baja komposit

Tatang Bahlawan [ ]

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu rangkaian prasarana bagi manusia dalam mengakses daerah

lain dalam menyelesaikan aktifitasnya adalah dengan menggunkan sarana jalan

dan jembatan. Seperti yang kita ketahui bahwa fungsi dari jembatan adalah

sebagai penghubung daerah satu dengan yang lainnya, dimana kedua daerah

tersebut letaknya saling berpisah. Namun kini fungsi jembatan menjadi lebih

luas lagi. Kini, fungsi jembatan selain menghubungkan suatu daerah, jembatan

berfungsi juga untuk menambah jumlah jalan dengan maksud mengurangi

kemacetan di perkotaan. Kita kini dapat melihat secara langsung ke daerah-

daerah dan perkotaan bagaimana arti penting sebuah jembatan sebagai suatu

sarana yang dibutuhkan oleh manusia.

Kini perkembangan zaman telah begitu pesat, begitu juga dengan

perkembangan teknologi. Manusia berusaha menganalisa dan menggali serta

memproduksi bahan-bahan yang diperlukan untuk suatu tujuan tertentu. Salah

satunya adalah baja yang digunakan untuk pembangunan jembatan. Baja

merupakan salah satu bahan teknologi yang dibuat oleh manusia. Serangkaian

baja yang dirangkai oleh manusia dibentuk menjadi suatu rangka konstruksi

baja. Konstruksi baja merupakan sejenis konstruksi yang sebagian besar

terdapat dalam konstruksi bangunan gedung, jembatan dan lain-lain.

1.2 Rumusan Masalah

Di dalam menyusun laporan Struktur Baja Jembatan ini, banyak

membahas materi-materi yang diberikan oleh dosen pembimbing, yakni

perhitungan suatu konstruksi jembatan rangka baja yang menggunakan

penampang yang terdiri dari dua atau beberapa jenis batang yang berbeda atau

| Struktur Baja Komposit 1

Tatang Bahlawan [ ]

sama katakteristiknya yang digabung menjadi satu kesatuan penampang

sedemikian rupa sehingga bahan tersebut kuat dalam menahan beban yang

bekerja.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan laporan ini antara lain :

1. Mahasiswa dapat merencanakan jembatan komposit dan dapat

menentukan dimensi profil baja yang dipakai.

2. Mahasiswa dapat merencanakan sambungan yang akan dipakai

baik itu dengan baut atau dengan las.

3. Mahasiswa dapat menggambarkan detail sambungan jembatan

yang telah direncanakan sebelumnya.

1.4 Cara Memperoleh Data

Laporan ini dibuat dengan data yang diperoleh dari dosen pembimbing

dengan melakukan teknis penulisan yang mengacu pada ketentuan dosen

pembimbing, tabel-tabel baja, buku baja dan persyaratan perencanaan jembatan.

1.5 Sistematika Penulisan

Makalah ini terdiri dari lima bab yaitu :

Bab 1. Berisi pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, ruang lingkup

kajian, tujuan penulisan, cara memperoleh data, dan sistematika penulisan.

Bab 2. Berisi data teknis dari perencanaan konstruksi.

Bab 3. Berisi tentang analisa perencanaan jembatan komposit

Bab 4. Berisi sambungan dan kebutuhan shear connector

Bab 5. Berisi kesimpulan dan saran.

Lampiran berupa gambar detail sambungan.


Tatang Bahlawan [ ]

BAB IIDATA TEKNIS KONSTRUKSI

2.1 Data Perencanaan

a. Panjang bentang ( L ) = 30m

b. Lebar jembatan ( B ) = 9 m

c. Tebal pelat lantai kendaraan = 0,22 m

d. Kelas muatan = C / III

e. Mutu baja = BJ 50

Fy=290 mpa = 2.900 Kg/cm3

FU=500 mpa = 5.000 Kg/cm3

f. Mutu beton = Fc = 25 Mpa

g. Lebar trotoar ( Lt) = 1,0 m

h. Lebar lantai kendaraan ( Lk ) = 7 m → 2 lajur

i. Tinggi tiang sandaran = 90 cm

j. Jarak antar gelagar ( b ) = 1,4 m

k. Tebal aspal = 0,05 m

l. Tebal genangan air = 0,1 m

m. Tebal Trotoar = 0,25 m

n. BJ beton = 24 kN

m3

o. BJ aspal = 18 kN

m3


Tatang Bahlawan [ ]

2.2 Perencanaan Struktur


Tatang Bahlawan [ ]


Tatang Bahlawan [ ]

BAB III

PEMBEBANAN, PENDIMENSIAN, DAN PELAKSANAAN

3.1 Beban Mati

Berat pelat lantai kendaraan = 0,22 x 1,4 x 24 = 7,39 KN/m1

Berat aspal lantai kendaraan = 0,05 x 1,4 x 18 = 1,26 KN/m1

Berat genangan air = 0,1 x 1,4 x 10 = 1,4 KN/m1

Berat gelagar memanjang (Asumsi IWF 900x300) = 2,86 KN/m1

Total beban mati (qD) = 12,91 KN/m1

DDL = ½ x qD x L = 0,5 x 12,91 x 30= 193,55 KN

MDL = 1/8 x qD x L2 = 0,125 x 12,91 x 302 = 1452,35 KNm

3.2 Beban Hidup

qUDL = 8 KN/m2 → qLL = 8 x 1.4 m = 11,2KN/m

pKEL = 44 KN/m → pLL = 44 x 1.4 m = 61,6 KN/m

Momen dan gaya lintang akibat beban hidup :

DLL = ½ . qLL . l = ½ .11,2 . 32 + ½ PLL = 210 KN

MLL = 1/8 . qLL . l2 + ¼ PLL l = 1/8 . 11,2 . 322 + ¼ 61,6 . 32

= 1926,4 KNm = 19264000 Kgcm

Mu total = 1.2 MDL + 1.6 MLL

= 1.2 (1452,35) + 1.6 (1926,4) = 5065,216 KNm

Du total = 1.2 DDL + 1.6 DLL

= 1.2 (193,55) + 1.6 (210 = 583,87 KN


Tatang Bahlawan [ ]

3.3 Pendimensian

Sx =

Mu1,12×fy =

1652 ,481,12×290 = 5,087 m3 = 5087 cm3

Profil yang dipakai adalah IWF 900.300.18.34 (Sx = 10900 cm3)

1. Cek Kriteria Penampang

hw = 900 – 2(34) = 832

hw

tw ≤

1680

√ fy

83218 ≤

1680

√290 → 46,223 ≤ 98,653 .. ok → penampang kompak

2. Sifat – sifat Elastis Penampang Tranformasi

Ec = 0,041 * 24001,5√25= 24102,98

n=Es

Ec

=20000024102 , 98

=8,3

Bef :

Tebal Plat Lantai (d) = 22 cm → 12. 22 = 264 cm

Bentang Balok (L) = 3200 cm →1/4 * 3200 = 800 cm

Jarak Antar Balok (b) = 140 cm → = 140 cm

→ diambil nilai terkecil = 140 cm ≈ 1,4 m

Btr=Bef

n=1,4

8,3=0 , 169m

Atr = Btr * d = 0,169 * 0,22 = 0,03718 m2 ≈ 371,8 cm2

As = 364 cm2


Tatang Bahlawan [ ]

Yna=

A tr∗tb

2+As (tb+ D

2)

A tr+ As

¿

371,8∗222

+364 (22+ 902

)

371,8+364 ¿38,7 cm

→ Yna > tb maka garis netral ada di baja

I tr=btr∗tb3

12+A tr(Yna−tb

2)

2

+ Ix+ As[( D2

+tb)−Yna]2

¿ 16,9∗223

12+371,8(38,70−22

2)

2

+498000+364 [( 902

+22)−38,70]2

¿1089798,315cm4=10,90.109mm4

Modulus penampang transformasi

Yt=D+tb−Yna


Tatang Bahlawan [ ]

¿900+220−387=733 mm=73,3 cm

Yc=Yna

Strc= ItrYc

=10,90.109

387=2,82. 107 mm3

Strs= ItrYs

=10,90. 109

733=1,49.107mm3

Kapasitas mome positif penampang adalah nilai terkecil dari :

M nx 1=0,85 Fc∗n∗Strc

¿0,85∗25∗8,3∗2,82.107=4,97. 109 Nmm

M nx 2=Strs∗fy

¿1,49. 107∗2900=4,321. 1010 Nmm

M nx=4,97. 109 Nmm

Mn=Ø M nx

¿0,9∗4,97. 109

¿4,473.1 09 Nmm=44730000 kgcm

Mu=Mdl+Mll

¿1652,48+1926,4

¿3578,88 KNm=35788800 kgm

Mn> Mu→38020500>35788800 …ok ‼


Tatang Bahlawan [ ]

3.4 Cara Pelaksanaan dengan Cor Di Tempat

Tahap 1

Balok profil disimpan di bentang beton dan di cor di tengah bentang

qc=b∗d∗2,4t

m3∗1 m

¿1,4∗0,22∗2,4∗1

¿0,739tm

=739kgm

Qc=13

L∗qc

¿13∗30∗739

¿7390 kg

M 1=18

qbs∗L2+12

Qc∗12

L

¿ 18∗286∗302+ 1

4∗7390∗30

¿59887,5 kgm=9966936 kgcm


Tatang Bahlawan [ ]

Fs 1= M 1Sx

=996693610900

=914,4kg

cm2<2900 …ok ‼

Tahap 2

x=

13

L

2+

13

L

2=

13

L

M 2=V A∗1

2L−Qc∗1

3L

¿ 7882,67∗12

∗30−7882,67∗13

∗30

¿42040 kgm=4204000 kgcm

Fs 2= M 2∗YsItr

¿ 4204000∗73,3

10,90.109=282,71

kg

cm2

Fc 2= M 2∗YcItr∗n


Tatang Bahlawan [ ]

¿ 4204000∗38,7

10,90. 109∗8,3=17,98

kg

cm2

Tahap 3

Beban hidup

L ≥30 m →qUDL=8kN

m2

PKEL=44kNm

Beban hidup terbagi merata

q¿=qUDL∗b

¿8kN

m2∗1,4 m=11,2

kNm

Beban hidup garis

P¿=PKEL∗b


Tatang Bahlawan [ ]

¿44kNm

∗1,4 m=61,6 kN

Momen akibat beban hidup

M ¿=18

q¿∗L2+ 14

P¿∗L

¿ 18∗11,2∗302+ 1

4∗61,6∗30

¿1926,4 kNm=19264000 kgcm

Fs 3= M 3∗YsItr

=19264000∗73,3

10,90. 109=1295,46

kg

cm3

Fc 3=M 3∗YcItr∗n

=19264000∗38,7

10,90. 109∗8,3=82,40

kg

cm2

Tegangan Akhir

o Pada baja

Fs = Fs1 + Fs2 + Fs3= 914,4 + 282,71 + 1295,46= 2492,57 ≤ 2900 …ok!!

o Pada beton

Fc = Fc2 + Fc3= 17,98 + 82,40= 100,38 ≤ 250 …ok!!


Tatang Bahlawan [ ]

3.5 Cara diberi jacking ditengah bentang

Tahap 1

fy=

14

PJc '∗L

Sx

2900=

14

PJc '∗3000

10900PJc '=39512,5 kg


Tatang Bahlawan [ ]

∆ '=PJc '∗L3

48∗Es∗Ix= 39512,5∗32003

48∗2000000∗498000=27,08 cm

Dicoba ∆ = 15 cm

75 %∗∆=PJc '∗L3

48∗Es∗Ix

11,25=PJc∗30003

48∗2000000∗498000PJc=16413,57 kg

M 1=14∗PJC∗L

¿14∗16413,57∗30

¿131308,59 kgm=13130859 kgcm

Fs 1=−M 1Sx

=−1313085910900

=−1204,67kg

cm2

Tahap 2 , beton di cor

M 2=18∗qDL¿ (1

2L)

2

¿ 18∗1291∗( 1

2∗30)

2

¿41312 kgm=4131200 kgcm

Fs 2=−M 2Sx

=−413120010900

=−379,00kg

cm2


Tatang Bahlawan [ ]

R=12

qDL∗L+ 2 M 212

L

¿ 1

2∗1291∗30+

2 (41312 )12

32

¿25820 kg

Tahap 3 , jacking dilepas

M 3=14

( PJc+R ) L

¿14

(16413,57+25820 )∗30

¿337868,56 kgm=33786856 kgcm

Fs 3= M 3∗YsItrc

=33786856∗73,31089798,315

=2272,51kg

cm2

F c 3= M 3∗YcItrc∗n

= 33786856∗38,71089798,315∗8,3

=144,56kg

cm2


Tatang Bahlawan [ ]

Tahap 4 , beban hidup bekerja

M 4=14

¿ P¿∗L+ 18∗q¿∗L2

¿ 14∗6160∗32+ 1

8∗924∗0

¿167552 kgm=16755200 kgcm

Fc 4= M 4∗YcItr∗n

= 16755200∗38,71089798,315∗8,3

=71,69kg

cm2

Fs 4= M 4∗YsItr

=16755200∗73,31089798,315

=1126,95kg

cm2

Tegangan Akhir


Tatang Bahlawan [ ]

o Pada baja

Fs = -Fs1 - Fs2 + Fs3 + Fs4 < fy= −1204,67 −379,00+ 2272,51+1126,95< 2900= - 1815,79 ≤ 2900 …Ok!!

o Pada beton

Fc = - Fc3 – Fc4 < f’c= - 144,56- 71,69< 240= - 216,25 ≤ 250 …Ok!!

3.6 Analisa Penampang Komposit

Pada kondisi plastis pada momen positif (+)

1. Pra dimensi

Dihitung akibat beban mati totalIWF 900.300.18.34H = 900 mmB = 300 mmtw = 18 mmtf = 34 mm


Tatang Bahlawan [ ]

Qbs = 286 kg/m = 2,86 kN/mSx = 10900fy = 290 MPa = 2900 kg/cm2

f’c = 25 MPa = 250 kg/cm2

As = 364 cm2

qDL=10,05+bs=10,05+2,86=12,91kNm

M DL=18∗12,91∗302=1652,48 kNm

2. Analisa penampang

Cek kekompakan penampang

hw

tw

≤1680√ fy

h−2 t f

tw

≤1680√2500

→900−(2∗34)

18≤

1680√290

→ 46,22 ≤ 98,65 …ok ‼

Menentukan letak garis netral plastis

bef untuk kondisi plastis diambil 140 cm

a= As∗fy0,85∗fc∗bef

= 364∗2900

0,85∗250∗70 ¿70,96 cm

c=0,85∗f ' c∗Ac → Ac=d∗bef

¿0,85∗250∗22∗140 ¿654500 kgT=As∗fy ¿364∗2900 ¿1055600 kgT ≥ c → garis netral ada dibaja


Tatang Bahlawan [ ]

A s'= As∗fy−0,85∗f ' c∗Ac2 fy

¿364∗2900−0,85∗250∗15,4

2∗2500=181,44

bf ∗tf =30∗3,4=102 cm

A s' ≥ bf ∗tf → garis netralada di webTs=As∗fy=364∗2900=1055600 kg

T s'=A s '∗2 fy=181,44∗2 (2900 )=1052352 kg

h'=A s'−(bf ∗tf )

tw

¿181,44− (30∗3,4 )

1,8 ¿44,13 cm


Tatang Bahlawan [ ]

y '=bf∗tf ( 1

2tf +h')+h'∗tw ( 1

2h' )

(bf∗tf +tw∗h')

¿30∗3,4 ( 1

2∗3,4+44,13)+44,13∗1,8( 1

2∗44,13)

(30∗3,4+1,8∗44,13 ) ¿35,43 cm

y s '=a− y '=70,96−35,43=35,53 cm

d0=a− (h'+ tf )−d=70,96−( 44,13+3,4 )−22=0,47 cm

Maka, nilai Mn = Ts ys + Ts’ ys’ + C yc

= 1055600 x 35,43 + 1052352 x 0.47 + 654500 x 8,7

= 37399908 + 494605,44 + 5694150

= 43588663,44 kgcm

Mn> Mu→ 43588663,44>35788800 … ok‼

BAB IV

SAMBUNGAN


Tatang Bahlawan [ ]

4.1 Data

Profil IWF 900.300.18.34

Vu = 583,87 KN

δ = 12 mm

fy = 290 Mpa

fu = 500 Mpa

Jumlah bidang geser (m) = 2

Mutu baut = A 490, fy baut = 290 Mpa

Ø = 0.9

Detail Sambungan Gelagar Memanjang

4.2 Diameter baut

Diasumsikan Diameter baut = 20 mm.

4.3 Nilai resultan gaya pada gelagar memanjang


Tatang Bahlawan [ ]

b = 2d + 7d + 2d

= 11d = 11 (20 mm)

= 220 mm

e = ½ b = ½ (220 mm)

= 110 mm

Mc = ((qDL + qLL).L/2.10 m) - ((qDL + qLL).10 m.5 m)

= ((12,91 + 11,2) x 30/2 x 10) - ((12,91 + 11,2) x 10 x 5)

= 3857,6 – 1205,5 = 2652,1 KNm

Momen yang terjadi (M) = Vu.e + Mc

= 583,87 KN x 0.11 m + 26521000 kgcm

= 642257 kgcm + 26521000kgcm

= 27163257 kgcm

No. Xi Yi Xi2 Yi2

1 7 32 49 1024

2 7 24 49 576


Tatang Bahlawan [ ]

3 7 16 49 256

4 7 8 49 64

5 7 0 49 0

6 7 8 49 64

7 7 16 49 256

8 7 24 49 576

9 7 32 49 1024

10 7 32 49 1024

11 7 24 49 576

12 7 16 49 256

13 7 8 49 64

14 7 0 49 0

15 7 8 49 64

16 7 16 49 256

17 7 24 49 576

18 7 32 49 1024

Jumlah 882 7680

Kp =

Pn =

5838718 = 3243,72 kg

KMx = 22

1

.

i

i

YX

YM

=

27163257 x 32882+7680


Tatang Bahlawan [ ]

=

8692242248562 = 101521,17 kg

KMy =

M . X1

∑ (X i2+Y

i2) =

27163257 x 7882+7680

=

1901427998562 = 22207,76 kg

KR = √ KMx2+(K My+K P )2

= √ (101521 ,17 )2+(22207 ,76+3243 , 72 )2

= √1.09543×1010= 104662,92 kg

4.4 Menentukan kekuatan baut

Ngeser = Ø . 0.5 fyb Abaut . m

= 0.9 x 0.5 x 49000 x (1/4 π 0.022) . 2

= 13.8544 ton = 13854.4 kg

Ntumpu = δmin . d . 2.4 fy . Ø

= 0.012 x 0.02 x 2.4 x 49000x 0.9

= 25.4 ton = 25400kg

Jadi Nbaut = 25400 kg

Syarat sambungan aman : KR ≤ Nbaut

104662,92 kg > 25400 kg….TDK OK!!

KR ≥ Nbaut Sambungan tidak aman maka harus ditambah di flens

hW = H – 2.tf = 90 – 2 x 3.4 = 83,2 cm


Tatang Bahlawan [ ]

Ixw =

112

hw3 . tw

=

112

83 , 23 .1,8

= 86389,56 cm4

Ixs = 498000 cm4

Mcw =

Mc . IxwIx

=

26521000×86389,56 498000

= 4600677,75 kgcm

Mu = Dc.e + Mcw

= 58387 x 11 + 4600677,75

= 5242934,75 kgcm

Kp =

Vun

=5838718

=3243 , 72 kg

KMx =

M . Yi

Σ (xi2+ yi2 )=4600677,75 ×32

(882+7680 )=17194 ,78 kg

KMy =

M . Yi

Σ (xi2+ yi2 )=4600677,75×7

(882+7680 )=3761 , 36 kg

KR = √( KMxi2 )+( KMyi+KP)2

= √(17194 ,782 )+(3761 ,36+3243 , 72)2


Tatang Bahlawan [ ]

= 18566,95 kg

Nbaut yaitu = 25400 kg

Syarat KR ≤ Nubaut

18566,95 kg ≤ 25400 kg…OK!!

4.5 Sambungan Baut Pada Flens

Mcf = Mc – Mcw

= 26521000 - 4600677,75

= 21920322,25 kgcm

Kf =

McfH

=21920322,25 90

=243559 ,14 kg

4.6 Menentukan kekuatan baut pada flens

Ngeser = Ø . 0.5 fyb Abaut . m

= 0.9 x 0.5 x 49000 x (1/4 π 0.022) . 1

= 6.9272 ton = 6927.2 kg

Ntumpu = δmin . d . 2.4 fy . Ø

= 0.012 x 0.02 x 2.4 x 49000x 0.9

= 25.4 ton = 25400kg

Nu baut = 25400 kg

N =

KfNbaut

=243559 ,1425400

=9 ,589≈12 buah


Tatang Bahlawan [ ]

Sambungan tampak atas pada flens dengan sambungan bautnya

4.7 Perencanaan Kebutuhan Shear Connector (SC)

Garis netral = 38,7 cm, ada di baja.

Maka, Sx =

bef

n×d× yc

= 140

8,3×22×38 . 7

= 14360,96 cm4

Menggunakan 3 buah Stud (paku) dengan :

d = 19 mm

H = 100 mm

Shear Connector


Shear Connector

Tatang Bahlawan [ ]

Hd

=10019 = 5.26 < 5.5

Maka, Qn = 10.H.d.√υc

= 10 x 10 x 1.9 x √350

= 3554.57 kg

Qn Total = 3554.57 x 3

= 10663.72 kg

Jarak shear connector untuk daerah tumpuan :

s =

Qn×ItrD×Sx =

10663 .72×1089798,315 58387×14360 , 96

= 13,85 cm ~ 10 cm

Jarak shear connector untuk daerah lapangan :

s =

Qn×ItrD×Sx =

10663 .72×1089798,31529193 ,5×14360 ,96

= 27,72 cm ~ 25 cm


250 250 250 250Shear Connector

7500 7500 7500 7500

30000

5838729193,5

Tatang Bahlawan [ ]


Tatang Bahlawan [ ]

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Dari analisa perencanaan untuk jembatan komposit ini, didapat hasil sebagai

berikut :

Bentang jembatan adalah 32 meter., dan lebar jembatan adalah 9 meter.

Lebar trotoar 1.0 meter dengan tebal 25 cm.

Tebal pelat lantai kendaraan adalah 22 cm dengan mutu beton Fc 25 Mpa.

Digunakan profil IWF 900.300.18.34 untuk gelagar memanjang.

Jumlah baut pada sambungan badan adalah 18 buah dengan diameter 20 mm.

Jumlah baut pada sambungan flens adalah 12 buah dengan diameter 20 mm.

Shear connector menggunakan paku (stud) dengan diameter 19 mm.

Kebutuhan shaer connector adalah 3 buah paku (stud) dalam satu kelompok,

dan jarak tiap kelompok di daerah tumpuan adalah 10 cm. Sedangkan di

daerah lapangan, jarak tiap kelompok shear connector adalah 25 cm.

4.2. Saran

Dalam proses perencanaan jembatan komposit, hal yang harus

diperhatikan adalah ketelitian dan ketepatan dalam perhitungannya. Penyusun

sering melakukan kesalahan dalam perhitungannya karena kurang teliti,

sehingga harus mengulang perhitungannya. Maka untuk mengatasi hal

tersebut, harus sering asistensi kepada dosen pembimbing untuk

meminimalisir ketidaktelitian agar hasil yang didapat menjadi efisien.


Tatang Bahlawan [ ]

DAFTAR PUSTAKA

Gunawan, Rudy, Ir.

1987. Tabel Profil Konstruksi Baja. Yogyakarta : Kanisius.

Moeljono, Drs.,SP1.

2004. Konstruksi Baja Dasar. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

Moeljono, Drs.,SP1.

2004. Konstruksi Baja Jembatan. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.


baja komposit

Documents