = 4,49 + 6,48 = 10,97 kN e. Beban Gempa Wn total : • Berat plat lantai kendaraan = 0,2 x 9 x 60 x 2.400 = 259.200 kg • Berat trotoar = 2 x 0,2 x 1 x 60 x 2.400 = 57.600 kg • Berat aspal = 0,05 x 7 x 60 x 2.200 = 46.200 kg • Berat gelagar memanjang = 106 x 60 x 8 = 50.880 kg • Berat gelagar melintang = 286 x 9 x 13 = 33.462 kg • Berat Struktur Utama - Horisontal atas = 2 x (11 x 5,04 x 283) = 31.379,04 kg - Diagonal 9 Tepi : = 2 x (4 x 6,78 x 197) = 10.685,28 kg 9 Tengah : = 2 x (20 x 8,84 x 140) = 49.504 kg - Horisontal bawah = 2 x (12 x 5 x 283) = 33.960 kg = 572.870,32kg
Berat ikatan angin atas, ikatan angin bawah, berat gelagar memanjang, dan berat sambungan diasumsikan menerima beban sebesar 10% dari berat pelat beton. = 10 % x 259.200 = 25.920 kg Maka WTOT = 572.870,32 + 25.920 = 598.790,32 kg • Koefisien dasar gempa ”C” 3
T = 0,085 H 4 (bangunan baja) Dimana : H = Tinggi dasar bangunan ke level tertinggi (ft) Maka : T = 0,085 x (92,4 ) 4 = 2,533 Dalam perencanaan ini, lokasi terletak di pulau Jawa maka termasuk ke dalam zone gempa daerah 4.Untuk tanah zona gempa (gambar 2.15 BMS ’92) tanah sedang didapat : C = 0,18 WTP = Wm tot = 788,41 ton • Faktor tipe bangunan ”S” S = 1F F = 1,25 – 0,025 n Dimana : n = Jumlah sendi yang menahan deformasi arah lateral. F = (1,25 – 0,025 x 2) = 1,2 ≤ 1,0 Maka → S = 1,0 • Faktor kepentingan ”I” Berdasarkan BMS 2.4.7.3 tabel 2.13 Digunakan Iminimum = 1,0 • Perhitungan beban geser gempa 788,41 = 197,1 ton WTP = 3
4
= kh x I x WTP → kh = C x S = C x S x I x WTP = 0,18x 1,0 x 1,0 x 197,1 = 35,478 ton = 33.757 kg Gaya Geser Total arah memanjang
TEQ
TEQ
= 35478 kg = 35,478 ton
F(y) Q = 0,5 TEQ = 17,739 ton Gaya Geser Total arah melintang TEQ F(x) Q
= 35478 kg = 35,478 ton = TEQ = 35,478 ton
16
Gaya batang kombinasi Pembebanan terdiri dari Beban mati, Beban hidup dan Beban angin: Dari Hasi analisa menggunakan SAP 2000 didapatkan gaya batang terbesar sebesar : Batang Horisontal atas (frame 38 - 48) : - tekan max = 629216,83 kg
Batang Horisontal bawah (frame 49 - 60) : - tarik max = 616514,76 kg Batang Diagonal tepi (frame 4, 5 dan 36, 37): - tekan max = 379931,43 kg - tarik max = 324722,04 kg Batang Diagonal tengah (frame 6 -35) : - tekan max = 248840,3 kg - tarik max = 220643,98 kg 6.3 Desain Rangka dan Kontrol Stabilitas Profil DESAIN PROFIL: 6.3.1 Batang Horisontal Atas Dari hasil SAP 2000, Pu = -629216,83 kg Direncanakan profil: WF 400 x 400 x 20 x 35 o
h tw
314 20 665 λR = 290 bf 405 = 2.tf 70 250 λR = 290
Kontrol Penampang
=
5.79
= 14.68
}
h tw
}
bf 2.tf
<
<
λR
OK !!
λR
OK !!
≥ ≥ ≥
Pu 616514,76 616514,76 kg
OK!!
6.3.3 Batang Diagonal o Batang Diagonal Tepi Batang tekan Pu = -366218,72 kg Direncanakan profil: WF 400 x 400 x 21 x 21 o Kontrol tekuk Elastis Lk 677 ,9 = = 69 ,53 < 200 λ= iy 9,75 o Kontrol Penampang h tw
=
λR
=
bf 2.tf
=
λR
=
314 21 665 290 408 42 250 290
= 14.95 = 39.05 =
9.71
= 14.68
}
h tw
}
bf 2.tf
<
<
λR
OK !!
λR
OK !!
Kontrol Kelangsingan Struktur
o
678 17.5 678 = 9.75
λx
=
λy
=
38.7
=
69.5
69.5 => λc =
}
λy
=
0.25
<
λc
<
1.2
Ag
fy w
=
251
=
λ
=
69.5
λ fy π E = 0.82
λmax =
Pn
Cek : Ф Pn 0,85 533309,52 453313,09 kg
o
o
= 39.05
Cek : Ф Pn 0,9 891669,05 757918,7 kg
Batas Putus Pu = Ø Fu An U = 0.75 x 5.000 x 345,7 x 0,9 = 1166737,5 kg > 629216,83 kg………………. OK ‼ 6.3.2 Batang Horisontal Bawah Sehingga diperoleh Batang tarik Pu = 616514,76 kg Direncanakan profil: WF 400 x 400 x 20 x 35
Kontrol tekuk Elastis Lk 500 λ = = = 48 , 07 < 40………………………..OK iy 10 , 4
= 15.70
Kontrol Kelangsingan Struktur
o
Kontrol Kelangsingan
Lk 503 , 4 = = 48 , 4 < 240……………… OK! λ = iy 10 , 4 o Kontrol Kekuatan Batang Tekan Batas Leleh Pu = Ø fy Ag = 0.9 x 2900 x 360,7 = 941427 kg > 629216,83 kg ………………. OK !
=
=> w = 2900 = 1.36
≥ ≥ ≥
1.6
=
-
69.5 290 3.14 210000 1.43 0.67
λc
= 1.36
533309.52 kg
Pu 366218,72 366218,72 kg
OK !!
o Batang Diagonal Tengah Batang tekan Pu = -248840,3 kg Direncanakan Profil :WF 400 x 400 x 15 x 15 o λ=
o
Kontrol tekuk Elastis Lk 883 ,75 = = 92 ,64 < 200 iy 9,54
Kontrol Penampang
17
h tw
=
λR
=
bf 2.tf
=
λR
=
314 15 665 290 402 30 250 290
= 20.93 = 39.05 = 13.40 = 14.68
}
Wb1 =
h tw
}
<
bf 2.tf
λR
<
λR
OK !!
884 16.6 884 = 9.54
λx
=
λy
=
53.2
}
λ
=
=
92.6
92.6 => λc =
λy
=
0.25
<
λc
<
1.2
Ag
fy w
=
179
Cek : Ф Pn 0.85 313425.2 266411.42 kg
≥ ≥ ≥
Pu 248840.3 248840.3 kg
Pn
=
=> w = 2900 = 1.65
fy E
=
92.6 290 3.14 210000
1.6
-
1.43 0.67
313425.2
kg
= 1.65
λc
o
OK !!
Dari hasil SAP 2000 didapatkan lendutan Sebesar = 0.108731 m = 10,8 cm < 12 cm..............................OK o
BAB VII KONSTRUKSI SEKUNDER Ikatan Angin Atas 2,71 KN
5,41 KN
5,41 KN
5,41 KN
5,41 KN
5,41 KN
5,41 KN
+ 55.43
Wb2 =
λ
.
=
5
.
5,41 KN
5,41 KN
5,41 KN
5,41 KN
1.56 =
Wb = Wb1 +
Wb2
= 5.39 +
7.8
2,71 KN
h tw
=
λR
=
bf 2.tf
=
λR
=
108 7 665 290 150 20 250 290
=
15,43
=
39,05
=
7,50
=
14,68
λx
=
λy
=
λmax
=
900 = 140.85 6.39 500 = 133.33 3.75 λx
Wa =
CD AB
=
+ CD 55.4326
. .
TEW1 123.94
.
60 + 55.4326 = 5.41 KN
•
1
jml lap CD . 1
Beban ikatan angin bawah (Wb)
11
=
KN
13.19 KN
}
h tw
}
bf 2.tf
<
<
}
=
λ
λR
OK !!
λR
OK !!
141
λ fy π E = 1.67
= 140.85 => λc =
λc
Beban ikatan angin atas (Wa)
7.8
Kontrol Kelangsingan Struktur
IKATAN ANGIN ATAS
•
12
TEW2
PLAT SIMPUL
Gambar 7.1 Ikatan Angin Atas
1
Kontrol Penampang
6.4 Kontrol Lendutan Syarat lendutan rangka batang pada BMS 7- K7 pasal 7.2.3.3 adalah sebesar L ∆ = 500
7.1
60
.
Ikatan angin direncanakan berdasarkan gaya batang terbesar dari perhitungan SAP 2000 yaitu : Batang vertikal → S maks = - 20952,6 kg Batang diagonal → S maks = - 15523,77 kg a. Batang vertikal Profil yang dipakai : WF 150 x 150 x 7 x 10 Gaya yang terjadi : N = 20952,6 kg Panjang tekuk : Lkx = 9 m = 900 cm Lky = 5 m = 500 cm
92.6
λ π = 1.1
λmax =
jml lap AB . 123.94 . 1
= 5.37 KN
Kontrol Kelangsingan Struktur
o
.
+ CD 60
=
OK !!
TEW1
AB AB
>
1.2
• Kekuatan nominal : fy Pn = Ag w
141 290 3.14 210000
1.25λċ²
=> w =
=
=
40.1
2900 = 3.47
= 3.47
33550.816 kg
• Kekuatan rencana :
Pn ≥ Pu Ф 0.85 33550.816 ≥ 20952.6 28518.19 kg ≥ 20952.6 kg OK!! b. Batang diagonal Profil yang dipakai : WF 150 x 100 x 6 x 9 φ baut = 19 mm φ perlemhan = φ baut + 3 mm = 19 + 3 = 22 mm Gaya yang terjadi : Cek :
18
N = -14668,95 kg
db = 18 mm → BJ 50 tp = 10 mm → BJ 50
P
Panjang tekuk : L = 52 + 52 = 7,0716 m Lk = kc x L = 1 x 7,0716 = 7,0716 m • Kontrol kelangsingan sebagai batang tarik : λ max =
Lk
i min
..... (LRFD 7.6.4)
= 707,16 707,16 = 298,37 ≤ 300 → OK!! 2,79
2,37
• Kontrol kekuatan leleh : φ Pn = φ x fy x Ag ..... (LRFD 10.1.1-2.a) = 0,9 x 2900 x 26,84 = 70052,4 kg > 14668,95 kg → OK!! • Kontrol kekuatan patah : φ Pn = φ x fu x Ae ..... (LRFD 10.1.1-2.b) = 0,75 x 5.000 x 14,787 = 55453,75 kg > 14668,95 kg → OK!! • Kontrol kekuatan / Block Shear : Karena putus geser > putus tarik Φ Pn = φ [( 0,6 x fu x Anv ) + ( fy x Agt ) ] = 0,75 [(111.240) + ( 2.900 x 10,8 )] = 106.920 kg > 14668,95 kg → OK!! 7.1.1 Sambungan 1
Jumlah baut yang dibutuhkan : Sv = = 7763,66 - n φ Rn 4768,88 = 1,63 baut ≈ 4 baut • Sambungan batang diagonal ke plat simpul Gaya batang maksimum → SD = 14.668,95 kg Jumlah baut yang dibutuhkan : S 14668,95 D = = - n φ Rn 4768,88 = 3,07 baut ≈ 4 baut • Sambungan plat simpul ke rangka utama V = 551,67 kg H = 10869,33 kg Dipakai sambungan las sudut dengan design sebagai berikut : Panjang las → L = 200 mm
10869,33 = 543,47 kg/cm2 20
fu =
Kekuatan untuk tebal las 1 cm φ fn = φ . 0,6 . F70xx = 0,75 x 0,6 x 70 x 70,3 x 1 = 2.214,45 kg Syarat : fu < φ fn → OK!! fu 543,47 = = 0,245 cm teperlu = φ fn 2214,45 aperlu
=
0,245 = 0,346 cm 0,707
2
aeff mks = 1,41
fu
t2 Fexx 5000 = 1,41 x
Gambar 7.2 Sambungan Ikatan Angin Atas o
Titik simpul 1 H
P
SD SV Gambar 7.3 Titik Simpul 1 P = 551,67 kg H = 10869,33 kg SD = 14668,95 kg SV = 7763,66 kg
70x70,3
x 6 = 8,59 mm
tebal plat = 10 mm Untuk : 7 < t ≤ 10 didapat : ..... (LRFD 13.5.3.2) amin = 4 mm amaks = 10 – 1 = 9 mm aeff maks = 8,59 mm Jadi dipakai a = 9 mm • Titik simpul 2
SD1 P = 20.952,6 kg
SD2 Gambar 7.4 Titik Simpul 2
19
V = 20.952,6 kg SD1 = 14.668,95 kg SD2 = 14.668,54 kg • Sambungan batang diagonal ke pelat simpul. Gaya batang maksimum yang bekerja SV = 14.668,95 kg db = 18 mm → BJ 50 tp = 10 mm → BJ 50
BALOK MELINTANG IKATAN ANGIN BAWAH
35
35
80 35
35
370
70
50 70
70
70 50
50
I/1
70
I/1
BAUT D-18
80
50
BEAM
50 80 80 80 80 80 80 100 80 80 80 80 80 80 50
Jumlah baut yang dibutuhkan : 14668,95 Sv - n = = φ Rn 4768,88 = 3,07 baut ≈ 4 baut • Sambungan plat simpul ke batang vertikal. Gaya batang maksimum → V = 20.952,6 kg Jumlah baut yang dibutuhkan : S 20.952,6 D = = - n φ Rn 4768,88 = 4,39 baut ≈ 5 baut 7.2 Ikatan Angin Bawah 6,59 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
13,19 KN
6,59 KN BOTTOM CHORD PROFIL WF
IKATAN ANGIN BAWAH
BALOK MELINTANG
PLAT SIMPUL POT I-I
BALOK MEMANJANG
Dimensi batang diagonal Profil yang dipakai : WF 150 x 150 x 7 x 10 Gaya yang terjadi : N = 23331,18 kg Panjang tekuk : Lk Imin =
λ max
Lk = 3,75 x 100 = 375 cm φ baut = 19 mm φ lubang = 19 + 3 = 22 mm
P
7.2.2. Sambungan • Sambungan batang diagonal ke pelat simpul
Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal : S = 22.216,85 kg Pakai baut d = 18 mm → BJ 50 Tebal pelat t = 10 mm → BJ 50 Jumlah baut yang dibutuhkan : S 22.216,85 D = = - n φ Rn 4768,88 = 4,65 baut ≈ 6 baut • Sambungan pelat simpul ke gelagar melintang Gelagar melintang → WF 900 x 300 x 18 x 34 Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal : P = sin α x 22.216,85 kg = 19.431,29 kg (tekan) Pakai baut db = 18 mm → BJ 50 Tebal pelat tp = 10 mm → BJ 50 Jumlah baut yang dibutuhkan : S 19.431,29 D = = - n φ Rn 4768,88 = 4,07 baut ≈ 6 baut 7.3 Portal Akhir Pembebanan dari portal akhir ini didapat dari : • reaksi ikatan angin atas • reaksi ikatan angin bawah dan untuk beban vertikalnya adalah beban rangka Beban- beban angin adalah sebagai berikut : a. beban angin atas (Rc) = (5,4 x 5) + (0,5 x 5,4) = 29,76 KN b. beban angin bawah (Ra) = (13,19 x 6) + (0,5 x 13,19) = 85,745 KN 2 9 ,7 6 K N RC
8 5 ,7 4 K N RA
Gambar 7.7 Portal Akhir
20
Mc = Mg = 9.931,85 kgm V = 1.582,51 kg N = 1.628,84 kg 7.3.1 Balok Portal Akhir Digunakan profil WF 250 x 125 x 6 x 9 dengan mutu baja BJ 50 Dari perhitungan SAP diperoleh : Mc = Mg = 9.931,85 kgm V = 2.381,55 kg N = 1.576,48 kg Vu ≤ φ Vn 2.381,55 ≤ 0,9 x 26.100 2.381,55 ≤ 23.490 → OK!! Balok kuat terhadap geser !!! 7.3.2 Kolom Portal Akhir Beban yang bekerja pada kolom portal yang diperoleh dari SAP : Pu = 23.535,25 kg V = 1576,48 kg M = 9.931,85 kgm Digunakan profil WF 400 x 400 x 13 x 21 dengan mutu baja Kontrol terhadap kolom
⎛ Mux
Pu 2φ c Pn
+ ⎜⎜
⎝ φ b Mnx
+
Profil gelagar memanjang WF 450 x 300 x 10 x 15
• •
Pelat penyambung → tp = 10 mm ; Baut → db = 20 mm ; Jumlah baut yang diperlukan. 14.466,5 Pu n = = Vd 9.420 = 1.5 baut ≈ 3 baut • Sambungan pada gelagar melintang Jumlah baut yang diperlukan. 14.466,5 Pu n = = Vd 4.710 = 3.07 ≈ 6 baut (2 sisi) masing – masing sisi 3 buah baut
BJ 50 BJ 22
GELAGAR MEMANJANG WF 450.300.10.15 GELAGAR MELINTANG WF 900.300.18.34
BAUT D 20
PROFIL SIKU L 150.150.10
Muy ⎞
⎟ ≤ 1,00 ..... (LRFD 7.4-
φ b Mny ⎟⎠
7a)
⎛
993.185 992.343 ⎞ + ⎟ 0,9 x 10.440.000 0,9 x 4.915.500 ⎝ ⎠ 0,03 + 0,33 ≤ 1,00 0,36 ≤ 1,00 ………………….OK Dari perhitungan kontrol di atas maka profil yang digunakan kuat sebagai portal a. Sambungan balok ke rangka utama 0,03 + ⎜
WF 400.400.13.21
•
Gambar 8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Memanjang 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Horizontal Bawah B/1
DIAGONAL
PELAT t = 20 mm
WF 250.125.6.9
RANGKA BAWAH
B/1
P = 314.634,60 kg Alat sambung yang digunakan adalah : • Baut → db = 24 mm ; • Pelat buhul → tp = 20 mm ; Jumlah baut yang dibutuhkan 314.634,60 Pu Gambar 7.9 Sambungan Balok ke Rangka Utama = n = φ Vd 16.956 Mu = 993.185 kgcm ≤ Mn=993.457,4 kgcm....OK = 18,5 ≈ 20 baut Sambungan tersebut cukup kuat menerima beban 8.3 Sambungan Konstruksi Rangka geser + lentur. Las t 10 mm
BJ 50 BJ 50
Baut Ø 19 mm
43
44
BAB VIII PERHITUNGAN SAMBUNGAN dan PERLETAKAN 8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar Memanjang Data – data perencanaan : • Profil gelagar melintang WF 900 x 300 x 18 x 34
42
41
40
47
39
48
5
4
49
38
7
6
50
8
9
51
11 12
10
52
13 24
53
27 28
25 26
54
55
29 30
56
31 32
57
33
58
34
35
59
36
37
60
21
Sambungan Batang Atas
E/1
E/2
G/1
G/2
G/2
RANGKA ATAS
E/2
RANGKA ATAS
8.3.1
PELAT t = 20 mm IKATAN ANGIN ATAS
DIAGONAL
E/1
PELAT t = 20 mm
a. Segmen 43 T = 323.437,47 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 Jumlah baut yang dibutuhkan 323.437,47 Pu = n = Vd 8.478 = 38,15 baut ≈ 40 baut Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 40 buah baut. b. Segmen 44 dan 42
-
Jumlah baut yang dibutuhkan 285508,27 Pu = n = Vd 8.478 = 33,67 ≈ 36 baut d. Segmen 46 dan 40 F/1
IKATAN ANGIN ATAS
G/1
PELAT t = 20 mm G/2
RANGKA ATAS
BJ 50 BJ 50
F/2
G/1
T = 285508,27 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; ¾ Pelat → tp = 20 mm ;
F/2
DIAGONAL
DIAGONAL
G/2
F/1
Gaya yang diterima penampang busur : T = 250.365,27 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
G/1
BJ 50 BJ 50
Jumlah baut yang dibutuhkan 310.212,57 Pu n = = Vd 8.478 = 36,5 ≈ 40 baut Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 40 buah baut. c. Segmen 45 dan 41
Jumlah baut yang dibutuhkan 250.365,27 Pu = n = Vd 8.478 = 29,53 ≈ 32 baut e. Segmen 47 dan 39 RANGKA ATAS
E/2
-
-
E/1
E/2
T = 310212,57 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 ¾ Baut → db = 24 mm ; ¾ Pelat buhul → tp = 20 mm ;
PELAT t = 20 mm IKATAN ANGIN ATAS
DIAGONAL
E/1
T = 202.332,44 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ;
BJ 50
22
¾ Pelat
-
→ tp = 20 mm
;
= 38 baut ≈ 40 baut
BJ 50
b. Segmen 53 & 56
Jumlah baut yang dibutuhkan 202.332,44 Pu = n = Vd 8.478 = 23,86 ≈ 24 baut
DIAGONAL
B/1
PELAT t = 20 mm
f.
Segmen 48 dan 38 RANGKA ATAS RANGKA BAWAH
D/1
B/1
T = 297.495,918 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 ¾ Baut → db = 24 mm ; ¾ Pelat → tp = 20 mm ;
BJ 50 BJ 50
PELAT t = 20 mm
-
D/1
DIAGONAL
PORTAL AKHIR
T = 125228,31kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; ¾ Pelat → tp = 20 mm ;
Jumlah baut yang dibutuhkan 297.495,91 8 Pu = n = Vd 8.478 = 35,09 baut ≈ 36 baut c. Segmen 52 & 57 DIAGONAL
B/1
BJ 50 BJ 50
PELAT t = 20 mm
-
Jumlah baut yang dibutuhkan 125.228,31 Pu = n = Vd 8.478 = 14,7 baut ≈ 16 baut 8.3.2 Sambungan Batang Bawah a. Segmen 54 & 55 DIAGONAL
RANGKA BAWAH
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
B/1
Gaya yang diterima penampang rangka bawah: T = 314.634,60 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 314.634,60 Pu n = = Vd 8.478
B/1
T = 264.706,66 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 264.706,66 Pu = n = Vd 8.478 = 31,22 baut ≈ 32 baut Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 32 buah baut. d. Segmen 51 & 58
23
B/1
PELAT t = 20 mm
RANGKA BAWAH
¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat buhul → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 135.395,52 Pu = n = Vd 8.478 = 15,97 baut ≈ 16 baut 8.3.3 Sambungan Batang Diagonal a. Segmen 4-5 & 36-37
B/1
D/1
T = 223.027,335 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 223.027,33 5 Pu = n = Vd 8.478 = 26,31 baut ≈ 32 baut e. Segmen 50 & 59 DIAGONAL
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL D/1
PORTAL AKHIR
Gaya yang diterima rangka diagonal : T = 178.820,14 k Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat buhul → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 178.820,14 Pu = n = Vd 8.478 = 21,45 baut ≈ 24 baut
B/1
PELAT t = 20 mm
T
f.
B/1
= 163.197,539 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 163.197,53 9 Pu = n = Vd 8.478 = 19,25 baut ≈ 20 baut Segmen 49 dan 60
b.
Segmen 6-7 & 34-35 Gaya yang diterima rangka diagonal : T = 123.224,95 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan : RANGKA ATAS
E/1
E/2
RANGKA BAWAH
RANGKA ATAS
E/2
DIAGONAL
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
IKATAN ANGIN ATAS
DIAGONAL
E/1
¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 123.224,95 Pu = n = Vd 8.478 = 14,54 baut ≈ 16 baut
PELAT t = 20 mm
PERLETAKAN BAJA RANGKA HORISONTAL BAWAH
c.
Segmen 8-9 & 32-33
T = 135.395,52 kg Profil WF 400 x 400 x 20 x 35 Direncanakan :
24
¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 46.228,87 Pu = n = Vd 8.478 = 5,45 baut ≈ 6 baut d. Segmen 24-25& 26-27
F/2
F/2
F/1
IKATAN ANGIN ATAS PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
G/1 G/2
RANGKA ATAS F/1
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
G/1
T = 33.705,25 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 33.705,25 Pu = n = Vd 8.478 = 3,97 baut ≈ 4 baut 8.4 Kontrol Pelat simpul
F/2
F/2
F/1
G/2
T = 87.041,39 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 87.041,39 Pu = n = Vd 8.478 = 10,26 baut ≈ 10 baut d. Segmen 10-11 & 30-31
IKATAN ANGIN ATAS PELAT t = 20 mm
DIAGONAL F/1
T = 74.238,24 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ; BJ 50 ¾ Pelat → tp = 20 mm ; BJ 50 - Jumlah baut yang dibutuhkan 74.238,24 Pu = n = Vd 8.478 = 8,78 baut ≈ 10 baut d. Segmen 12-13 & 28-29
V 25 = 33705,25 KG
V 54 = 314634,60 KG
V 26 = 33705,25 KG
V 55 = 314634,60 KG
Gambar 8.3 Gaya – gaya pada Pelat simpul
RANGKA ATAS
E/2
BATANG DIAGONAL
E/1
WF. 400.400.15.15
E/2
PELAT t = 20 mm
PELAT t = 20 mm
DIAGONAL
Garis Netral
IKATAN ANGIN ATAS RANGKA BAWAH WF. 400.400.20.35
E/1
T = 46.228,87 kg Profil WF 400 x 400 x 15 x 15 Direncanakan : ¾ Baut → db = 24 mm ;
BJ 50
Gambar 8.4 Detail Sambungan dan Pelat simpul Direncanakan : t = 20 mm h = 1000 mm mutu plat BJ 41
25
= 4100 kg/cm2 = 2500 kg/cm2 pembuatan lubang dengan bor Φ perlemahan = Φbaut + 1,5mm = 24mm + 1,5mm = 25,5 mm Kontrol Kekuatan Pelat Vu 2 Mu Nu + )2 + ( ) = 1 √( Φ Vt Φ Mn Φ Nnt 32 .556 ,77 2 8.100.622, 56 2 ) +( ) =1 √( 166 . 040 ,86 + 390 .402 856 . 080 21 . 175 .360 , 2 (0,62) < 1..........OK Jadi kekuatan pelat memnuhi terhadap beban yang bekerja 8.5 Perencanaan Perletakan • Direncanakan perletakan baja - Mutu baja = BJ 50 - Mutu beton = f’c 35 Mpa = 350 kg/cm Perletakan tepi (sendi) Dari hasil perhitungan didapatkan : S1 = tinggi pelat penumpu atas sendi = 14 cm S2 = tebal pelat pemumpu perletakan = 4,5 cm S3 = tebal pelat penyokong Vertikal = 5 cm S4 = tebal pelat vertikal penumpu = 3,5 cm S5 = tebal pelat lengkung penumpu = 5 cm 4) Perhitungan diameter engsel Didapatkan L = 50 cm V 379.016,14 = 0,8 x = 3,79 cm r = 0,8 x σ baja L 1600 x50 fy fu
Dari hasil analisa SAP 2000 didapatkan reaksi perletakan (tengah) - H = 0 - V = 379.016,58 1) Luas alas kursi / bantalan Ambil b = 45 cm > 40 cm 2)
Tebal kursi dan bantalan S1 = 0,5 x
3)
kg kg
3 xVxL = 0,5 x bxσ baja
3x379016,14 x50 45 x1600
= 14,05 cm Ambil S1 = 14 cm Garis tengah gelinding Direncanakan jari-jari gelinding (r1) = 35 cm 1 Б= = 0 , 014 2 r1 p .l γ² = 0,75.106 . L = 0,75.106. 379 .016 ,14 x 0,014 = 113 .704 .842 kg / cm 3 35
0, 7 5 x1 0 6 xP 0 , 75 x10 6 x 379016 ,14 = 35 x113704842 L .γ 2 = 71 cm ≈ 70 cm d5 = d4 + (2x2,5) = 70 + (2.2,5) = 75 cm d6 ambil 5,3 cm d4 =
d1 = 2.r = 2 x 3,79 = 7,58 cm diambil diameter = 8 cm d2 = d1 + (2 x 2,5) = 7,58 + (2 x 2,5) = 12,5 cm d d3 = 2 = 3,125 ≈ 3 cm 4 L = 50 cm b = 45 cm
d2
d1
d3
Gambar 8.6 : perletakan tepi ( ROL) S1
L
S3
S3
h
S3
S2
S2
S4
h
S5
9.1
BAB IX STRUKTUR BAWAH JEMBATAN Abutment Tepi arah Glenmore Perhitungan daya dukung tiang kelompok :
L
b
Gambar 8.5 : Perletakan Tepi ( SENDI) Perletakan tepi (Rol)
26
sb. x
Tiang pancang Ø 60 cm
sb. y
Gambar 9.6 Konfigurasi Tiang Group 9.1.6.1 Perhitungan beban 1. Beban mati (Wt) = 609.161,63 kg Wt 609 .161,63 = = = 152 .290, 41kg 4 jumlah perletakan 2. Beban Hidup 185.750 185 .750 VA = = = 92.875 kg 2 jumlah abutmen 3. Ta ( Tekanan Tanah ) Ta = 214,379 ton 4. Gaya Gesek ( HL ) HL = 100.486,75 kg ≈ 100,486 ton 5. Gaya Rem ( Rm ) Rm = 10 ton 6. Beban Angin ( A ) A = 8000,5 kg ≈ 8 ton 7. Gaya Gempa ( Hg) Hgatas = 35,478 ton Hgbawah = 91,374 ton 8. Tekanan tanah akibat gempa ( Tag ) Tag = 214,708 t Kombinasi I = M + H + Ta Kombinasi II = M + Ta + Gg + A Kombinasi III = Komb.I + Rm + Gg + A Kombinasi IV = M + Ta + Hg + Tag Kombinasi V = M + Hg + Gg + A Kombinasi VI = M + Ta Didapat kombinasi pembebanan terbesar yaitu kombinasi IV V = 152,290 ton Hy = 555,939 ton Hx = 126,852 ton My = 1274,925 ton-m Mx = 483,555 ton-m 9.1.6.2 Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv) Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv) akibat beban vertikal (V), horisontal (H) dan momen (M) pada kepala tiang (poer) adalah sebagai berikut : V Mx . Ymax My . Xmax + + Pv = n Σ Y2 Σ X2 n = jumlah tiang dalam group = 30 buah x = jarak sebuah tiang dengan sumbu netral grup tiang M = Momen pada kepala pondasi Σx2 = 38,88 m2
Σy2 = 170,1 m2 X max = 4,5 m Y max = 3 m a. Kombinasi IV : Pmax = 36,097 ton Pmin = -25,96 ton 9.1.6.3 Kontrol Kekuatan Tiang Dari Spesifikasi Wika Pile Classification (“Daya Dukung Pondasi Dalam” oleh Dr. Ir. Herman Wahjudi) direncanakan tiang pancang beton dengan : • Diameter : 60 cm • Tebal : 10 cm • Kelas : C • fc’ : 600 kg/cm2 • Allowable axial : 211,60 ton • Bending moment crack : 29,00 t-m • Bending moment ultimate : 58,00 t-m • Modulus elastisitas (E) = wc1,5 . 0,043 . fc' = 2.4001,5 x 0,043 x 60 = 39.161,647 MPa = 391.616,465 kg/cm2 • Momen inersia (I) 1 = π 60 4 − 40 4 64 = 510.508,806 cm4 9.1.6.4 Kontrol terhadap gaya aksial Pv max = 36,097 ton < Pijin = 211,60 ton → OK
(
•
)
Kontrol terhadap gaya lateral Daya dukung mendatar dihitung perumusan : k.D Ha = .δ a β dimana : k = 0,2.Eo. D-3/4.y-1/2 = 0,2.(28.N).D-3/4.y-1/2 = 0,2.(28.5).60-3/4.1-1/2 = 1,298 kg/cm3 β =
=4 4
dengan
kD 4 EI 1,298 x 60
4 x 391.616,465 x 510.508,806
= 0,00314 cm-1 Sehingga : Ha =
1,298 × 60 0,00314
x1
= 24.802,55 kg = 24,8 ton 190,066 H =
7,5
•
= 15,839 ton < Ha → OK Kontrol terhadap gaya momen
27
•
Momen maksimum pada tiang pancang dihitung dengan perumusan : ⎛ H ⎞ ⎟⎟ Mm = 0,2079.Mo = 0,2079. ⎜⎜ ⎝ 2.β ⎠ Perhitungan momen maksimum : ⎛ 15,839 ⎞ Mm = 0,2079. ⎜ ⎟ ⎝ 2.0,276 ⎠ = 5,955 t-m < Mcrack = 29 t-m → OK Kontrol defleksi Deflection at head untuk fixed-headed pile, Y =
H ( e + Zf 12 EI
)
3
ρmax 12.3.3
ρmin
0,85 x fc' x β1
600 x fy 600 + fy 0,85 x 35 x 0,81 600 = x 360 600 + 360 = 0,0418 = 0,75 x ρbalance ..... SNI 03 - 2847 - 2002 Ps.
ρbalance =
= 0,0314 1,4 = = 0,00389 ≈ 0,004 fy M x
sb. x
Zf = 1,8 T = 1,8 x
5
T ia n g p a n c a n g Ø 6 0 c m
EI nh
M y sb. y
Nh untuk lempung = 350 KN/m3 = 3,433 kg/cm3 Zf
= 1,8 x
5
391.616,465 x 510.508,806 3,433
= 256,055 cm = 2,561 m
H ( e + Zf Y = 12 EI
)3
P
=
15,839 (0 + 2,561)3 12 x 391.616,465 x 510.508,806 = 1,11 × 10-5 m = 0,001 cm Y < Ymaks = 1 cm → OK
9.1.7 Perencanaan Tulangan Abutment Dan Pilecap 9.1.1.1 Penulangan pilecap Data perencanaan : • fc’ = 35 MPa • fy = 360 Mpa • q = Lebar pilecap x tinggi pilecap x γ beton = 11 x 1,5 x 2,4 = 39,6 t/m • P = Dari gaya reaksi PV 1 tiang = 56,81 ton Berat Poer = 1,5 x 3 x 2,4 = 10,8 ton Mu = Ptiang pancang x (0,5 + 2) – berat poer x 1,5 = (56,81 x 2,5) – (10,8 x 1,5) = 125,825 tonm = 1.258.250.000 Nmm
• • • •
Tebal plat = Diameter tul utama = Diameter tul memanjang = Selimut beton = d = t - selimut beton = 1.352 mm
1,5 m 32 mm 32 mm 100 mm 0,5 φutama - φmemanjang
P
Gambar 9.8 Asumsi Perencanaan Penulangan Pilecap a. Koefisien Ketahanan Mu 1.258.250.000 = Rn = φ x b x d2 0,85 x 1.000 x 1.352 2 = 0,81 N/mm2 fy 360 m = = 0,85 fc' 0,85 x 35 = 12,101 2 m Rn ⎞⎟ 1 ⎛⎜ ρperlu = 1− 1− ⎜ fy ⎟⎠ m⎝ 2 x 12,101 x 1,418 ⎞⎟ 1 ⎛⎜ 1− 1− = = ⎟ 12,101 ⎜⎝ 360 ⎠ 0,0025 Syarat : ρmin < ρperlu < ρmax ρ alternatif = 4/3 * ρ perlu = 0,003 Pakai ρmin = 0,004 b. Luas Tulangan As perlu = ρ x b x d = 0,004 x 1.000 x 1.352 = 5.408 mm2 Digunakan tulangan φ 32 - 140 mm (As = 5.744,627 mm2) Untuk tulangan memanjang : As perlu = ρ x b x d
28
= 0,002 x 1.000 x 1.352 Dipakai → ρmin = 0,0043 = 2.704 mm2 b. Luas Tulangan Digunakan tulangan φ 32 - 280 mm (As = 2.872,313 As perlu = ρ x b x d mm2 ) = 0,0048 x 11.000 x 1.852 c. Kontrol geser poer = 87.599,6 mm2 Gaya geser yang terjadi : Digunakan tulangan φ 32 – 125 mm Vu = Jumlah reaksi tiang/lebar pile cap (As = 87.736,115 mm2) = 56,81 x 8/11 = 41,316 ton ( per meter lebar) Untuk tulangan memanjang digunakan : Vu = 41,316 ton = 413,16 kN As perlu = ρ x b x d Kekuatan beton : = 0,001945 x 12.000 x 1.752 = 40.891,68 mm2 φ Vc = 0,6 x 1 fc' bw d 6 Digunakan tulangan φ 32 - 200 mm = 0,6 x 1 35 x 1.000 x 1.352 (As = 48.254,863 mm2 ) 6 = 799.853,987 N = 799,854 kN Vu < φ Vc → Tidak perlu tulangan geser. Pasang tulangan geser praktis Φ 18 – 400 mm 9.1.7.2 Penulangan dinding abutment • Mmax = 483,555tm = 4,835.1010 Nmm • Tebal dinding abutment = 200 cm = 32 mm • Diameter tul utama • Diameter tul mmanjang = 32 mm • Selimut beton = 100 mm dx = t – selimut beton – 0,5 φutama – φmemanjang = 1.852 mm 0,85 x fc' x β1 600 x ρbalance = fy 600 + fy 0,85 x 35 x 0,81 600 = x 360 600 + 360 = 0,0418 ρmax = 0,75 x ρbalance ..... (SNI 03 - 2847 - 2002 Ps. 12.3.3) = 0,0314 1,4 = 0,00389 ≈ 0,004 ρmin = fy a. Koefisien Ketahanan Mu 4,835.1010 Rn = = φ x b x d2 0,85 x 11.000 x 1.852 2 2 = 1,507 N/mm 360 fy m = = 0,85 × 35 0,85 fc' = 12,101 2 m Rn ⎞⎟ 1 ⎛⎜ 1− 1− ρperlu = m ⎜⎝ fy ⎟⎠ =
⎛ 2 x 12,101 x 1,507 ⎞ ⎜1 − 1 − ⎟ ⎜ ⎟ 12,101 ⎝ 360 ⎠ 1
= 0,0043 Syarat : ρmin < ρperlu < ρmax
29
