kontruksi jembatan.pdf

8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf

1/23

BAB II

PERATURAN PERENCANAAN

2.1 Klasifikasi Jembatan Rangka Baja

Jembatan rangka (Truss Bridge) adalah jembatan yang terbentuk dari rangka-

rangka batang yang membentuk unit segitiga dan memiliki kemampuan untuk

mendistribusikan beban ke setiap rangka-rangkanya. Rangka batang tersebut

terdiri dari batang tarik dan batang tekan.

Batang tarik adalah batang yang menerima beban tarik. Desain untuk batang

tarik didasarkan atas ijin tegangan tarik dimana tegangan yang terjadi tidak boleh

melampaui tegangan ijin. Apabila ada lubang maka luas penampang adalah luas

netto (luas brutto-luas lubang). Untuk menahan beban berguna dipakai factor of

safety (faktor keamanan) yang cukup terhadap kehancuran.

Batang tekan yang merupakan batang dari suatu rangka batang. Batang ini

dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Kolom juga merupakan

batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balok-balok loteng, rangka atap,

lintasan crane dalam bangunan pabrik dan sebagainya yang untuk seterusnya akan

melimpahkan semua beban tersebut ke pondasi.

Universitas Sumatera Utara


2/23

Klasifikasi jembatan berdasarkan letak lantai kendaraan dapat dibagi menjadi

beberapa bagian, yaitu:

1. Jembatan lantai bawah, dimana sttuktur rangka utama berada di atas

lantai jembatan. Hal ini mengakibatkan batang bagian atas menjadi

tertekan dan batang bagian bawah menjadi tertarik. Untuk batang

bagian atas diperlukan pengaku untuk mengatasi bahaya tekuk.

Biasanya pengaku ini berfungsi ganda karena dapat digunakan sebagai

ikatan angin.

Gambar 2.1. Jembatan lantai bawah

Jembatan rangka terbuka (tanpa rangka atas)

Jenis ini tidak memiliki ikatan angin dibagian atas. Jembatan ini

cocok untuk lintas kendaraan yang berat karena bagian atas

jembatan terbuka sehingga tidak menghalangi jalan untuk

kendaraan berat.

Jembatan rangka tertutup (dengan rangka atas)

Jenis jembatan ini memiliki ikatan angin dibagian atas jembatan

sehingga membentuk kotak (tertutup). Jenis jembatan ini cocok



3/23

digunakan pada daerah perkotaan dan untuk lintas kendaraan

yang ringan.

2.

Jembatan lantai atas, dimana struktur rangka jembatan ini berada

dibawah deck jembatan. Jenis jembatan ini tidak cocok digunakan

untuk sungai yang muka airnya rendah. Hal ini karena jenis jembatan

ini memakan ruang yang ada dibawah lantai kendaraan.

Gambar 2.2. Jembatan lantai atas

Adapun jenis lain dari jembatan rangka lantai atas ini adalah :

Gambar 2.3. Jembatan rangka tipe Warren with verticals

Gambar 2.4. Jembatan rangka tipe Howe



4/23

2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Baja

Sebelum diadakan perencanaan jembatan, tahap-tahap yang perlu

diperhatikan dan dipahami adalah mengenai bagian-bagian dari struktur serta

fungsi dan manfaatnya. Konstruksi dari jembatan rangka terdiri dari :

2.2.1 Konstruksi bangunan atas (superstructure )

Struktur atas jembatan merupakan bagian yang menerima beban langsung

yang meliputi berat sendiri, beban mati, beban mati tambahan, beban lalu lintas

kendaraan, gaya rem dan beban pejalan kaki. Struktur atas jembatan meliputi:

Trotoar

Trotoar merupakan bagian layanan jembatan yang digunakan untuk sarana

pejalan kaki, yang berada dibagian pinggir kiri dan kanan lantai

kendaraan. Ketinggian trotoar lebih tinggi dari pada ketinggian permukaan

lapisan lantai kendaraan. Trotoar terdiri dari:

a)

Sandaran dan tiang sandaran

b) Slab lantai trotoar

Lantai kendaraan dan perkerasan

Merupakan bagian konstruksi jembatan yang langsung menerima

beban yang berjalan diatasnya. Di dalam perencanaan diperhitungkan

terhadap beban hidup / muatan (T) dari tekanan roda kendaraan dan

termasuk berat sendiri lantai kendaraan. Jika pelat beton dihubungkan

pada balok memanjang dengan hubungan geser maka perhitungannya

dapat menggunakan prinsip komposit. Pada jembatan rangka ini jenis



5/23

lantai kendaraan yang digunakan adalah dek lantai bergelombang seperti

dalam gambar 2.5. Untuk gelombang dek yang arahnya tegak lurus

terhadap balok baja penumpu, tebal beton yang ada di bawah tepi atas dek

baja harus diabaikan dalam perhitungan karakterisitik penampang

komposit dan dalam penentuan luas penampang pelat beton Ac, yang

diperlukan untuk perhitungan kapasitas gaya geser horizontal balok

komposit. Jarak antara penghubung-penghubung geser jenis paku

sepanjang balok penumpu tidak boleh lebih dari 900 mm.

Untuk gelombang dek yang arahnya sejajar balok baja, tebal beton

yang berada di bawah tepi atas dek baja dapat diperhitungkan dalam

penentuan karakteristik penampang komposit dan juga dalam luas

penampang pelat beton Ac, yang diperlukan untuk perhitungan kapasitas

gaya geser horizontal balok komposit. Gelombang-gelombang dek baja di

atas balok penumpu dapat dipisahkan sepanjang arah longitudinal untuk

membentuk voute beton pada tumpuannya. Jika tinggi nominal dek baja

lebih besar atau sama dengan 40 mm maka lebar rata-rata dari gelombang

yang ditumpu, wr, tidak boleh kurang dari 50 mm + 4(ns-1)ds untuk

penampang dengan jumlah penghubung geser jenis paku sama dengan ns

pada arah melintang dengan ds adalah diameter penghubung geser jenis

paku tersebut.

Jika digunakan dek gelombang metal sebagai acuan tetap yang

membentang antara balok melintang dan balok memanjang atau balok

induk, maka acuan tetap yang membentang antara balok melintang dan



6/23

balok memanjang atau balok induk, maka acuan itu harus dirancang dapat

memikul berat sendiri beton bertulang (termasuk yang ada di dalam

gelombang), beban konstruksi 2400 N/m2

dan berat sendiri dek

gelombang. Acuan harus masih elastis akibat beban-beban tersebut.

Lendutan yang timbul akibat beban mati tidak boleh melampaui L/180

atau 13 mm untuk bentang acuan L≤3 m atau L/240 atau 19 mm untuk

bentang acuan L>3 m.



7/23

Gambar 2.5. Jenis dek gelombang lantai jembatan

Dalam perencanaan dek baja bergelombang, kuat lentur rencana

dari suatu konstruksi komposit yang terdiri dari pelat beton yang

diletakkan di atas dek baja bergelombang yang ditumpu pada balok baja

dihitung dengan menggunakan prinsip-prinsip berikut. Dek baja yang

memiliki tinggi nominal gelombang wr, tidak boleh kurang dari 50 mm

dan tidak boleh lebih besar dari lebar bersih minimum pada tepi atas dek

baja.

1. Pelat beton harus disatukan dengan balok baja melalui penghubung

geser jenis paku yang di las, yang mempunyai diameter tidak lebih

dari 20 mm. Penghubung geser jenis paku dapat di las pada dek

baja atau langsung pada balok baja. Setelah terpasang, ketinggian

penghubung geser jenis paku tidak boleh kurang dari 40 mm diatas

sisi dek baja yang paling atas.



8/23

2. Ketebalan pelat beton di atas dek baja tidak boleh kurang dari 50

mm.

Penghubung geser dapat dari jenis paku baja berkepala dengan

panjang dalam kondisi terpasang tidak kurang dari 4 kali diameternya atau

berupa penampang baja kanal gilas. Massa jenis pelat beton yang

digunakan pada struktur balok komposit dengan penghubung geser tidak

boleh kurang dari 1500 kg/m3. Kuat nominal penghubung geser untuk

jenis paku yang ditanam dalam pelat beton masif adalah :

Keterangan :

Asc adalah luas penampang penghubung geser jenis paku, mm2

fu adalah tegangan putus penghubung geser jenis paku. Mpa

Qn adalah kuat nominal geser untuk penghubung geser, N

Untuk penghubung geser jenis paku yang ditanam di dalam pelat

beton yang berada di atas dek baja bergelombang, suku 0,5 Asc fc’ Ec di

atas harus dikalikan dengan faktor reduksi rs dengan persamaan sebagai

berikut:

√ * + untuk dek baja tegak lurus balok



9/23

* + untuk dek baja searah balok

dimana:

rs adalah faktor reduksi

Nr adalah jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang

pelat berprofil di perpotongannya dengan balok

Hs adalah tinggi penghubung geser jenis paku (hr +75mm)

hr adalah tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil

wr adalah lebar efektif gelombang pelat baja berprofil

Untuk menahan pengaruh ungkitan, dek baja harus diangker pada

unsur-unsur penumpu dengan jarak antar angker tidak lebih dari 450 mm.

Jenis angker yang bisa digunakan dapat berupa penghubung geser jenis

paku, kombinasi penghubung geser jenis paku dengan las titik atau jenis

lainnya. Sedangkan kuat nominal penghubung geser kanal yang ditanam di

dalam pelat beton masif adalah:

( )√

dimana:

Lc adalah panjang penghubung geser kanal, mm

tf adalah tebal pelat sayap, mm



10/23

tw adalah tebal pelat badan, mm

Balok memanjang

Balok ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban lantai kendaraan

(beban mati dan beban hidup) ke balok melintang.

Balok melintang

Balok ini memikul beban-beban melalui gelagar memanjang dan

menyalurkannya ke rangka batang.

Ikatan angin

Ikatan angin berfungsi untuk menyalurkan beban angin kepada struktur

induk rangka jembatan. Beban angin tersebut bekerja di titik-titik simpul.

Rangka jembatan :

a)

Rangka diagonal

b) Rangka vertikal

Pengaku / stiffner

Sambungan

Sambungan berfungsi sebagai penyaluran beban dari batang yang satu ke

batang yang lain.

Perletakan (rol dan sendi)

Perletakan berfungsi untuk menyalurkan beban jembatan ke keseluruhan

struktur jembatan.



11/23

2.2.2 Konstruksi bangunan bawah (substructures )

Struktur bawah jembatan berfungsi memikul seluruh beban struktur atas dan

beban lain yang ditimbulkan oleh tekanan tanah, aliran air dan hanyutan dan

gesekan pada tumpuan untuk kemudian disalurkan oleh pondasi ke tanah dasar.

Struktur bawah jembatan meliputi :

Pangkal jembatan (abutment)

Bagian yang memikul kedua pangkal jembatan yang terletak di ujung

bentang jembatan yang berfungsi untuk meneruskan seluruh beban

bangunan atas ke pondasi.

Pilar jembatan (pier)

Merupakan bagian lain dari bangunan bawah yang terletak di bentang

jembatan diantara pangkal jembatan, berfungsi seperti abutment yang

membagi beban dan memperpendek bentang jembatan.

Pondasi jembatan

Pondasi jembatan berfungsi meneruskan seluruh beban jembatan ke tanah

dasar. Pada umumnya pondasi jembatan rangka menggunakan pondasi

tiang pancang dan bore pile. Pada proyek tugas akhir ini pondasi yang

digunakan adalah pondasi bore pile beton bertulang diameter 60 cm.

2.3. Beban Jembatan

Adapun kombinasi pembebanan yang akan dipikul oleh struktur jembatan

baja adalah :



12/23

2.3.1. Beban mati (Berat sendiri)

Bagian jembatan yang menjadi satu kesatuan pada badan jembatan dapat

dikategorikan sebagai beban mati jembatan. Beban mati ini bisa berupa bagian-

bagian nostruktural maupun struktural. Cara menentukan beban mati ini adalah

dengan cara mengalikan volume/luasan bahan dengan berat satuan material itu

sendiri. Berat satuan material adalah sebagai berikut :

No. Bahan Berat/satuan isi

(KN/m3)

Kerapatan massa

(kg/m3)

1.Campuran aluminium 26,7 2720

2.Lapisan permukaan aspal 22,0 2240

3.Besi ruang 71,0 7200

4.Timbunan tanah dipadatkan 17,2 1760

5.Kerikil dipadatkan 18,8-22,7 1920-2320

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



13/23

11.Baja 777,0 7850

12.

Batu pasangan 23,5 2400

13.Besi tempa 75,5 7680

14.Pasir kering 15,7-17,2 1600-1760

15.Pasir basah 18,018,8 1840-1920

Tabel.1. Berat satuan material

2.3.2. Beban hidup (beban kendaraan)

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 ekivalen dengan suatu iring-iringan

kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” ynag 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.



14/23

Beban lajur “D” terdiri dari beban tersebar merata dan terbagi rata seperti

terlihat dalam gambar dibawah ini.

Gambar 2.6. Intensitas beban “D”

Beban garis P=12 ton (belum termasuk kejut) sedangkan untuk beban terbagi

rata dengan intensitas “p” ton per meter jalur memiliki nilai tergantung pada

panjang jembatan dimana besar “p” ditentukan sebagai berikut :

p = 2,2 ton/m untuk l ≤ 30 m

p = 2,2 ton/m – ((l-30 m) ) untuk 3 0 m < l < 60 m

p = 1,1 ton/m untuk l > 60 mdimana: l = panjang bentang dalam meter



15/23

Dalam perencanaan muatan “D” untuk jembatan berlaku ketentuan bahwa

apabila lebar lantai kendaraan ≥ 5,5 m maka muatan “D” sepenuhnya dipikul pada

lebar jalur 5,5 m sedangkan lebar selebihnya hanya dibebani 50 % dari muatan

“D” tersebut sebagaimana ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2.7. Distribusi beban “D” untuk lebar penampang jembatan

Pembebanan truk “T” terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang

mempunyai susunan dan berat as seperti terlihat dalam gambar 2.8. 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 m sampai 9 m untuk mendapatkan pengaruh

terbesar pada arah memanjang jembatan.



16/23

Gambar 2.8. Distribusi beban “T”

2.3.3. Beban angin

Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPPJJR ’87)

menetapkan pengaruh beban angin sebesar 150 kg/m

2

pada jembatan ditinjau

berdasarkan bekerjanya beban angin horizontal terbagi rata pada bidamg vertikal

jembatan, dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan.

Jumlah luas bidang vertikal bangunan atas jembatan yang dianggap terkena

oleh angin ditetapkan sebesar suatu prosentase tertentu terhadap luas bagian-

bagian sisi jembatan dan luas bidang vertikal beban hidup. Bidang vertikal beban

hidup ditetapkan sebagai suatu permukaan bidang vertikal yang mempunyai tinggi

menerus sebesar 2 meter diatas lantai kendaraan. Dalam menghitung jumlah luas

bagian-bagian sisi jembatan yang terkena angin dapat digunakan ketentuan

sebagai berikut :



17/23

1. Keadaan tanpa beban hidup

a. untuk jembatan gelagar penuh diambil sebesar 100 % luas bidang sisi

jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 50 % luas bidang

sisi lainnya.

b. untuk jembatan rangka diambil sebesar 30 % luas bidang sisi

jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 15 % luas bidamg

sisi-sisi lainnya.

2. Keadaan dengan beban hidup

a. untuk jembatan diambil sebesar 50 % terhadap luas bidang menurut 1.a

dan 1.b.

b. Untuk beban hidup diambil sebesar 100 % luas bidang sisi yang

langsung terkena angin.

3. Jembatan menerus diatas lebih 2 perletakan.

Untuk perletakan tetap perlu diperhitungkan 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 keadaan 1 dan 2.

Pada jembatan yang memerlukan perhitungan pengaruh angin yang teliti

harus diadakan penelitian khusu.



18/23

2.3.4. Kejut

Kejut merupakan pengaruh dinamis dari beban-beban yang bekerja secara

tiba-tiba. Beban mati merupakan beban statis yang tidak mempunyai pengaruh

selain dari beratnya sendiri sehingga tidak mempunyai pengaruh terhadap kejut,

namun beban hidup bisa statis ataupun dinamis.

Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruh

dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat beban garis “P” harus dikalikan

dengan koefisien kejut yang akan memberikan hasil maksimum, sedangkan beban

merata “q” dan beban “T” tidak dikalikan dengan koefisien kejut. Koefisien kejut

ditentukan dengan rumus :

K = 1 +

dimana : K = koefisien kejut

L = panjang bentang dalam meter

Koefisien kejut tidak diperhitungkan terhadap bangunan bawah apabila

bangunan bawah dan bangunan atas tidak merupakan satu kesatuan. Bila

bangunan bawah dan bangunan atas merupakan satu kesatuan maka koefisien

kejut diperhitungkan terhadap bangunan bawah.



19/23

2.4. Persamaan Perencanaan

2.4.1. Batang Tarik

Tegangan rata-rata pada suatu penampang yang melalui lubang dari suatu

batang tarik tidak boleh lebih besar dari 0,75 kali tegangan dasar. Tegangan rata-

rata tersebut dihitung dengan persamaan :

dimana:

Ptr = gaya normal tarik pada batang tersebut

Fn = luas penampang netto (0,85 . F brutto)

f baja = tegangan dasar baja

Rumus untuk mencari luas profil rencana untuk dimensi batang tarik adalah :

Kontrol kelangsingan pada batang tarik dirumuskan sebagai berikut:

dimana:

Lk = panjang tekuk

imin = jari-jari kelembaman



20/23

2.4.2. Batang Tekan

Menurut Oentoeng (2000) untuk mendimensi batang tekan dapat

menggunakan rumus:

Imin =

=

= 0,484 n. P . Lk 2

Dimana : P = beban dalam ton

Lk = panjang tekuk dalam m

E = modulus elastisitas baja = 2,1 . 106 kg/cm2

n = nilai n untuk BJ 37 adalah 3,04

Batang-batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga

stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk). Hal ini diperlihatkan dengan persamaan:

= σizin

dimana :

N = gaya tekan pada batang tersebut

A = luas penampang batang

σizin = tegangan izin profil



21/23

ω = faktor tekuk yang bergantung pada kelangsingan (λ) dan macam bajanya

Harga ω dapat ditentukan dengan persamaan:

λ =

λ g =

λ s =

untuk λ s ≤ 0,183 ω = 1

untuk 0,183 < λ s < 1 ω =

untuk λ s ≥ 1 ω = 2,381 . λ s2

Kontrol kelangsingan pada batang tekan dirumuskan sebagai berikut:

dimana:

Lk = panjang tekuk (sendi-sendi L = Lk, Euler)

imin = jari-jari kelembaman



22/23

2.5. Perencanaan Gelagar Komposit

Adapun yang harus diperhatikan didalam merencanakan gelagar komposit

adalah sebagai berikut :

a. menentukan nilai beff

be ≤ L/5

be ≤ 12 * tb

be ≤ A

dimana : A = jarak antar gelagar melintang

tb = tebal pelat lantai minimum

L = bentang gelagar

b. menghitung nilai n

n =

dimana : Es = modulus elastis baja (2*10

5

MPa)

Ec = modulus elastis beton (4700*√ MPa)

c. ukuran-ukuran komposit

Yc = jarak antara serat teratas beton sampai garis netral



23/23

Ys = jarak antara serat teratas baja sampai garis netra

Ybkomp = jarak garis netral bagian bawah penampang komposit

tb = tebal pelat beton

Yd = jarak titik berat pelat beton terhadap serat terbawah

Ytkomp = jarak garis netral bagian atas penampang komposit

d. cek kekuatan (tegangan)

- pada serat atas

σtc = ≤ 0,45 * fc

σts =

≤ 0,45 * fc

- pada serat bawah

σ bs =

≤ σ’ baja

kontruksi jembatan.pdf

Documents