38
BAB III
METODOLOGI PERENCANAAN
3.1 Data Studi Perencanaan
Data-data perencanaan didapat dari konsultan pengawas proyek jembatan
karay berupa denah gambar jembatan. Jembatan ini merupakan jembatan kelas B
dengan menggunakan girder baja. Berikut data-data yang akan digunakan pada
perencanaan :
3.1.1 Data Teknis Perencanaan Jembatan
1. Jembatan
- Nama Jembatan : Jembatan Sungai Karay
- Lokasi Jembatan : Melewati jalan Kabupaten, Kec. Tanjung
Selor – Kec. Peso, Kabupaten Bulungan
(Proyek Pembangunan Jalan dan Jembatan)
- Kelas Jembatan : Jembatan kelas A
- Konsturksi Jembatan : Jembatan Baja Komposit
2. Desain konstukrsi jembatan
- Bentang jembatan : 25 meter (tanpa pilar)
- Lebar jembatan : 10 meter (2 jalur)
- Lebar jalur : 2 x 4.00 meter
- Lebar trotoar : 2 x 1.00 meter
3. Trotoar
- Jenis Konstruksi : Beton bertulang
- Dimensi tiang sandaran : 20/15 cm
- Dimensi tiang sandaran : Circular Hollow sections Ø 60,3 mm
- Jarak antar tiang : 2.50 m
- Mutu beton fc’ : 25 Mpa
- Baja tulangan : fy =240 Mpa
- Lebar trotoar : 100 cm (80 cm + kerb = 20 cm)
- Tebal trotoar : 20 cm
39
- Balok kerb : 20/20 cm
4. Lantai kendaraan
- Tebal Pelat : 25 cm
- Mutu beton, f’c : 30 Mpa
- Mutu baja tulangan, fy : 400 Mpa
5. Gelagar
- Profil baja I beam : 1000 mm x 500 mm x 22 mm x 25 mm
- Mutu Baja : BJ 55, fy = 410 Mpa
3.1.2 Lokasi Jembatan
Gambar 3.1 Peta Studi Perencanaan Jembatan Sungai Karay
Sumber : Google map
3.1.3 Tampak Samping Jembatan
Gambar 3.2 Tampak Samping Jembatan
Lokasi studi
Jembatan sungai
Karay
40
3.1.4 Tampak Atas Jembatan
Gambar 3.3 Tampak Atas Jembatan
3.1.5 Tampak Potongan Melintang
Gambar 3.4 Tampak Potongan Melintang
41
3.1.6 Data Lingkungan
1. Data angin
Tabel 3.1 Data Kecepatan Angin
Sumber : Stasiun Meteorologi Tanjung Selor Tahun 2013
2. Data muka air sungai
Gambar 3.5 Elevasi Muka Air Sungai
Muka Air Banjir : Elevasi ± 98.946 m
Muka Air Normal : Elevasi ± 96.946 m
Bulan Kecepatan Angin (Knot)
Januari 4,7
Februari 5,2
Maret 5,4
April 4,7
Mei 5,3
Juni 5,0
Juli 4,8
Agustus 5,1
September 5,5
oktober 5,3
Nopember 4,9
Desember 4,5
Rata-Rata 5,0
42
3.2 Alur Perencanaan Pembebanan pada Jembatan
Perencanaan pembebanan meliputi beban mati, beban mati tambahan, beban
lalu lintas, dan beban aksi lingkungan. Pembebanan pada masing-masing
komponen struktur jembatan ini berdasarkan pada standar pembebanan untuk
jembatan SNI 1725:2016.
3.2.1 Pembebanan pada Lantai Kendaraan
Pembebanan pada lantai kendaraan merupakan semua beban yang bekerja
di seluruh lebar bagian jembatan tepatnya beban yang bekerja di atas lantai
kendaraan seperti berat sendiri, beban lalu lintas. Adapun beban-beban tersebut
sebagai berikut :
1. Beban pada pelat lantai kendaraan
a) Beban permanen
- Berat sendiri pelat lantai kendaraan
- Berat aspal
- Overlay
- Berat sendiri bondek
b) Beban Hidup
- Beban truk (TT)
- Beban truk difaktorkan dengan (FBD)
2. Beban pada pelat trotoar
a) Beban permanen
- Berat sendiri pelat
- Berat pelat trotoar
- Berat sendiri bondek
- Berat tiang sandaran + pipa sandaran
b) Beban hidup
- Beban pejalan kaki
3. Skema Pembebanan
a) Kombinasi 1
b) Kombinasi 2
c) Kombinasi 3
43
d) Kombinasi 4
3.2.2 Pembebanan Gelagar Utama
Gelagar sendiri di pengaruhi beban-beban yang bekerja berikut beban yang
bekerja pada gelagar sesuai SNI 1725:2016 :
1. Beban permanen
a) Gelagar utama bagian tengah
- Berat sendiri profil baja
- Berat sendiri pelat beton
- Berat sendiri bondek
- Berat sendiri aspal
- Beban mati tambahan (overlay)
b) Gelagar utama bagian tepi
- Berat sendiri profil baja
- Berat sendiri pelat beton
- Berat sendiri bondek
- Berat trotoar
- Berat pipa sandaran
- Berat tiang sandaran
- Berat sendiri aspal
- Beban mati tambahan (overlay)
- Nilai beban diafragma
2. Beban akibat beban lalu lintas
a) Beban lajur “D”
- Beban terbagi rata (BTR)
- Beban garis terpusat (BGT)
b) Beban truk “T”
- Beban truk difaktorkan dengan (FBD)
3. Skema pembebanan
a) Kombinasi 1 (Pra-Komposit)
- Berat sendiri profil baja
- Berat sendiri pelat Beton
44
- Berat sendiri Bondek
- Beban akibat aksi lainnya
b) Kombinasi 2 (Post Komposit)
- Beban permanen (beban merata)
- Beban diafragma
- Beban lajur “TT” (kondisi 1 Truk)
- Beban aksi lainnya
c) Kombinasi 3 (Post Komposit)
- Beban permanen (beban merata)
- Beban diafragma
- Beban truk “TT” (kondisi 2 Truk)
- Beban akibat aksi lainnya
d) Kombinasi 4 (Post Komposit)
- Beban permanen (beban merata)
- Beban diafragma
- Beban truk “TD”
- Beban akibat aksi lainnya
3.2.3 Pembebanan Diafragma
Diafragma berperilaku sebagai balok horizontal untuk menahan gaya lateral
yang terjadi disepanjang bentang melintang gelagar, pembebanan pada diafragma
dihitung berdasarkan nilai berat pengaku lateral.
- Nilai berat pengaku lateral/diafragma
Nilai berat pengaku lateral merupakan berat sendiri penampang dihitung dengan
reaksi tumpuan, pengaku lateral sebagai beban yang mempengaruhi gelagar
utama serta digunakan untuk menahan beban angin pada struktur jembatan.
3.2.4 Pembebanan pada Elastomer
Elastomer menerima beban-beban yang bekerja, baik secara vertikal
maupun horizontal sebagai berikut :
1. Beban permanen
- Berat sendiri pelat lantai kendaraan
45
- Berat aspal
- Overlay
- Berat sendiri bondek
2. Beban akibat beban lalu lintas
a) Beban lajur “D”
- Beban terbagi rata (BTR)
- Beban garis terpusat (BGT)
b) Beban truk “T”
- Beban truk difaktorkan dengan (FBD)
3. Skema Pembebanan
a) Kombinasi 1
b) Kombinasi 2
c) Kombinasi 3
d) Kombinasi 4
Kemudian di pakai nilai statika terbesar dari kombinasi yang ada berupa
nilai Vumaks sebagai nilai perhitungan pada perletakan elastomer.
3.3 Alur Perencanaan pada Strutur Jembatan
Pembahasan alur perencanaan struktur di sini meliputi, perencanaan pelat
lantai kendaraan, perencanaan gelagar utama, perencanaan diafragma, perencanaan
elastomer.
3.3.1 Perencanaan Pelat Lantai Kendaraan
Pada perencanaan ini pelat lantai kendaraan berupa beton bertulang
mempunyai alur tahapan sebagai berikut :
1. Menentukan spesifikasi bahan dan struktur pelat lantai kendaraan
2. Perhitungan tebal pelat lantai kendaraan
3. Perhitungan Pembebanan semua beban yang bekerja pada pelat lantai
kendaraan beban mati, beban mati tambahan, serta beban hidup.
4. Skema Pembebanan
5. Perhitungan pelat lantai kendaraan sebagai berikut :
a) Tulangan lentur positif / bondek :
46
Perhitungan tulangan lentur positif / bondek menggunakan rumus steel deck
institute 2011.
d = h - 1
2 (tinggi gelombang)
hc = h – tinggi gelombang
n = 𝐸𝑠
𝐸𝑐
ρ = 𝐴𝑠
𝑏 𝑥 𝑑
Ycc = d {√2pn+(pn)2-pn} ≤ hc
Ycs = d – Ycc
Ic = b
3 x h x Ycc3 + As x Ycs2 + Isf
Menghitung kekuatan lentur
Mn = fy x Ic
h - ycc
ϕMn ≥ Mu
Dimana : Mn = momen nominal
Mu = momen ultimit
Φ = faktor reduksi kekuatan besarnya 0,90
b) Tulangan lentur negatif / wiremesh
d = h - 1
2 x tinggi gelombang
Menghitung tahanan momen nominal
Rn = Mu
b.d2
Dimana :
Rn = faktor tahan momen
b = lebar pelat yang ditinjau (1000 mm)
d = tinggi efektif
Menghitung rasio tulangan yang diperlukan
ρb = 0,85 f
c β1
fy
.600
(600+fy)
47
ρmin = 1,4
fy =
1,4
400 Mpa
ρmax = (0,003+
fy
Es
0,008) ρb
m = fy
0,85 x fc
ρpakai = 1
m (1- √1-
2 m Rn
fy)
Menentukan rasio tulangan yang digunakan
Jika ρ < ρmin ,maka digunakan ρmin,
Jika ρmin < ρpakai < ρmaks, maka digunakan ρpakai,
Jika ρ > ρmaks, maka digunakan ρmax.
Menghitung luas tulangan yang diperlukan
As = ρ.b.d
Menghitung jarak antara tulangan
Smaksimum = 0,25 πϕ
2b
As
Kontrol tulangan lentur kovensional
a = As fy
0,85fc. b
Mn = ϕAs.Fy (𝑑 −𝑎
2)
ϕMn ≥ Mu
Konversi tulangan konvensional ke wiremesh
As perlu = Ask x fy
fyw
Dicoba dengan tulangan wiremesh yang tersedia
Asw = 1
4 x π x D2 x (
1000
s)
3.3.2 Perencanaan Gelagar Utama
Dalam perencanaan ini gelagar utama ditinjau dari pra-komposit dan post
komposit sebagai berikut :
1. Menentukan spesifikasi mutu baja, profil baja.
48
2. Pembebanan pada gelagar utama
3. Skema pembebanan untuk mendapatkan nilai sebagai berikut :
a) Momen
b) Gaya geser
c) Lendutan
4. Kontrol Penampang pra-komposit
a) Klasifikasi penampang (kompak/ tak kompak)
- Sayap :
λ ≤ λp (sayap kompak)
Dimana :
λ = 𝑏
𝑡 , λp =
170
√𝑓𝑦
a) Badan :
λ ≤ λp (badan kompak)
Dimana:
λ = ℎ
𝑡𝑤 , λp =
1.680
√𝑓𝑦
b) Kontrol kekuatan nominal penampang gelagar utama
Mn = [𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 0,7𝐹𝑦𝑆𝑥) (λ−λp
λr−λp)]
Mp = Fy.Zx
λ = 𝑏
𝑡
λp = 170
√fy
λr = 370
√fy-fr
Syarat = Mu ≤ ϕMn
5. Kontrol penampang post komposit
Kontrol kapasitas lentur penampang komposit sebagai berikut :
a) Menentukan lebar efektif penampang komposit (be)
Be = L
5 =
(25000 mm)
5
Be = bo (jarak antar gelagar)
49
Be = 12 (250 mm)
b) Menentukan resultan gaya kopel
Resultan gaya tekan maksimum pelat lantai
C = 0.85 fc’bptp +(Afy)c
Resultan gaya tarik penampang baja
T = FyAs
c) Menentukan posisi PNA (plastic neutral axis)
C ≥ T → (PNA pada pelat beton)
T ≥ C ≥ Tweb → (PNA pada sayap)
Tweb ≥ C → (PNA pada Badan)
d) Menentukan tinggi PNA (plastic neutral axis)
C’ = T - C
2
Untuk tinggi dari PNA (plastic neutral axis) yang diukur dari puncak profil
baja ditentukan dari persamaan berikut :
Untuk C’< (Atf.Fy) , ӯ = C'
(Atf.𝐹𝑦) ttf
Untuk C’ ≥ (Atf.Fy) , ӯ = 𝑡𝑓
C' - (Atf.𝐹𝑦)
(Aw.𝐹𝑦) D
(Atf.Fy) = [(tf x b) ( Fy)]
e) Kontrol kapasitas plastis penampang
Mu ≤ ϕ Mp
Dimana :
ϕMp = [𝐶 (𝑑1 + ӯ
2)] + [𝑇 (𝑑2 +
ӯ
2)]
6. Kontrol kuat pelat terhadap beban terpusat
a) Kuat tumpu pada pelat sayap
ϕRb = 6,25tf2fy
50
ϕRb ≥ Pu
b) Kuat pelelehan pada pelat badan
ϕRb = (5k + lb) fy tw
c) Kuat tekuk dukung pelat badan
ϕRb = 0,4tw2[1 + 3 (
𝑙𝑏
𝑑) (
𝑡𝑤
𝑡𝑓)
1,5
] √𝐸𝐹𝑦𝑡𝑓
𝑡𝑤
d) Kuat tekuk lentur pada pelat badan
ϕRb = 24,08 tw3
h √𝐸 𝑓𝑦
7. Kontrol kapasitas geser nominal pelat badan
a) Menetukaan nilai koefisien tekuk geser (Kn)
Kn = 5 + 5
(a/h)2
b) Cek nilai ℎ
𝑡𝑤 dari persamaan berikut :
(h
tw) , 1,10 √
𝐾𝑛𝐸
𝑓𝑦 , 1,37 √
𝐾𝑛𝐸
𝑓𝑦
c) Menghitung nilai kuat geser berdasarkan perhitungan sebelumnnya
ϕVn = 0,6fyAw
Vu ≤ ϕ Vn
3.3.3 Perencanaan Diafragma
Diafragma atau pengaku berfungsi memberikan ikatan, kestabilan terhadap
gelagar utama. Adapun tahapan perencanaan diafragma sebagai berikut :
1. Menentukan spesifikasi mutu baja, profil baja
2. Menentukan batas-batas bentang diafragma
Lp = 1,76 ry √𝐸
𝐹𝑦 → ry = √
𝐼𝑦
𝐴 (pada penampang gelagar)
Lr = π rts √𝐸
0,7 𝐹𝑦 → rts =
𝑏𝑓
√12 (1+1 ℎ 𝑡𝑤
6 𝑏𝑓 𝑡𝑓) (pada penampang gelagar)
51
3. Kontrol kekakuan diafragma
𝐼𝑦
𝐿 (Diafragma) ≥
𝐼𝑦
𝐿 (Gelagar utama)
3.3.4 Perencanaan Perletakan Elastomer
Perancangan bantalan elastomer harus memenuhi syarat kemampuan
memikul beban dan pergerakan. Adapun alur perancangan bantalan elastomer
sebagai berikut :
1. Menentukan spesifikasi elastomer
2. Nilai beban berdasarkan nilai Vumaks (gelagar utama)
3. Tentukan luas penampang elastomer
Aperlu ≥ Pt
Batas Tegangan Deliminasi
4. Asumsikan dimensi perletakan elastomer
5. Kontrol faktor bentuk
S = A
Ip x hri
Dimana :
S = Faktor bentuk
A = Luas keseluruhan (mm2)
Ip = Keliling elastomer, termasuk lubang (mm)
hri = Ketebalan efektif elastomer (mm)
Faktor bentuk harus berada dalam batas berikut :
- Untuk bantalan polos 1 < S ≤ 4
- Untuk bantalan berlapis 4 < S ≤ 12
6. Kontrol tegangan izin kombinasi perpindahan, tekan dan perputaran
σs = Vumaks
A
Untuk bantalan deformasi geser tidak dikekang
σs ≤ 7.0 Mpa
σs ≤ 1.0 GS
Untuk bantalan deformasi geser dikekang
52
σs ≤ 7.7 Mpa
σs ≤ 1.1 GS
Dimana :
G = modulus geser elastomer (Mpa)
S = faktor bentuk
σs = Tegangan rata-rata akibat beban total (Mpa)
7. Kontrol deformasi geser
hrt ≥ 2Δs
Dimana :
hrt = ketebalan total elastomer
Δs = total deformasi geser rencana
8. Kontrol rotasi
σs ≥ 0.5 GS ( L
hri )2
Ɵs,x
n
σs ≥ 0.5 GS ( w
hri )2
Ɵs,x
n
9. Kontrol stabilitas
H ≤ L
3 ; H ≤
W
3
10. Menentukan tebal pelat
- Kondisi Layan :
hs ≥ 3 x hmax x σs
fy
- Kondisi Fatik :
hs ≥ 3 x hmax x σL
fy
53
3.4 Diagram Alir Perencanaan
Data Studi Perencanaan dan
Studi Literatur
Desain Awal Perencanaaan
Jembatan
Perhitungan Pembebanan pada
Jembatan
Struktur Primer :
Perencanaan pelat lantai
kendaraan
Perencanaan gelagar
utama
Perencanaan diafragma
Perencanaan perletakan
elastomer
1 2
Mulai
Struktur Sekunder :
Perencanaan Pipa dan
Tiang Sandaran
Perencanaan Desain
Trotoar dan kerb
54
NO
Analisa Struktur
Utama
(Kontrol Tegangan
pada Struktur)
Output Gambar Kerja Struktur Atas
Jembatan Sungai Karay
2
1
Selesai