perhitungan pembebanan dan pylon
Post on 02-Jan-2016
61 Views
Preview:
TRANSCRIPT
3.3 Perhitungan Pembebanan pada Jembatan
Dalam perencanaan suatu jembatan jalan raya, beban-beban dan gaya-gaya yang harus
diperhatikan untuk perhitungan tegangan-tegangan yang terjadi pada setiap bagian jembatan
yang terdiri dari beban mati (DL) dan beban hidup (LL). Adapun perhitungan pembebanan di
bawah ini menggunakan acuan RSNI 02-2005.
3.3.1 Beban Mati (DL)
Beban mati jembatan terdiri dari berat masing-masing bagian struktural dan elemen-
elemen non-struktural, yaitu :
A. Berat Box Girder
Box girder yang digunakan pada pembangunan Jembatan Siak IV ini berbentuk trapesium,
seperti gambar 3.52 dibawah ini.
Gambar 3.52. Penampang Girder
Perhitungan pembebanan Box Girder
= Luas Girder x BJ Baja (RSNI 02-2005)
= ((2 x Luas Jajargenjang) + Luas Trapesium) x 7850
= ((2 x 47565,75) + 33781,125) x 7850
= 1011,96 kg/m
B. Berat Beton Bertulang
(Tambahkan gambar ptongan melintang)
Perhitungan pembebanan akibat beton bertulang dilakuan berdasarkan gambar 3.53
Penampang Melintang Jalan, yaitu
¿ [{( 0,25+0,392 )×14,5}+(2 × 0,25× 2)]× 2400
¿13536 kg/m
C. Utilitas
Beban mati tambahan atau utlitas adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban
pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah selama umur
jembatan. Beban mati ambahan ini contohnya trotoar dan railing. Faktor beban daya layan 1,3
digunakan untuk berat utilitas.
Perhitungan pembebanan Utilitas
= 10% x (Beban Box Girder +Beton Bertulang) x 1,3
= 10% x (1011,96 + 13536) x 1,3
= 1891,23 kg/m
D. Aspal
Terdapat bermacam bahan yang digunakan seperti pada Tabel 3.1 dibawah ini. Pada
pembangunan Jembatan Siak IV bahan yang digunakan adalah aspal beton.
Tabel 3.1. Berat isi untuk beban mati (kN/m3)
No. BahanBerat/Satuan Isi
(kN/m3)
Kerapatan Masa
(kg/m3)
1 Campuran aluminium 26.7 2720
2 Lapisan permukaan
beraspal22.0 2240
4 Timbunan tanah
dipadatkan17.2 1760
5 Kerikil dipadatkan 18.8-22.7 1920-2320
No. BahanBerat/Satuan Isi
(kN/m3)
Kerapatan Masa
(kg/m3)
6 Aspal beton 22.0 2240
7 Beton ringan 12.25-19.6 1250-2000
8 Beton 22.0-25.0 2240-2560
9 Beton prategang 25.0-26.0 2560-2640
10 Beton bertulang 23.5-25.5 2400-2600
11 Timbal 111 11 400
12 Lempung lepas 12.5 1280
13 Batu pasangan 23.5 2400
14 Neoprin 11.3 1150
15 Pasir kering 15.7-17.2 1600-1760
16 Pasir basah 18.0-18.8 1840-1920
17 Lumpur lunak 17.2 1760
18 Baja 77.0 7850
19 Kayu (ringan) 7.8 800
20 Kayu (keras) 11.0 1120
21 Air murni 9.8 1000
22 Air garam 10.0 1025
23 Besi tempa 75.5 7680
(Sumber : RSNI - 02, 2005)
Perhitungan pembebanan aspal : Lebar Deck x Tebal Aspal x BJ Aspal
: (7x2) x 0,05 x 2240
: 1568 kg/m
E. Air Hujan
Berdasarkan Tabel 3.1 berat jenis air hujan adalah 1000 kg/m3, sehingga perhitungan
pembebanan air hujannya adalah :
Perhitungan pembebanan air hujan : Lebar Deck x Tebal Aspal x BJ Air Hujan
: (7x2) x 0,05 x 1000
: 700 (kg/m)
Hasil seluruh perhitungan pembebanan mati dapat dilihat pada Tabel 3.2 Rekapitulasi Beban
Mati dibawah ini.
Tabel 3.2 Rekapitulasi Beban Mati
No ElemenBerat Jenis Luas Berat
kg/m3 m2 kg/m
1 Box Girder 7850 0,1289 1011,9
1 6
2 Beton Bertulang 2400 5,64 13536
3
Utilitas
10% x ∑ (1,2) x 1,3 -1891,2
3(Trotoar +
Railing)
4 Aspal 2240 0,7 1568
5 Air Hujan 1000 0,7 700
3.3.2 Beban Hidup (LL)
Beban hidup untuk perencanaan jembatan terdiri dari beban lalu lintas dan beban akibat
beban karena aksi lingkungan.Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban
lajur "D" dan beban truk "T". Beban lajur "D" bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan
menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan
yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur "D" yang bekerja tergantung pada lebar jalur
kendaraan itu sendiri. Beban truk "T" adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan
pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua bidang kontak
pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda kendaraan berat. Hanya satu truk
'T" diterapkan per lajur lalu lintas rencana.
Secara umum, beban "D" akan menjadi beban penentu dalam perhitungan jembatan yang
mempunyai bentang sedang sampai panjang, sedangkan beban "T" digunakan untuk bentang
pendek dan lantai kendaraan.
A. Lajur Lalu Lintas Recana
Jumlah maksimum lajur lalu lintas yang digunakan untuk berbagai lebar jembatan bisa
dilihat dalam Tabel 3.3. Lajur lalu lintas rencana harus disusun sejajar dengan sumbu
memanjang jembatan.
Tabel 3.3. Jumlah lajur lalu lintas rencana
Tipe Jembatan
(1)Lebar Jalur Kendaraan (m) (2)
Jumlah Lajur Lalu lintas
Rencana (n,)
Satu lajur 4,0 - 5,0 1
Dua arah,
tanpa median
5,5 - 8,25
11,3 - 15,0
2 (3)
4
Banyak arah
8,25- 11,25
11,3 - 15,0
15,1 - 18,75
18,8 - 22,5
3
4
5
6
CATATAN (1) Untuk jembatan tipe lain, jumlah lajur lalu lintas rencana harus
ditentukan oleh Instansi yang berwenang.
CATATAN (2) Lebar jalur kendaraan adalah jarak minimum antara kerb atau
rintangan untuk satu arah atau jarak antara
kerb/rintangan/median dengan median untuk banyak arah.
CATATAN (3) Lebar minimum yang aman untuk dua-lajur kendaraan adalah
6.0 m. Lebar jembatan antara 5,0 m sampai 6,0 m harus
dihindari oleh karena hal ini akan memberikan kesan kepada
pengemudi seolah-olah memungkinkan untuk menyiap.
(Sumber : RSNI - 02, 2005)
Pada rencana pembangunan Jembatan Siak IV, lebar lajur kendaraan yang direncanakan
adalah 2 arah demgam median dengan masing – masing lebar lajur adalah 7 m, sehingga
berdasarkan Tabel 3.3 di atas jumlah lajur lalu lintas rencana yang didapat adalah 2 lajur.
B. Beban lajur "D"
Beban lajur "D" terdiri dari beban tersebar merata (BTR) yang digabung dengan beban
garis (BGT) seperti terlihat dalam Gambar 3.53.
Gambar 3.53. Beban lajur “D”
Beban terbagi rata (BTR) mempunyai intensitas q kPa, dimana besarnya q
tergantung pada panjang total yang dibebani L seperti berikut:
L<30m : q = 9,0 kPa (1)
L > 30 m : q = 9,0 Error! kPa (2)
dengan pengertian
q : intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan
L : panjang total jembatan yang dibebani (meter). Hubungan ini bisa dilihat
dalam Gambar 3.54.
Gambar 3.54. Beban “D” : BTR vs panjang yang dibebani
Panjang yang dibebani L adalah panjang total BTR yang bekerja pada
jembatan. BTR mungkin harus dipecah menjadi panjang-panjang tertentu untuk
mendapatkan pengaruh maksimum pada jembatan menerus atau bangunan
khusus. Dalam hal ini L adalah jumlah dari masing-masing panjang beban-beban
yang dipecah.
Beban "D" harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga
menimbulkan momen maksimum. Penyusunan komponen-komponen BTR dan
BGT dari beban "D" pada arah melintang harus sama. Penempatan beban ini
dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut:
Bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka
beban "D" harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100 %.
Apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5 m, beban "D" harus ditempatkan pada
jumlah lajur lalu lintas rencana (ni) yang berdekatan (Tabel 11), dengan
intensitas 100 %. Hasilnya adalah beban garis ekuivalen sebesar ni x 2,75q
kN/m dan beban terpusat ekuivalen sebesar ni x 2,75p kN, kedua-duanya
bekerja berupa strip pada jalur selebar ni x 2,75 m.
Lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana
saja pada jalur jembatan. Beban "D" tambahan harus ditempatkan pada
seluruh lebar sisa dari jalur dengan intensitas sebesar 50 %. Susunan
pembebanan ini bisa dilihat dalam Gambar 3.4
Gambar 3.4. Penyebaran pembebanan pada arah meintang
Luas jalur yang ditempati median yang dimaksud dalam hal ini harus dianggap
bagian jalur dan dibebani dengan beban yang sesuai, kecuali apabila median
tersebut terbuat dari penghalang lalu lintas yang tetap.
Beban garis (BGT) dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan tegak lurus
terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49,0 kN/m.
FBD (Faktor beban dinamis) pada pembebanan "D" merupakan fungsi dari panjang
bentang ekuivalen seperti tercantum dalam Gambar 3.55. Pada bentang tunggal panjang bentang
ekuivalen diambil sama dengan panjang bentang sebenarnya sedangkan untuk bentang menerus
panjang bentang ekuivalen LE diberikan dengan rumus:
dengan pengertian :
Lav = Panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang secara menerus.
Lmax = Panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang disambung
secara menerus.
Faktor beban untuk beban “D” yang digunakan dalam pembebanan jembatan seperti pada Tabel
3.4 dibawah ini.
Tabel 3.4. Faktor beban akibat beban lajur "D"
JANGKA
WAKTU
FAKTOR BEBAN
K S;;TD; K U;;TD;
Transien 1.0 1.8
(Sumber : RSNI - 02, 2005)
Berdasarkan penjelasan diatas maka perhitungan pembebanan lalu lintas pada
perencanaan pembangunan Jembatan Siak IV adalah sebagai berikut :
Beban terbagi rata (q) dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang
dibebani L yaitu 155 meter > 30 meter sehingga q yang diambil adalah 9,0 kPa,
sehingga perhitungan pembebanannya :
P = 9 (0,5 + 15
155¿ x 2,75
=
=
Beban garis yang direncanakan adalah 49 kN/m, jadi besarnya beban untuk setiap
jalur adalah :
P = (49 x ) + (50% x 49 x (7 – 5,5))
= 306,25 kN/jalur
Untuk bentang menerus, panjang bentang ekivale diberikan :
LE = √ LAV X LMAX
= √❑❑ X❑❑
=
DLA sebesar 30%, jadi beban KEL total adalah :
P = 1,3 X 306,25
= 398,125 kN/m x 2 jalur
= 796,25 kN.
Faktor beban berdasarkan Tabel 3.4 adalah 1,8
P = 796,25 x 1,8
= 1433,25 kN.
C. Beban truk “T”
Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang mempunyai susunan
dan berat as seperti terlihat dalam Gambar 3.55. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi
2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai.
Jarak antara 2 as tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m untuk mendapatkan
pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.
Gambar 3.55. Pembebanan truk “T” (500 kN)
Untuk pembebanan truk "T", FBD (Faktor Beban Dinamis) diambil 30%. Harga
FBD yang dihitung digunakan pada seluruh bagian bangunan yang berada diatas
permukaan tanah.
Gambar 3.56. Faktor beban dinamis untuk pembebanan lajur “D”
Pembebanan Truk = T’ (1+DLA)KuTT
= 100 (1+0,3)2
=
D. Beban Pejalan Kaki
Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan
kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa. Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada
jembatan jalan raya harus direncanakan untuk memikul beban per m2 dari luas yang dibebani
seperti pada Gambar 3.57. Luas yang dibebani adalah luas yang terkait dengan elemen bangunan
yang ditinjau. Untuk jembatan, pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki jangan diambil secara
bersamaan pada keadaan batas ultimit.
Apabila trotoar memungkinkan digunakan untuk kendaraan ringan atau ternak, maka
trotoar harus direncanakan untuk bisa memikul beban hidup terpusat sebesar 20 kN.
Tabel 3.5. Faktor beban akibat pembebanan untuk pejalan kaki
JANGKA
WAKTU
FAKTOR BEBAN
K S;;TP; KU;;TP;
Transien 1,0 1,8
(Sumber : RSNI - 02, 2005)
Gambar 3.57. Pembebanan untuk pejalan kaki
E. Beban Angin
Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin
rencana seperti berikut:
TEw = 0,0006 Cw (l /w)2 Ab (kN)
dengan pengertian :
Vw adalah kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau
Cw adalah koefisien seret - lihat Tabel 3.20.
Ab adalah luas koefisien bagian samping jembatan (m2)
Kecepatan angin rencana harus diambil seperti yang diberikan dalam Tabel 3.21.
Luas ekuivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang masif dalam arah
tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Untuk jembatan rangka luas ekivalen ini dianggap 30
% dari luas yang dibatasi oleh batang-batang bagian terluar.
Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Apabila suatu
kendaraan sedang berada diatas jembatan, beban garis merata tambahan arah horisontal harus
diterapkan pada permukaan lantai seperti diberikan dengan rumus:
TEw= 0,0012 Cw(Vw)2Ab (kN)
dengan pengertian : Cw = 1.2
Tabel 3.6 Koefisien seret G
Tipe Jembatan Cw
Bangunan atas masif: (1), (2)
b ld= 1.0
b/cf=2.0
bld > 6.0
2.1 (3)
1.5 (3)
1.25 (3)
Bangunan atas rangka 1.2
(Sumber : RSNI - 02, 2005)
CATATAN (1)
b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran
d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif
CATATAN (2) Untuk harga antara dari b / d bisa diinterpolasi linier
CATATAN (3) Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, Cw harus dinaikkan
sebesar 3 % untuk setiap derajat superelevasi, dengan kenaikan maksimum
2,5 %
Tabel 3.7. Kecepatan angin rencana Vw
Keadaan Batas Lokasi
Sampai 5 km dari pantai > 5 km dari pantai
Daya layan 30 m/s 25 m/s
Ultimit 35 m/s 30 m/s
(Sumber : RSNI - 02, 2005)
Berdasarkan penjelasan di atas maka perhitungan pembebanan akibat faktor angin adalah ebagai
berikut :
Beban Angin Pada Box Girder
TEw = 0,0006 Cw (l /w)2 Ab
= 0,0006 x 1,25 x 252 x 3
=1,406 kN/m
Beban Angin Tambahan Akibat Kendaraan pada Jembatan
TEw = 0,0012 Cw(Vw)2Ab
= 0,0012 x 1,25 x 252
=0,94 kN/m
Dari hasil perhitungan beban jembatan baik beban mati ataupun beban hidup hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 3.8 Rekapitulasi Pembebanan Jembatan.
Tabel 3.8 Rekapitulasi Pembebanan Jembatan
REKAPITULASI PEMBEBANANNilai
(kN/m)
B E B A N
MATIBerat Box Girder
Utilitas
(DL)Aspal
Air Hujan
HIDUPBeban Lajur "D"
Beban Truk "T"
(LL)Beban Trotoar
Beban Angin
Total Pembebanan
1.2 Kombinasi Pembebanan
Aksi rencana digolongkan kedalam aksi tetap dan transien, seperti terlihat dalam Tabel
3.26. Kombinasi beban umumnya didasarkan kepada beberapa kemungkinan tipe yang berbeda
dari aksi yang bekerja secara bersamaan. Aksi rencana ditentukan dari aksi nominal yaitu
mengalikan aksi nominal dengan faktor beban yang memadai. Seluruh pengaruh aksi rencana
harus mengambil faktor beban yang sama, apakah itu biasa atau terkurangi. Disini keadaan
paling berbahaya harus diambil.
3.3.1 Pengaruh umur rencana
Faktor beban untuk keadaan batas ultimit didasarkan kepada umur rencana jembatan 50
tahun. Untuk jembatan dengan umur rencana yang berbeda, faktor beban ultimit harus diubah
dengan menggunakan faktor pengali seperti yang diberikan dalam Tabel 3.27.
Tabel 3.26. Tipe aksi rencana
Aksi Tetap Aksi Transien
Nama Simbol Nama Simbol
Berat sendiri PMS Beban lajur "D" TTD
Beban mati tambahan P MA Beban truk 'T" TTT
Penyusutan/rangkak PsR Gaya rem TTB
Prategang PpR Gaya sentrifugal TTR
Pengaruh pelaksanaan PPL Beban pejalan kaki TTP
tetap Beban tumbukan TTC
Tekanan tanah PTA Beban angin TEw
Penurunan PES Gempa TBQ
Getaran TV,
Gesekan pada TBF
perletakan
Pengaruh temperatur TET
Arus/hanyutan/tumbukan TEF
Hidro/daya apung TEU
Beban pelaksanaan TCL
Tabel 3.27. Pengaruh umur rencana pada faktor beban ultimit
Klasifikasi Jembatan Umur RencanaKalikan Ku Dengan -
Aksi Tetap Aksi Transien
Jembatan sementara 20 tahun 1,0 0,87
Jembatan biasa 50 tahun 1,0 1,00
Jembatan khusus 100 tahun 1,0 1,10
3.3.2 Perubahan aksi tetap terhadap waktu
Beberapa aksi tetap, seperti halnya beban mati tambahan PMA, penyusutan dan rangkak
PsR, pengaruh prategang PPR dan pengaruh penurunan PES bisa berubah perlahan-lahan
berdasarkan kepada waktu. Kombinasi beban yang diambil termasuk harga maksimum dan
minimum dari semua aksi untuk menentukan pengaruh total yang paling berbahaya.
3.3.3 Kombinasi pada keadaan batas daya layan
Kombinasi pada keadaan batas daya layan primer terdiri dari jumlah pengaruh aksi tetap
dengan satu aksi transien. Pada keadaan batas daya layan, lebih dari satu aksi transien bisa terjadi
secara bersamaan.
Faktor beban yang sudah dikurangi diterapkan dalam hal ini untuk mengurangi
kemungkinan dari peristiwa ini.
Tabel 3.28. Kombinasi beban untuk keadaan batas daya layan
Kombinasi primer Aksi tetap (Pasal 10.3) + satu aksi transien (cat.1), (cat.2)
Kombinasi sekunder Kombinasi primer + 0,7 x (satu aksi transien lainnya)
Kombinasi tersier Kombinasi primer + 0,5 x (dua atau lebih aksi transien)
CATATAN (1) Beban lajur "D" yaitu TTD atau beban truk "T" yaitu TTT diperlukan
untuk membangkitkan gaya rem TTB dan gaya sentrifugal TTR pada
jembatan. Tidak ada faktor pengurangan yang harus digunakan
apabila TTB atau TTR terjadi dalam kombinasi dengan 7VD atau TTT
sebagai kombinasi primer.
CATATAN (2) Gesekan pada perletakan TBF bisa terjadi bersamaan dengan pengaruh
temperatur TET dan harus dianggap sebagai satu aksi untuk kombinasi
beban.
1.3 Perhitungan Dimensi Pylon
top related