TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALTERNATIF JEMBATAN PASAR MINGGU CONDET ( KONTRUKSI BAJA DENGAN KABEL PRATEGANG EKSTERNAL )

TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALTERNATIF JEMBATAN PASAR MINGGU – CONDET ( KONTRUKSI BAJA DENGAN KABEL PRATEGANG EKSTERNAL )

DIAJUKAN SEBAGAI SYARAT UNTUK MERAIH GELAR SARJANA TEKNIK STRATA I ( S – I )

Disusun oleh :

NAMA : Muhammad Niin NIM

: 0110311 - 031

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS MERCU BUANA

TERAKREDITASI A BERDASARKAN BADAN AKREDITASI NASIONAL PERGURUAN TINGGI NOMOR : 012/BAN-PT/AK-VII/SI/VII/2003 JAKARTA 2008

LEMBAR PENGESAHAN SIDANG SARJANA KOMPREHENSIF LOKAL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS MERCU BUANA

Q

Tugas akhir ini untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik jenjang pendidikan strata I ( S – I ) program studi teknik sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Mercu Buana, Jakarta Judul Tugas Akhir : PERENCANAAN JEMBATAN ALTERNATIF PASAR MINGGU - CONDET DENGAN KABEL PRATEGANG EKTERNAL Disusun Oleh : Nama

: MUHAMMAD NIIN

NIM

: 0110311-031

Jurusan / Program studi : TEKNIK SIPIL Telah diajukan dan dinyatakan LULUS pada sidang sarjana : Tanggal : 29 – 11 - 2008 Dosen Pembimbing

Ir. Edifrizal Darma, MT. Mengetahui

Ketua Sidang

Ketua Program Studi Teknik Sipil

Ir. Edifrizal Darma, MT. UNIVERSITAS MERCUBUANA

Ir. Mawardi Amin, MT. I

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

ABSTRAK

ABSTRAK

Perencanaan Struktur Atas Jembatan Alternatif pasar minggu – Condet dengan Kabel Prategang Eksternal dengan bentang ± 80 m, Muhammad Niin, 0110311-031, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Universitas Mercu Buana. Dosen Pembimbing : Ir. Edifrizal Darma, MT.

Salah satu jembatan yang menghubungkan dua daerah yang terpisah oleh sungai ciliwung yang cukup lebar dan merupakan jalur lalulintas yang sangat penting dan ramai yang dilewati oleh masyarakat kedua daerah tersebut, yang biasanya menggunakan jembatan gantung dan hanya dilewati oleh pejalan kaki dan sepeda motor, kini telah hancur dan patah akibat diterjang banjir pada tahun 2007, sehingga lalulintas yang menghubungkan kedua daerah tersebut terganggu. Dua hal yang sangat berpengaruh dalam perencanaan jembatan di atas kali ciliwung adalah faktor banjir dan sampah, besarnya beban banjir pada suatu struktur dipengaruhi oleh sampah yang menghalangi jalan lancarnya air untuk melewati jambatan tersebut sehingga jembatan tersebut terbebani oleh menumpuknya sampah jadi apabila jembatan tersebut dibuat lebih tinggi diatas dasar tanah maka struktur jembatan tidak terkena beban banjir. Pada penulisan ini penulis hanya akan membahas tentang pengaruh kabel prategang eksternal pada struktur jembatan sebagai penguat pembebanan pada struktur jembatan. Kata kunci : Jembatan baja, Kabel prategang eksternal.

UNIVERSITAS MERCUBUANA

II

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

KATA PENGANTAR

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada ALLAH SWT. Karena rahmat hidayah-NYA penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul’’ Perencanaan Jembatan Alternatif Pasar Minggu – Condet dengan Kabel Prategang Eksternal’’ dengan baik, sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar program pendidikan Strata Satu ( S – I ) pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana Jakarta. Pembuatan

Tugas

Akhir

ini

dimaksudkan

untuk

meningkatkan

kemampuan penulis dalam merencanakan struktur ( Khususnya struktur atas jembatan dengan perkuatan kabel prategang eksternal ). Dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini, penulis banyak dibantu oleh berbagai pihak, dengan penuh rasa hormat, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Edifrizal darma, MT. Selaku dosen pembimbing dan koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil, Fakultas teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana jakarta yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, serta meluangkan waktu selama penyusunan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Mawardi Amin, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana Jakarta


III

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

KATA PENGANTAR

3. Bapak Ir. Zainal Abidin Shahab, MT. yang telah memberikan dorongan dan bimbingan yang serta memberikan ide untuk mengembangakan karya tulis ini menjadi sebuah skripsi. 4. Ayah dan Ibu tercinta, kakak-kakak, adik, nenek, cing, cang

dan

semua keluarga yang telah memberikan doa, terutama kepada Ust. Yasin al bintari, Habib hasan bin jafar assegaf yang telah memberikan doa, serta dukungan dan semangat untuk menyelesaikan skripsi ini. 5. Pada sahabatku dikampus diantaranya, Hidayatullah, Husein,Bapak Hardi, Bapak sony, Suwondo, Warmad, Rudi, Ali, Anita sari, Fetty, Ike, Khoirul, Nazuar, dan semuanya, karena merekalah semua sehingga saya lebih bersemangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Para sahabat di rumah, Nawi ismail, Juju, Nuraini, Rojaka, Jalih, Dodi, IIF, Rosad, Saidul amin, Sari, Ibing, Teguh, Mantri dan semua nya, yang telah mendoakan, sungguh karena mereka semualah sehingga saya lebih bersemangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Soni irawan, SE., Bapak Joko, Bapak Jono, Bapak Janan, SE., Bapak Raadi, Bapak Jubaer, Bapak andi serta rekan kerja PT. JAYA GAS

INDONESIA

cabang Bintaro jakarta

selatan yang telah

memberikan kesempatan menyelesaikan kuliah dan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, keterbatasan penulis

dan belum sempurna. Oleh

karena itu saran dan kritik sangat diharapkan untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini.


IV

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

KATA PENGANTAR

Akhir kata, mohon maaf atas kekurangannya dan penulis berharap semoga laporan ini kurang lebih dapat bermanfaat bagi pembaca dan perkembangan ilmu Teknik Sipil jurusan Teknik Sipil fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana Jakarta.

Jakarta, 29 - 11- 2008

Penulis


V

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI

Lembar Pengesahan..........................................................................................I Abstrak..............................................................................................................II Kata Pengantar................................................................................................III Daftar Isi..........................................................................................................VI Daftar Lampiran BAB I. PENDAHULUAN................................................................................I - 1 I.1 Latar Belakang..............................................................................I -1 I.2 Tujuan...........................................................................................I - 2 I.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah..........................................I - 2 I.4 Metode Penulisan.........................................................................I - 3 I.5 Sistematika Penulisan..................................................................I - 4

BAB II.TINJAUAN PUSTAKA......................................................................II - 1 2.1 Dasar Perencanaan Struktur Jembatan dan Pembebanan……II - 1 2.2 Material dan Pembebanan

....................................................II - 2

2.2.1 Material Kontruksi Baja.....................................................II - 2 2.2.2 Sifat Mekanik Material Baja..............................................II - 3 2.2.2.1 Elastisitas.............................................................II - 4 2.2.3 Kekuatan Material Baja....................................................II - 4


VI

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

2.3 Pembebanan

..........................................................................II - 9

2.3.1 Beban Primer....................................................................II - 9 2.3.1.1 Beban Mati............................................................II - 9 2.3.2 Beban Hidup...................................................................II - 10 2.3.2.1 Lantai kendaraan dan jalur lalulintas..................II - 10 2.3.2.2 Beban’’D’’...........................................................II - 11 2.3.2.3 Beban ‘’T’’...........................................................II - 13 2.3.2.4 Beban pada Trotoir............................................II - 14 2.3.2.5 Beban Kejut .......................................................II - 15 2.3.3 Beban Sekunder.............................................................II - 15 2.3.3.1 Beban Angin.......................................................II - 15 2.3.3.2 Gaya Rem...........................................................II - 16 2.3.3.3 Beban Pejalan kaki.............................................II - 17 2.4 Metode Desain.........................................................................II - 18 2.4.1 Desain LRFD ( Load Resistance Factore Design )…….II - 18 2.4.2 Kombinasi Pembebanan dan Faktor Beban...................II - 19 2.4.3 Faktor Reduksi Kekuatan...............................................II - 20 2.4.4 Desain LRFD Elemen Balok Lentur................................II - 21 2.4.4.1 Kondisi Batas Tekuk Lentur................................II - 21 2.4.4.2 Periksa Kelangsingan Penampang.....................II - 22 2.4.4.3 Periksa Pengaruh Tekuk Lateral........................II - 23 2.4.4.4 Kuat lentur rencana balok...................................II - 23


VII

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

2.4.5 Desain akibat Geser.......................................................II - 26 2.4.5.1 Perhitungan Geser Nominal...............................II - 26 2.4.5.1.1 Leleh pada Pelat badan..................................II - 26 2.4.5.1.2 Tekuk Inelastik Pelat badan........................... II - 27 2.4.5.1.3 Tekuk Elastik Pelat badan..............................II - 27 2.4.6 Desain Kombinasi Lentur dan Geser..............................II - 28 2.4.7 Desain dengan Analisis Plastik.......................................II - 28 2.4.8 Desain Kekakuan dan Lendutan.....................................II - 29 2.4.9 Desain LRFD Elemen Batang Tekan..............................II - 29 2.5.0 Penampang dengan kombinasi Gaya Aksial dan Momen Lentur..............................................................................II - 32 2.5.1 Desain Elemen Batang Tarik..........................................II - 33 2.5.1.1 Profil Komponen Struktur Tarik...........................II - 34 2.5.1.2 Persyaratan kuat Tarik dan tarik rencana...........II - 35 2.5.1.3 Penampang Efektif Mengalami Gaya Tarik……II - 36 2.5.2 Alat Sambung.................................................................II - 36 2.5.2.1 Sambungan Mutu Tinggi.....................................II - 37 2.5.2.2 Perencanaan Sambungan..................................II - 38 2.5.2.3 Kekuatan Nominal Baut......................................II - 38 2.5.2.4 Kekuatan Tarik Nominal Baut.............................II - 39 2.5.2.5 Keadaan Batas Ultimate baut.............................II - 39


VIII

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

2.5.2.6 Baut Geser ...................................................II - 39 2.5.2.7 Baut dalam Tarik...........................................II - 40 2.5.2.8 Baut Memikul Geser dan Tarik......................II - 40 2.5.3 Perencanaan Kabel...................................................II - 41 2.5.3.1 Karakteristik Kabel........................................II - 41 2.5.3.2 Jenis Kabel....................................................II - 42

BAB III. DESAIN PERENCANAAN DAN AWAL STRUKTUR 3.1 Desain Perencanaan.............................................................III - 1 3.2 Perancangan Awal................................................................III - 3 3.2.1 Pemilihan Lokasi........................................................III - 3 3.2.2 Type Struktur..............................................................III - 3 3.2.3 Bahan Spesifikasi Jembatan......................................III - 3 3.2.3.1 Data Fisisk Jembatan.....................................III - 3 3.2.3.2 Data Struktur Jembatan.................................III - 4 3.2.4 Perencanaan Gelagar Memanjang dan Melintang....III - 5 3.2.4.1 Perencanaan Kekuatan Gelagar....................III - 5 3.2.4.2 Beban Mati.....................................................III - 7 3.2.4.3 Beban Hidup...................................................III - 7 3.2.5 Perencanaan Kabel Prategang Eksternal..................III - 8 3.2.6 Analisa Perencanaan.................................................III - 9 3.2.6.1 Desain LRFD Balok Lentur.............................III - 9 3.2.6.2 Desai Geser.................................................III - 11


IX

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

3.2.6.3 Desain Kombinasi Geser dan Lentur...........III - 11 3.2.6.4 Desain Batang Tekan...................................III - 13 3.2.6.5 Desain Alat Sambungan...............................III - 15 3.2.7 Struktur Analisis Program SAP 2000.......................III - 18

BAB IV. PRELIMINARI DESIGN................................................................IV - 1 4.1 Data Perencanaan................................................................IV - 1 4.1.1 Rencana Jembatan....................................................IV - 1 4.1.2 Spesifikasi Beton dan Baja........................................IV - 2 4.1.3 Syarat Kekuatan........................................................IV - 2 4.2 Perencanaan Desain............................................................IV - 4 4.2.1 Perencanaan Gelagar Melintang...............................IV - 4 4.2.1.1 Beban Mati.....................................................IV - 4 4.2.1.2 Beban Hidup..................................................IV - 5 4.2.2 Pembebanan Gelagar Melintang...............................IV - 5 4.2.2.1 Periksa Profil.................................................IV - 7 4.2.2.2 Momen Lentur Ultimate.................................IV - 7 4.2.2.3 Periksa Kelangsingan...................................IV - 8 4.2.2.4 Periksa Tekuk Lentur....................................IV - 8 4.2.2.5 Gaya Geser..................................................IV - 10 4.2.2.6 Cek Kelangsingan........................................IV - 10


X

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

4.2.3 Kombinasi Pembebanan..........................................IV - 11 4.2.3.1 Beban Ultimate............................................IV - 11 4.2.3.2 Pengaruh kemiringan...................................IV - 13 4.2.3.3 Akibat Beban Mati........................................IV - 15 4.2.3.4 Akibat Beban Hidup.....................................IV - 16 4.2.3.5 Analisa Struktur............................................IV - 16 4.2.3.6 Pengaruh Kemiringan..................................IV - 18 4.2.3.7 Desain Kekakuan.........................................IV - 18 4.2.4 Perencanaan Gelagar Memanjang..........................IV - 19 4.2.4.1 Beban Mati...................................................IV - 19 4.2.4.2 Beban Hidup................................................IV - 20 4.2.4.3 Pembebanan Struktur..................................IV - 21 4.2.4.4 Desain Balok Lentur....................................IV - 21 4.2.5 Periksa Profil...........................................................IV - 23 4.2.5.1 Momen Lentur Ultimate...............................IV - 23 4.2.5.2 Periksa Kelangsingan Penampang.............IV - 24 4.2.5.3 Periksa pengaruh Tekuk Lentur..................IV - 24 4.2.5.4 Gaya Geser.................................................IV - 26 4.2.5.5 Cek Kelangsingan Penampang geser.........IV - 26 4.2.5.6 Desain Kekakuan.........................................IV - 27 4.2.5.7 Pembebanan Struktur Akibat Beban Bergerak.......................................................IV - 28 4.2.5.7 Kontrol terhadap Gaya Garis Lintang..........IV - 29


XI

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR ISI

4.2.6 Perencanaan Gelagar Memanjang ( Pinggir ).........IV - 30 4.2.6.1 Beban Mati...................................................IV - 30 4.2.6.2 Beban Hidup................................................IV - 31 4.2.6.3 Pembebanan Struktur..................................IV - 31 4.2.6.4 Beban Ultimate............................................IV - 32 4.2.6.5 Momen Lentur Ultimate................................IV - 33 4.2.6.6 Periksa Pengaruh Tekuk Lateral..................IV - 33 4.2.6.7 Gaya Geser Ultimate...................................IV - 34 4.2.6.8 Cek Kelangsingan penampang Geser.........IV - 35 4.2.6.9 Desain Kekakuan.........................................IV - 35 4.2.7.0 Pengaruh Kemiringan..................................IV - 36 4.2.7.1 Beban Ultimate............................................IV - 37 4.2.7.2 Akibat beban Hidup......................................IV - 38 4.2.8 Perencanaan Dimensi Kabel...................................IV - 41 4.2.8.1 Dimensi Kabel..............................................IV - 42 4.2.8.2 Kabel Memikul Gaya Tarik...........................IV - 42 4.2.8.3 Hubungan Antara Kabel dan Kekakuan.......IV - 43 4.2.8.4 Periksa Kelayakan Elemen Kabel................IV - 46 4.2.6.5 Perhitungan Perbandingan..........................IV - 48

BAB V. KESIMPULAN...............................................................................V - 1 5.1 Kesimpulan dan Saran..........................................................V - 1 DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................


XII

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN I.I Latar Belakang Jembatan merupakan suatu prasarana untuk menghubungkan daerah yang satu dengan yang lainnya, yang mempunyai arti penting bagi setiap orang

yang

melintasi

jembatan

tersebut

sebagai

akses

untuk

penyeberangan ke tempat lain yang dipisahkan oleh sungai, jurang, bukit, laut dan lain sebagainya. Jembatan Gantung Condet, yang berada di atas kali Ciliwung, selama puluhan tahun menjadi andalan warga dari Condet ke Pasar Minggu atau sebaliknya kini telah putus akibat banjir Sabtu (3/2/2007), keperkasaan air bah, ditambah gunungan sampah yang menyertainya, menghantam jembatan kebanggaan warga Condet itu, mengakibatkan patah di bagian tengahnya. jembatan ini menutup akses Pasar Minggu menuju Condet Jakarta Timur atau sebaliknya, Warga terpaksa memilih jalan alternatif yang jaraknya cukup jauh. Mereka harus memutar melalui jalan TB Simatupang atau Kalibata sehingga aktivitas mereka terganggu. Akibat putusnya jembatan gantung tersebut kini masyarakat sekitar membuat jembatan alternative dengan sebuah bambu yang dapat di lewati beberapa orang saja dan saling bergantian sehingga memakan waktu yang tidak efesien dan di khawatirkan rawan rubuh atau patah yang dapat membahayakan Masyarakat yang menyeberangi jembatan tersebut.


I-1

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

BAB I PENDAHULUAN

Dengan latar belakang tersebut penulis mencoba merencanakan dan mendesain sebuah jembatan alternative yang mampu dapat di lewati oleh kendaraan roda dua atau empat yang sesuai dengan keadaan daerah tersebut, sehingga berguna bagi masyaratakat yang akan menggunakan jembatan alternative tersebut sebagai akses penghubung antara Pasar Minggu dan Condet Jakarta Timur untuk beraktivitas. I.2 Tujuan Tujuan penyusunan TA, ini adalah untuk merancang struktur jembatan alternatif Condet – Pasar Minggu dengan struktur baja yang di perkuat dengan kabel prategang eksternal sebagai perkuatan, dan mengetahui sejauh mana kekuatan kabel prategang eksternal tersebut mampu menjadi perkuatan jembatan akibat pembebanan. Rancangan ini merupakan desain struktur alternatif dari jembatan yang telah di rancang dengan kontruksi jembatan gantung yang patah akibat terjangan banjir pada hari sabtu ( 3/2/2007 ).

I.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Dalam Perancangan penulis membatasi permasalahan sebagai berikut : a.

Penulis hanya mendesain jembatan struktur atas

b.

Panjang jembatan yang direncanakan sekitar ± 50 – 80 m dengan di atas Sungai Ciliwung

c.

Perencanaan Jembatan adalah struktur jembatan baja dengan kabel Prategang Eksternal.


I-2

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

d.

BAB I PENDAHULUAN

Perhitungan

pembebanan

untuk

gelagar

melintang

dan

memanjang e.

Perhitungan kabel eksternal prategang

f.

Sambungan – sambungan pada struktur baja diabaikan

g.

Modulus Elastisitas dianggap tetap

h.

Lebar jalan direncanakan untuk dua ( 2 ) jalur

i.

Struktur tumpuan jembatan tidak termasuk dalam perencanaan ini

j.

Perhitungan menggunakan desain LRFD

k.

Perhitungan hanya sebatas perbandingan menggunakan kabel dan tanpa kabel.

l.

Dalam perhitungan pembebanan akibat banjir dan beban tidak terduga diabaikan

m.

Perhitungan gaya – gaya akibat pembebanan dengan bantuan softwar perancangan struktur SAP 2000.

I.4 Metode Penulisan Dalam penulisan ini melakukan beberapa metode penelitian yaitu : 1. Studi pustaka Studi pustaka dilakukan dengan menelaah teori-teori yang terdapat dalam buku yang

berkenaan dengan jembatan baja dan segala

sesuatu yang akan di bahas dalam penulisan ini.


I-3

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

BAB I PENDAHULUAN

2. Data Lapangan Untuk Perencanaan suatu jembatan, penulis menggunakan data lapangan untuk merencanakan atau mendesain jembatan yang akan di lewati oleh jembatan tersebut dari pembebanan sampai bentuk jembatan yang akan direncanakan. 3. Simulasi Tahapan perencanaan untuk memperoleh hasil perencanaan yang optimal yaitu dengan coba-coba 4. Studi Kasus Perancangan Metode ini dimaksudkan untuk mencapai pemecahan yang ada, sehingga hasil yang diharapkan dari modelisasi dan desain ini mendapatkan struktur jembatan yang seoptimal mungkin agar bermanfaat sebagai penghubung dua ruas jalan tersebut.

I.5 Sistematika Penulisan Dalam Penulisan Tugas akhir ini terdiri dari 5 ( lima ) bab dengan Sistematika pembahasan sebagai berikut :

BAB I :

PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang, tujuan penulisan, ruang lingkup penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan.


I-4

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

BAB I PENDAHULUAN

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Pembahasan tentang tinjauan pustaka yang sangat mendukung dan memperkuat pembahasan yang akan ditulis, antara lain teori proses material jembatan baja, peraturan pembebanan jembatan oleh Departemen Pekerjaan Umum, teori analisa struktur yang akan digunakan dalam perencanaan jembatan.

BAB III : DESAIN PERENCANAAN DAN AWAL STRUKTUR Dalam bab ini membahas tentang langkah-langkah yang dilakukan dalam proses perencanaan desain dan awal struktur jembatan yaitu berupa proses perencanaan dan tahapan perencanaan.

BAB IV : ANALISA DAN EVALUASI Terdapat pembebanan menggunakan pedoman perencanaan pembebanan jembatan jalan raya DPU 1989, pembebanan jembatan dengan menggunakan standar Bina Marga 1992, Rancangan Standar Nasional Indonesia 2005 serta permodelan structur dengan menggunakan analisa ( SAP 2000 ).

BAB V : KESIMPULAN Menyimpulkan hasil perencanaan serta memberi saran mengenai tugas akhir ini agar bermanfaat.


I-5

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Dasar Perencanaan Struktur Jembatan dan Pembebanan

Perencanaan jembatan struktur baja telah banyak berkembang kurang lebih selama seabad, perkembangan jembatan struktur baja banyak diminati oleh kontruksi – kontruksi saat ini karena lebih efesien pekerjaannya, dalam merencanakan jembatan perlu di dasarkan pada perencanaan beban dan kekuatan terfaktor ( PBKT ). Disamping dalam perencanaan perlu memperhatikan factor integritas komponen-komponen structural keseluruhan jembatan dengan mempertimbangkan factor – factor -

kontinuitas dan redudansi

-

semua komponen struktur jembatan harus mempunyai ketahanan yang terjamin terhadap kerusakan dan instabilitas sesuai umur jembatan yang direncanakan.

-

Aspek perlindungan eksternal terhadap kemungkinan adanya beban yang tidak direncanakan atau beban tak terduga.

Dalam merencanakan jembatan struktur baja tersebut menggunakan metode perhitungan LRFD yang didasarkan pada antisipasi maksimal dari beban yang ada, dikalikan dengan factor beban untuk di dapatkan yield strength yang harus lebih rendah dari perhitungan kekuatan langsung. Prosedur LRFD ini menggunakan perbedaan factor beban ( load factor ) untuk beban mati, hidup, angin serta factor daya ketahanan ( resistance factor ) dalam perhitungan kekuatan dari beam, kolom, dan sambungan. Beban – beban


II - 1

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


tersebut dikalikan untuk menghitung dari bermacam-macam ketidakpastian dalam memperkirakan berbagai beban dan kekuatan.

2.2

Material dan Pembebanan

2.2.1 Material Kontruksi Baja Jembatan dapat dirancang dengan struktur rangka batang atau balok gelegar dengan plat. Sifat-sifat yang paling penting dalam penggunaan kontruksi jembatan adalah kekuatan (Strength) yang tinggi dan sifat keliatan ( ductility ) keliatan adalah kemampuan untuk berdeformasi secara baik dalam tegangan maupun dalam kompresi sebelum terjadinya kegagalan ( failure ). Pertimbangan lainnya adalah material baja banyak tersedia secara luas dan daya tahannya ( durability ) baik, khususnya bila di tambahkan proteksi terhadap karat akibat cuaca dengan cara pengecatan maupun pelapisan galvanize, selain itu fabrikasi atau pekerjaan kontruksi yang sangat singkat. Sehingga total waktu kontruksi bisa berkurang yang akan berakibat pada penurunan biaya kontruksi. Baja dihasilkan dengan menghaluskan biji besi dan logam tua bersama-sama bahan tambahan pencampuran yang sesuai, Kokas ( untuk karbon ), oksigen dan bahan logam lain seperti tembaga, nikel, krom, mangan, fosfor, silicon, belerang, dan lain-lain. Untuk menghasilkan kekuatan, keliatan dan karakteristik terhadap ketahanan korosi karat yang diinginkan. Mutu baja terbagi dalam beberapa mutu yang berbeda, yang sering dipakai di antaranya JIS G 3101 – SS 400 ( setara ASTM A36 ) JIS G 3106 – SM 490 (


II - 2

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


setara dengan ASTM A 572 ), HPS 70 ( High Performance Steel ). Yang membedakan ketiga mutu baja tersebut adalah material properties, yield strength, dan tensile strengthnya. Untuk tujuan perencanaan, tegangan leleh tarik yang dipakai adalah besaran yang digunakan oleh spesifikasi, seperti AISC, sebagai variable sifat bahan untuk menetapkan tegangan ijin terhadap berbagai macam pembebanan.

2.2.2 Sifat Mekanik Material Baja Adanya beban pada elemen struktur selalu menyebabkan terjadinya perubahan dimensional pada elemen struktur tersebut. Struktur tersebut mengalami perubahan ukuran atau bentuk atau kedua-duanya. Pada sebagian besar jenis material baja, perubahan dimensional yang terjadi dapat secara kasar di kelompokkan kedalam dua jenis, yaitu: ·

Deformasi Elastis Apabila elemen struktur mula-mula dibebani, maka deformasi yang terjadi masih berada dalam daerah elastis. Dalam daerah ini elemen struktur tersebut masih dapat kembali pada keadaan semula apabila bebannya dihilangkan (seperti perilaku pegas). Deformasi dalam daerah elastis sangat tergantung pada besar taraf tegangan yang terjadi pada elemen struktur.

·

Deformasi Plastis Apabila bebannya bertambah terus, maka akan terjadi deformasi yang termasuk kedalam daerah plastis. Hal ini terjadi apabila tegangan pada material

sedemikian

besarnya,

sehingga

dapat

menyebabkan

terjadinya perubahan permanen di dalam struktur internal material. Apabila perubahan internal material ini terjadi, maka keadaan semula tidak dapat tercapai meskipun beban di hilangkan. Taraf beban atau


II - 3

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


tegangan yang di asosiasikan dengan daerah plastis selalu lebih besar dari pada daerah elastis.

2.2.2.1

Elastisitas

Cara utama dalam menjelaskan perubahan ukuran dan bentuk adalah dengan menggunakan konsep regangan (ε) Definisi regangan:

e=

DL L DL

= Perubahan panjang akibat beban

L

= Panjang mula-mula.

Perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) pada elemen struktur adalah konstan (Hukum Hooke):

s =E e E = modulus elastisitas Hubungan antara tegangan dan regangan pada material baja dalam daerah elastis linier seperti tergambar: σ

ε

2.2.3 Kekuatan Material Baja Sebutan kekuatan sering digunakan sebagai acuan dalam menentukan kapasitas-pikul-beban material.


II - 4

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Kekuatan material baja secara umum dapat digambarkan kedalam grafik hubungan tegangan-regangan.

Batas Proposional σ

Kekuatan Batas Keruntuhan

ε

Daerah Elastis yang gambarnya diperbesar:

σ Daerah Elastis Titik Leleh Tegangan ijin Batas Proposional

ε


II - 5

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

·


Perilaku Daktil (Ductile). Material Baja adalah contoh klasik material daktil, yaitu material yang dapat mengalami deformasi plastis sampai keadaan

sebelum

putus.

Sebaliknya

apabila

material

tidak

menunjukkan perilaku palstis apabila dibebani, tetapi dapat putus pada saat deformasi yang tidak benar, disebut material getas (brittle) contohnya: besi tuang. σ Baja structural (daktil)

Besi tuang

Kayu Beton

ε

Beberapa sifat kontruksi yang paling penting pada baja adalah sebagai berikut : 1. modulus elastisitas ( E ), jangkauan nilai modulus elastisitas untuk semua baja adalah 28000 – 30000 Ksi ( 193000 – 207000 Mpa ). Nilai untukk desain biasanya di ambil 29000 Ksi atau 200000 Mpa. 2. Modulus geser ( G ), modulus geser setiap bahan elastis dihitung sebagai : G = E/2 ( 1 + µ )


II - 6

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Dimana µ = perbandingan poisson yang diambil nilainya 0,3 untuk baja, dengan nilai tersebut maka akan didapat G = 77000 Mpa atau 11200 Ksi. 3. tegangan leleh dan tegangan, batas ( Fy, Fult). Tegangan leleh ( yield point ) dan tegangan batas ( Ultimate strength ) dari baja berbeda – beda

menurut standar yang di keluarkan suatu pabrik baja. Besar

nilainya tegangan leleh di gunakan untuk menentukan tegangan ijin terhadap berbagai macam pembebanan. 4. massa jenis baja yaitu 490 pcf atau 7,85 t/m3. Massa jenis ini berguna untuk mendapatkan berat kontruksi dari material baja. Table 2.1 Sifat mekanis baja structural Jenis Baja

BJ 34 BJ 37 BJ 41 BJ 50 BJ 55

Tegangan putus Minimum,fu ( MPa ) 340 370 410 500 550

Tegangan leleh Minimum,fy ( MPa ) 210 240 250 290 410

Peregangan minimum (%) 22 20 18 16 13

RSNI T – 03 – 2005

Sifat – sifat baja structural lainnya untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut: Modulus Elastisitas

:

E = 200.000 MPa

Modulus Geser

:

G = 80.000 MPa

Angka Poison

:

μ = 0,3

Koefesien pemuaian

:

ά = 12 x 10-6 per 0C


II - 7

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Karakteristik Sifat Mekanis Tipikal Material Baja Struktur

C A

B D

OA – Daerah Elastis:

• Hubungan Tegangan vs. Regangan Linear (garis lurus) • Apabila gaya tarik dihilangkan benda uji akan kembali ke panjang awal (deformasi perpanjangan hilang) • Material bersifat elastis/elastik AB – Daerah Plastis : • Tanpa pertambahan gaya tarik akan terjadi deformasi perpanjangan sampai batas tertentu • Apabila beban tarik ditiadakan akan terjadi deformasi perpanjangan yang permanen • Material bersifat plastis BC – Daerah Penguatan Regangan (Strain Hardening) • Seolah-olah material mendapatkan penguatan sampai suatu nilai tegangan tertentu (dikenal dengan tegangan batas/ultimate) • Hubungan tegangan vs. regangan tidak linear (nonlinear) • Apabila gaya tarik ditiadakan akan terjadi deformasi permanen yang lebih besar dibandingkan pada kondisi plastis CD – Daerah Runtuh (Collapse) • Material kehitangan kekuatannya – deformasti tidak dapat dikontrol • Material runtuh (collapse) – benda uji putus.


II - 8

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

2.3


Pembebanan Pembebanan pada perencanaan jembatan terdiri dari beban primer dan beban sekunder .

2.3.1 Beban Primer 2.3.1.1

Beban Mati

Table 2.2 Berat bahan nominal Serviceability dan Ultimate Bahan Jembatan

Berat Sendiri Nominal Serviceability ( KN/m3 ) 24

Berat Sendiri Biasa Ultimate ( kn/m3 )

Berat Sendiri Terkurangi U.L.S ( KN/m3 )

31,2

18

Beton Bertulang ( cor )

25

32,5

18,8

Beton Bertulang atau

25

30

21,3

Baja

77

34,7

69,3

Kayu, Kayu Lunak

7,8

10,9

5,5

Kayu, kayu Keras

11

15,4

7,7

Beton Massa ( cor )

Pratekan ( Pracetak )

Sumber : Bridge Management System, 1992 Untuk beban mati tambahan adalah berat semua elemen bukan structural yang dapat bervariasi selama umur jembatan misalnya : ·

Perawatan permukaan khusus

·

Pelapisan ulang dianggap menyimpang dan dianggap 50 mm aspal beton Perhitungan beratnya : T x d x Bj aspal Dimana : t = tebal perkerasan d = lebar efektif jalan


II - 9

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


·

Sandaran, pagar pengaman dan penghalang beton

·

Tanda – tanda dan perlengkapan jalan

2.3.1.2

Beban Hidup

Beban hidup pada jembatan yang harus di tinjau ada dua macam, yaitu beban ‘T’’ yang merupakan beban terpusat untuk lantai kendaraan dan beban ‘’D’’ yang merupakan beban jalur untuk gelagar. 2.3.1.2.1 Lantai Kendaraan dan Jalur Lalulintas Jalur lalu lintas mempunyai lebar minimum 2,75 meter dan lebar maksimum 3,75 meter. Lebar jalur minimum ini harus digunakan untuk menentukan beban ‘’D’’ perjalur. Jumlah jalur lalintas untuk lantai kendaraan yang di gunakan untuk menentukan beban ‘’D’’ per jalur di tentukan menurut Table 2.3, jumlah jalur jembatan ini di gunakan dalam menentukan beban ‘’D’’ pada perhitungan reaksi perletakan. Table 2.3 Lajur Lalulintas Rencana Jenis Jembatan Lajur Tunggal Dua arah, tanpa median

Lebar Jalan Kendaraan Jembatan ( m ) ~5 5.50 ~ 8.25 11,25 ~ 15.0

Jalan Kendaraan majemuk

Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana 1 2 4

10.0 ~ 12.9

3

11.25 ~ 15.0

4

15.1 ~ 18.75

5

18.8 ~ 22.5

6

Sumber : Bridge Management System . 1992


II - 10

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.3.1.2.2 Beban ‘’D’’ Beban ‘’D’’ atau beban jalur adalah susunan beban pada setiap jalur lalulintas yang terdiri dari beban terbagi rata sebesar ‘’q’’ ton per meter panjang per jalur, dan beban garis ‘’p’’ ton per jalur lalulintas tersebut.

beban garis p = 12 ton 1 jalur

p

beban ternagi rata q tm

Gambar 2.3 Distribusi beban ‘’ D’’ yang bekerja pada jembatan L ≤ 30 m; q = 8.0 kpa L ≥ 30 m ; q = 8.0 ( 0.5 + 15/L )kpa ketentuan penggunaan beban ‘’ D’’ dalam arah melintang jembatan adalah : a.

untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan lebih besar dari 5,50 m sedang lebar selebihnya dibebani hanya separuh beban ‘’D’’( 50%)

b.

untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan sama atau lebih kecil dari 5,50 meter, beban’’D’’ sepenuhnya ( 100%) harus dibebankan pada seluruh lebar jembatan.


II - 11

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


1/2p p 1/2q 1/2p

5,5 m

q

½q

5,5 m

Gambar 2.4 Ketentuan Penggunaan Beban ‘’D’’ Dalam menentukan beban hidup ( beban terbagi rata dan beban garis ) perlu diperhatikan ketentuan bahwa : -

panjang bentang ( L ) untuk muatan terbagi rata sesuai dengan ketentuan dalam perumusan koefesien kejut.

-

Beban hidup per meter lebar jembatan menjadi Beban terbagi merata = q ton / meter / 2,75 m Beban garis = p ton / 2,75 m p = 44.0 kN/m

Angka pembagi 2,75 meter di atas selalu tetap dan tidak tergantung pada lebar jalur lalulintas, dan beban ‘’D’’ tersebut harus di tempatkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan pengaruh yang terbesar. b

100% load intensity intensitas beban b less than 5,5 m b lebi h kecil dari 5,5 m

b


II - 12

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


5,5 m 50% load intensity intensitas beban

5,5 m

b lebih besar dari 5,5 m . Sususnan alternative Gambar 2.5 Penyebaran Pembebanan pada arah melintang ( Dept. PU, 1992 ) 2.3.1.2.3 Beban ‘’T’’ Beban ‘’T’’ adalah beban yang merupakan kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda ( dual wheel load ) sebesar 8 ton dengan ukuran – ukuran serta kedudukan sebagai berikut : 90

400

0,25ms

30

1.00

Ms

30

30

Ms

2,75 m 0,5 Ms

0,5Ms

0,125 Ms 2,75 m

Gambar 2.6 Beban truk’’T’’ Ms = muatan rencana sumbu


II - 13

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Hanya satu truk harus di tempatkan dalam tiap lajur lalulintas rencana untuk panjang penuh dari jembatan. Truk’’T’’ harus di tempatkan di tengah jalur lalulintas. Jumlah maksimum lajur lalulintas rencana di berikan dalam table 2.4. lajur – jalur ini di tempatkan di mana saja antar kerb. Table 2.4 Klarifikasi menurut kelas jalan Fungsi

Kelas

Muatan Sumbu Terberat MST ( ton )

Arteri

Kolektor

I

>10

II

10

III A

8

III A

8

III B

2.3.1.2.4 Beban pada Trotoir, Kerb dan Sandaran Kontruksi trotoir harus di perhitungkan terhadap beban hidup sebesar 500 kg/m2. dalam perhitungan kekuatan gelagar karena pengaruh beban hidup pada trotoir, di perhitungkan beban sebesar 60% beban hidup trotoir. Kerb yang terdapat pada tepi-tepi lantai kendaran harus di perhitungkan untuk dapat menahan satu beban horizontal kearah melintang jembatan sebesar 500 kg/m’ yang bekerja pada puncak yang bersangkutan atau pada tinggi 25 cm di atas permukaan lantai kendaraan apabila kerb yang bersangkutan lebih tinggi dari 25 cm. Tiang – tiang sandaran pada setiap tepi trotoir harus di perhitungkan untuk dapat menahan beban horizontal sebesar 100 kg/m’, yang bekerja pada tinggi 90 cm di atas lantai trotoir.


II - 14

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.3.1.2.5 Beban kejut Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruhpengaruh dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat beban garis ‘’p’’ harus di kalikan dengan koefesien kejut yang akan memberikan hasil maksimum. Koefesien kejut ditentukan dengan rumus : K = 1 + 20 / ( 50 + L ) Dimana : K = Koefesien kejut L = panjang bentang dalam meter 2.3.3 Beban sekunder 2.3.3.1

Beban angin

Pengaruh beban angin sebesar 150 kg/m2 pada jembatan ditinjau berdasarkan bekerjanya beban angin horizontal terbagi rata pada bidang vertical jembatan. Bidang vertical beban hidup ditetapkan sebagai suatu permukaan bidang vertical yag mempunyai tinggi menerus sebesar 2 ( dua ) meter diatas lantai kendaraan. Dalam menghitung jumlah luas bagian-bagian sisi jembatan yang terkena angin dapat digunakan ketentuan sebagai berikut : a. Kendaraan tanpa beban hidup kendaraan jembatan rangka diambil sebesar 30% luas bidang sisi jembatan yang langsung terkena angina sebesar 15 % luas sisinya. b. Kendaraan dengan beban hidup beban hidup di ambil sebesar 100% luas bidang sisi yang langsung terkena angin


II - 15

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


c. Jembatan menerus diatas lebih dari 2 perletakan untuk perletakan tetap perhitungkan beban angin dalam arah longitudinal jembatan yang terjadi bersamaan dengan beban angin yang sama besar dalam arah lateral jembatan, dengan beban angin masing-masing sebesar 40% terhadap luas bidang menurut keadaaan ( a dan b ) Table 2.5 beban garis merata ( akibat angin pada beban hidup ) Keadaan Batas S.L.S U.L.S

Beban Garis Merata kN/m Pantai Luar pantai ( dalam batas 5 km dari pantai ) ( lebih dari 5 km terhadap sungai ) 1.30 0.90 2.12 1.56

U.L..S = Ultimate limit state ( keadaan batas ultimate ) S.L.S = Serviceabiliy limit state ( keadaan batas layanan ) b = lebar bangunan atas antara permukaan luar tembok pengaman d = tinggi bangunan atas ( termasuk tembok pengaman padat ) Sumber : Bridge Managemen System. 1992

2.3.3.2

Gaya rem

Pengaruh gaya-gaya dalam arah memanjang jembatan akibat gaya rem harus di tinjau. Pengaruh ini di perhitungkan senilai dengan pengaruh gaya rem sebesar 5% dari beban ‘’D’’ tanpa koefesien kejut yang memenuhi semua jalur lalulintas yang ada, dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut di anggap bekerja horizontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,80 meter di atas permukaan lantai kendaraan Table 2.6 akibat gaya Rem Panjang Struktur ( m ) L ≤ 80 80 ≤ L ≤ 180 L ≥ 180

Gaya Rem Service ability ( kN ) 250 2.5 L + 50 500

Catatan : Gaya rem Ultimite adalah 2.0 Gaya rem Service ability

Sumber : Bridge Managemen System, 1992


II - 16

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

2.3.3.3


Beban pejalan kaki

Intensitas beban pejalan kaki untuk jembatan jalan raya tergantung pada luas beban yang di pikul oleh unsur yang di rencana. Bagaimanapun, lantai dan gelagar yang langsung memikul pejalan kaki harus di rencanakan untuk 5 kpa. Intensitas beban untuk elemen lain diberikan dalam Table 3.2 dibawah.

Table 3.1 Intensitas Beban Pejalan kaki untuk Trotoar jembatan jalan Raya Luas terpikul oleh unsure – m2 A ≤ 10 m2 10 m2 ≤ A ≤ 100 m2 A ≥ 100 m2


Intensitas beban pejalan kaki nominal kpa 5 5.33 –A / 30 2

II - 17

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

2.3


Metode Desain

2.4.1 Desain LRFD ( load Resistance Factor Design ) Perhitungan LRFD di dasarkan pada antisipasi maksimal dari beban yang ada di kalikan faktor beban untuk di dapatkan yield strength yang harus lebih rendah

dari

perhitungan

kekuatan

langsung.

Prosedur

LRFD

ini

menggunakan perbedaan factor beban ( Load factor ) untuk beban mati, hidup, angin dan salju serta factor daya ketahanan ( resistance factor ) dalam perhitungan kekuatan dari beam, kolom, dan sambungan. Factor-faktor tersebut di kalikan untuk menghitung dari bermacam-macam ketidak pastian dalam memperkirakan berbagai beban dan kekuatan. Persamaan struktur dan komponen – komponennya dilakukan dengan memenuhi persyaratan kekuatan melauli persamaan : XyiQi £ FRn

( 2.41 )

Dimana : Ф

= ‘’faktor keamanan’’ untuk sisi kekuatan atau sering disebut factor reduksi kekuatan ( resistance / strength reduction factor )

Rn

= kuat nominal komponen struktur, diambil nilai terkecil dari beberapa scenario kegagalan ( kondisi batas ) yang mungkin terjadi

γ

= ‘’faktor keamanan’’ untuk sisi beban atau sering disebut factor pengali beban ( overload factors )

Q

= berbagai jenis beban yang direncanakan untuk di pikul komponen struktur.


II - 18

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Catatan : ·

‘’faktor keamanan’’ di berlakukan baik terhadap beban maupun kekuatan struktur.

·

Analisa struktur dapat di lakukan secara elastis maupun plastis.

2.3.2 Kombinasi Pembebanan dan Faktor beban ( Overload factors ) ·

faktor

beban

beban,

g,

diadakan

untuk

memperhitungkan

kemungkinan meningkatnya beban dari nilai beban minimum yang disyaratkan. Nilai umumnya lebih besar dan 1,0 ·

sehingga beban rencana yang akan dipikul struktur ditingkatkan menjadi giji

·

Nilai faktor yang digunakan akan bergantung pada kombinasi beban yang diperhitungkan. Nilai faktor beban untuk berbagai kombinasi beban yang diperhitungkan adalah sebagai berikut : 1,4 D 1,2D + 1,6L + 0,5R 1,2D + 1,6R + 0,5L atau 0,8R 1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5R 1,2D + 1,5E + 0,5L 0,9D + ( 1,3W atau 1,5E ) dimana :


II - 19

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

D=


Beban mati, yaitu beban dari bagian – bagian struktur tersebut dan beban tetap yang ada pada struktur. Dalam perencanaan jembatan ini termasuk beban mati adalah beban

L=

Beban hidup, yang termasuk beban hidup disini adalah beban lalulintas ‘’D’’, beban Truk ‘’T’’, pedestrian, beban dinamik dan beban rem.

W = Beban angin R =

Beban air hujan

E =

Beban Gempa

2.3.3 Faktor reduksi kekuatan faktor reduksi kekuatan, Ф diambil dari nilai – nilai yang dapat dilihat pada table 3.2. Tabel 3.2 Faktor reduksi kekuatan untuk keadaan batas ultimit Komponen Struktur

Faktor reduksi (Ф ) Komponen Struktur yang memikul lentur : balok lentur 0.90 murni, balok berdinding penuh, perencanaan geser pada balok dan pengaku Komponen struktur yang memikul gaya tekan 0.85 Komponen struktur yangmemikul gaya tarik untuk 0.9 · Kondisi batas leleh 0.75 · Kondisi batas fraktur Sambungan baut : Baik yang memikul geser, tarik ataupun kombinasi geser 0.75 dan tarik Sambungan Las 0.90 · Las Tumpul Penuh 0.75 · Las Sudut, Las Pengisian dan Las tumpul sebagian


II - 20

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.3.4 Desain LRFD Elemen Balok Lentur Komponen str5uktur baja yang memikul lentur direncanakan sedemikian rupa sehingga memenuhi : Mu £ F f Mn

( 2.42 )

Mu adalah kekuatan lentur perlu, yaitu nilai momen lentur akibat beban terfaktor Mn adalah kuat lentur nominal terkecil Nilai faktor reduksi kekauatan , Фf, diberikan seragam untuk semua jenis sebesar 0,90 Kondisi batas yang diperhitungkan dalam menentukan kuat lentur nominal sebuah balok adalah : ·

Kelelehan penampang ( Yielding )

·

Tekuk local ( local buckling )

·

Tekuk lateral – torsi ( lateral torsional buckling )

2.4.4.1 ·

Kondisi batas tekuk lentur torsi pada balok lentur

Kondisi plastic sempurna ( profil I ) Mn = Mp = 1,12 SxFy

·

( 2.43 )

Kondisi tekuk inelastic ( profil I ) 2

p

æ Ep ö Mn = Mcr = Cb EIyGJ + ç ÷ IyIw £ Mp L è L ø

·

( 2.44 )

Kondisi tekuk elastik ( profil I ) Mn = Cb(Mp - ( Mp - Mr )(


Lb - Lp )) £ Mp Lr - Lp

II - 21

( 2.45 )

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

Mp =


momen lentur plastik, yang menyebabkan seluruh penampang

mengalami l

leleh

Cb = faktor yang ditentukan oleh distribusi momen sepanjang bentang yang ditinjau Cb = Faktor modifikasi untuk momen yang tak seragam ( 1,0 ) untuk semua kasus Mr = Sx ( Fy – Fr )

( 2.46 )

Dimana : Mp = Momen plastis ( ton m ) Mn = Momen nominal ( ton m ) Zx = Modulus Plastis ( cm3 ) Fy = Tegangan leleh ( kg/ cm2 ) Mr = Momen yang tersedia untuk beban layanan bila serat terluar

mencapai tegangan leleh Fy.

2.4.4.2

Periksa kelangsingan penampang

Pelat sayap : λf =

λp =

170 fy

Pelat badan : λw =

λp =

b 2t f λf < λp

penampang kompak

( 2.47 )

h tw

1680 fy

λw < λp

penampang kompak

( 2.48 )

dimana : Fy = Tegangan leleh ( kg/cm2 )


II - 22

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

2.4.4.3


Periksa pengaruh tekuk lateral

Lp = 1,76 ry

E Fy

é X1 ù Lr = ry ê ú ë FL û

( 2.49 )

1 + 1 + X 2 FL2

( 2.50 )

Dimana : FL = fy – fr

p

X1 =

Sx

G =

J

( 2.51 )

EGJA 2

( 2.52 )

E 2(1 + n )

( 2.53 )

1 3 bt 3

( 2.54 )

= Σ

X2 = 4

(

Sx GJ

)2

Iw Iy

( 2.55 )

h1-2 1 Iw = Iy 4

h1-1

( 2.56 )

= jarak antar titik berat pelat sayap Kuat lentur rencana balok ФMn

2.4.4.4

ФMn = 0,9 *Mn > Mu -------------Penampang kuat Dimana : ry

=

jari – jari girasi penampang terhadap sumbu lemah =

Fr

= tegangan sisa tekan dalam flens ( kg/ cm2 )

Fy

= tegangan leleh penampang


II - 23

Fy ( cm ) E

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


E

= modulus elastisitas baja ( Mpa )

G

= modulus geser baja ( Mpa ) =

v

= poisson’s ratio

J

= konstanta puntir torsi

A

= luas potongan beam ( cm2 )

Lw

= momen inersia pilin ( warping )

E 2(1 + v)

Kondisi Batas Balok Lentur

Gambar 2.7 grafik desain lentur tanpa tekuk lokal ( Modul Baja II )


II - 24

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Gambar 2.8 faktor pengali momen Cb ( Modul Baja II )


II - 25

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.4.5 Desain akibat geser Pelat yang memikul gaya geser terfaktor ( Vu ) harus memenuhi : Tegangan geser τ=

VQ Ib

τ=

3V 2bd

τ =

V dtw

tf d

d

b

tw

b Vu ≤ Фv Vn

( 2.66 )

Dimana : Фv = Faktor reduksi kuat geser, diambil 0,9 Vn = kuat geser nominal penampang ( kg ) Vu = Kuat geser perlu ( kg ) 2.4.5.1

Perhitungan geser nominal

2.4.5.1.1 Leleh pada pelat badan h Kn E Í 1,10 tw Fyw

maka ; Vn

= 0,6

Fyw Aw

( 2.67 )

Dimana : Fyw

= Tegangan leleh pelat badan

Aw

= Luas pelat badan = h . tw


II - 26

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

Kn = 5 +


5 (a / h )2

( 2.68 )

Kuat geser rencana balok ФVn Фb Vn = 0,9 * Vn > Vu --------- penampang kuat memikul Vu 2.4.5.1.2 Tekuk Inelastik pelat badan

1.10

KnE h < < 1,37 Fy tw

1.10

KnE Fy

( 2.69 ) Vn = 0,6 Fy Aw

1.10

KnE Fy

1

( tw)

( 2.70 )

h

2.4.5.1.3 Tekuk Elastik Pelat badan h ≥ 1,37 tw

1.10

0,9 EKnAw KnE maka : Vn = 2 Fy h tw

( )

( 2.71 )

Gambar 2.9 grafik desain lentur tanpa tekuk lokal ( Modul Baja II )


II - 27

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.4.6 Desain kombinasi lentur dan geser 1. Metode Distribusi ·

Mu dipikul pelat sayap Mu ≤ Фb M1 M1 =

AF d f fy

·

Vu dipikul pelat badan

·

Vu ≤ Фv Vn

2. Metode Interaksi Mu dan Vu dipikul bersama – sama oleh pelat sayap dan badan Mu Vu + 0,625 Í 1,375 fMn fVn

( 2.72 )

2.4.7 Desain dengan analisis plastik Syarat kelangsingan

λ < λp

Lb < Lpd Lb

= panjang bagian pelat sayap tanpa pengekang lateral, tertentu terhadap sumbu kuat penampang.

1.

Profil I simetris tunggal ganda : Lpd

= ( 25.000 + 15.000 ( M1/M2 ))

ry fy

2. Profil persegi pejal atau kotak simetris : Lpd

= ( 35.000 + 21.000 ( M1/M2 ))


ry fy

II - 28

≥ 21.000

ry fy

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.4.8 Desain kekakuan : Lendutan Lendutan ·

Balok memikul komponen yang tidak boleh rusak

σ ijin = ·

Balok memikul komponen yang dapat rusak

σ ijin = ·

L 360

L 240

Gunakan jenis beban tetap tidak terfaktor untuk σ

σ ≤ σ ijin

2.4.9 Desain LRFD Elemen Batang Tekan Komponen struktur yang memikul gaya tekan ( batang tekan ), direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi : N u £ FcN n

( 2.73 )

Dimana : Nu adalah kuat tekan perlu, yaitu niali gaya tekan akibat beban terfaktor,

diambil nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan. N n adalah kuat tekan nominal, yaitu nilai gaya tekan terkecil dengan memperhitungkan berbagai kondisi batas batang tekan sebagai fungsi kondisi tekuk. Nilai faktor reduksi kekuatan Fc diberikan seragam untuk semua jenis batang tekan sebesar 0,85 kondisi batas yang diperhitungkan :


II - 29

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


1. Kelelehan penampang ( yielding ) FN n = 0,90 Ag.Fy

( 2.74 )

2. Tekuk lentur ( flexural buckling ) Tekuk lentur adalah peristiwa menekuknya batang tekan ( pada arah sumbu lemahnya ) secara tiba-tiba ketikas terjadi ketidakstabilan. Kuat tekan nominal Nn pada kondisi batas ini dirumuskan dengan formula yang telah dikenal : N n = Ag Fcr = Ag

Fy

( 2.75 )

w

untuk lc £ 0.25 maka w = 1,0 untuk 0,25 < lc < 1,2 maka w = untuk lc ³ 1,2

1,43 1,6 - 0,67lc

maka w = 1,25lc

2

3. Tekuk lokal ( lokal buckling ) Tekuk lokal adalah peristiwa menekuknya elemen pelat penampang gelagar ( sayap atau badan ) akibat rasio lebar terhadap tebal yang terlalu besar. Tekuk lokal mungkin terjadi sebelum batang / kolom menekuk lentur. 4. Tekuk torsi ( torsional buckling ) Tekuk torsi terjadi terhadap sumbu batang sehingga menyebabkan penampang batang tekan terputar/terpuntir. Kuat tekan nominal pada kondisi batas ini dirumuskan sebagai berikut : N nlt = Ag .Fclt


II - 30

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


dimana : aFcry. Fcrz H ù æ Fcry + f crz ö é ÷÷ ê1 - 1 ú ( 2.76 ) N nlt = Ag .Fclt = çç (Fcry + Fcrz )2 úû è 2 H ø êë untuk penampang tempa ( WF ), tegangan kritik Fcr dapat dihitung sebagai berikut : -

Untuk lc Q £ 1,5 maka Fcr = (0,658Q.lc )QFy

-

æ 0,877 ö ÷ Fy Untuk lc Q > 1,5 maka Fcr = çç 2 ÷ è lc ø

2

dalam hal ini :

lc =

Kl rp

Fy E

dimana : Ag = luas bruto / luas penampang kotor Fcr = tegangan kritis akibat tekuk lentur ( Mpa ) Q = 1 untuk penampang tempa ( hot formed ) Fy = tegangan leleh ( yield stress ) material baja ( Mpa ) E = modulus elastis baja ( Mpa ) K = faktor panjang tekuk, tergantung kondisi kedua ujung batang I

= panjang batang tanpa pengaku lateral ( mm )

r

= jari-jari girasi penampang terhadap sumbu tekuk ( mm )


II - 31

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.5.0 Penampang dengan kombinasi gaya aksial dan momen lentur Komponen struktur yang memikul kombinasi gaya aksial dan lentur harus direncanakan untuk memenuhi hubungan sebagai berikut : Untuk

Nu ³ 0,2 maka F t / c Nn

M uy ö Nu 8 æ M ux ÷ £ 1.0 + ç + F t / c Nn 9 çè F t M nx F f M ny ÷ø

( 2.77 )

Untuk

Nu < 0,2 maka F t / c Nn

æ M ux M uy ö Nu ÷ £ 1.0 +ç + F t / c Nn çè F t M nx F f M ny ÷ø

( 2.78 )

Pengaruh orde kedua diperhitungkan dalamperencanaan kolom yang memikul momen lentur dan aksial tekan dengan mengalikan besarnya momen hasil perhitungan orde pertama dengan faktor amplifikasi momen, sebagai berikut : M u = d b M nt + d s Mlt

( 2.79 )

dimana : M nt

= momen lentur akibat gravitasi terfaktor dengan mengasumsikan tidak terjadi goyangan / perpindahan horizontal pada ujung – ujung kolom.

Mlt

= momen lentur akibat beban lateral terfaktor atau goyangan horizontal pada kolom yang bergoyang

ds

= faktor amplifikasi, momen akibat kelengkungan kolom

2.5.1 Desain LRFD Elemen Batang Tarik


II - 32

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Komponen yang memikul gaya tarik ( elemen struktur batang tarik ) harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi : Nu £ Ft N n

( 2.80 )

dimana : Nu adalah kuat tarik perlu, yaitu nilai gaya tarik akibat beban terfaktor , diambil nilai terbesar diantara kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. Nn adalah kuat tarik nominal, yaitu gaya tarik pada kondisi batas yang diperhitungkan. Untuk komponen yang memikul gaya tarik, kondisi batas yang diperhitungkan adalah : 1. kelelehan penampang ( yielding ), yaitu leleh pada seluruh penampang ( bruto ) FN n = 0,90 Ag.Fy

( 2.81 )

dimana : Ag = luas bruto / luas penampang kotor Fy = tegangan leleh ( yield stress ) material baja ( Mpa ) Fy

t

N

h Fy Gambar 3.0

Kondisi Batas Leleh Umum


II - 33

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2. putus / fraktur ( fracture ), yaitu retakan atau robekan pada penampang efektif FN n = 0,90 Ag.Fy

( 2.80 )

dimana : Ae = luas efektif penampang Fu = kekuatan ( batas ) tarik yang digunakan dalam desain

N

Gambar 3.1 Kondisi Batas Putus ( fracture )

2.5.1.1

Profil komponen struktur Batang tarik

bulat plat Siku

Siku Ganda

Kanal Tersusun


Siku Bertolak Belakang

Kanal

Kanal Ganda

Penampang W

Penampang S

II - 34

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

2.5.1.2


Persyaratan kuat tarik dan kuat tarik rencana

komponen struktur yang memikul gaya aksial terfaktor, Nu , harus memenuhi : Nu ≤ Ф Nn

( 2.74 )

Nn adalah kuat tarik nominal yang besarnya di ambil, sebagai nilai terendah di beberapa persamaan dibawah ini : 1. kuat tarik nominal berdasarkan kelelahan pada penampang bruto Nn = A g f y

( 2.75 )

2. kuat tarik nominal berdasarkan fraktur pada penampang efektik Nn = A efu ( 2.76 ) 3. kuat tarik nominal berdasarkan perencanaan rufture pada penampang : ·

·

·

Kuat geser ruptur nominal : Nn = A evfu

( 2.77 )

Nn = A etfu

( 2.78 )

Kuat tarik ruptur nominal :

Kuat tarik dan geser ruptur nominal : -

untuk A etfu ≥ 0,6 A etfu Nn = 0,6 A gvfy + A etfu

-

( 2.79 )

untuk 0,6 A etfu ≥ A etfu Nn = 0,6 A evfu + A gtfy

( 2.80 )

Dimana : A g adalah luas penampang bruto ( mm 2 ) A gt adalah luas penampang bruto terhadap tarik ( mm 2 ) A gv adalah luas penampang bruto terhadap geser ( mm 2 )


II - 35

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


A et adalah luas penampang efektip terhadap tarik ( mm 2 ) A ev adalah luas penampang efektif terhadap geser ( mm 2 ) fy

adalah tegangan leleh ( Mpa )

fu

adalah tegangan tarik putus ( Mpa )

Ф

adalah faktor reduksi

2.5.1.3 Penampang Efektif yang Mengalami Gaya Tarik luas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik di tentukan sebagai berikut : Ae = AU Dimana : A adalah luas penampang ( mm 2 ) U adalah faktor reduksi = 1 – ( X / L ) ≤ 0,90 X adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang di sambung dengan bidang sambungan ( mm 2 )s 2.5.2 Alat Sambung Sambungan terbagi atas : ·

Sambungan definitive : sambungan yang tidak dapat dibuka lagi tanpa merusak alat penyambung.

·

Sambungan tetap : sambungan tidak dapat bergerak lagi

·

Sambungan sementara : sambungan dapat dibuka lagi tanpa merusak alat-alat penyambung.


II - 36

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

·


Sambungan

bergerak

:

sambungan

yang

memungkinkan

pergerakan yang dibutuhkan menurut perhitungan statis pada bagian-bagian yang di sambungkan. Alat sambung yang umum di gunakan untuk struktur baja adalah baut, mur, dan ring. 2.5.2.1

Sambungan Mutu Tinggi

Alat sambung mutu tinggi boleh di gunakan bila memenuhi ketentuan berikut : a.

komposisi kimiawi dan sifat mekanisnya sesuai dengan ketentuan yang berlaku

b.

diameter batang, luas tumpu kepala baut, dan mur atau penggantinya, harus lebih besar dari nilai nominalnya yang ditetapkan dalam ketentuan yang berlaku. Ukuran lainnya boleh berbeda.

c.

Persyaratan gaya tarik minimum alat sambung ditentukan pada tabel 3.3 dibawah ini :

Tabel 3.3 Gaya tarik baut minimum Luas baut mm2

Diameter Nominal Baut Df ( 1 ) M16

Ae 144

As 157

A0 201

M20

225

245

314

M24

324

353

452

M30

519

561

706

M36

759

817

1016


II - 37

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Diamter nominal baut ( mm ) 16 20 24 30 36

Gaya tarik minimum ( KN ) 95 145 210 335 490

Catatan : AE ( 2 )= Luas inti baut, diukur pada diameter lebih kecil dari benang As ( 3 ) = Luas untuk menghitung kekuatan tarik A0 ( 4 ) = Luas bagian polos nominal baut berdasarkan diameter nominal baut

2.5.2.2

Perencanaan Sambungan

Kekuatan sambungan baut harus di tentukan dengan cara rencana keadaan batas ultimate. 2.5.2.2.1 Kekuatan Nominal Baut Kekuatan geser Vf1 dari baut harus dihitung sebagai berikut : VF = 0,62 FUF K R (nn AC + n X AO )

( 2.81 )

Dengan pengertian : FUF

adalah kekuatan tarik minimum baut ( tabel 23.3 ), dinyatakan dalam Kilo Newton, ( KN )

Kr

adalah faktor reduksi, untuk memperhitungkan panjang sambungan lebih Lj yang dibaut dapat dilihat pada tabel 12, utnuk semua sambungan lain, FUF = 1,0

nn

adalah jumlah bidang geser melalui bagian baut


II - 38

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

Ae


adalah luas diameter lebih kecil pada baut, dinyatakan dalam milimiter per segi, ( mm )2

nx


Ao

adalah luas bidang polos nominal pada baut, dinyatakan dalam milimiter per segi, (mm) 2

Tabel 3.4 Faktor reduksi untuk sambungan lebih yang dibaut Panjang Li < 300 300 < Li < 1300 Li > 1300

Faktor Reduksi, Kr 1,0 1,075 - Li /4000 0,75

2.5.2.2.2 kekuatan tarik nominal baut Kekuatan tarik nominal baut, FUF , harus dihitung sebagai berikut : N u = As Fuf

( 2.82 )

dengan As sebagai luar tegangan tarik baut ( lihat tabel 3.3 ) 2.5.2.2.3 Keadaan batas ultimate baut 2.5.2.2.4 Baut dalam geser Baut yang memikul gaya geser rencana, v f *, harus memenuhi : v f * ≤Ф v f

dengan pengertian : Ф adalah faktor reduksi kekuatan sesuai dengan tabel 3.4 v f adalah Kekuatan tariknominal baut, dinyatakan dengan Kilo gram ( Kg )


II - 39

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.5.2.2.5 Baut Dalam Tarik baut yang memikul gaya geser rencana, ( N )tf , memikul gaya harus memenuhi : N tf ' ≤Ф N tf

( 2.8.6 )

Dengan pengertian : Ф adalah faktor reduksi kekuatan sesuai dengan tabel 3.4 N f adalah kekuatan nominal tarik baut, dinyatakan dengan Kilo gram, ( Kg )

2.5.2.2.6 Baut yang Memikul kombinasi geser dan tarik baut yang harus menahan gaya geser rencana, v f * dan gaya tarik rencana N f * pada waktu sama harus mmenuhi :

( 2.8.7 )

dengan pengertian : Ф

adalah faktor reduksi kekuatan sesuai dengan tabel 3.4

vsf

adalah kekuatan geser nominal baut, dinyatakan dalam Kilo gram,(Kg )

v *sf

adalah gaya geser rencana baut, dinyatakan dalam Kilo gram, ( Kg )

N sf

adalah kekuatan tarik nominal baut, dinyatakan dalam Kilo gram, ( Kg )

N *sf

adalah gaya tarik nominal baut, dinyatakan dalam Kilo gram, ( Kg )


II - 40

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


2.5.3. Perencanaan Kabel Penarik Kabel eksternal merupakan bahan penguat dalam struktur jembatan ini. 2.5.3.1

karakteristik kabel

a)

Mempunyai penampang yang homogen ( seragam )

b)

Gaya-gaya dalam yang bekerja selalu merupakan gaya tarik

c)

Bentuk kabel tergantung pada beban yang bekerja

d)

Pada jembatan ini, kabel menderita beberapa titik di tumpuan dan ujung .

Hubungan antara kabel dengan kekakuan baja dinyatakan dalam : N =

8 3eI (1 + 8n 2 ) + 2 5 AF Es

( 2.87 )

Dimana : E = Modulus elastis I

= Momen inersia

A = Luas penampang kabel Es = Modulus elastisitas kabel N = faktor pengurangan lendutan Tegangan kabel awal : T =

qtotal I 2 (1 + 16n 2 ) ½ 8F

( 2.88 )

Panjang kabel setelah pembebanan ∆L =

HI 2 16 (1 + n 2 ) ½ Es . A 3


( 2.89 )

II - 41

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Dimana : P = beban hidup + beban mati ( kg / m ) I

= panjang kabel = bentang ( m )

F = ordinat ( sag ) maksimum ( m ) 2.5.3.2

Jenis Kabel

Ada dua jenis kabel dalam struktur, yakni strand dan rope, strand merupakan gabungan dari beberapa kawat ( wire ) yang mengelilingi satu buah kawat pusat dan dibuat berdasarkan spesifikasi standar ASTM A-586. rope terbuat dari beberapa strand dengan satu buah pusat dan harus sesuai dengan spesifikasi standar ASTM A-603. Secara umum kabel-kabel tersebut mempunyai kekuatan rencana yang lebih tinggi dari pada betang tarik baja, sehingga dengan luas penampang yang sama dapat memikul beban lebih besar.


II - 42

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031



II - 43

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


ada pula kabel yang mempunyai lapisan krom dan nikel, agar bersifat tahan terhadap karat. Untuk keprluan bangunan, dikenal 3 tipe penampang kabel, yaitu spiral strands, full locked coil cables dan structural wire ropes. Spiral strand terutama digunakan untuk bangunan di mana beban nya relayif kecil seoerti untuk pendukung antenna telekomunikasi, cerobong asap, ikatan angin ( bracing ) pada jaringan kabel, struktur kayu dan baja. Spiral strands diproduksi dengan diameter antara 5 mm sampai 40 mm. Spiral strand hanya terdiri dari kawat-kawat yang berpenampang lingkaran, akibat adanya celah-celah spiral strand dikelompokan pada material yang kurang tahan terhadap bahaya korosi. Full locked coll cables terutama digunakan sebagai kabel utama pada berbagai kontruksi, antara lain kabel utama pada suspension bridge dan stay cables bridge, kabel tepi pada jaringan kabel. Sifat-sifat khusus dari full locked coil cables, adalah : ·

Mempunyai E- modulus yang tinggi

·

Permukaan kabel mempunyai daya tahan tinggi


II - 44

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

·


Permukaan kabel tertutup, sehingga tahan terhadap bahaya korosi

Penampang kabel bagian dalam atau bagian inti terdiridari kawat-kawat dengan penampang lingkaran,

sedangkan bagian luar, penampangnya

berbentuk Z. Structural wire ropes, terutama digunakan sebagai kabel tepi pada struktur membaran ( textile structure ). Kabel ini terdiri dari beberapa strands, sehingga sifatnya fleksible.


II - 45

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

BAB III DESAIN PERENCANAAN

BAB III DESAIN PERENCANAAN DAN AWAL STRUKTUR

3.1

Desain perencanaan

Dalam perencanaan jembatan dan sebelum tahap pelaksanaan, dalam perancang harus mempunyai data baik sekunder maupun primer yang berkaitan dengan pembangunan jembatan. Data tersebut merupakan bahan pemikiran dan pertimbangan sebelum kita mengambil suatu keputusan akhir.

OUTPUT HASIL

PROSES ANALISIS

EVALUASI INPUT DATA

Gambar 3.1 Skema Proses perencanaan Data yang diperlukan dapat berupa : a.

lokasi ; •

Topografi

•

Lingkungan : kota

b. Keperluan : melintasi sungai ciliwung c.

Bahan Struktur Baja dan Kabel prategang eksternal


III -1

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


d. Peraturan yang dipakai : •

RSNI ( Rancangan Standar Nasional Indonesia ) T – 03 – 2005.

•

Pedoman Pembebanan Jembatan Jalan Raya. Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta 1987.

•

Peraturan Perencanaan Tehnik Jembatan ( BMS ) 1992 Proses perencanaan

Survey Data

Desain Awal Penentuan : • Type struktur jembatan • Bahan spesifikasi jembatan • Perencanaan gelagar • Perencanaan kabel eksternal • Hitung awal

Modifikasi

Analisis Struktur Metode LRFD Desain Akhir • • •

Modifikasi akhir Model struktur akhir Hitungan Akhir

•

GAMBAR DESAIN

Gambar 3.2 Diagram alir proses perencanaan


III -2

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

3.2


Perancangan awal

3.2.1 Pemilihan lokasi Penentuan lokasi dan layout jembatan dalam penulisan ini ada didaerah kali ciliwung yang menghubungkan Daerah Condet dan Pasar Minggu, panjang jembatan ± 80 m, selama ini daerah tersebut menggunakan jembatan gantung yang terbuat dari baja khusus untuk pejalan kaki dan roda dua. Akibat banjir pada hari sabtu ( 3/2/2007 ), kini jembatan tersebut putus. 3.2.2 Type struktur Dalam perencanaan ini jembatan yang akan di rencanakan adalah jembatan struktur baja dengan kabel eksternal sebagai penguat struktur. Jembatan struktur baja ini terdiri dari gelagar memanjang dan melintang yang di beri kabel baja sebagai penguat dalam menahan pembebanan jembatan.

Kabel prategang eksternal

Gambar 3.3 Bentuk rencana jembatan dengan kabel eksternal


III -3

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


3.2.3 Bahan spesifikasi jembatan 3.2.3.1

Data fisik jembatan

•

Jenis jembatan adalah struktur baja dengan kabel eksternal

•

Bentang total jembatan ± 80 m

•

Lebar jembatan 8 m

•

Jumlah jalur lalulintas 2 jalur

•

Lebar pedestrian ( pejalan kaki ) 100 cm

•

Ruang bebas vertikal

3.2.3.2

Data struktur jembatan

•

Bahan struktur jenis baja 37

•

Aspal 3 cm

•

Tebal lantai 20 cm

•

Tebal trotoar 20 cm

•

Struktur Baja

•

Tiang pipa sandaran

•

Kabel prategang eksternal .


III -4

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


3.2.4 Perencanaan gelagar memanjang dan melintang 3.2.4.1

Perencanaan kekuatan Gelagar

Kekuatan gelagar memanjang maupun melintang di analisa dengan kapasitas lentur penampang. Kekuatan lentur gelagar dapat di tentukan dengan cara perencanaan keadaan batas runtuh ultimate dengan persamaan:

X(ξ)

Gambar 3.4 Penampang Gelagar

Sumbu X – Y merupakan sistem sumbu horizontal-vertikal yang melalui titik berat penampang. Sumbu ξ - ζ merupakan sistem sumbu utama (principal axis) yg. melalui titik berat penampang. Pada profil I (lihat Gambar a) dapat dilihat bahwa sumbu X dan sumbu Y merupakan sumbu simetris penampang, maka sistem sumbu horizontalvertikal berimpit dengan sistem sumbu utama (principal axis) penampang. Pada profil situ sama sisi . Faktro bentuk penampang – Arah sumbu x Zx =

(bt1 )(h − t1 ) + tw 1 h − t1  1 h − t1  2


 2



III -5

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Sx = Modulus of Section ( cm3 ) ( tabel baja ) Kx =

Zx Sx

Faktor penampang – arah sumbu y Zy =

1 2 1   bt1 b + t w(h − 2t1 ) 4 2 

Sy = Modulus of Section ( cm3 ) ( tabel baja ) Ky =

Zy Sy

Gambar 3.5 Kurva faktor bentuk penampang Gelagar memanjang dan melintang merupakan komponen yang menyusun struktur sebuah jembatan. Analisa dilakukan untuk memasukan bahwa gelagar masih mampu untuk menerima beban – beban lalulintas yang bekerja pada jalur lantai kendaraan.


III -6

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Pada tahap ini ada beberapa perhitungan pembebanan dan analisa : 3.2.4.2

Beban mati ( asumsi )

•

Berat sendiri gelagar

•

Aspal 3 cm

•

Plat beton bertulang 20 cm

•

Trotoar 20 cm

•

Rangka baja

•

Tiang pipa sandaran

•

Air hujan

•

Trotoar

•

Beban tambahan

3.2.4.3

Beban hidup ( PPJR No.12/1970 ( BM 70% )

•

Beban ‘’T’’

•

Beban merata ‘’D’’

•

Beban garis P

•

Beban pejalan kaki

•

Beban kejut

•

Beban Rem

•

Beban gempa


III -7

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


3.2.5 Perencanaan kabel prategang eksternal Kabel yang digunakan pada jembatan baja harus dibuat dari material mutu tinggi dengan kuat tarik minimum 1800 N/mm2, dan di perhitungkan dengan baik pada kondisi batas layan ( PBL) maupun kondisi batas ultimit, tegangan tarik dalam kabel tidak boleh melebihi 0,45 Fpu berdasarkan batas layan ( PBL ). Dalam perencanaan berdasarkan beban dan kekuatan terfaktor ( PBKT ), ketahanan tarik dari kabel harus di periksa di bawah kombinasi beban-beban yang berhubungan dengan keadaan batas ultimit, dengan factor reduksi kekuatan Ф = 0.80 yang diterapkan kepada kekuatan tarik karakteristik, Fps dari baja prategang.

Kabel prategang eksternal

Gambar 3.5 Perkuatan dengan kabel Eksternal


III -8

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


3.2.6 Analisa yang dilakukan meliputi : 3.2.6.1

Desain LRFD Elemen Balok Lentur

Komponen struktur baja yang memikul lentur direncanakan sedemikian rupa sehingga memenuhi persamaan : Mu ⊆ Φ f Mn

dimana : Mu adalah kekuatan lentur perlu, yaitu nilai momen lentur akibat beban terfaktor Mn adalah kuat lentur nominal terkecil Nilai faktor reduksi kekauatan , Фf, diberikan seragam untuk semua jenis sebesar 0,90 Kondisi batas yang diperhitungkan dalam menentukan kuat lentur nominal sebuah balok adalah : •

Kelelehan penampang ( Yielding )

•

Tekuk local ( local buckling )

•

Tekuk lateral – torsi ( lateral torsional buckling )


III -9

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Flow chart perencanaan desain lentur

Desain Metode LRFD Q

L

Perencanaan Penampang Gelagar

Desain lentur Bentang Menengah ( Lp
Periksa Kelangsingan

Pelat badan :λw =

h tw

Pelat sayap :λf =

b 2t f

Tekuk lateral Lp = 1,76 ry

Lr = ry

E Fy  X1   FL   

1 + 1 + X 2 FL2

Kuat lentur ФMn

Gambar 3.3a


=

0,9 *Mn > Mu

Diagram perencanaan desain lentur

III -10

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

3.2.6.2

•


Desain geser

( Vu ≤ φv.Vn )

Øv

= faktor reduksi geser , diambil 0,9

Vn

= kuat geser nominal penampang ( 0,6 Fyw Aw )

Vu

= kuat geser perlu (

0,9 EK n Aw ) (h / tw ) 2

Geser nominal Leleh pelat badan h Kn E ≤ 1,10 tw Fyw

Kn = 5 +

5 ( a / h) 2

Tekuk Inelastik pelat badan 1,10

Kn E h Kn E < < 1,37 Fyw tw Fyw

Vn = 0,6 Fyw Aw ( 1,10

Kn E 1 ) ) Fyw (h / t w )

Tekuk Elastik pelat badan h K nE maka ; ≥ 1,37 tw Fyw

3.2.6.3 •

Vu = (

0,9 EK n Aw ) (h / tw ) 2

Desain kombinasi geser dan lentur Metode distribusi -

Mu dipikul pelat sayap M u ≤ φbM f

-

M f = A f d f Fy

Vu dipikul pelat badan ( Vu ≤ φv.Vn )


III -11

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

•


Metode interaksi

Mu dan Vu dipikul bersama – sama oleh pelat dan badan Mu V + 0,625 u ≤ 1,375 φM n φVn

Flow chart perencanaan desain geser Desain Metode LRFD Q

L

Desain geser Vu ≤ Фv Vn

Geser nominal

Leleh pada pelat badan h Kn E ⊆ 1,10 tw Fyw

maka ; Vn

= 0,6

Tekuk inelastic pelat badan Fyw Aw Vn

= 0,6 Fy Aw

1.10

KnE Fy

1

(h tw)

Tekuk elastik pelat badan

h ≥ 1,37 tw

Gambar 3.3b


1.10

0,9 EKnAw KnE maka : Vn = 2 Fy h tw

( )

Diagram perencanaan desai geser

III -12

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

3.2.6.4


Desain Batang Tekan

komponen struktur baja yang memikul gaya tekan ( batang tekan ), harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi : Nu ⊆ φcNn

Prosedur umum desain LRFD untuk batang tekan : 1. Hitung beban layan terfaktor Pu dengan menggunakan semua beban kombinasi 2. Asumsikan nilai tegangan kritik Fcr, berdasarkan angka kelangsinagan λ= Lk/Imin 3. Hitung luas bruto Ag 4. memilih suatu penampang dengan meperhatikan pembatasan ratio lebar/tebal untuk mencegah terjadinya tekuk local 5. menghitung tegangan kritikal Fcr 6. menghitung kekuatan desain ФcPn = ФcPcrAg untuk penampang tersebut 7. Bandingkan ФcFcr dengan Pu bila kuat dapat diterima. Untuk penampang tempa ( WF ), tegangan kritik F cr dapat dihitung sebagai : - Untuk λc Q ⊆ 1,5, makaFcr = (0,658Qλ c )QFy 2

 0,877  - Untuk λc Q ⊆ 1,5, makaFcr =  2  Fy  λc 

dalam hal ini :

λc =

KI rπ


Fy E

III -13

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Flow chart Perencanaan Desain Komponen Tekan Desain Metode LRFD Q

L

Analisa struktur Nu ≤ Ф u Nu

Mencari ’’ Nu’’

Nu Φ

Mencari’’Imin’’ Ix min = Iy min =

Maksimum Periksa

KLx 200 KLy 200

λ = λr λ ≤ λr

Kapasitas tekan penamapang tekuk lentur

Fy . Ag ωx Fy = . Ag ωy

Maksimum

N nx = Ag . Fcrx =

Maksimum

N ny = Ag . Fcry


III -14

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Kapasitas tekan penampang tekuk lentur - torsi

N nlt = Ag.Fclt 4F F H   Fcry + Fcrz    1 − 1 − cryF crz 2  = Ag. (Fcry + Fcrz )   2 H  

Kapasitas tekan penampang Nn = min ( Nnx ;Nny ;Nnlt )

Nu ≤ Ф u Nu

Gambar 3.3C

3.2.6.5

Diagram perencanaan desain tekan

Desain alat penyambung

3.2.6.5.1 Sambungan baut Baut terbagi atas baut berkekuatan tinggi ( ASTM A325, ASTM A 409 ) dan baut hitam ( ASTM A 307 ) a. Kuat geser baut Kekuatan geser Vf1 dari baut harus dihitung sebagai berikut : VF = 0,62 FUF K R (nn AC + n X AO ) Dimana :


III -15

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

FUF


adalah kekuatan tarik minimum baut ( tabel 23.3 ), dinyatakan dalam Kilo Newton, ( KN )

Kr

adalah faktor reduksi, untuk memperhitungkan panjang sambungan lebih Lj yang dibaut dapat dilihat pada tabel 12, utnuk semua sambungan lain, FUF = 1,0

nn


Ae

adalah luas diameter lebih kecil pada baut, dinyatakan dalam milimiter per segi, ( mm )2

nx


Ao

adalah luas bidang polos nominal pada baut, dinyatakan dalam milimiter per segi, (mm) 2

b. Kuat tarik baut N u = As Fuf

dengan As sebagai luar tegangan tarik baut ( lihat tabel 3.3 ) c. Baut yang Memikul kombinasi geser dan tarik


III -16

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Flow chart Perencanaan Desain Komponen Tarik Desain Metode LRFD Q

L

Analisa struktur Nu ≤ Ф t Nn

Kelelehan penampang ( yielding ) ФNn = 0,90 Ag Fy

Kondisi leleh Nn ≤ ФAg Fy

Kondisi fraktur Nn ≤ Ф Fu Ae =Ф Fu An U

Hitung ’’I min’’ • •

I min = L/240 : utama I min = L/300 : sekunder

Pemeriksaan daerah sambungan Blok geser ujung Ф.Nn= min(Ф.Nn geser murni ;Ф.Nn geser tarik )

Ф.Nn blok ujung ≥ Ф.Nn penampang terpilih

Gambar 3.3D Perencanaan Perencanaan Desain Tarik


III -17

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


3.2.7 Struktural Analysis Program SAP 2000 3.2.7.1

Tahapan analisa struktur

Tahapan analisa struktur utama adalah : 1. Pembebanan pada struktur untuk mengetahui beban yang bekerja pada batang baja jembatan yang diakibatkan oleh beban hidup dan beban mati. 2. Analisa gaya batang dengan memasukan model jembatan beserta pembebanannya menggunakan struktural analisis program SAP 2000 maka gaya – gaya batang yang bekerja dapat diketahui. 3. Lendutan jembatan Lendutan maksimal yang terjadi pada jembatan dapat dicek menggunakan program yang sama pula dengan melihat file output ( sol ) Program yang digunakan dalam modelisasi dan desain perkuatan jembatan ini adalah menggunakan SAP2000 adalah sebuah program paket analisa struktur yang telah digunakan oleh kalangan industri dan perguruan tinggi jurusan tehnik sipil / rekayasa, program ini dibuat berdasarkan penelitian yang dipimpin oleh profesor Erdwad L Wilson dari the Universitas of California, Berkeley. Program SAP2000 digunakan untuk membantu dalam perhitungan gaya – gaya dalam seperti momen ( bidang M ), gaya lintang ( bidang D ), gaya normal ( bidang N ), dan lendutan yang terjadi pada titik yang ditinjau.


III -18

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031


Kebenaran dan keakuratan sebuah analisa struktur sangat tergantung dengan input data yang dimasukan. Hasil yang dapat diperoleh dengan menggunakan program SAP 2000 antara lain :

1.

Output dalam bentuk analisa perhitungan berupa table – table hasil pembebanan.

2.

Melalui modul SAPLOT dapat diperoleh tampilan gambar model struktur yang dianalisa berupa : •

Bentuk deformasi akibat analisa statis

•

Geometri struktur sebelum dibebani

•

Gaya-gaya yang bekerja pada struktur

•

Gaya – gaya aksial, torsi, momen dan gaya geser pada elemen frame


III -19

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031



III -20

TEKNIK SIPIL

0110311-031

BAB IV PRELIMINARI DESIGN

BAB IV PRELIMINARI DESIGN 4.1

Data Rencana Perencanaan

4.1.1 Rencana Jembatan •

Jenis jembatan

: Jembatan

Baja

dengan

Kabel

Prategang Eksternal •

Panjang jembatan ±

: 80.00 m

•

Fungsi jalan

: Kolektor

•

Klasifikasi kelas jembatan

: III A

Muatan sumbu terberat

:8

•

Lebar jembatan total

: 8.00 m

•

Lebar trotoar

: 1.00 m

•

Lebar jalur lalulintas

: 6.00 m

•

Tinggi rangka baja

: 5.00 m

•

Tinggi pengaman jembatan

: 1.00 m

•

Tebal plat baja

: 2 cm

•

Tebal plat beton

: 20

cm

= 0.20 m

•

Tebal lapisan aspal

:3

cm

= 0.03 m

•

Tinggi trotoar

: 20

cm

= 0.20 m

•

Jumlah gelagar memanjang

: 10

buah

•

Jumlah gelagar melintang

: 40

buah

MERCUBUANA

IV - 1

ton

2 x 3.00 m

berat

= 81

kg/m2

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.1.2 Spesifikasi Beton dan Baja Tegangan yang diijinkan untuk tarik dan tekan •

•

Mutu baja tulangan

: ST 37

Kuat leleh, Fy

: 240 Mpa

Tegangan putus, Fu

: 370 Mpa

Modulus elastis, Es

: 2 x 105 Mpa

Beton Kuat tekan , fc Kuat tekan ijin

, fc

Modulus elastis, Ec

: 20

Mpa

: 10

Mpa

: 4700 x

20 = 21,019 Mpa

4.1.3 Syarat Kekuatan •

Tegangan Kuat lentur ФMn

•

Tegangan geser ФVn = Ф . 0,6 . Fy. Tw > Vu

•

Tegangan tarik Nu ≤ Ф Nu

= 0,9 . Mn > Mu

Kondisi leleh Ф Nu = 0,90 Ag Fy Kondisi Fraktur Ф Nu = 0,75 Ae Fy •

Tegangan tekan Nu ≤ Фu Nu Nilai faktor reduksi kekuatan Ф = 0,85 Kuat tekan nominal N n = Ag Fc = Ag

Untuk

MERCUBUANA

Fy

ω

M uy  Nu 8 M Nu  ⊆ 1,0 ⊇ 0,2maka +  ux + φt / c N n φt / c N n 9  φt M nx φ f M ny 

IV - 2

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Untuk

 M M uy  Nu Nu  ⊆ 1,0 < 0,2maka +  ux + φt / c N n φt / c N n  φt M nx φ f M ny 

Untuk penampang tempa ( WF ), tegangan kritik Fcr

•

•

-

Untuk λc

Q ⊆ 1,5 , maka Fcr = (0,658Q.λ c )QFy

-

Untuk λc

 0,877  Q > 1,5 , maka Fcr =  2  Fy  λc 

2

Desain kekuatan / Lendutan -

Balok memikul komponen yang tidak boleh rusak δ ijin =

-

Balok memikul komponen yang dapat rusak

-

Gunakan jenis beban hidup tidak terfaktor untuk σ ≤ σijin

δ ijin =

L 360

L 240

Desain sambungan -

Kuat tarik baut

Rn = Fub . An

Fub = kuat tarik baut ( Kg )

-

An

= luas bidang tarik ( cm2 ) = 0,75 . Ab

Ab

= luas kotor potongan untuk satu baut ( cm2 )

Kuat geser baut Rn = m. Ab .τ u

= m . Ab ( 0,60 . Fub )

M = jumlah baut rencana ( buah ) An = luas kotor potongan untuk satu ( cm2 ) Fub = kuat tarik baut ( Kg )

τ u = kuat geser ultimate ( kg/cm2 )

MERCUBUANA

IV - 3

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2


Perencanaan Desain

4.2.1 Perencanaan gelagar melintang

Gelagar melintang

2m 2 2m

2m

2m

2m

2m

8m 4.2.1.1

Beban Mati

“Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya”SKBI1.3.28.1987 Dep. P.U : Aspal ( Lapisan aus ) t = 2 cm = 2 ( 1 x 0.02 x 2000 )

=

80

kg/m

Plat Beton bertulang t = 20 cm = 2 ( 1 x 0.2 x 2400 )

= 960

kg/m

Pelat baja t = 2 cm

= 2 ( 0,02 x 8 x 81kg/m )

=

26

kg/m

Baja DIN 80

= 1 x 8x 268kg/m

= 2144

kg/m

Berat genangan air hujan = 2 ( 1 x 0.2 x 1000 )

=

40

kg/m

Trotoar tebal 20 cm

= 960

kg/m

Tiang Pengaman

= 2 ( 1 x 0.2 x 2400 )

= 2 (1.50 x 0,15 x 0,05x 2800kg/m ) =

63 kg/m

( 3 / 15 )cm

MERCUBUANA

IV - 4

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Railing

= 5 x 2m x 6 kg/m Berat Q mati

4.2.1.2

= 60

kg/m

= 4333

kg/m

Beban Hidup ( PPRJ No. 12/1970 ( BM 70 % )

-

Beban roda T

= 70% x 8 t

-

Beban merata

-

Beban kejut

= 1+

-

Beban garis ( P )

= 70% x 12

= 5,6

t

( Q ) L < 30 m = 70% x 2,20 t/m2 = 1,54 t/m2 20 (50 + 800)

= 1,34

t

= 8.4 t/m

Lantai kendaraan -

Beban merata Q =

1540 x1.00 x 2 = 1120 2,75

-

Beban garis ( P ) =

8400 x1.00 x 2 = 6109,1 kg/m 2.75

kg/m

Beban hidup total Q = 1120 kg/m = 1,120 T/m P = 1,34 + 6,109 + 5,6

= 13,05 T

4.2.2 Pembebanan gelagar melintang Desain Balok Lentur Metode LRFD Beban ultimate ( qu ) Qu = 1.2 ( D ) + 1.6 ( L ) + 0,5 ( hujan ) Qu = 1.2 ( 4333 ) + 1.6 ( 1120 ) + 0,5 ( 40 ) = 7011,6 kg/m

MERCUBUANA

IV - 5

TEKNIK SIPIL

0110311-031


QU

VA

VB

VC

Lmax = 1/2 ql

VD

VE

Lmax = 1/2 ql

Mmax = 81 ql

Mmax = 81 ql

Tabel hasil perhitungan dengan SAP 2000 TABLE: Element Forces - Frames Tumpuan Station Combinasi pembebanan Text m VA - VB 0 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 0.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 2 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) VB - VC 0 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 0.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 2 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) VC - VD 0 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 0.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 2 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) VD - VE 0 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 0.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 1.5 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ ) 2 1.2 ( D ) + 1.6 ( H ) + 0.5 ( HJ )

MERCUBUANA

IV - 6

Shear Kgf -6100.44 -2436.52 1227.41 4891.33 8555.26 -7334.01 -3670.08 -6.16 3657.76 7321.69 -7321.69 -3657.76 6.16 3670.08 7334.01 -8555.26 -4891.33 -1227.41 2436.52 6100.44

Momen Kgf-m -8.6E-14 2134.24 2436.52 906.83 -2454.82 -2454.82 296.21 1215.27 302.37 -2442.49 -2442.49 302.37 1215.27 296.21 -2454.82 -2454.82 906.83 2436.52 2134.24 2.277E-12

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.2.1


Periksa profil baja DIN 80 ( 800 . 300 . 18 . 34 )

Baja Bj – 37

Fyield = 240 Mpa

Ag

= 342 cm2

= 34200 mm2

Sx

= 5220

cm3

Ix

= 366400 cm4

Iy

= 15350 cm4

Ry

= 6,7

cm3

R

= 27

mm

Zx

= 300 x 34 x ( 800 – 34 ) + 18 x (

1 1 x800 − 34 )( x800 − 34 ) 2 2

= 7813200 + 2640402 = 10453602 mm2

= 10453,602 cm2

10453,602 = 2,002 cm 5220

Kx

=

Mp

= 10453,602 x 240 = 2508864,48 Mpa = 2508,9 KNm

4.2.2.2

Momen Lentur Ultimate

Di dapat dari hasil SAP 2000 = Mmux = ( 2436,2 +1215,27) x 2 = 73,03 KNm

MERCUBUANA

IV - 7

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.2.3


Periksa Kelangsingan Penampang

Pelat sayap = λ f = = λp =

Pelat badan = λw = = λp =

4.2.2.4

300 = 4,41 2 x34

170 = 10,973 240

λf < λp

Penampang Kompak

678 = 37,7 18

1680 = 108,44 240

λf < λp

Penampang Kompak

Periksa Pengaruh Tekuk Lateral

200000 240

= 3404 mm

Lp

= 1,76 x 67 x

FL

= 240 – (240 x 0,3 ) = 168 Mpa

G

=

J

=(

200000 = 76923Mpa 2(1 + 0,3) 1 2 x300 x343 + x(800 − 2 x34) x183 ) ) 3 3

= 7860800 + 1423008 = 9283808 mm4 3,14 200000 x76923 x9283808 x34200 = 29727841,7 Mpa 5220 2

X1

=

Iw

= 15350 x

(80 − 3,4) 2 = 22282213,5 cm6 ( h f − f = jarak antar titik berat 4

pelat sayap )

MERCUBUANA

IV - 8

TEKNIK SIPIL

0110311-031


222822213,5 5220 )2 5220 76923 x9283808

X2

=4 (

Lr

= 67 x (

= 9,122 x 10-13

29727841,7 ) x 1 + 1 + 9,122 x10 −13 x1682 = 16764025,4 mm 168

Lb < Lr, gelagar tersebut berada pada zona bentang menengah ( tekuk torsi – lateral elastic ) Sehingga : Lb − Lp )) ≤ Mp Lr − Lp

Mn

= Cb ( Mp − ( Mp − Mr )(

Mr

= 5220 x 168 = 876,96 KNm

Mn

8000 − 3404 = 1,14 x ( 2508,9 – ( 2508,9 – 876,96 ) ( )) ≤ Mp 16764025,4 − 3404 = 1,14 x ( 2508,9 – 0,4475 ) ≤ Mp = 2859,6 KNm > Mp = 2508,9 KNm

Mn diambil sama dengan Mp = 2859,6 KNm Kuat lentur rencana balok gelagar ФMn Фb Mn= 0,9 x 2859,6 = 2573,64 KNm > Mu = 73,03KNm Penampang kuat

MERCUBUANA

IV - 9

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Chek gaya geser 4.2.2.5

Gaya Geser Ultimate ( Vu ) τ=

3V 2bd

τ =

V dtw

tf d

d

b

Vu

Vu ≤ Фv Vn =

tw

b

1 xquxL 2

Didapat dari hasil SAP 2000 = Vu = 8555,26 KGm = 85,553 KNm 4.2.2.6

λw =

1,10

678 = 37,7 18

5,036 x 200000 = 71,3 240

kn = 5 +

Vn

Cek Kelangsingan penampang terhadap geser

5  8000     678 

2

=

5,036

λw = 37,7 < 71,3

= 0,6 x 240 x ( 800 x 18 ) = 2073600 Mpa

= 2073,6 KNm

Kuat geser rencana balok ФVn ФbVn = 0,9 x 2073,6 = 1866,24 KN > Vu = 85,553 KNm

MERCUBUANA

IV - 10

kuat

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.2.3 Kombinasi pembebanan Beban hidup p = 13050 kgm

P

P QU

VB

VA 4.2.3.1

VD

VC

VE

Beban ultimate ( qu )

Tabel dari hasil perhitungan SAP 2000 TABLE: Element Forces - Frames Tumpuan Station Pembebanan m Combinasi VA - VB 0 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 0.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 2 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P VB - VC 0 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 0.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 2 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P VC - VD 0 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 0.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 2 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P VD - VE 0 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 0.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 1.5 1.2(D) + 1.6(H) + 0.5(HJ) + P 2

MERCUBUANA

IV - 11

Shear Kgf -5384.75 -1720.82 1943.1 5607.03 9270.95 -16814.64 -13150.71 3563.21 7227.14 10891.06 -10891.06 -7227.14 -3563.21 100.71 16814.64 -9270.95 -5607.03 -1943.1 1720.82 5384.75

Momen Kgf-m -7.105E-15 1776.39 1720.82 -166.71 -3886.2 -3886.2 3605.13 2739.51 41.92 -4487.63 -4487.63 41.92 2739.51 3605.13 -3886.2 -3886.2 -166.71 1720.82 1776.39 -4.503E-14

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Dari hasi Sap 2000 didapat : Mmux = ( 1776,4 + 3605,13 + 3605,13 +1776,4 ) = 107,62 KNm Kuat lentur rencana balok gelagar ФMn Фb Mn

= 0,9 x 2859,6 = 2573,64 KNm > Mu = 107,62 KNm

Oke

Chek gaya geser 4.2.3.2

Gaya Geser Ultimate ( Vu ) τ=

3V 2bd

τ =

V dtw

tf d

d

b

tw

b Vu ≤ Фv Vn

Didapat dari SAP 2000 : Vu

= 16814,64 KGm = 168,14 KNm

Kuat geser rencana balok ФVn ФbVn = 0,9 x 2073,6 = 1866,24 KN > Vu = 168,14 KN

Oke

Penampang kuat Kesimpulan Profil WF 800 . 300 . 34 . 18 akan kuat menahan beban tengah bentang

MERCUBUANA

IV - 12

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.3.2


Pengaruh kemiringan

`

Beban hidup ( L ) Beban mati ( D )

8m Beban ultimate ( qu ) Qu = 1.2 ( D ) + 1.6 ( L ) + 0,5 ( hujan ) Qu = 1.2 ( 4333 ) + 1.6 (1120 ) + 0,5 ( 40 ) = 7011,6 kg/m Beban gelagar

= 6743,6

Beban sendiri gelagar =

Mux

=

kg/m

268

kg/m

7011,6

kg/m

1 x7011,6 x82 = 448742,4 kgm = 4487,42 KNm 8

Akibat kemiringan ( ά )

MERCUBUANA

IV - 13

TEKNIK SIPIL

0110311-031

Titik berat sumbu


X

=

(300 x34 x150) + (18 x750 x(9 + 150) + (300 x34 x150) (300 x34) + (18 x750) + (300 x34)

=

(1530000) + (2146500) + (1530000) (10200) + (13500) + (10200)

=

(5206500) = 153,6 (33900)

X = 153,6 mm Titik berat sumbu =

Y

(300 x34 x(18,5 + 716) + (18 x750 x(266 + 34) + (300 x34 x18,5) (300 x34) + (18 x750) + (300 x34)

MERCUBUANA

IV - 14

TEKNIK SIPIL

0110311-031


=

(7491900) + (4050000) + (188700) (10200) + (13500) + (10200)

=

(11730600) = y = 346 mm (33900) x

y

y x

Mx

= Max . sin ά = 4487,42 x sin 20 = 156,6

My

= Max . cos

4.2.3.3

kgm

ά = 4487,42 x cos 20 = 4484,7 kgm

Akibat beban mati −

Σ bmx =

λw =

Mx. x Iy

=

156,6 x100 x154 / 10 26677

= 90,4

kg/cm2

4484,7 x100 x346 / 10 = 45,3 342603

kg/cm2

−

Σ bmy =

λw =

Σ bm total = =

MERCUBUANA

My . y Ix

=

(σbmx) 2 + (σbmy ) 2 (52,8) 2 + (233,1) 2 = 239 kg/cm2 ≤ στ = 0,6 x1600 = 960 kg/cm2

IV - 15

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.3.4


Akibat beban hidup

Beban hidup yang terjadi = 13050

kgm

P1 = 13050 kgm p2 = 13050 kgm P1

P2

B

A

+

VA

P P

M1

4.2.3.5

+

_

VB

M2

Analisa struktur

Σma = 0 = + p1x 2,5 + P 2 x5,5 − Vbx8 = 0 = +13050 x 2,5 + 13050 x 5,5 – 8 VB = 0 = + 32625 + 71775 – 8 VB = 0 8VB

MERCUBUANA

= 104400 kgm ---------- VB = 13050 kgm

IV - 16

TEKNIK SIPIL

0110311-031

ΣV


=0 = VA + VB - p1 – p2 = 0 = VA + 13050 – 13050 – 13050 = 0 VA = 13050 kgm

ΣH

=0

Chek Σmb = 0 = − p 2 x 2,5 − P1x5,5 − Vax8 = 0 = -13050 x 5,5 – 13050 x2,5 + 8 x 13050 = 0 = - 71775 - 32625 + 104400 = 0.........oke ΣV

=0 = VA + VB – p1 – p2 = 0 = 13050 + 13050 – 13050 – 13050 = 0…….oke

M max

= M1 = M2 = 13050 x 2,5 = 32625 kgm

Tabel perhitungan dengan SAP 2000 akibat beban hidup BAJA DIN 80 DIN 80 DIN 80 DIN 80 DIN 80 DIN 80 DIN 80 DIN 80 DIN 80

MERCUBUANA

TITIK m 0 1 2 3 4 5 6 7 8

PEMBEBANAN hidup hidup hidup hidup hidup hidup hidup hidup hidup

IV - 17

GESER Kgf -13050 -13050 -13050 2.328E-10 2.328E-10 -2.328E-10 13050 13050 13050

MOMEN Kgf-m 0 13050 26100 32625 32625 32625 26100 13050 -1.455E-11

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.3.6


Pengaruh kemiringan

Mx

= M max . sin ά = 32625 kgm . sin 20

= 1138,6

My

= M max . cos ά = 32625 kgm . cos 20

= 32605,12 kgm

kgm

Akibat beban hidup −

Σ bhx =

λw =

Mx. x Iy

=

1138,6 x100 x153,6 / 10 26677

= 65,7

=

32605,12 x100 x346 / 10 342603

= 329,3 kg/cm2

kg/cm2

−

Σ bhy =

λw =

My. y Ix

Σ bT x = Σ bmx + Σ bhx

= 90

+ 65,7

= 155,7

kg/cm2

Σ bT y = Σ bmy + Σ bhy

= 45,3+ 329,3

= 374,6

kg/cm2

Σ bm total = =

4.2.3.7

(σbmx) 2 + (σbmy ) 2

(155,7) 2 + (374,6) 2

= 405,7 kg/cm2 ≤ στ = 0,6 x1600 = 960 kg/cm2

Desain Kekakuan / Lendutan

( Balok memikul komponen yang tidak boleh rusak ) Lendutan σ ijin =

8 = 0,022 cm 360

5 7011,6 / 100 x84 1 13050 x83 x + x ∆= 348 200000 x366400 48 200000 x15350 = ( 0,1042 x 0,000004 ) + ( 0,021 x 0,0022 ) = 0,000004 + 0,0005 = 0,0005 cm ≤ 0,022 cm ...................Oke Profil DIN 80 ( 800 . 300 . 34 . 18 ) akan kuat menahan beban tengah

MERCUBUANA

IV - 18

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.2.4 Perencanaan Gelagar Memanjang Beban gelagar Gelagar memanjang Gelagar melintang

40 m Gelagar memanjang Gelagar melintang

`

2m

2m

4.2.4.1

Beban Mati

“Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya”SKBI1.3.28.1987 D.P.U : Aspal ( Lapisan aus ) tebal 2 cm = 40 x 2x 0.02 x 2000 `

= 3200 kgm

Plat Beton bertulang tebal 20 cm = 40 x 2 x 0.2 x 2400

= 38400 kgm

Tebal plat baja t = 2 cm

= 40 x 2 x 0,02 x 81kg/m =

Baja DIN 80

= 20 x 2 x 268 kg/m

MERCUBUANA

IV - 19

129,6kgm

= 10720 kgm

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Baja DIN 100

= 40 x 1x 314 kg/m

= 12560 kgm

Berat Air hujan 20 cm

= 40 x 2 x 0.2 x 1000

= 16000 kgm

Berat q1 4.2.4.2

= 81009,6kgm

Beban Hidup ( PPRJ No. 12/1970 ( BM 70 % )

-

Beban Roda T

= 70% x 8 t

-

Beban Merata

(D)

Beban q = 2,2 -

1,1 x(40 − 30) = 2,0167 t /m’ lajur 60

faktor distribusi (ά )

= 0,75

jarak gelagar ( s )

=2m = 70% x

Beban Kejut K

= 1+

-

Beban garis ( P )

= 12 t


= 0,75

jarak gelagar ( s )

=2m = 70% x

5,6 t

2,0167 x0,75 x 2 x40 = 44 tm 2,75

20 (50 + 40)

-

=

= 1,22 t

12 x0,75 x 2 2,75

= 6,55 t/m

-

Beban rem

= 250 KN

= 25 t

-

Beban pejalan kaki

= 5 KPa

= 50 t

Beban hidup total Q = 44 + 50 = 94 tm = 94000 kgm P = ( 6,55 + 5,6 ) 1,22 = 14,823 t = 14823 kg

MERCUBUANA

IV - 20

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.4.3


Pembebanan Struktur

4.2.4.3.1 Akibat beban mati dan merata ( p )= 94000 kgm ( g )= 81010 kgm A

40 m

B

1 M max = qL2 8

L max =

4.2.4.4

1 qL 2

Desain Balok Lentur Metode LRFD

Beban ultimate ( qu ) Qu = 1.2 ( D ) + 1.6 ( L ) + 0,5 ( hujan ) Qu = 1.2 ( 81010 ) + 1.6 ( 94000 ) + 0,5 ( 16000 ) = 255612 kgm

MERCUBUANA

IV - 21

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Tabel momen dan geser akibat beban mati, hujan dan beban hidup TABLE: Element Forces - Frames FRAME TITIK 1.2 ( M )+1.6( H )+0.5 (HUJAN ) Text m Text DIN 100 0 Combination DIN 100 2 Combination DIN 100 4 Combination DIN 100 6 Combination DIN 100 8 Combination DIN 100 10 Combination DIN 100 12 Combination DIN 100 14 Combination DIN 100 16 Combination DIN 100 18 Combination DIN 100 20 Combination DIN 100 21 Combination DIN 100 22 Combination DIN 100 23 Combination DIN 100 24 Combination DIN 100 25 Combination DIN 100 26 Combination DIN 100 27 Combination DIN 100 28 Combination DIN 100 29 Combination DIN 100 30 Combination DIN 100 32 Combination DIN 100 33 Combination DIN 100 34 Combination DIN 100 35 Combination DIN 100 36 Combination DIN 100 37 Combination DIN 100 38 Combination DIN 100 39 Combination DIN 100 40 Combination

MERCUBUANA

IV - 22

GESER Kgf -5119630.41 -4607667.37 -4095704.33 -3583741.29 -3071778.25 -2559815.21 -2047852.16 -1535889.12 -1023926.08 -511963.04 -1.281E-09 255981.52 511963.04 767944.56 1023926.08 1279907.6 1535889.12 1791870.64 2047852.16 2303833.69 2559815.21 3071778.25 3327759.77 3583741.29 3839722.81 4095704.33 4351685.85 4607667.37 4863648.89 5119630.41

MOMEN Kgf-m -5.215E-09 9727297.78 18430669.48 26110115.1 32765634.64 38397228.09 43004895.46 46588636.75 49148451.96 50684341.08 51196304.12 51068313.36 50684341.08 50044387.28 49148451.96 47996535.11 46588636.75 44924756.87 43004895.46 40829052.54 38397228.09 32765634.64 29565865.63 26110115.1 22398383.05 18430669.48 14206974.39 9727297.78 4991639.65 -1.788E-09

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.2.5 Periksa profil baja DIN 100 ( 1000 . 300 .19.36 )

300

464

928 1000

300

Periksa profil baja DIN 100 ( 1000 . 300 .19.36 ) Baja Bj – 37

Fyield = 240 Mpa

Ag

= 400 cm2

= 40000 mm2

Sx

= 12900 cm3

Ix

= 644700 cm4

Iy

= 16280 cm4

Ry

= 6,4

cm3

R

= 30

mm

Zx

= 300 x 36 x ( 1000 – 36 ) + 19 x ( 36 )x ( = 10411200 + 239688 = 10740888 mm2

Mp

= 10740,888 cm2

= 10740,9 x 240 = 2577813,12 Mpa = 2577,813

4.2.5.1 Mux

1 x1000 − 36 ) 2

=

KNm

Momen Lentur Ultimate 1 x 255612 x 402 = 51122400 kgm 8

MERCUBUANA

IV - 23

= 511224 KNm

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.5.2


Periksa Kelangsingan Penampang

Pelat sayap = λ f = = λp = Pelat badan = λw = = λp =

4.2.5.3

300 = 4,16 2 x36

170 = 10,973 240

λf < λp

988 = 52 19

1680 = 108,44 240

λf < λp

200000 = 3251,6 mm 240

= 1,76 x 64 x

FL

= 240 – (240 x 0,3 ) = 168 Mpa

G

=

J

=(

200000 = 76923 Mpa 2(1 + 0,3) 1 2 x300 x363 + x(1000 − 2 x36) x193 ) ) 3 3

= 9331200 + 2121717,3 =

Penampang Kompak

Periksa Pengaruh Tekuk Lateral

Lp

X1

Penampang Kompak

= 11452917,3 mm4

3,14 200000 x76923 x11452917,3 x 40000 12900 2

= 0,000243 x 5,936 . 1010 = 14425219,77 Mpa Iw

= 16280x

(100 − 3,6) 2 4

= 37822347,2 cm6 ( h f − f = jarak antar titik

berat pelat sayap )

MERCUBUANA

IV - 24

TEKNIK SIPIL

0110311-031

X2

=4 (


37822347,2 12900 )2 16280 76923 x11452917,3

= 4 x 2,144 .10 -16 x 2323,24 = 1,9992 x 10-12 Lr

14425219,7 ) x 1 + 1 + 1,99 x10−12 x1682 168

= 64 x (

= 98,3 x 42930 x1,414 = 77703850 mm Lb < Lr, gelagar tersebut berada pada zona bentang menengah ( tekuk torsi – lateral elastic ) Sehingga : Lb − Lp )) ≤ Mp Lr − Lp

Mn

= Cb ( Mp − ( Mp − Mr )(

Mr

= 12900 x 168 = 2167200 KNm

Mn

 40000 − 3152,6  = 1,14 x (3558086,4 – (3558086,4 – 2167200 )    77703850 − 3152,6 

)

= 4055466,6 KNm > Mp = 2577,813 KNm Mn diambil sama dengan = 4055466,6 KNm Kuat lentur rencana balok gelagar ФMn Фb Mn

= 0,9 x 4055466,6 = 3649919,94 KNm

Фb Mn

= 3649919,94 KNm > Mux = 511224 KNm

MERCUBUANA

IV - 25

Penampang kuat

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.5.4


Chek Gaya Geser Ultimate, Vu τ=

3V 2bd

τ =

V dtw t

36

d

d

b

300

Vu ≤ Фv Vn Vu

=

1 xquxL 2

=

1 x 255612 x 40 = 5112240 kgm = 51122,4 KNm 2

4.2.5.5

λw =

1,10

988 = 52 19

5,003x 200000 = 65,7 240

kn = 5 +

Vn


5  40000     988 

2

= 5,003

λw = 52 < 65,7

= 0,6 x 410 x ( 1000 x 19 ) = 46740 T = 46740000 kg

Kuat geser rencana balok ФVn ФvVn =0,9 x 46740000 = 420660 KN > Vu= 51122,4 KN

MERCUBUANA

IV - 26

oke

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Check Pemeriksaan Interaksi Mn Vu + 0,65 ≤ 1,375 φVn ΦMn

4055466,6 51122,4 + 0,65 ≤ 1,375 0,9 x3558086,4 0,9 x 420660

kesimpulan Фb Mn > Mux ФvVn > Vu

4.2.5.6

Desain Kekakuan

( Balok memikul komponen yang tidak boleh rusak ) Lendutan σ ijin =

∆=

40 = 0,11 cm 360

5 255612 / 100 x 404 1 14823 x 403 x + x 348 200000 x644700 48 200000 x16240

= ( 0,1042 x 0,050 ) + ( 0,021 x 0,29 ) = 0,00521 + 0,006 = 0,011 cm ≤ 0,11 cm ...................Oke

Profil DIN 100 ( 1000 . 300 . 36 . 19 ) akan kuat menahan beban tengah

MERCUBUANA

IV - 27

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.5.7


Pembebanan struktur akibat beban bergerak

Beban hidup sumbu roda : Beban kejut = K = 1,22 t Beban garis = P = 6,1 t Beban sumbu roda = T = 5,6 t Beban P total

= ( 5,6 + 6,55 ) x 1,22 = 14,823 t

P = 14,82 t P = 5,6 t

A

1

P = 5,6 t

4

B

40 m

y1

1 x 20 2

y2

20

Max garis p = (14,823xy1) + (5,6 x10) + (5,6 xy 2) = ( 14,823 x 9,5 ) + ( 5,6 x 10) + ( 5,6 x 8 ) = ( 140,82 + 56 + 44,8 ) = 236,4 tm = 2364 KNm Mux total

= ( 2364 + 511224 )

= 513588 KNm

Kuat lentur rencana balok gelagar ФMn 513588 KNm < Mn = 3649919,94 KNm

MERCUBUANA

IV - 28

oke

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.5.8 5,6 t


Kontrol terhadap gaya garis lintang 5,6 t

5,6 t

5,6 t

5,6 t

A

5,65 t

B Y6 Y5 Y4 Y3 Y2

Y1 Keterangan : Y1 = 1

Y3 =

24 = 0,6 40

Y2 =

32 = 0,8 40

Y4 =

16 = 0,4 40

Y5 =

Y6 =

8 = 0,2 40 0 =0 40

Gaya lintang akibat beban dinamis atau beban sumbu P dinamis

= 5,6 x ( 0,8 + 0,6 + 0,4 + 0,2 + 0 ) = 11,2 ton

P beban mati =

D max

1 x81.010 x 40 = 1620,2 t 2

1 = x(11,2 + 1620.2) = 815,7ton = 815700 kg = 8157 KN 2

51122,4 KN + 8157 = 59279,4 KN Kuat geser rencana akibat beban dinamis 59279,4 KN < Vn =420660 KN

MERCUBUANA

oke

IV - 29

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.2.6 Perencanaan Gelagar Memanjang ( Gelagar pinggir )

40 m GELAGAR MELINTANG GELAGAR MEMANJANG

2.00

2.00

2.00

2.00

40

4.2.6.1

Beban Mati

Aspal ( Lapisan aus ) tebal 2 cm = 40 x 2x 0.02 x 2000 `

= 3200 kgm

Plat Beton bertulang tebal 20 cm = 40 x 2 x 0.2 x 2400

= 38400 kgm

Tebal plat baja t = 2 cm

= 40 x 2 x 0,02 x 81kg/m =

Trotoar tebal 20 cm

= 40 x 1 x 0.02 x 2400

= 1920

Baja DIN 80

= 20 x 2 x 268 kg/m

= 10720 kgm

Baja DIN 100

= 40 x 1x 314 kg/m

= 12560 kgm

Berat q1

MERCUBUANA

IV - 30

129,6kgm kgm

= 81009,6kgm

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.6.2 -


Beban Hidup ( PPRJ No. 12/1970 ( BM 70 % ) Beban Merata

(D)

Beban q = 2,2 -

1,1 x(40 − 30) = 2,0167 t /m’ lajur 60


= 0,75

jarak gelagar ( s )

=2m = 70% x

-

4.2.6.3

Beban pejalan kaki

2,0167 x0,75 x 2 = 1,1 t/m 2,75

= 5 KPa

= 50 t

Berat Total

= 51,1 t

Pembebanan struktur ( p ) = 81,010 tm ( g ) = 51,1 tm

A

40 m

B

113,9 tm

1 M max = qL2 8

L max =

MERCUBUANA

IV - 31

1 qL 2

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.6.4


Beban Ultimate

Qu = 1.2 ( 81,010 ) + 1.6 ( 51,1 ) + 0,5 ( 16 ) TABLE: PERHITUNGAN DENGAN SAP 2000 Gelagar Station Pembebanan Pinggir m Combinasi DIN 100 0 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 1 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 2 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 3 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 4 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 5 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 6 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 7 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 8 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 9 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 10 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 11 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 12 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 13 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 14 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 15 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 16 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 17 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 18 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 19 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 20 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 21 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 22 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 23 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 24 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 25 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 26 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 27 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 28 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 29 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 30 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 31 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 32 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 33 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 34 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 35 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 36 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 37 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 38 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 39 DIN 100 1.2(D) + 1.6 (H) + 0.5 (HJ ) 40

MERCUBUANA

IV - 32

= 187 Tm

Shear Kgf -3746830.41 -3559488.89 -3372147.37 -3184805.85 -2997464.33 -2810122.81 -2622781.29 -2435439.77 -2248098.25 -2060756.73 -1873415.21 -1686073.69 -1498732.16 -1311390.64 -1124049.12 -936707.6 -749366.08 -562024.56 -374683.04 -187341.52 -1.327E-09 187341.52 374683.04 562024.56 749366.08 936707.6 1124049.12 1311390.64 1498732.16 1686073.69 1873415.21 2060756.73 2248098.25 2435439.77 2622781.29 2810122.81 2997464.33 3184805.85 3372147.37 3559488.89 3746830.41

Momen Kgf-m -2.794E-10 3653159.65 7118977.78 10397454.39 13488589.48 16392383.05 19108835.1 21637945.63 23979714.64 26134142.12 28101228.09 29880972.54 31473375.46 32878436.87 34096156.75 35126535.11 35969571.96 36625267.28 37093621.08 37374633.36 37468304.12 37374633.36 37093621.08 36625267.28 35969571.96 35126535.11 34096156.75 32878436.87 31473375.46 29880972.54 28101228.09 26134142.12 23979714.64 21637945.63 19108835.1 16392383.05 13488589.48 10397454.39 7118977.78 3653159.65 6.314E-09

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.6.5


Momen Lentur Ultimate

Dari hasil Sap 2000 = 37468304,12 Kgm = 374683,04 KNm 4.2.6.6

Periksa Pengaruh Tekuk Lateral 200000 = 3251,6 mm 240

Lp

= 1,76 x 64 x

FL

= 240 – (240 x 0,3 ) = 168 Mpa

G

=

J

=(

200000 = 76923 Mpa 2(1 + 0,3) 2 1 x300 x363 + x(1000 − 2 x36) x193 ) ) 3 3

= 9331200 + 2121717,3 X1

=

= 11452917,3 mm4

3,14 200000 x76923 x11452917,3 x 40000 12900 2

= 0,000243 x 5,936 . 1010 = 14425219,77 Mpa Iw

(100 − 3,6) 2 = 16280x 4

= 37822347,2 cm6 ( h f − f = jarak antar titik

berat pelat sayap ) X2

=4 (

37822347,2 12900 )2 16280 76923 x11452917,3

= 4 x 2,144 .10 -16 x 2323,24 = 1,9992 x 10-12 Lr

14425219,7 ) x 1 + 1 + 1,99 x10−12 x1682 168

= 64 x (

= 98,3 x 42930 x1,414 = 77703850 mm

MERCUBUANA

IV - 33

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Lb < Lr, gelagar tersebut berada pada zona bentang menengah ( tekuk torsi – lateral elastic ) Sehingga : Lb − Lp )) ≤ Mp Lr − Lp

Mn

= Cb ( Mp − ( Mp − Mr )(

Mr

= 12900 x 168 = 2167200 KNm

Mn

 40000 − 3152,6  = 1,14 x (3558086,4 – (3558086,4 – 2167200 )    77703850 − 3152,6 

)

= 4055466,6 KNm < Mp = 3558086,4 KNm Mn diambil sama dengan Mp = 3558086,4 KNm Kuat lentur rencana balok gelagar ФMn Фb Mn

= 0,9 x 3558086,4 = 3202277,76

Фb Mn

= 3202277,76 KNm > Mux = 374683,04 KNm

4.2.6.7

Gaya Geser Ultimate, Vu τ=

KNm

3V 2bd

oke

τ =

V dtw

tf d

d

b

tw

b Vu ≤ Фv Vn

Vu

=

1 xquxL 2

MERCUBUANA

IV - 34

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Didapat dari SAP 2000 = Vu = 37468,30 KN 4.2.6.8

λw =

1,10


868 = 45,7 19

5,002 x 2000000 = 205 240

kn = 5 +

5  40000     868 

2

= 5,002

λw = 45,7 < 205

maka , Vn

= 0,6 x 240 x ( 1000 x 19 ) = 2736000 Mpa = 273600 KN

Kuat geser rencana balok ФVn ФbVn = 0,9 x 273600 = 246240 KN > Vu = 37468,3 KN

oke

Check Pemeriksaan Interaksi Mn Vu + 0,65 ≤ 1,375 φVn ΦMn 4.2.6.9

3558086,4 37468,3 + 0,65 ≤ 1,375 0,9 x3558086,4 0,9 x 273600

Desain Kekakuan

Lendutan σ ijin =

40 = 0,11 cm 360

5 187000 / 100 x 404 = 0,037 cm ≤ 0,11 cm ...................Oke x ∆= 348 200000 x644700

MERCUBUANA

IV - 35

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.7.0


Pengaruh kemiringan

Akibat beban mati dan beban hidup merata

S

=

40 40 = = 4,4m cos α 0,99

MERCUBUANA

IV - 36

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.7.1


Beban ultimate ( qu )

Qu = 1.2 ( 81,010 ) + 1.6 ( 94 ) + 0,5 ( 16 ) = 255,612 T Analisa struktur ΣMA = 0 = ( ½ x 40 x ( 255,612 ) x 40 ) x cos ά – ( VB x 40)cos ά = 204365,03 – 39,97 VB VB = 5113 T ΣV

=0 = (VA + VB) − r = 0 = VA + 5113 – 10218,3 VA = 5111 T

ΣH

=0 NA

= - VA x sin ά

= - 5111 x sin 20 = - 178,4 tm

QA

= + VA x cos 20

= 5111 x cos 20

NB

= + VB x sin 20

= - 5113 x sin 20 = 178,4 tm

QB

= - VB x cos 20

= - 5113 x cos 20 = - 5110

= 5107,9 tm

tm

2

M. max

=

Q L2 (255,612) 40,4 = = 51122,4 tm = 511224 KNm x x 2 8 cos α 8 cos 2 α

Table akibat pengaruh kemiringan dengan SAP 2000 TABLE: Element Forces - Frames ELEMEN TITIK PEMBEBANAN m DIN 100 DIN 100 DIN 100

0 20.02498 40.04997

MERCUBUANA

(1.2 X ( M )+ 1.6( H )+ 0.5 ( HJ ) (1.2 X ( M )+ 1.6( H )+ 0.5 ( HJ ) (1.2 X ( M )+ 1.6( H )+ 0.5 ( HJ )

IV - 37

AKSIAL Ton 255.9815 -4.08E-15 255.9815

GESER Ton 5119.6304 3.757E-14 5119.6304

MOMEN Ton-m 0 51260.2591 2.608E-12

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.7.2


Akibat beban hidup atau bergerak

Beban hidup bergerak ( P ) Beban ‘’ T’’

= 5,6 t

Beban garis

= 6,55 t

Beban kejaut

= 1,22

Beban rem

= 25 t

Beban ( P )

= ( 6,55 + 5,6 ) 1,22

P1

p2

p3

p4

= 14,823 t + 25 = 39,8 t

P5

P6

P7

P8

P9

VB VA

5M

40 M Analisa Struktur ΣMA = 0 = ( p2.x 5 + p3 x10 + p4 x 15 + p5 x 20 + p6x25 + p7 x 30 +p8 x 35 + p9 x40 - VBx 40= 0 = ( 39,8 x 5 + 39,8x10 + 39,8x15 + 39,8x20 + 39,8x25 + 39,8x30 + 39,8x35 + 39,8x40 – VBx 40 = 0 40 VB VB

= ( 199 + 398 + 597 + 796 + 995 + 1194 + 1393 + 1592 ) = 179,1 t

MERCUBUANA

IV - 38

TEKNIK SIPIL

0110311-031

ΣV


=0 = VA + VB – P1-P2-P3-P4-P5-P6-P7-P8-p9 = 0 = VA + 179,1 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8-39.8 = 0 = VA + 179,1 – 358,2 VA = 179,1 t

Chek ΣMB = 0 = ( p1.x 40 + p2 x35 + p3 x 30 + p4 x 25 + p5x20 + p6 x 15 +p7 x 10+ p8x5 - VAx 40 )= 0 = ( 39,8 x 40 + 39,8x35 + 39,8x30 + 39,8x25 + 39,8x20 + 39,8x15 + 39,8x10 + 39,8x5 – 179,1 x 40 )= 0 = ( 1592 + 1393 + 1194 + 995 + 796 + 597+ 398 + 199 ) – 7164 = 7164 – 7164 = 0...........................................................oKE ΣV = 0 = VA + VB – P1- P2 - P3 - P4 - P5 - P6 - P7- P8 - p9 = 0 = 179,1 + 179,1 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 – 39,8 = 0 = 358,2 – 358,2 = 0........oke Dari hasil perhitungan SAP 2000 didapat : M. max = 673,55149 Tm = 673551,5 kgm = 6735,51 KNm Kuat lentur rencana balok gelagar ФMn 6735,51 + 511224 = 517959,5 KNm < 3649919,94 KNm

oke

Kuat geser rencana balok ФVn 5119,63 t + 44,90 = 5164,53 T < 420660 KN = 42066 T

MERCUBUANA

IV - 39

oke

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Tabel momen dan geser akibat beban hidup bergerak TABLE: Element Forces - Frames GELAGAR TITIK PEMBEBANAN m Text DIN 100 0 hidup DIN 100 5. hidup DIN 100 10 hidup DIN 100 15 hidup DIN 100 20 hidup DIN 100 25 hidup DIN 100 30 hidup DIN 100 35 hidup DIN 100 40 hidup

Didapat dari SAP 2000 :

AKSIAL Ton -890.9375 -890.9375 -890.9375 -890.9375 -888.9214 -888.9214 -886.9146 -886.9146 -886.9146

GESER Ton 33.577 33.577 33.577 33.577 -0.3037 -0.3037 -44.9049 -44.9049 -44.9049

MOMEN Ton-m -2.274E-13 -180.70894 -344.98979 -509.27064 -673.55149 -672.02566 -448.01711 -224.00855 2.073E-13

M u = 673,6 +51122,4 = 51796 tm N u = 891 + 256 = 1147 t

λc =

1x 40000 240 = 11 > 1,2 maka ϖ = 1,25 λ2 c = 151 40,1x3,14 200000

didapat ϖ = 4,407 ( dari tabel )

φN u = 0,90 Agf cr = Ag

untuk

fy

ϖ

= 0,9 x 400

240 = 196052 mpa = 1960,520 t 4,407

NU N 8 M ≥ 0,2 maka = u ≥ 0,2 + ( u ) ≤ 1,0 φN n 9 φM n φt / c N n

Kombinasi gaya aksial dan momen lentur untuk

NU 8 51796 1147 ) = 0,14 ≤ 1,0 ≥ 0,2 maka = = 0,58 ≥ 0,2 + ( 9 364992 1960,5 φt / c N n

maka 0,58 + 0,14 ≤ 1,0

Oke

Profil Gelagar DIN 100 ( 1000. 300 . 36 . 19 ) dapat digunakan

MERCUBUANA

IV - 40

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.2.8 Perencanaan demensi kabel eksternal prategang Pembebanan pada jembatan : Beban kejut = K = 1,22 t Beban garis = P = 6,55 t Beban sumbu roda = T = 5,6 t Beban rem

= 25 t

Beban P total

= ( 5,6 + 6,55 ) x 1,22 = 14,823 t + 25 = 39823 kg

Beban gelagar

Q = 25561 t = 255,61 kg

Tabel Momen, Geser dan Aksial akibat beban bergerak ( SAP 2000 ) Frame Text DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100

MERCUBUANA

Station m 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

OutputCa se Text COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3

P

V2

M3

Kgf -118310461 -118246466 -118180483 -118114500 -118048517 -117982534 -117916551 -117850568 -117784585 -117848581 -117914564 -117980547 -118046529 -118112512 -118178495 -118244478 -118310461

Kgf -4648208.82 -3368301.21 -2048643.27 -728985.32 590672.63 1910330.57 3229988.52 4549646.46 5869304.41 -4589396.81 -3269738.86 -1950080.91 -630422.97 689234.98 2008892.92 3328550.87 4648208.82

Kgf-m -4.321E-08 20066311.03 33526089.61 40379335.76 40626049.45 34266230.71 21299879.51 1726995.88 -24452420.2 1726995.88 21299879.51 34266230.71 40626049.45 40379335.76 33526089.61 20066311.03 -8.945E-08

IV - 41

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.8.1 I


Dimensi kabel :

= Panjang Kabel = 80 m

P = didapat dari perhitungan SAP 10 gaya kabel prategang Es = 2 x 106 kg/m2 fy = 240 Mpa

= 2400 kg/cm2 / 24000 t/m2

fu = 370 Mpa

= 3700 kg/cm2 / 24000 t/m2

4.2.8.2 -

Kabel yang memikul gaya tarik dengan kondisi batas :

Kelelehan penampang ( yielding ) φN u = 0,90 Agf y

Ag =

117937084,8 Nu = Ag = = 17,4 cm 0,90 x 2400 x3,14 0,90 xf y

diambil diameter kabel = 25 cm Ag = 3,14 x12,52 = 491 cm2 = 4,91m

φN u = 0,90 x 4,91x 24000 = 106056 t/m2 check

N u ≤ φN n

4648,208 ≤ 106056t/m2 -

dimensi kabel dapat digunakan

Kondisi putus / fraktur ( fracture ) φN u = 0,75 Ae. fu

Ag = 3,14 x12,52 = 491 cm2 = 4,91 m

φN u = 0,90 x 4,91x37000 = 136252,5 t/m2 check 4648,208 ≤ 136252,5 t/m2

dimensi kabel dapat digunakan

Jadi kabel rencana yang digunakan untuk kabel prategang

MERCUBUANA

IV - 42

= 25 cm

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.8.3


Hubungan antara kabel dengan kekakuan baja

Hubungan antara kabel dengan kekakuan rangka baja Q total = 255,612 + 39,823 = 295,435 T I = bh3 =

N=

1 x14 x1,53 = 3,9375 m4 12

8 3 x 2000000 x3,9375 (1 + 0,12 )1 / 2 + 5 314 x1x 2000000

= 1,6 + 0,04 ( 1) = 1,64 Tegangan horizontal kabel : H max =

1 1x 295,435 x80 Pl = = 230583,4 t (5 Nn) 5 x1,64 x0,0125

Tegangan kabel Awal 1

1

1 295,435 x802 295,435 x802 2 2 T = (1 + 16n ) = (1 + 16( ) 2 ) 2 80 8 x1 8 x1

= 236348x1,082 = 255634 t panjang kabel setelah pembebanan : A = 3,14 x 0,25 = 0,785 m2 ∆L =

HL 16 16 230583,4 (1 + n 2 ) = (1 + 0,01252 ) ES A 3 3 2000000 x0,785

= 0,146 ( 1,004 ) = 0,147m Tambahan horizontal akhir H = 230583,4 x 0,147 = 33814,8 t

Komponen horizontal akhir : H = 33814,8 + 230583,4 = 264398 t

MERCUBUANA

IV - 43

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Tabel perhitungan kekuatan kabel eksternal prategang SAP 2000 Elemen KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM

MERCUBUANA

Station m 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

PEMBEBANAN B. Hidup + B. Mati +B.Hujan +B. Bergerak KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI

IV - 44

Geser Ton -18.49 -18.03 -17.57 -17.11 -16.64 -16.18 -15.72 -15.26 -14.80 -14.33 -13.87 -13.41 -12.95 -12.48 -12.02 -11.56 -11.10 -10.63 -10.17 -9.71 -9.25 -8.78 -8.32 -7.86 -7.40 -6.94 -6.47 -6.01 -5.55 -5.09 -4.62 -4.16 -3.70 -3.24 -2.77 -2.31 -1.85 -1.39 -0.92 -0.46 0.00

Momen Ton-m 451.12 469.39 487.19 504.52 521.40 537.81 553.76 569.25 584.28 598.84 612.95 626.58 639.76 652.48 664.73 676.52 687.85 698.71 709.11 719.05 728.53 737.55 746.10 754.19 761.82 768.99 775.69 781.93 787.71 793.03 797.88 802.28 806.21 809.67 812.68 815.22 817.30 818.92 820.08 820.77 821.00

TEKNIK SIPIL

0110311-031

Elemen KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM KABEL 25 CM

MERCUBUANA


Station m 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

PEMBEBANAN B. Hidup + B. Mati + B. Bergerak KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI

IV - 45

Geser Ton 0.46 0.92 1.39 1.85 2.31 2.77 3.24 3.70 4.16 4.62 5.09 5.55 6.01 6.47 6.94 7.40 7.86 8.32 8.78 9.25 9.71 10.17 10.63 11.10 11.56 12.02 12.48 12.95 13.41 13.87 14.33 14.80 15.26 15.72 16.18 16.64 17.11 17.57 18.03 18.49

Momen Ton-m 820.77 820.08 818.92 817.30 815.22 812.68 809.67 806.21 802.28 797.88 793.03 787.71 781.93 775.69 768.99 761.82 754.19 746.10 737.55 728.53 719.05 709.11 698.71 687.85 676.52 664.73 652.48 639.76 626.58 612.95 598.84 584.28 569.25 553.76 537.81 521.40 504.52 487.19 469.39 451.12

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.8.4


Periksa kelayakan elemen kabel menahan gaya tarik :

Dari perhitungan dengan SAP 2000 diperoleh : P maks

= 4648.2 t = 4648208.82 kg ( tarik )

fy = 240 Mpa

= 2400 kg/cm2 / 24000 t/m2

fu = 370 Mpa

= 3700 kg/cm2 / 37000 t/m2

18490 kg

18490 kg

luas kabel A = 3,14 x 12,52 = 490 cm2 - Kelelehan penampang ( yielding ) N u ≤ φF y Ag Nu = 4648.2 t

= 4648208.82 kg ( tarik )

Nu = 4648.2 ≤ 0.9 x4.91x24000 t/m2 = 106056 t/m2 Nu = 4648,2 / 106056 ≤ 1,0 φN u

- Putus / fraktur :

oke

oke

N u ≤ φFu Ae

Koefisien reduksi U = 0,85 Ae = 4,91 x 0,85 = 4,174 m2

φN n = 0,75 x4,174 x 37000 t/m2 = 115815 t/m2 Nu = 4648,2 ≤ 115815 t/m2

oke

Nu = 4648,2 / 115815 ≤ 1,0 φN u

oke

MERCUBUANA

IV - 46

TEKNIK SIPIL

0110311-031

4.2.8.4


Perhitungan perbandingan Tegangan kabel ( SAP 2000 )

Tabel pembebanan ( Dengan kabel ) Elemen

Station m

DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100

0 5 10 15 20 25 35 40 5 10 15 20 25 30 35 40

PEMBEBANAN B. Hidup + B. Mati + B. Bergerak KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI KOMBINASI

GESER Ton -4663.49 -3383.58 -2063.86 -744.13 575.60 1895.33 4534.79 5854.52 -3383.58 -2063.86 -744.13 575.60 1895.33 3215.06 4534.79 5854.52

MOMEN Ton-m -451.12 19691.70 33227.63 40156.68 40478.84 34194.10 1803.96 -24301.44 19691.70 33227.63 40156.68 40478.84 34194.10 21302.48 1803.96 -24301.44

Tabel pembeban ( Tanpa kabel ) GELAGAR Text DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100 DIN 100

MERCUBUANA

Station m 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

PEMBEBANAN Text COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3 COMB3

AKSIAL Kgf -118310461 -118246466 -118180483 -118114500 -118048517 -117982534 -117916551 -117850568 -117784585 -117848581 -117914564 -117980547 -118046529 -118112512 -118178495 -118244478 -118310461

IV - 47

GESER Kgf -4648208.82 -3368301.21 -2048643.27 -728985.32 590672.63 1910330.57 3229988.52 4549646.46 5869304.41 -4589396.81 -3269738.86 -1950080.91 -630422.97 689234.98 2008892.92 3328550.87 4648208.82

MOMEN Kgf-m -4.321E-08 20066311.03 33526089.61 40379335.76 40626049.45 34266230.71 21299879.51 1726995.88 -24452420.2 1726995.88 21299879.51 34266230.71 40626049.45 40379335.76 33526089.61 20066311.03 -8.945E-08

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.2.4.9.1 Perbandingan desain dengan kabel dan tanpa kabel prategang Eksternal dengan tegangan idiil ( Tegangan Huber – Hengcky ): -

Desain tanpa kabel

σ total = − = −

p M ± A w

118316840 40628260 = - 241155 ±3149,5 = 244304,5 kg/cm2 ± 3,14 x12,52 12900

σ idiil = (σ total ) 2 + 3τ 2 = -

(244304,5) 2 + 3(58695590) 2

= 101664037,6 kg/cm2

Desain dengan kabel

σ total = ± = ±

M w 40628260 = ± 3149,5 kg/cm2 12900

σ idiil = (σ total ) 2 + 3τ 2 =

(3149,5) 2 + 3(5854520) 2

= 10140326,6 kg/cm2

Selisih kedua desain : 101664037,6 kg/cm2 - 10140326,6 kg/cm2

= 91523711 kg/cm2

kesimpulan : Desain dengan menggunakan kabel eksternal prategang dapat mengurangi tegangan di banding dengan tanpa kabel eksternal prategang .

MERCUBUANA

IV - 48

TEKNIK SIPIL

0110311-031


4.3 KEKUATAN BAUT

PLAT BETON 20 CM ASPAL 3 CM

50

1000

150 150 150 150 150

800

150 150 150 150

BAUT A - 325

DETAIL SAMBUNGAN A SKALA 1: 20

36

300

32.75

1000

150 150 150 19

36

150

150

150

150

150

150

150

32.75

300

PENAMPANG SAMBUNGAN GELAGAR

MERCUBUANA

IV - 49

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Mu dan Vu didapat dari analisa sap 10 : Mu didapat dari SAP = 40626049.45 kgm Vu didapat dari SAP = 4648208.82

kg

4.3.1 Kekuatan satu baut : 1 N g = π ( D 2 ) xσg 4

=

N tp = d .txσ tp

= 3,6 x 3 x 2400 kg /cm2

N=

p N tekan

=

1 x3,14 x3,6 2 x 960 kg/cm2 4

40626049,45 x100 25920

= 2713

kg/cm2

= 25920 kg/cm2 = 156736 kg/cm2

4.3.2 Kekuatan Nominal baut Kekuatan geser ( Vf1 ) V f = 0,62 x 490 x0,75(12 x759 + 12 x1016) = 4853205 KN = 485320500 kg

Kekuatan tarik nominal baut N u = AsxFuf = 817 x 490 = 400330 KN = 40033000 kg Kekuatan tumpu nominal pelat Vb = 3,2 x3,6 x3x335 = 3859,2 KN 4.3.3 Keadaan batas ultimate baut Baut yang memikul gaya geser

( V f ≤ ΦV f )

ΦV f = 0,75 x 485320500 = 363990375 kg V f = 4648208,82 kg ≤ ΦV f

MERCUBUANA

363990375 kg

IV - 50

oke

TEKNIK SIPIL

0110311-031


Baut yang memikul gaya tarik ( N tf ≤ ΦN tf ) ΦN tf = 0,75 x 40033000 kg = 30024750 kg N tf = 4648208,82 kg ≤ ΦN tf = 30024750 kg

oke

Dengan menganggap diagaram gaya sebagai berikut : Asumsi 0 < a < 60 mm :

a

fy

32.75 150

1000

150

d5 d3 d1

125

d2

150

150

d4

150

150

d6

150

150

150

150

32.75

19 300

300

Diperoleh : Nn

= 6 x 3700 x 0.75 x ( ¼ x 3,14 x 3,62 )

Fu .a.b = 2 x 3700 x 0,75 x ( ¼ x 3.14 x 3,62 ) x 6 1 2 x 490 x0,75 x x3,14 x362 x6 4 a = 240 x300

MERCUBUANA

= 37,4 mm

IV - 51

= 169390,44 kg/cm2 = 338781 kg/cm2

Ok ( 0
TEKNIK SIPIL

0110311-031

Md


= 0,75 x 2 x 49000 x 0,75 x ( ¼ x 3,14 x 3,62 ) x ( 12,5x 15 x 15 x 15 x 15 x 12,5 ) + 0,9 x 3,74 x 30 x 2400 x ( 100 – 3,74 /2 ) = 560819,7 x 118652343,8 + 237782002 = 6,62 x1013 kg

Md

= 6,62 x 1013 > M u = 40626049,45 kgm

Oke

4.3.4 Baut yang memikul kombinasi geser dan tarik 2

2

 4648208,82   4648208,82   ≤ 1,0  +   363990375   30024750 

MERCUBUANA

oke

IV - 52

TEKNIK SIPIL

0110311-031

BAB V KESIMPULAN SARAN

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Perencanaan Struktur atas Jembatan alternatif condet ini meliputi perencanaan gelagar melintang, gelagar memanjang dan kabel prategang eksternal. Dari perencanaan ini dapat diambil kesimpulan dan saran sebagai berikut: 5.1 Kesimpulan 1) Perencanaan Jembatan tanpa kabel mendapat tambahan tegangan aksial sehingga tengangan semakin besar. 2) Perencanaan jembatan menggunakan kabel dapat mengurangi tegangan yang terjadi akibat pembebanan dan dimensi gelagar dapat diperkecil. 3) Perencanaan Struktur Jembatan Alternatif

ini menggunakan

jembatan baja dengan kabel eksternal sebagai penguat jembatan karena akan mengurangi/meminimalkan tegangan yang

ditahan

oleh sruktur jembatan. 4) Semakin besar dimensi kabel ekternal maka semakin kecil tegangan yang di tahan oleh struktur jembatan.


V-2

TEKNIK SIPIL

0110311-031

BAB V KESIMPULAN SARAN

5.2 Saran 1) Dalam

Perencanaan

Desain

Struktur

Jembatan

hendaknya

dilakukan studi kelayakan terlebih dahulu, baik itu dalam studi lapangan ( lokasi/lingkungan rencana proyek), pemilihan tipe struktur dan pemilihan material-material yang digunakan agar pada perhitungan struktur nantinya diperoleh hasil perencanaan yang tepat sasaran. 2) Kabel eksternal dan gelagar agar di desain/direncanakan dengan memperhitungkan semua beban yang ada (akibat struktur atas jembatan).


V-2

TEKNIK SIPIL

0110311 - 031

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA

Bambang supriyadi dan Agus setyo muntohar, 2000. jembatan, edisi ketiga. Yogyakarta. Hadi y, 2000. ’’KONTRUKSI BAJA ’’ cetakan kedua. Jakarta : Yustadi Adang surahman, 2000. Kursus Singkat Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Bandung : PT. Gunung Garuda Mccormac, Nelson, 2003. Structural Steel Design. USA: Prectice Hall Charles G, Salmon, dan Johnson John E. 1997. Struktur Baja. Jakarta : Erlangga Departeman Pekerjaan Umum. 1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya. Jakarta : PU Hadi, Agus. Modul Kuliah Struktur Baja I. Jakarta Hadi, Agus. Modul Kuliah Struktur Baja II. Jakarta Adang surahman. Departemen Teknik Sipil. Struktur Baja III. Bandung : ITB Handi pramono, 2004. SAP 2000. Solo : CV Maxikom


TEKNIK SIPIL

Perencanaan Dimensi Kabel Eksternal Prategang

TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALTERNATIF JEMBATAN PASAR MINGGU CONDET ( KONTRUKSI BAJA DENGAN KABEL PRATEGANG EKSTERNAL )

Recommend Documents