naskah seminar jembatan komposit baja beton non kompak
Post on 27-Feb-2018
262 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
1/25
1
PERANCANGAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN GELAGAR
KOMPOSIT BAJA BETON DENGAN METODE LRFD & PERATURAN
RSNI T-03-2005
(STUDI KASUS PENGGUNAAN PROFIL NON KOMPAK)1
Oleh : Albar Wisnu Bhadra2
ABSTRAK
Jembatan gelagar komposit, merupakan struktur jembatan yang memadukan kapasitas tarik
dari gelagar baja dan kuat tekan dari pelat beton bertulang yang berkerja bersama sebagai satukesatuan aksi komposit. Dalam merencanakan struktur baja, terdapat dua jenis metode yaitu
metode perencanaan dengan cara Allowable Stress Design (ASD) dan metode Load and
Resistance Factor Design (LRFD). Tujuan dari kajian ini adalah untuk membandingkan nilai
kapasitas berdasarkan kedua metode tersebut, dan memberikan kajian lebih mendalam mengenai
pengaruh profil baja non kompak terhadap perancangan struktur komposit.
Perencanaan struktur dilakukan dengan metode LRFD dan ASD menggunakan dimensijembatan yang sama. Kajian ini dibagi menjadi beberapa tahapan. Tahap pertama adalah
dilakukan penentuan data teknis jembatan. Selanjutnya adalah menerapkan beban-beban
berdasarkan metode ASD dan LRFD untuk memperoleh gaya-gaya dalam. Berikutnya adalahmenganalisis kapasitas dari jembatan berdasarkan metode ASD dan LRFD untuk kemudian
dibandingkan dengan gaya-gaya dalam dari penerapan beban. Tahap terakhir dari kajian iniadalah membandingkan nilai kapasitas berdasarkan metode ASD dan LRFD. Metode LRFD
dalam perencanaan ini menggunakan peraturan pembebanan RSNI T-02-2005 dan peraturan
perancangan jembatan baja RSNI T-03-2005, sedangkan metode ASD menggunakan peraturan
pembebanan PPPJJR 1987 dan peraturan perancangan jembatan baja AISC 1989.
Dari hasil analisis perhitungan diperoleh bahwa berdasarkan metode LRFD RSNI T-03-
2005, semua komponen jembatan gelagar komposit aman dalam menahan beban-beban yangbekerja setelah diberi tambahan komponen berupa pengaku antara, pengaku lateral dan pengakupenahan gaya tumpu. Berdasarkan metode ASD AISC 1989, penghubung geser, dan sambungan
pelat penahan momen tidak aman menahan beban yang bekerja. Dari kajian diperoleh bahwarasio antara kapasitas jembatan dan beban yang bekerja dengan metode LRFD lebih besar
dibandingkan metode ASD, kecuali beberapa aspek seperti gaya geser profil baja sebelum
komposit, kapasitas lendutan dan pelat sambung pada pelat sayap. Berdasarkan perbandingankapasitas secara keseluruhan antara kedua metode, menunjukkan metode LRFD memberikan
kapasitas lebih besar dibandingkan metode ASD, yaitu berkisar 125,13% - 320,44%. Dari hasil
analisis juga diperoleh bahwa kapasitas momen profil baja non kompak terpengaruh oleh tekuk
lokal pelat badan dan tekuk torsi lateral sedangkan kapasitas gesernya terpengaruh oleh tekukelastis.
Kata kunci : ASD, LRFD, non kompak, tekuk torsi lokal, tekuk torsi lateral, tekuk elastis, komposit
1Disampaikan pada seminar tugas akhir S-1 Reguler Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan,
Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
2Mahasiswa S-1 Reguler Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
2/25
2
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Sifat profil baja dapat dibedakan menjadi tiga yaitu profil kompak, non
kompak dan langsing. Profil baja yang sering dipakai karena kemudahannya
dalam perhitungan dan terhindar dari kondisi tekuk akibat dimensi adalah profil
kompak. Namun dalam praktek lapangan untuk pembangunan struktur atas
jembatan, terkadang membutuhkan ketersediaan profil baja dengan cepat. Dalam
kasus ini sulit untuk merencanakan fabrikasi profil baja dengan dimensi yang
diinginkan sehingga solusi yang mungkin dilakukan adalah menggunakan profil
baja yang sudah tersedia. Profil baja yang tersedia tidak seluruhnya memiliki sifat
kompak. Untuk profil non kompak dan langsing, diperlukan perhitungan khusus
untuk mereduksi kapasitas profil baja akibat pengaruh tekuk.
Dari uraian di atas maka dalam tugas akhir ini akan diuraikan aplikasi
perancangan jembatan menggunakan konsep yang paling sering digunakan saat
ini, yaitu LRFD. Metode LRFD ini kemudian dibandingkan dengan metode ASD
untuk mengetahui perbandingan rasio antara kapasitas dan beban yang bekerja.
Perbandingan yang dibahas meliputi perbandingan kapasitas antara kapasitas dari
analisis dengan menggunakan metode LRFD RSNI T-03-2005 dan metode ASD
AISC 1989.
B.
Tujuan
Tujuan dari perancangan struktur jembatan gelagar komposit baja-beton ini
adalah:
1. Merancang struktur atas jembatan gelagar komposit baja-beton dengan
metode LRFD, menggunakan RSNI T-02-2005 dan RSNI T-03-2005.2. Membandingkan kapasitas atau rasio antara kapasitas dan beban struktur
atas jembatan gelagar komposit dengan metode LRFD dan ASD.
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
3/25
3
3. Membandingkan kapasitas struktur atas jembatan gelagar komposit
menggunakan metode LRFD dan ASD.
4. Memberikan solusi dalam meningkatkan kapasitas gelagar komposit
untuk menahan gaya-gaya internal yang terjadi.
C.
Batasan Masalah
Batasan masalah yang ditentukan dalam perancangan struktur atas jembatan
gelagar komposit baja-beton ini adalah:
1. Perencanaan jembatan pada struktur atas terdiri atas: Perencanaan gelagar
komposit ; Perencanaan shear connector ; Perencanaan diafragma ;
Perencanaan perletakan
2. Gelagar komposit yang direncanakan adalah pada gelagar tengah
3. Beban yang digunakan dalam perencanaan gelagar jembatan adalah beban
mati/tetap, beban hidup + kejut, beban akibat gaya rem, beban akibat
rangkak dan susut, beban akibat gesekan tumpuan bergerak, beban akibat
pengaruh temperatur, beban angin dan beban gempa.
4. Gaya gempa diperhitungkan sebagai beban horisontal stasis ekivalen dan
gaya arah vertikal diabaikan.
5. Profil baja yang akan digunakan adalah profil I dengan spesifikasi non
kompak
6. Studi ini hanya terbatas pada literatur, tidak menyertakan hasil penelitian
laboratorium.
7. Perhitungan yang tidak memiliki kaitan dalam penelitian ini, seperti
perancangan pelat beton, tumpuan dan diafragma diletakkan pada
lampiran.
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
4/25
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.
Konsep ASD dan LRFDMenurut Wiryanto Dewobroto (2008) mazhab ASD metodenya memiliki
fokus pada beban-beban layanan (beban kerja) dan tegangan-tegangan yang
dihitung secara elastik dengan membandingkan tegangan-tegangan ini terhadap
harga-harga batas yang diijinkan. Namun, trend penalaran di masa mendatang
hendaknya lebih mengarah kepada spesifikasi menurut LRFD. Filosofi LRFD
menggunakan beban-beban layanan terfaktor serta membandingkan kapasitas
yang diperoleh terhadap beban.
B.
Konsep Dasar Aksi Komposit
Salah satu penerapan aksi komposit dua material yang berbeda adalah balok
komposit baja-beton, didefinisikan sebagai sistem yang terdiri dari balok baja
dengan pelat beton bertulang yang terletak di atasnya. Kedua material
dihubungkan dengan alat penyambung geser mekanis (shear connector), sehingga
bekerja sebagai satu kesatuan.
Konsep dasar aksi komposit ditunjukkan dalam gambar berikut:
Gambar 2.1.Perbandingan aksi gelagar komposit dengan gelagar non
komposit (sumber : Salmon & Johnson)
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
5/25
5
Untuk distribusi tegangan antar gelagar yang belum dan sudah mengalami
aksi komposit memiliki perbedaan. Hal ini dikarenakan sifat material yang
berbeda. Khususnya gelagar komposit baja beton, maka bagian tekan ditopang
dengan baik oleh pelat beton, sedangkan gaya tarik ditopang dengan baik oleh
gelagar baja. Distribusi tegangan ditunjukkan oleh gambar berikut:
Gambar 2.2Variasi regangan pada gelagar komposit dan gelagar non komposit
(sumber : Salmon & Johnson)
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
6/25
6
BAB III
LANDASAN TEORI
A.
Pembebanan dengan RSNI T-02-2005Kombinasi pembebanan yang didasarkan pada RSNI T-02-2005 ditunjukkan
oleh tabel berikut:
Tabel 3.24Kombinasi Umum untuk Keadaan Batas Kelayanan dan Ultimit
AksiKelayanan Ultimit
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
Aksi Permanen :
berat sendiri
beban mati tambahan
susut, rangkak
pratekan
pengaruh beban tetappelaksanaan
tekanan tanah
penurunan
x x x x x x x x x x x x
Aksi Transien
beban lajur D atau BebanTruk T
x o o o o x o o o o
gaya rem atau gayasentrifugal
x o o o o x o o o
beban pejalan kaki x x
gesekan perletakan o o x o o o o o o o o
pengaruh suhu o o x o o o o o o o o
aliran/hanyutan/batang kayu
dan hidrostatik/apung
o o x o o o x o o
beban angin o o x o o o x o
Aksi khusus
gempax
beban tumbukan
pengaruh getaran x x
beban pelaksanaan x x
"x" berarti beban yang selalu aktif
"o" berarti beban yang bolehdikombinasi dengan beban aktif,
tunggal atau seperti ditunjukkan
(1) = aksi permanen "x" KBL
+ beban aktif x KBL +1beban "o" KBL
(2) = aksi permanen "x" KBL
+ beban aktif x KBL +1beban "o" KBL + 0,7 beban
o KBL(3) = aksi permanen "x" KBL+ beban aktif x KBL +
1beban "o" KBL + 0,5 bebano KBL + 0,5 beban o KBL
Aksi permanen x KBU +
beban aktif x KBU + 1beban o KBL
(Sumber: RSNI T-02-2005)
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
7/25
7
B. Pembebanan Struktur Atas Jembatan Menurut Pedoman Perencanaan
Pembebanan Jembatan Jalan Raya 1987 (PPPJJR 1987)
Kombinasi pembebanan yang didasarkan pada PPPJJR 1987 ditunjukkan oleh
tabel berikut:
Tabel 3.6. Kombinasi Pembebanan dan Gaya
Kombinasi Pembebanan dan Gaya Tegangan
I. M+(H+K)+Ta+Tu
II. M+Ta+Ah+Gg+A+SR+Tm
III. Kombinasi I+Rm+Gg+A+SR+Tm+S
IV. M+Gh+Tag+Gg+Ahg+Tu
V. M+Pl
VI. M+(H+K)+Ta+S+Tb
100 %
125 %
140 %
150 %
130 %
150%
Catatan:
A = beban angin
Ah = gaya aliran dan hanyutan
Ahg = gaya aliran dan hanyutan pada waktu gempa
Gg = gaya gesek tumpuan bergerak
Gh = gaya horizontal ekivalen akibat gempa bumi
(H+K) = beban hidup dengan kejut
M = beban mati
Pl = gaya-gaya pada waktu pelaksanaan
Rm = gaya rem
S = gaya sentrifugal
SR = gaya akibat susut dan rangkak
Tm = gaya akibat perubahan suhu
Ta = gaya tekanan tanah
Tag = gaya tekanan tanah akibat gempa bumi
Tb = gaya tumbuk
Tu = gaya angkat
(Sumber: PPPJJR 1987)
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
8/25
8
C. Analisa berdasarkan RSNI T-03 2005
Konstruksi jembatan dilaksanakan tanpa penopang, sehingga terjadi dua
kondisi, yaitu:
1.
Kondisi Belum Terjadi Aksi Komposit
a. Analisa Lentur
1)Kondisi tekuk lokal untuk gelagar baja non kompak
= 2)Kondisi tekuk torsi lateral
=+ ( ) jika Lp< L < Lr
=
=
+
jika L > Lr
b. Analisa Geser
Tekuk elastis tanpa memperhitungkan kondisi medan tarik
= 0,9( )
Tekuk elastis memperhitungkan kondisi medan tarik
= 0,6 + (1 )1,151 +
2.
Kondisi Setelah Terjadi Aksi Komposit
a.
Kuat Lentur Gelagar Komposit
Kapasitas tekanan pelat lantai C, diambil nilai terkecil dari
= 0,85+ () = + +Kapasitas lentur nominal penampang adalah sebagai berikut:
Untuk hcp< h maka =Untuk hcp> h maka = , +,
b. Perencanaan Penghubung Geser
Gaya geser memanjang rencana VL*, harus memenuhi persyaratan berikut ini:
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
9/25
9
VL* VLS
VLS= 0,55 n VSU
c.
Persyaratan Lendutan
Dalam peraturan RSNI T-03-2005, disebutkan bahwa balok di atas dua
tumpuan atau gelagar menerus, lendutan maksimumnya adalah 1/800 x
bentang
D.
Analisa Berdasar AISC 1989
Analisa berdasarkan metode ASD AISC 1989 didasarkan Struktur Baja
Desain dan Perilaku jilid 1 (Salmon 1990), yang meliputi:
1. Kondisi Belum Terjadi Aksi Komposit
a.
Analisa Lentur
Untuk penampang dengan flens kompak dan web non kompak dengan
sokongan lateral, maka tegangan lentur berdasarkan AISC 1989 adalah:
= 0,6b.
Analisa Geser
Kapasitas tegangan ijin akibat geser murni berdasarkan AISC 1989 untuk
balok baja yang dapat mengalami tekuk elastis maupun inelastis sebelum
mencapai kapasitas maksimumnya memenuhi persamaan berikut:
= 2,89 0,40Sedangkan, untuk balok baja yang dapat mengalami aksi medan tarik
memenuhi persamaan sebagai berikut:
= 2,89 +1
1,151 +(/)2. Kondisi Setelah Terjadi Aksi Komposit
a. Analisa Lentur
Tegangan yang diijinkan sesuai kombinasi pembebanan adalah:
1. Kapasitas tegangan pelat beton:
Fc= 0,45 fc
2. Kapasitas tegangan baja
Untuk Penampang Kompak
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
10/25
10
Fs= 0,66 fy
b. Perencanaan Penghubung Geser
Perencanaan penghubung geser direncanakan pada kondisi batas elastis,
dengan persamaan sebagai berikut:
= c. Persyaratan Lendutan
AISC 1989 mengatur persyaratan lendutan untuk jembatan sebesar L/360
BAB IV
APLIKASI PERANCANGAN
A.
Spesifikasi Profil Baja
Profil yang dipakai dalam penelitian ini adalah profil Canadian Institute of
Steel Construction (CISC 1967) tipe Welded Wide Flange Shape Thin Web
(WWF-T) dengan dimensi sebagai berikut:
Satuan Imperial:
Berat profil : 90 Lb/ft Luas profil : 26,37 in2
Tinggi profil : 27 in Ix : 3726 in4
Tebal badan : 0,25 in Iy : 167 in4
Lebar sayap : 10 in Tebal las (k) : 0,56 in
Tebal sayap : 1 in Tinggi bersih : 23,88 in
Satuan SI
Berat profil : 133,93 kg/m Luas profil : 16879,17 mm2
Tinggi profil : 683,1 mm Ix : 1526598865,38 mm4
Tebal badan : 6,33 mm Iy : 68422439,75 mm4
Lebar sayap : 253 mm Tebal las (k) : 14,23 mm
Tebal sayap : 25,3 mm Tinggi bersih : 632,5 mm
Mutu baja yang digunakan untuk gelagar baja adalah BJ 55 (fy= 410 Mpa)
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
11/25
11
Pemilihan Profil
Pemilihan Profil
Desain Geser
Cek rasio
tinggi dantebal pelat
badan
Cek kondisi
medan tarik
Cek pengaruhtekuk
Desain jenistekuk
Elastis Inelastis
Vn
Desain pengaku
antara
Vn > Vu
Desain Lentur Desain GayaTumpu
Cek profil
kompak
Cek pengaruh
tekuk torsilateral
Cek kondisimedan tarik
Pengaruhtekuk lokal
Mn Mn
Mn > Mu Mn > Mu
Hitungan
berdasar kuatleleh (Rn)
Hitungan
berdasar kuattekuk (Rn)
Hitungan
berdasar kuatlentur (Rn)
Cek nilai Rnterkecil
Rn > Ru
Desain pengakupenahan gaya
tumpu
Cek Lendutan
AMA N ?
SELESAI
TidakYa YaTidak
Desain jenistekuk
YaTidak
YaTidak
Tidak
Tidak
Ya
Tidak Ya
Tidak
Ya
Ya
B. Aplikasi Perancangan Metode LRFD
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
12/25
12
Pemilihan Profil
Pemilihan Profil
Desain Geser
Cari koefisien
Cv (rasio teg
geser vs teg
leleh)
Cek kondisi
medan tarik
Cek pengaruh
tekuk
Desain jenis
tekuk
Elastis Inelastis
Fv
Desain pengaku
antara
Fv > Fu
Desain Lentur Desain Gaya
Tumpu
Cek profil
kompak
Cek pengaruh
tekuk torsilateral
Cek kondisimedan tarik
Pengaruh
tekuk lokal
Fb Fb
Fb > Fts
Hitungan
berdasar kuat
leleh (Rn)
Hitungan
berdasar kuat
tekuk (Rn)
Hitungan
berdasar kuat
lentur (Rn)
Cek nilai Teg
ijin (Fa)
Fa > Fu
Desain pengaku
penahan gaya
tumpu
Cek Lendutan
AMAN ?
SELESAI
TidakYa YaTidak
Desain jenis
tekuk
YaTidak
YaTidak
Tidak
Tidak
Ya
Tidak Ya
Tidak
Ya
YaFb > Fts
C. Aplikasi Perancangan Metode ASD
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
13/25
13
BAB V
HASIL ANALISA DANPEMBAHASAN
A.
Pembahasan Analisis Metode LRFD dengan RSNI T-03-2005Dari hasil analisis, diperoleh bahwa pemilihan profil tidak sepenuhnya
dapat menopang beban, baik beban konstruksi, layan, dan ultimit/terfaktor. Oleh
karena itu, gelagar komposit diberi beberapa tambahan komponen untuk
menambah kapasitas sehingga mampu menahan beban-beban yang bekerja.
Komponen-komponen tambahan tersebut adalah sebagai berikut:
1. Cover plate
2. Pengaku lateral
3. Pengaku antara
4. Pengaku penahan gaya tumpu
Perancangan gelagar komposit, dilakukan dengan metode tanpa penopang,
sehingga perencanaannya dibagi menjadi dua yaitu perencanaan sebelum
mengalami aksi komposit dan setelah mengalami aksi komposit.
1. Profil Gelagar Baja Sebelum Mengalami Aksi Komposit
a. Perhitungan Kapasitas Lentur
Pada saat belum mengalami aksi komposit, kapasitas lentur gelagar baja
dipengaruhi dua kondisi yaitu pengaruh tekuk lokal dan pengaruh tekuk torsi
lateral. Kedua pengaruh ini menyebabkan kapasitas gelagar baja berkurang
terhadap kapasitas idealnya.
1) Kondisi Tekuk Lokal
Kondisi tekuk lokal terjadi karena ketidaksempurnaan bahan, sehingga
distribusi kapasitas tegangan pada penampang tidak merata, sehingga timbul
tegangan reduksi pada baja. Hasil perhitungan gelagar baja dengan pengaruh
tekuk lokal dapat dilihat pada tabel berikut:
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
14/25
14
Tabel 6. 1 Hasil analisis kapasitas momen lentur profil baja akibat pengaruh
tekuk lokal, sebelum mengalami aksi komposit dengan metode LRFD
Mu Mn Mn
Mn/Mu
Keterangan
kNm kNm kNm
623,39 2207,04 0,9 1986,33 2,79 Aman
Dari tabel di atas, diperoleh bahwa gelagar baja aman terhadap momen
lentur lapangan yang terjadi dengan perbandingan kapasitas reduksi dan momen
lapangan sebesar 2,79.
2) Kondisi tekuk torsi lateral
Hasil perhitungan gelagar baja dengan pengaruh tekuk lokal dapat dilihat
pada tabel berikut:
Tabel 6. 2 Hasil analisis kapasitas momen lentur profil baja akibat pengaruh
tekuk torsi lateral, sebelum mengalami aksi komposit dengan metode LRFD
ParameterMu Mn Mn
Mn/MuKeterangan
kNm kNm kNm
Tanpa pengaku lateral 623,39 546,49 0,9 491,84 0,79 Tidak Aman
Dengan pengaku
lateral623,39 2207,04 0,9 1986,33 2,79 Aman
Dari tabel di atas, diperoleh bahwa gelagar baja awalnya tidak aman
terhadap tekuk torsi lateral, dengan rasio keamanan 0,79. Gelagar baja dipasang
pengaku lateral pada setiap bentang 5 m, sehingga gelagar baja aman terhadap
momen lentur lapangan yang terjadi sebelum mengalami leleh akibat torsi lateral,
dengan rasio keamanan sebesar 2,79.
b. Perhitungan Kapasitas Geser
Kapasitas geser pada profil baja dipengaruhi tiga kondisi, yaitu kondisi
medan tarik dan salah satu dari kondisi tekuk inelastik atau tekuk elastis. Dariperhitungan diperoleh bahwa gelagar baja dipengaruhi kondisi tekuk elastis. Hasil
perhitungan kapasitas gelagar baja dapat dilihat pada tabel berikut:
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
15/25
15
Tabel 6. 3Perbandingan kapasitas geser profil baja akibat pengaruh tekuk elastis
dengan gaya geser lapangan akibat beban konstruksi (satuan kN)
Vu Vn VnVn/Vu Keterangan
kN kN kN
124,66 360.47 0,9 324.42 2,6 Aman
Dari perhitungan diperoleh bahwa gelagar baja aman terhadap beban yang
bekerja dengan rasio keamanan 2,6.
2.
Pembahasan Gelagar Komposit
a. Pembahasan Momen Lentur pada Gelagar Komposit.
Pada saat terjadi aksi komposit, akan terjadi peningkatan kapasitas lentur
pada penampang struktur atas jembatan. Dalam analisis perhitungan, diperoleh
kapasitas nominal dari gelagar komposit menggunakan peraturan RSNI T-03-
2005 sebagai berikut:
Tabel 6. 4Perbandingan kapasitas lentur gelagar komposit dengan momen
lapangan akibat beban ultimit
KondisiMu Mn
Mn
Mn/Mu KeterangankNm kNm kNm
Tanpa CP 2455,75 2358,76 0,9 2122,88 0,9 Tidak aman
Dengan CP 2455,75 2819,88 0,9 2537,89 1,39 Aman*)
CP = Cover Plate
Tabel di atas menunjukkan bahwa gelagar komposit kurang aman dalam
menahan momen lentur yang terjadi. Oleh karena itu gelagar baja diberi tambahan
berupa cover plate yang dilas pada pelat sayap bagian bawah, sehingga kapasitas
momen lentur pada gelagar komposit meningkat sebesar (2537,89 2122,88) /
2122,88 x 100 % = 19,54 %.
b. Pembahasan Gaya Geser pada Gelagar Komposit
Perencanaan geser pada gelagar komposit dipengaruhi oleh beban statik
dan beban dinamis. Dalam perhitungan, diperolah bahwa gelagar komposit tidakaman menahan geser dari kombinasi beban statik dan dinamik. Oleh karena itu
dipasang pengaku antara dengan konfigurasi sebagai berikut:
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
16/25
16
597,16 kNm 597,16 kNm
325,34 kNm395 kNm
280,68 kNm
333,06 kNm
kapasitasgesernominal
diagramgaya geserrencana
konfigurasi akhir pengaku antara
Beban Truk
10 m
QMS1+QMS2+QMA+QCP
5 m 5 m
156,79 kNm66,24 kNm
57,65 kNm 170,83 kNm
198,36 kNm
325,34 kNm
0,05 m5 x 1 m
498,68 kNm 498,68 kNm
597,16 kNm 597,16 kNm
498,68 kNm 498,68 kNm
Gambar 5. 1Kapasitas konfigurasi akhir pengaku antara menahan beban truk
berjalan di jarak 5,05 m dari tumpuan gelagar komposit dengan cover plate
Konfigurasi pengaku antara di atas membagi gelagar baja menjadi 11
panel yang terbagi menjadi tiga jenis panel berdasarkan kapasitas gesernya, yaitu
2 panel ujung dengan bentang 1 m, 8 panel bentang 1 m dan 1 panel di tengah
dengan bentang 10 m. Hasil perhitungan kapasitas panel terhadap geserditunjukkan oleh tabel berikut:
Tabel 5. 1. Peningkatan kapasitas geser akibat pengaruh tekuk elastis pada
gelagar komposit setelah menggunakan pengaku antara (satuan kN)
KondisiVu Vn Vn Vn /
VuKeterangan
kN kN kN
tanpa pengaku 464.51 360.47 324.42 0.7 Tidak Aman
panel ujung 464.51 554.09 498.68 1.07 Aman
panel 1 m 426.31 664.28 597.85 1.4 Aman
panel 10 m 280.68 361.49 325.34 1.16 Aman
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
17/25
17
Dari tabel di atas, diperoleh bahwa gaya geser gelagar komposit
mengalami peningkatan setelah diberi pengaku antara. Dimensi pengaku antara
ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
100.0012.00
580.00
Gambar 5. 2 Potongan melintang
c. Gaya tumpu pada Gelagar Komposit
Pada tumpuan, pelat badan pada profil baja mengalami gaya tekan dan
berlaku sebagai kolom. Kapasitas pelat badan yang dianggap sebagai kolom
dalam menahan beban tumpuan, dihitung berdasarkan tiga tinjauan paling kritis,
yaitu leleh lokal pada pelat badan, tekuk pada pelat badan dan tekuk pelat badanakibat momen lentur (Asmadi, Riki : 2010). Dari perhitungan diperoleh kapasitas
paling kritis adalah pada pengaruh tekuk pelat badan akibat momen lentur.
Kapasitas tumpuan, tidak mampu menahan gaya tumpu yang terjadi sehingga
dipasang pengaku penahan gaya tumpu seperti pada gambar di bawah ini:
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
18/25
18
100.00
A A
Potongan A-A
61.97
Gambar 5. 3Pengaku pelat badan pada tumpuan
Perubahan kapasitas gelagar komposit dalam menahan gaya tumpu, setelah
diberi pengaku penahan gaya tumpu ditunjukkan dalam tabel berikut:Tabel 5. 2. Kuat tumpu gelagar komposit dengan pengaruh tekuk
KondisiRu Rn Rn
Rn / Ru KetkN kN kN
tanpa pengaku 464,51 87,23 0,9 78,51 0,17 Tidak Aman
dengan pengaku 464,51 1046,68 0,9 942,02 2,03 Aman
B. Perbandingan Perhitungan Metode ASD dan LRFD
Dengan dimensi dan konfigurasi komponen tambahan berupa cover plate,
pengaku lateral pengaku antara, pengaku penahan gaya tumpu yang sama, maka
gelagar komposit dianalisis kembali menggunakan peraturan AISC 1989 yang
menganut konsep ASD (Allowable Stress Design). Hasil perhitungan ASD dan
perbandingannya dengan metode LRFD ditunjukkan oleh tabel-tabel di bawah ini:
1.
Perbandingan Kapasitas Nominal antara Metode ASD dan LRFD
Setelah diperoleh kapasitas nominal dari metode ASD, maka dilakukan
perbandingan kapasitas antara metode LRFD dan ASD, untuk mendapatkan
gambaran seberapa besar kapasitas LRFD dibandingkan ASD.
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
19/25
19
a. Sebelum Mengalami Aksi Komposit
Tabel 6.33 Perbandingan Kapasitas Nominal Profil Baja dengan Pengaku Lateral
Sebelum Mengalami Aksi Komposit dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter SatuanKapasitas
LRFD/ASDMetode
Perhitungan
LRFD ASD
Momen lentur
Pengaruh tekuk
lokalkNm 1986,33 1186,69 1,67
Pengaruh tekuk
lateralkNm 2098,95 668,30 2,92
Gaya geser kN 324,42 229,53 1,18
b.
Setelah Mengalami Aksi Komposit
Tabel 6.34 Perbandingan Kapasitas Nominal Gelagar Komposit Setelah
Mengalami Aksi Komposit dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter Satuan
Kapasitas
nominal
LRFD/ASDMetode
Perhitungan
LRFD ASD
Momen lentur kNm 2537,89 2515,6 1,01
Gaya geser
Panel ujung kN 498,68 298,32 1,67
Panel 1 m kN 597,85 423,63 1,41
Panel 10 m kN 324,42 229,53 1,97
c. Kapasitas Gelagar Komposit Menahan Gaya Tumpu
Tabel 6.35 Perbandingan Kuat Tumpu Nominal Gelagar Komposit Setelah
Dipasang Pengaku Penahan Gaya Tumpu dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter Satuan
Kapasitas
nominal
LRFD/ASDMetode
PerhitunganLRFD ASD
Kuat tumpu denganpengaku
kN 926,45 367,16 2,52
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
20/25
20
d. Perbandingan Kapasitas Penghubung Geser
Tabel 6.36 Perbandingan Kapasitas Penghubung Geser pada Gelagar Komposit
Setelah Dipasang Pengaku Penahan Gaya Tumpu dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter Satuan
Kapasitas
nominal
LRFD/ASDMetode
Perhitungan
LRFD ASD
Kapasitas Penghubung
GeserkN 469,58 234,59 2
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa metode LRFD memberikan
nilai kapasitas yang lebih besar dibandingkan metode ASD, yaitu berkisar 1,18 2,92 kali terhadap metode ASD.
2. Perbandingan Rasio Keamanan Antara Metode ASD dan LRFD
Rasio keamanan adalah perbandingan antara kapasitas dengan beban
lapangan yang bekerja. Rasio keamanan ini memberikan gambaran seberapa
efektif metode LRFD dibandingkan dengan metode ASD.
a. Sebelum Mengalami Aksi Komposit
Tabel 6.18 Perbandingan Rasio Keamanan Profil Baja Sebelum Mengalami Aksi
Komposit dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter
Rasio
Rasio
Terbesar
Metode
Perhitungan
LRFD ASD
Momen lentur
Pengaruh tekuklokal
2,79 2,35 LRFD
Pengaruh tekuk
torsi lateral
2,79 1,43 LRFD
Gaya geser 2,6 2,28 LRFD
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
21/25
21
b. Setelah Mengalami Aksi Komposit
Tabel 6.19 Perbandingan Rasio Keamanan Gelagar Komposit dengan Metode
LRFD dan ASD
ParameterRasio Rasio
Terbesar
Metode
Perhitungan
LRFD ASD
Momen lentur 1,39 1,08 LRFD
Gaya geser
Panel ujung 1,07 0,58 LRFD
Panel 1 m 1,4 0,82 LRFD
Panel 10 m 1,16 0,7 LRFD
c.
Kapasitas Gelagar Komposit Menahan Gaya Tumpu
Tabel 6.20 Perbandingan Rasio Keamanan Gelagar Komposit dalammenahan gaya tumpu dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter
Rasio
Rasio
Terbesar
Metode
Perhitungan
LRFD ASD
Kapasitas GayaTumpu
2,03 0,86 LRFD
d.
Perbandingan Kapasitas Lendutan
Tabel 6.20 Perbandingan Rasio Lendutan Gelagar Komposit dengan
Metode LRFD dan ASD
Parameter
Rasio
Rasio
Terbesar
Metode
Perhitungan
LRFD ASD
Kapasitas Lendutan 1,47 3,39 ASD
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
22/25
22
e. Perbandingan Kapasitas Penghubung Geser
Tabel 6.21 Perbandingan Rasio Keamanan Penghubung Geser Gelagar Komposit
dengan Metode LRFD dan ASD
Parameter
RasioRasio
Terbesar
Metode
Perhitungan
LRFD ASD
Rasio Penghubung
geser1,97 0,63 LRFD
Dari hasil perbandingan rasio keamanan metode LRFD dan ASD,
diperoleh hasil bahwa metode LRFD memiliki rasio keamanan yang lebih tinggi
dibandingkan metode ASD. Hal ini menunjukkan bahwa metode ASD lebihkonservatif dibandingkan metode LRFD.
C.
Perbandingan Kapasitas Antara Gelagar Komposit dengan Profil Baja
Non Kompak dan Gelagar Komposit dengan Profil Baja Kompak
Asmadi (2009) dalam penelitiannya menggunakan profil I dengan dimensi
600 x 200 x 11 x 17 dengan berat dan luasan yang lebih kecil dibandiingkan profil
non kompak dalam kajian ini. Besar perbandingan kapasitas antara profil kompak
dari penelitian Asmadi (2009) dan kajian dalam tugas akhiri ini ditunjukkan dalam
tabel berikut:
Tabel 6. 5 Tabel perbandingan kapasitas profil baja kompak dalam penelitian
Asmadi Riki (2009) dan non kompak dalam kajian dengan menggunakan RSNI
T-03 2005 dan peraturan pembebanan RSNI T-02 2005.
BesaranAsmadi (2009) Hasil Kajian
Nilai Satuan Nilai Satuan
Momen lentur 2053.76 kNm 2122,88 kNm
Gaya Geser 1378.43 kN 324.42 kN
Gaya Tumpu 435.85 kN 78.51 kN
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
23/25
23
Dari tabel di atas diperoleh bahwa kapasitas geser dan tumpu profil baja
menjadi lebih besar apabila profil kompak. Hal ini karena pada profil non
kompak, ada pengaruh geser elastis yang menyebabkan gaya geser berkurang dari
kapasitas idealnya. Berbeda halnya dengan momen lentur, profil non kompak
mampu memberikan kapasitas yang lebih besar dibandingkan kondisi profil
kompak karena area distribusi tegangan plastis yang lebih besar.
BAB VI
SARAN DAN KESIMPULAN
A.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan gelagar komposit baja beton
kondisi profil non kompak, dengan menggunakan metode LRFD dan ASD, dapat
diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari perhitungan di atas, diperoleh bahwa penampang non kompak
menyebabkan adanya beberapa pengaruh yang menyebabkan terjadinya
pengurangan kapasitas. Pengaruh tersebut adalah pengaruh tekuk lokal yang
diakibatkan dimensi profil, pengaruh tekuk torsi lateral yang diakibatkan
batasan bentang dan dimensi profil baja, dan pengaruh tekuk pelat badan
akibat gaya tekan pada pelat badan di tumpuan.
2. Berdasarkan analisa dari metode LRFD menggunakan peraturan RSNI T-02-
2005 dan RSNI T-03-2005, semua komponen jembatan gelagar komposit
dengan kondisi profil non kompak aman dalam menahan beban-beban yang
bekerja, setelah diberi tambahan cover plate, pengaku antara, pengaku
penahan gaya tumpu dan pengaku lateral.
3. Kapasitas profil baja sebelum mengalami aksi komposit tidak mampu
menahan tekuk torsi lateral akibat beban konstruksi, sehingga dipasang
pengaku lateral dengan jarak tiap 5 meter yang menambah kapasitas profil
baja sebesar 304 % untuk metode LRFD.
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
24/25
24
4. Gelagar baja ataupun komposit yang tidak mampu memberikan kapasitas
geser untuk menahan beban geser rencana pada bentang lapangan,. Untuk
meningkatkan kapasitas geser maka dipasang pengaku antara (intermediate
stiffner) di area bentang lapangan.
5. Berdasarkan analisa dari metode ASD menggunakan peraturan PPPJJR 1987
dan AISC 1989, maka terdapat beberapa komponen jembatan yang tidak aman
menahan beban-beban yang bekerja. Beberapa komponen jembatan yang tidak
aman tersebut adalah gaya geser setelah terjadi aksi komposit, pengaku
penahan gaya tumpu, dan penghubung geser.
6. Perbandingan perhitungan kapasitas antara metode LRFD dengan ASD untuk
seluruh komponen struktur jembatan gelagar komposit menunjukkan metode
LRFD memiliki kapasitas yang lebih besar dibandingkan metode ASD. Dariperhitungan diperoleh bahwa kapasitas metode LRFD memberikan nilai 1,01
2,92 kali kapasitas metode ASD.
B.
Saran
Berdasarkan analisa gelagar komposit dengan kondisi profil baja non
kompak, maka terdapat beberapa saran berkaitan dengan penelitian jembatan
gelagar komposit, yaitu:
1. Untuk mendapatkan variasi dari hasil penelitian, sehingga dapat digunakan
sebagai referensi perhitungan yang lebih komplit, maka perlu dilakukan re-
desain dengan variabel yang diubah adalah kondisi kekompakan profil berupa
profil langsing.
2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih objektif, maka perlu dilakukan
perhitungan dengan berbagai macam metode yang lebih aktual seperti metode
AISC-360-2005.
3. Perlu dilakukan penelitian laboratorium untuk meneliti validitas perhitungan
kapasitas yang dilakukan dengan berbagai metode.
-
7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak
25/25
DAFTAR PUSTAKA
Abdillah, S., Perancangan Gelagar Komposit Stuktur Jembatan Jalan Raya
berdasarkan AASHTO-LRFD 2002, Tugas Akhir Mahasiswa, JurusanTeknik Sipil dan Lingkungan, FT UGM
Anonim, 2005, Perencaanaan Pembebanan Untuk Jembatan, Direktorat Jendral
Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum
Anonim, 2005, Perencaanaan Struktur Baja Untuk Jembatan, Direktorat Jendral
Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum
Anonim, Standar Jembatan Gelagar Komposit , Direktorat Jendral Bina Marga,
Departemen Pekerjaan Umum
Anonim., 1962., Handbook of Steel Construction, Canadian Institute of SteelConstruction
Anonim., 1989, AISC ASD Manual 9th
Edition, American Institute of Steel
Construction
Asmadi, Riki., 2009, Perancangan Struktur Atas Jembatan Gelagar Komposit
Baja-Beton Berdasarkan Peraturan RSNI 2005 : Studi Kasus Perancangan
Jembatan Jalan Raya Bentang 10m, 15 m, dan 20 m, Tugas Akhir
Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, FT UGM
http://wiryanto.blogdetik.com/2008/02/12/
Padosbajayo., 1994,Pengetahuan Dasar Struktur Baja, Nafiri Offset, Jakarta
Raju, N.K. 1991, Design of Bridge, Third Edition, Oxford & IBH Publishing,
New Delhi
Salmon, C.G. & Johnson, J.E. (terjemahan Prihminto Widodo), 1992 , Sturuktur
Baja Desain dan Perilaku, Jilid 1, Edisi ketiga, Gramedia, Jakarta
Salmon, C.G. & Johnson, J.E. (terjemahan Prihminto Widodo), 1992 , Sturuktur
Baja Desain dan Perilaku, Jilid 2, Edisi ketiga, Gramedia, Jakarta
Setiawan, A. 2008,Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Erlangga,
Jakarta
Siswanto, M.F., 1999 ,Struktur Baja III,Jurusan Teknik Sipil, FT UGM
top related