modifikasi perencanaan jembatan ... - … · 1 modifikasi perencanaan jembatan busur rangka baja...

1

MODIFIKASI PERENCANAAN JEMBATAN BUSUR RANGKA BAJA

DENGAN LANTAI KOMPOSIT, DI KOTA

Nama : Herlambang Tinton P

Pembimbing : Ir. Djoko Irawan

Abstrak Jembatan merupakan suatu struktur

bangunan yang berfungsi untuk menyatukan jalan yang terputus oleh rintangan, misalnya sungai, rawa, dll. Dalam penyusunan Tugas akhir ini di rencanakan jembatan rangka busur baja yang melintasi sungai barito, Palangkaraya – Kalimantan Tengah dengan bentang total 300 m. bentang utama 180 m dan bentang sekunder 120 m.

Peraturan pembebanan yang dipakai untuk merencanakan jembatan ini mengacu pada RSNI 2005 yang merupakan pedoman peraturan untuk merencanakan sebuah jembatan. Adanya peraturan pembebanan dimaksudkan untuk memberikan saran dalam perencanaan jembatan di Indonesia yang dapat menjamin tingkat keamanan, dan tingkat penghematan yang dapat diterima struktur jembatan. Sedangkan perencanaan struktur atas jembatan mengacu pada peraturan AISC – LRFD.

Tahap awal perencanaan adalah perhitungan lantai kendaraan dan trotoar. Kemudian dilakukan perencanaan gelagar memanjang dan melintang, sekaligus perhitungan shear connector. Memasuki tahap konstruksi pemikul utama, dilakukan perhitungan beban – beban yang bekerja, kemudian dianalisa dengan menggunakan program SAP 2000. Setelah didapatkan gaya – gaya dalam yang bekerja dilakukan perhitungan kontrol tegangan dan perhitungan sambungan. Bersamaan dilakukan perhitungan konstruksi pemikul utama juga dilakukan perhitungan konstruksi sekunder yang meliputi ikatan angin atas, bawah, dan portal akhir. Kemudian memasuki tahap akhir dari perencanaan struktur atas dilakukan perhitungan dimensi perletakan. Setelah selesai analisa dari struktur atas jembatan, dilakukan analisa perencanaan struktur bawah jembatan (abutment).

Dari hasil perencanaan didapatkan profil yang dipakai dalam jembatan : Batang Busur menngunakan 2 WF500.375.16.32; Batang Tarik 2WF500.500.19.32;Batang vertikal dan diagonal WF500.250.9.12; Batang horisontal WF250.250.6.9 ; Batang penggantung WF 500.200.6.9; Ikatan angin atas WF 250 x 250 x 6 x 9 ; Ikatan angin bawah WF 300 x 275 x 9 x 14. Perletakan menggunakan Sendi dan Rol baja. Pondasi menggunakan tiang pancang.

PALANGKARAYA – KALIMANTAN TENGAH 1) LA TAR BELAKANG

Sungai Barito merupakan salah satu sungai besar

di Palangkaraya – Kalimantan Tengah. Penduduk setempat memanfaatkan sungai tersebut sebagai tempat untuk melakukan transaksi perdagangan, dimana perdagangan dilakukan diatas perahu. Sungai Barito ini mempunyai lebar 300 m, diatas sungai tersebut terdapat sebuah jembatan beton bertulang. Jembatan tersebut menghubungkan antara Kabupaten Barito Utara dengan Barito Selatan. Karena jembatan tersebut tidak dapat dilewati ponton dan sudah termakan usia, maka Pemerintah setempat mengganti jembatan tersebut dengan jembatan baru. Masyarakat setempat juga menginginkan sebuah jembatan yang dapat dijadikan simbol bagi daerahnya.

Perencanaan jembatan baru ini dipilih jembatan tipe rangka busur baja. Hal ini dikarenakan jembatan bentuk rangka busur baja dapat mengurangi momen lentur yang terjadi sehingga dapat menghemat penggunanan material (D.Johnson,1980) . Selain itu rangka busur baja juga mempunyai nilai estetika yang tinggi serta lebih efektif memikul beban ( Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, 2007 ). Serta material baja mempunyai kuat tarik dan kuat tekan yang tinggi daripada bahan lainnya.

Jembatan baru ini direncanakan dengan bentang total 300 m dan dibagi menjadi 5 bentang. Panjang bentang utama adalah 180 m, panjang bentang yang lain masing – masing adalah 30 m. Jembatan ini direncanakan 2 lajur 2 arah, lebar setiap lajur adalah 4,00 m dan lebar trotoar 1m. Jembatan ini direncanakan dengan lantai kendaraan komposit.

2) RUMUSAN MASALAH

Rumusan masalah yang terdapat dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah :

a. Bagaimana merencanakan lantai kendaraan?

b. Bagaimana merencanakan gelagar memanjang dan melintang?

c. Bagaimana merencanakan Rangka Utama dan Ikatan Angin?

d. Bagaimana merencanakan sambungan? e. Bagaimana merencanakan abutment.? f. Bagaimana merencanakan pondasi yang

sesuai dengan tanah setempat? g. Bagaimana mengontrol kekuatan dan

kestabilan struktur? h. Bagaimana menuangkan hasil bentuk

desain dan analisa ke dalam bentuk gambar teknik ?

2

3) TUJUAN

Dari rumusan masalah di atas, adapun tujuan yang akan dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah :

a. Merencanakan gelagar-gelagar induk. b. Merencanakan lantai kendaraan. c. Merencanakan ikatan angin. d. Merencanakan sambungan pada profil

rangka baja. e. Merencanakan abutment. f. Merencanakan pondasi yang sesuai dengan

tanah setempat. g. Mengontrol kekuatan dan kestabilan

struktur. h. Menuangkan hasil perencanaan dalam

bentuk gambar.

4) BATASAN MASALAH Batasan masalah dalam pengerjaan Tugas Akhir

ini meliputi : a. Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan. b. Tidak membahas jembatan rangka batang

bentang 30 m, hanya jembatan busur rangka bentang 180 m. ( gaya – gaya dari jembatan rangka batang bentang 30 m diambilkan dari tugas besar ).

c. Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan.

d. Tidak menghitung aspek ekonomis dari biaya konstruksi jembatan.

e. Tidak membahas metode pelaksanaan. f. Pengontrolan struktur dan penggambaran

menggunakan program bantu SAP 2000 dan Auto Cad.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DEFINISI JEMBATAN

Jembatan merupakan bagian dari jalan raya dan

merupakan suatu konstruksi bangunan yang bertujuan untuk menghubungkan antara jalan yang satu dengan yang lain yang terputus oleh rintangan, misalnya : sungai, rawa atau hal lain.

Konsep perencanaan struktur jembatan adalah berdasarkan atas seni ( estetika ) dan konstruksi jembatan itu sendiri. Berdasarkan dari fungsi komperehensif, maka nilai maksimum dari suatau jembatan akan ditentukan oleh:

• Biaya konstruksi • Kemudahan pelaksanaan • Estetika dan pertimbangan lingkungan • Biaya pemeliharaan

Jembatan rangka busur baja adalah suatu struktur jembatan dari pelengkung baja, dimana pelengkung baja tersebut merupakan rangka utama dari

jembatan yang fungsinya menerima semua gaya – gaya yang bekerja pada jembatan.

Pada prinsipnya konstruksi dari jembatan busur dapat memberikan reaksi horizontal akibat beban vertikal yang bekerja..Selain itu jembatan busur dapat menerima momen lentur dan lebih efisien bila di bandingkan dengan gelagar parallel. (Djoko Irawan, 2007).

Untuk materialnya bahan baja masih menjadi pilihan utama untuk jembatan dengan bentang yang panjang, karena baja mempunyai nilai spesifik strength yang besar dibanding material lainnya. Selain itu baja mempunyai kekuatan yang tinggi dan sama kuat pada batang tarik dan tekan.Oleh karena itu baja adalah elemen struktur yang memiliki batasan sempurna yang akan menahan beban jenis tarik aksial, tekan aksial, dan lentur. Berat jenis baja yang tinggi mengakibatkan baja tidak terlalu berat jika dibandingkan dengan kapasitas bebannya (Dien Ariestadi, 2006) Jembatan pelengkung baja lebih efektif digunakan untuk bentang 100-250 meter. Contohnya adalah Jembatan Rumbai Jaya di Riau dengan bentang utama 120 m, Jembatan Martadipura Kalimntan Timur dengan bentang utama 200 meter, Serta Jembatan Kahayan Kalimantan Tengah dengan bentang utama 150 meter. (Tri Joko Waluyo , 2006). Berdasarkan letak lantai kendaraanya jembatan busur dapat di bedakan menjadi 3 macam, yaitu: • Deck Arch

Salah satu jenis jembatan busur dimana letak lantainya kendaraannya berada di atas konstruksi jembatan. Busur. Jembatan ini mempunyai tinggi ruang bebas yang besar.

Gambar 2.1 Jembatan tipe ” Deck Arch ”

• Through Arch Merupakan jenis lainnya, dimana letak daripada lantai jembatan terdapat tepat di springline busurnya.

Gambar 2.2 Jembatan tipe “ Through Arch ”

3

• A Half – Through Arch Merupakan salah satu jenis lainnya, dimana lantai jembatan terletak di antara springline dan bagian paling atas busur atau di tengah – tengah. Pada umumnya, jembatan busur banyak yang menggunakan tipe A Half – Through dan Through Arch untuk menghindari agar pangkal busurnya tidak terendam oleh air.

Gambar 2.3 Jembatan tipe ” A Half – Through Arch

“

Selain itu jenis penampang busur ada 3 yaitu :

• Penampang dinding penuh • Penampang box • Penampang rangka batang ( Djoko

Irawan,2007)

Untuk model busur menebal ditengah, akan memberikan kesan kokoh bagi penggunanya, untuk busur yang mengecil ditengah akan memberikan kesan langsing, dan untuk model busur yang rata akan memberikan kesan tenang pagi penggunanya.

2.2 ANALISA SISTEM RANGKA BAJA PADA

STRUKTUR JEMBATAN BUSUR RANGKA BAJA

Rangka batang adalah susunan elemen – elemen

yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak berubah bentuknya ketika diberi gaya – gaya dari luar.

Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai pemikul beban utama adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Pada struktur yang stabil deformasi yang terjadi relatif kecil, dan lentur tidak akan terjadi selama gaya – gaya luar berada pada titik simpul (Dien Aristadi,2006).

Selain itu momen sekunder yang terjadi pada rangka batang khususnya pada daerah sambungan sangat kecil, sehingga kekuatan dari struktur rangka baja dapat dijaga.

Pelengkung baja pada rangka busur baja adalh struktur yang dibentuk oleh elemen garis yang melengkung dan membentang antara dua titik. Struktur ini biasanya terdiri atas potongan- potongan

yang mempertahankan posisinya akibat adanya pembebanan. Kekuatan struktur pada pelengkung ini sangat tergantung pada penyusunannya serta beban yang akan bekerja padanya.

2.3 OPTIMASI STRUKTUR JEMBATAN RANGKA BAJA DENGAN TEORI MAXWELL DAN MITCHELL

Syarat-syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas dari suatu struktur harus dipenuhi dalam perencanaan struktur. Namun syarat-syarat lain seperti estetika, arsitektur, dan keekonomisan terkadang juga menjadi pertimbangan penting. Syarat kekuatan, kekakuan, dan stabilitas bisa diperoleh dari perhitungan konvensional, sementara syarat estetika, arsitektur, dan keekonomisan suatu struktur bisa ditinjau dari berbagai aspek. Dalam hal syarat keekonomisan, untuk struktur baja dapat diidentikan dengan volume minimum struktur. Untuk itu perlu dilakukan optimasi pada struktur, agar diperoleh struktur dengan volume material minimum. Materi ini bertujuan untuk menentukan tinggi optimum suatu jembatan rangka baja akibat beban gravitasi, sehingga menghasilkan volume profil baja yang minimum. Menurut Teori Maxwell dan Mitchell, volume minimum dapat dicapai dengan meminimumkan batang tarik atau batang tekan pada struktur rangka, yang diaplikasikan dalam analisa ini, di mana volume minimum diperoleh dengan cara mendiferensialkan volume total terhadap tinggi jembatan tersebut. (http://id.wikipedia.org/wiki/Jembatan)

2.4 PERLETAKAN UNTUK JEMBATAN BENTANG PANJANG

Jenis-jenis dari perletakan dapat berupa sendi, rol, maupun rubber bearing pad. Umumnya pembangunan jembatan bentang pendek sekarang telah banyak menggunakan perletakan dari rubber bearing pad. Tetapi perletakan untuk jembatan yang memiliki bentang cukup panjang perletakan jenis rubber bearing pad belum tentu cocok. Hal ini di karenakan gaya yang terjadi sangat besar yang memungkinkan perletakan rubber bearing pad tidak mampu menahan gaya yang terjadi. Untuk mengatasi hal itu perletakan sendi rol dengan roda lebih dari satu pada sisi rol mungkin lebih tepat di gunakan. Fungsi utama dari perletakan : - Menerima beban berat sendiri jembatan dan

lalu lintas, melalui balok pemikulnya. - Meneruskan beban tersebut ke bangunan

bawah, tanpa menimbulkan kerusakan padanya.

4

2.5 KEGAGALAN JEMBATAN Terjadinya kegagalan pada jembatan rangka busur baja disebabkan banyak hal. Salah satu diantaranya karena struktur pondasi yang rapuh. Pondasi merupakan bagian yang paling penting dari bangunan bawah struktur jembatan yang harus meneruskan beban kendaraan serta bagian-bagian diatasnya ke lapisan tanah. Kegagalan bangunan bawah (pilar dan abutmen) terjadi apabila keruntuhan atau amblasnya bangunan bawah tersebut dan atau terjadi keretakan struktural yang berpengaruh terhadap fungsi struktur bangunan atas (http://id.wikipedia.org/wiki/Jembatan)

BAB V

PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN

5.1 Perencanaan Gelagar Memanjang

1 6 5 0

Direncanakan balok memanjang :

WF 500 x300 x 14 x 23

PEMBEBANAN

• BEBAN MATI

Maka momen lentur pada tengah bentang :

1 281 28

qmuMD = λ

55.938 KNm= 17.9 5 =

• BEBAN HIDUP

UDL, L > 30 m

15

L15

180qL1 = q . b1 . Lf

= 5.25 . 1.65 . 1.8 = 16

q =

= [

[ 0.5

0.5

9

9

]

]

+

+

.

. 5.25 Kpa

KN/m

Kpa

Kpa =

KEL

o Mmax akibat KEL + UDL di C =>

1 1

4 81 1

4 8=

16 . 5

qL1 λ. 2

2

ML1 =

=

+λ

5 +

286.25 KNm

189

P' .

.

.

.

o Mmax akibat beban truk “T” di C =>

Tu = 100 x DLA x LF

= 112,5 x (1 + 0,3) x 1,8

= 263,25 kN

1414

= 329.1 KNm

263.3

Tu .

.

.

.

ML2 =

=

λ

5

• Momen Total adalah =>

Jadi => Penampang Kompak => Mn Mp

5.1 Perencanaan Gelagar Melintang

Untuk perencanan awal gelagar melintang dipilih profil :

WF 900 x 300 x 18 x 34

5.1.1 Pembebanan

a. Beban Mati

Sebelum komposit

P’

1/4λ

Berat Aspal = d4 . b1 . γaspal = 0,05 . 1,65 . 22 . 1,3 = 2,36 KN/m

Berat Sendiri Balok = 1,75 . 1,1 = 1,925 KN/mBerat Bekisting = 0,5 . 1,4 = 0,7 KN/m

Berat Beton =d3 . b1 . γbeton = 0,25 . 1,65 . 24 . 1,3 = 12,87 KN/m

qmu = 17,85 KN/m

P = 49 KN/m

P' = ( 1 + DLA ) . P . b1 . Lf= ( 1 + 0.3 ) . 49 . 1.65 . 1.80

= 189 KN

Mu = MD + ML

= 59.94 + 329.1

Mu = KNm389.04

5

b1berat b. mem anjang

BA B

q1

Gambar 5.6 Pembebanan Gelagar Melintang

• Berat gelagar memanjang…RSNI pasal 5.2 tabel

2

= g x MSUK

= [(175 x 5) / 1,65] x 1,1 = 583,33 kg/m

• Berat gelagar melintang … RSNI pasal 5.2 tabel

2

= g x MSUK

= 286 x 1,1 =314,60 kg/m

• Berat pelat beton… RSNI pasal 5.2 tabel 2

= d3 x γbeton x λ x MSUK

= 0,25 x 2.400 x 5 x 1,3 = 3.900 kg/m

• Berat bekisting … RSNI pasal 5.2 tabel 2

= g x λ x MSUK

= 50 x 5 x 1,4 = 350 kg/m

QD1= 5.147,93 kg/m

• )U(D1Q = D1Q = 4367,93 kg/m

• Q1M = 2)U(D1 BxQx

8

1

= 201xx8

1 5.147,93

= 64.349,13 kgm

Sesudah komposit

aspalkerb

0,2 m

1 m

B

A B1 m

Gambar 5.7 Pembebanan Gelagar Melintang

• Berat aspal … RSNI pasal 5.2 tabel 2

= d4 x γaspal x λ x MSUK

= 0,05 x 2.200 x 5 x 1,3= 715 kg/m

• Berat kerb… RSNI pasal 5.2 tabel 2

= dkerb x γbeton x λ x MSUK

= 0,25 x 2.400 x 5 x 1,3 = 3.900 kg/m

QD2= 4615 kg/m

• Σ MB = 0

RA x 10 =

)0,5x1x39()5x8x15,7()5,9x1x93( ++

RA x 10 = 370,5 + 286 + 19,5

RA = kg6760kN6,67 =

Ditinjau setengah bentang.

MQ2 = (RA x 5) – (31,2 x 1 x 4,5) – (7,15 x 4 x 2)

= (67,6x 5) – (39 x 1 x 4,5) – (7,15 x 4 x 2)

= 2,575,175338 −−

= 105,3 kNm = 10530 kgm

b. Beban Hidup

• Beban terbagi rata (UDL)

Untuk B = 10 m ; L ≥ = 30 m Maka digunakan :

q = 9 (0,5 +15/180) kPa =525 kg/m2

qUDL = q x λ x Lf = 525 x 5 x 1,8 =

4.725 kg/m

• Beban garis (KEL)

Beban P = 49 kN/m = 4.900 kg/m ; faktor

DLA = 0,3

Maka beban KEL yang bekerja adalah :

PKEL = ( 1 + DLA ) x P x Lf

= ( 1 + 0,3 ) x 4.900 x 1,8 = 11.466

kg/m Q2

b = 10 m

10

6

5,5 m

lebar 2 jalur kendaraan

B (m)

1 m

100% D

50% D

BA

gp.Mc

C

Gambar 5.8 Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL

Beban ”D” = Beban UDL + Beban KEL

= (4.725 + 11.466 ) =

16.191 kg/m

- q1 = 100 % x 16.191 = 16.191 kg/m

- q2 = 50 % x 16.191 = 8.095,5 kg/m

• Σ MB = 0

VA x 10 - q1 x 5,5 x 5 – q2 x 1,25 x 8,375 – q2 x 0,625 x

1,625 = 0

VA x10 = (16.191 x 5,5 x 5) + (8.095,5 x 1,25 x 8,375)

+

(8.095,5 x 0,625 x 1,625)

VA = 10

538224,26 = 53.822,43 kg

Mmax L1 = VA x 5 – q2 x 1,25 x 3,375 – q1 x 2,75 x 1,375

= (53.822,43 x 5) – (8.095,5x 1,25 x 3,375) –

(16.191 x 2,75 x 1,375)

= 169.942,25 kgm

c. Beban truck “T’

1,75 m

T = 100 x 1,3

B (m)

1,75 m

1 m

TTT

A B

gp.Mc

C

Gambar 5.9 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi a)

• T = (1 + 0,3) x 112,5 x 1,8= 263,25 kN =

26.325 kg

• Σ MB = 0

VA x 10 – T (7,25 + 5,5+ 4,5 + 2,75) = 0

VA = 10

526.500 = 52.650 kg

Mmax L2 a = VA x 5 – T ( 2,25 + 0,5 )

= 52.650 x 5 – 26.325 x ( 2,25 +0,5 )

= 190.856,25 kgm

B (m)BA

gp.Mc

C

1,75 m

T T

Gambar 5.10 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi

b)

• Σ MB = 0

VA x 10 – T (5,875+ 4,125) = 0

VA = 10

26.325 10x = 26.325 kg

Mmax L2 b = VA x 5 – T (0,875)

= 26.325 x 5 – 26.325 x (0,875)

=108.590,63 kgm

Dipakai Momen beban truck kondisi a = 190.856,25

kgm

Dari kondisi di atas, maka dipilih kondisi yang

memberikan Mmax terbesar yaitu :

M max L2a = 190.856,25 kgm

5.1.2 Kontrol Lendutan

Perhitungan Momen Inersia Balok Komposit Beton ditransformasikan ke baja

n =Ec

Es=

5

6

2,78.10

2,1.10= 7,55

btr=n

be=

7,55

2.500= 331 mm

Atr= btr . tb = 331 x 250 = 8,2738.104 mm2

7

Letak garis netral penampang transformasi

yna =

sA

trA

Db

ts

Abt

+

++⋅

22

trA

=410.64,3410.2738,8

2900

250410.64,32

250410.2738,8

+

++⋅

= 300,68 mm

Momen Inersia penampang transformasi Itr =

2

2

2

212

b 3tr

⋅−+++−+

naYtb

Ds

Ax

Itb

naY

trA

tb

= 2

7,3002502

900410.64,3910.98,42

2

2507,300410.2738,8

12

250331 3

⋅−+++−+

= 8,17962 x 105 cm4

Syarat lendutan per bentang memanjang →(L = 10 m) a. Lendutan ijin :

• ijin∆ = λ800

1

= 1000x800

1 = 1,25 cm

b. Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :

• )kel(udl∆o

+ = x

L

IE

λQ

384

54

+x

1

IE

LP

48

13

=35,854489x10x2,1

)1000(x83

384

56

4

+35,854489x10x2,1

(1000)x11466

48

16

3

= 0,5 cm Dengan Program SAP 2000 v14

di dapat )kel(udl∆o

+ = 0,65 cm

c. Lendutan akibat beban truck :

P = 112,5 (1 + 30%) . Lf = 263,25 kN = 26.325 kg Karena momen terbesar adalah saat truk pada kondisi (a)

• )T1(o∆ =

L 3EI.

).( 22 baP

= 1000 35).).(854489,63.(2,1.10

)775.275(26325 22 b=

0,22 cm

)T2(o∆ =

L 3EI.

).( 22 baP

=1000 35).).(854489,63.(2,1.10

)550.450(26325 22

=

0,30 cm

)2,T1(o∆ = 0,22 + 0,30 = 0,52 cm

Karena ada 2 truk maka :

)Ttotal(o∆ = 2 . )2,T1(

o∆ = 2 . 0,52 = 1,04 cm

)Ttotal(o∆ ≤ ijin∆

1,04 ≤ 1,25 ⇒ OK !!

BAB VI KONSTRUKSI RANGKA JEMBATAN

6.1 Umum

Konstruksi pemikul utama merupakan bagian terakhir dari kostruksi bagian atas jembatan yang menerima seluruh beban yang ada pada lantai kendaraan kemudian diteruskan ke tumpuan.

Bentuk konstruksi pemikul utama yang dipilih adalah konstruksi Busur Rangka Batang. Pendekatan pertama bentuk geometrik busur sebagai persamaan parabola. • Perencanaan Tinggi Busur - Tinggi Busur (f)

syarat : 5

1

L

f

6

1≤≤

mm

f 306

180 ==

5

1

180

30

6

1≤≤

0,167 ≤ 0,167 ≤ 0,2 ..........OK

- Tinggi tampang busur (t)

syarat : 25

1

L

t

40

1≤≤

untuk L

h =

m 40

m 180 = 4,5 m, direncanakan 5 m

25

1

180

5

40

1≤≤

0,025 ≤ 0,028 ≤ 0,04 ........ OK

6.2 Perencanaan Profil Rangka Utama dan Sekunder Rangka utama terdiri dari susunan profil. Profil – profil tersebut adalah Profil busur, Rangka vertikal dan diagonal, Rangka horisontal, ikatan angin, batang tarik

a. Batang Tarik Perencanaan Batang Tarik di gunakan untuk menambah kekakuan Rangka Busur saat tegangan terjadi. Selain itu

8

untuk mencegah agar rangka busur tidak terjadi deformasi yang besar. Batang tarik direncanakan menggunakan profil dobel 2WF 500.500.16.32

b. Busur Rangka

Jembatan ini menggunakan tipe busur rangka karena, busur rangka lebih tepat digunakan untuk jembatan bentang panjang yang memikul beban berat. Profil busur rangka menggunakan 2 profil yang disatukan dalam setiap segmennya. Hal ini dikarenakan untuk mencari luasan yang besar dari suatu penampang. Profil yang digunakan adalah WF 500.375.16.32.

c. Batang Vertikal dan Diagonal

Jembatan ini menggunakan profil WF 500.250.9.12, hal ini dikarenakan untuk menyesuaikan dengan profil busur rangka.

d. Batang Horisontal

Batang horisontal pada jembatan ini menggunakan profil WF 250.250.6.9 , hal ini dikarenakan untuk menyesuaikan dengan profil busur rangka. 250 mm

e. Batang Penggantung

Batang penggantung pada jembatan ini menggunakan profil WF 500.200.6.9, hal ini dikarenakan untuk menyesuaikan dengan profil busur rangka.

f. Batang Ikatan angin atas

Digunakan WF 250 x 250 6 x 9 g. Ikatan Angin bawah

Profil yang dipakai : WF 300 x 275 x 9 x 14

6.2.1Pembebanan

I. Beban Mati • Berat trotoar

Berat pelat trotoar = 0,20 x 2.400 x 5 x 1,3 = 3120 kg/m

• Berat pelat lantai kendaraan = 0,25 x 2.400 x 5 x 1,3 = 3.900 kg/m

• Berat gelagar melintang : g = 286 kg/m) • Berat gelagar memanjang : g = 175 kg/m

= 1,1x)65,1/5(x175 = 583,33kg/m

• Berat aspal = 0,05 x 5 x 2.200 x 1,3 = 715 kg/m

II. Beban Hidup • Beban terbagi rata (UDL)

Menurut ketentuan (RSNI T-02-2005)

kPaL

150,59,0q;m30L

kPa9,0q;m30L

+=>

=≤

Karena bentang jembatan adalah 180 > 30 m, maka yang digunakan adalah rumus yang pertama. Untuk L = 180 m ; maka q

kPa180

150,59,0

+=

= 525 kg/m2

Beban yang bekerja : QL = q x b x UTDK

= 525 x 5 x 1,8 = 4725 kg/m

100%50%

q1q2

Gambar 6.2 Pembebanan Akibat UDL

q1 = 100 % x UDL = 100 % x 4725 kg/m =

4725 kg/m q2 = 50 % x UDL = 50 % x 4725 kg/m = 2362,5

kg/m

• Beban garis (KEL) Maka beban KEL yang bekerja dengan faktor kejut DLA adalah : PL = (1 + DLA) x P x Lf = (1 + 0,3) x 4900 x 1,8 = 11.466 kg/m

• Pejalan Kaki Untuk beban pejalan kaki direncanakan sebesar 5 kpa (RSNI T-02-2005). w = 500 kg/m2 x 5 = 2500 kg/m2

III. Beban Angin Angin yang bekerja pada setiap segmen rangka berbeda beda karena setiap segmen mempunyai luasan dan panjang yang berbeda. Berdasarkan(RSNI T-02-2005 :hal 34) besaran angin yang bekerja pada jembatan adalah

TEW = 0,0006 x CW x VW2 x Ab ....... (kN)

Dimana : CW = Koefisien seret) = 1,2 (bangunan atas rangka) VW = Kecepatan angin rencana = 30 m/det.

(>5 km dari pantai) Ab = Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2). Untuk angin yang bekerja pada kendaraan dirumuskan, TEW = 0,0012 x CW x VW

2 x Ab ...... (kN)

9

Gambar . arah angin bekerja

• Perhitungan beban angin pada rangka jembatan. Karena jembatan ini mempunyai tinggi dan penampang segmen yang berbeda maka hasil perhitungan secara keseluruhan akan ditabelkan. Dalam contoh perhitungan ini digunakan saat kondisi titik simpul tengah bentang ( L = 90m, f = 30m, t = 7m) • Angin pada busur atas TEW1a = 0,0006 x 1,2 x 302 x 0.75 = 395,45 kg (ditabelkan) • Angin pada busur bawah

Karena pada busur bawah menerima beban angin dari penggantung maka besarnya beban angin pada tiap titik simpul adalah

TEW1 = 0,0006 x 1,2 x 302 x 0.7 = 243,42kg TEW2 = 0,0006 x 1,2 x 302 x ( 30 x 0.2 ) = 194,40 kg 2

Jadi beban angin yang bekerja pada titik simpul rangka bawah adalah = TEW1 + 0,5TEW2

= 243,42 kg + 194,40 kg = 590,21 kg ( ditabelkan )

• Angin pada lantai kendaraan TEW3 = 0,0006 x1,2 x 302 x (hmelintang +tplat + ttrotoar) x λ = 0,0006 x1,2 x 302 x ( 900+ 0.2 + 0.2 ) = 421,2 kg

• Angin pada kendaraan TEW4 = 0,0012 x1,2 x 302 x ( hkend.x λ )

= 0,0012 x1,2 x 302 x ( 5x5 ) = 648 kg

Jadi angin yang masuk ke tiap titik simpul ikatan angin bawah adalah

Ttot = 0,5 TEW2 + TEW3 + TEW4

= 194,4 kg + 421,2 kg + 648 kg = 1.300,60 kg

IV. Beban Gempa Gempa yang bekerja pada jembatan ini adalah gempa dengan sistem statis ekuivalen. Hal ini dikarenakan L< 200m, dimana L = 180 m (Pd-04-2004-B, hal 14. Berdasarkan (RSNI T-02-2005, psl 7.7.1 ) gempa dirumuskan : TEQ = C . I . S . Wt Keterangan : C = Koefisien dasar gempa I = Faktor kepentingan S = Faktor tipe bangunan Wt = Berat total Rangka Busur.

• Mencari nilai ”C”

T = 43

H0,085 (bangunan

baja) Dimana : H =Tinggi dasar bangunan ke level tertinggi (ft) Maka :

T = 0,085 x ( ) 43

36,121 = 3,108

Dalam perencanaan ini, lokasi terletak di pulau Kalimantan maka termasuk ke dalam zone gempa daerah . Untuk tanah zona gempa (gambar 14 RSNI T-02-2005) tanah lunak didapat : C = 0,10

• Faktor tipe bangunan ”S” Berdasarkan ( RSNI T-02-2005 tabel 33)

Digunakan tipe B yaitu : jembatan dengan daerah sendi beton atau baja.

S = 1F F = 1,25 – 0,025 n F ≤ 1 Dimana : N = Jumlah sendi yang menahan

deformasi arah lateral. F = (1,25 – 0,025 x 2) = 1,2 > 1,0 Maka → S = 1,0

• Faktor kepentingan ”I”

Berdasarkan ( RSNI T-02-2005 tabel 32) Digunakan I = 1,0 • Perhitungan beban geser gempa

Karena jembatan ini adalah jembatan busur dengan keadaan tertinggi berada ditengah bentang busur maka perumusan gempa di modifikasi supaya menghasilkan nilai gempa yang tinggi pada tengah bentang busur ( keadaan tertinggi f = 37m ).

Keterangan :

wi = berat yang diterima tiap simpul ( kg )

TRUK

TEW1a

TEW1 + 0.5Tew2

0.5 TEW2 + Tew3 + Tew4

TEW1a

TEW1

TEW4

TEW3

TEW2

10

hi = tinggi simpul yang ditinjau (m ) C = Koefisien dasar gempa I = Faktor kepentingan S = Faktor tipe bangunan

Wt = Berat total Rangka Busur ( kg)

Perhitungan beban gempa Karena jembatan ini mempunyai tinggi dan penampang segmen yang berbeda maka hasil perhitungan secara keseluruhan akan ditabelkan. Dalam contoh perhitungan ini digunakan saat kondisi titik simpul tengah bentang ( L = 90m, f = 30m, t = 7m). Gempa yang masuk ke rangka adalah,

Perhitungan berat rangka busur untuk 1 ruang:

• Brt. Busur atas : 5,00 m x 490,26 kg/m x 2= 4.903,88 kg

• Brt. Busur bawah : 5,01 m x 490,26 kg/m x 2= 4.911,00 kg

• Brt. batang vert. Dan diagonal 15,6 8m x 96,49 kg/m x 2= 3.025,51 kg

• Brt. batang horisontal 10 m x 46,64 kg/m x 2= 932,80 kg

• Brt. ikatan angin 28,29 x 46,64 x 2 = 2.638,70 kg

• Brt. Pengaku ruang 12,201 x 51,07 kg/m x 2= 1.246,80 kg

Total = 17.658,67 kg

Dari hitungan diatas, maka beban gempa yang masuk untuk setiap simpul adalah 17.658,67 kg = 8.829,34 kg 2 Karena setiap simpul memiliki tinggi yang berbeda maka beban diatas masih harus dikalikan dengan tinggi masing – masing ruang. Untuk simpul paling atas maka beban yang masuk ke simpul tersebut

adalah :

Teq 100 =

kg99,242682,297280.1.1.1.04001553

8829,54.37 = .

Teq 30% = 2426,99 X 30% = 753,50 kg

Untuk beban yang masuk ke simpul yang lain hasilnya ditabelkan. Dari beban tersebut di running pada SAP 2000, dan didapat hasil cek struktur sebagai berikut :

Dari hasil cek struktur SAP 2000 diatas, batang - batang yang direncanakan untuk jembatan ini tidak ada yang ber warna merah ( rasio >1), maka batang – batang tersebut dapat dipakai. • Kontrol Lendutan

Lendutan yang di ijinkan untuk jembatan

bentang L = 180 m adalah = 800

L

= 800

180m = 0,23 m

Lendutan yang terjadi diambil dari SAP 2000, dan didapatlendutan sebesar = 0,11 m. Syarat : Lendutan ijin > lendutan yang terjadi 0,23 m > 0,11 m ( OK )

BAB VII PERHITUNGAN SAMBUNGAN

7.1 Sambungan Ikatan Angin Atas dengan Rangka Busur

Gambar 7.1 Sambungan Ikatan Angin Atas

a. Titik simpul 1 • Sambungan batang vertikal ke pelat simpul.

Gaya batang maksimum yang bekerja SV = 19.361,5 kg Pakai baut d = 12 mm → BJ 55 Pakai pelat simpul dengan tebal t = 20 mm → BJ 37 Kekuatan ijin 1 baut : - Kekuatan geser

Vd = φf x r1 x buf x Ab

1

2

11

= 0,75 x 0,5 x 5.500 x

( )21,2xπx41

= 2.332,6 kg ( menetukan ) - Kekuatan tumpu

Rd = 2,4 x φf x db x tp x fu = 2,4 x 0,75 x 1,2 x 2,0 x 3.700 = 15984 kg ( menetukan )

Jumlah baut yang dibutuhkan tiap flens:

- n = Rnφ

Sv =

2x12.332,6

19.361,5

= 5,076 baut ≈ 6 baut Syarat jarak baut (Pasal 13.4 AISC, LRFD): 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 3,6 cm ≤ S ≤ 15 cm 1,8 cm ≤ S1 ≤ 14 cm 1,5 cm ≤ S2 ≤ 12 cm

• Sambungan batang diagonal ke plat simpul Gaya batang maksimum → SD = 54.245,3 kg Kekuatan ijin 1 baut : - Kekuatan geser


= 0,75 x 0,5 x 4.100 x

( )21,2xπx41

= 1.738,872 kg - Kekuatan tumpu

Rd = 2,4 x φf x db x tp x fu = 2,4 x 0,75 x 1,2 x 1,0 x 3.700 = 7.992 kg

Jumlah baut yang dibutuhkan tiap flens :

- n = Rnφ

SD =

2x4.146,9

54.245,3


• Sambungan plat simpul ke busur Gaya yang terjadi pada plat simpul : H = 1.015.734 kg

Dipakai sambungan las sudut dengan design sebagai berikut : A = 2 x 80 = 160 cm

fu = 160

1.015.734 = 1.911,256 kg/cm2

Kekuatan untuk tebal las (a) = 2 cm fnφ = φ . 0,6 . F110xx

= 0,75 x 0,6 x 110 x 70,3 x 2 = 6959,7 kg Syarat : fu < fnφ ........ OK

teperlu = axfnφ

fu = 2

7,6959

33,6348x = 1,82

cm

aperlu = 707,0

82,1 = 2,58 cm

aeff mks = 1,41 2tFexx

fu

= 1,41 x 2,3x70,3x101

3.700 = 2,16

cm tebal plat = 10 mm Untuk : 7 < t ≤ 10 didapat : amin = 6 mm aeff maks = 21,6 mm Jadi dipakai a = 21,6 mm

b. Titik simpul 2

Gambar 7.4 Titik Simpul 2

V = 48581,25 kg SD1 = 54.245,27 kg SD2 = 54.245,27 kg • Sambungan batang diagonal ke pelat simpul.

Gaya batang maksimum yang bekerja SD1 = 54.245,27 kg Pakai baut d = 16 mm → BJ 55 Pakai pelat simpul dengan tebal t = 20 mm → BJ 37 Kekuatan ijin 1 baut : - Kekuatan geser

1

2

12


= 0,75 x 0,5 x 5500 x

( )21,6xπx4

1

= 4146,9 kg (menentukan) - Kekuatan tumpu

Rd = 2,4 x φf x db x tp x fu = 2,4 x 0,75 x 1,2 x 1,0 x 3.700 = 21312 kg

Jumlah baut yang dibutuhkan :

- n = Rnφ

Sv =

2x4146,9

54245,3

= 6,5 baut ≈ 8 baut

Syarat jarak baut (Pasal 13.4 AISC, LRFD): 3db ≤ S ≤ 15tp 1,5db ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 4,8 cm ≤ S ≤ 24 cm 2,4 cm ≤ S1 ≤ 20 cm 2 cm ≤ S2 ≤ 15 cm

• Sambungan plat simpul ke batang vertikal. Gaya batang maksimum → V = 9.904,78 kg Kekuatan ijin 1 baut : - Kekuatan geser

Vd = φf x r1 x buf x Ab x 2

= 0,75 x 0,5 x 4.100 x

( )21,2xπx41

= 1.738,872 kg - Kekuatan tumpu

Rd = 2,4 x φf x db x tp x fu = 2,4 x 0,75 x 1,2 x 1,0 x 3.700 = 7.992 kg


- n = Rnφ

SD =

1.738,872

9.904,78

= 5,696 baut ≈ 6 baut • Sambungan batang diagonal ke pelat simpul

Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal : S = 100658 kg Pakai baut d = 20 mm → BJ 55 Tebal pelat t = 10 mm → BJ 37 Kekuatan ijin 1 baut (single shear) :

- Kekuatan geser :


= 0,75 x 0,5 x 4.100 x 0,25 x π x 22 = 6479,5kg

- Kekuatan tumpu : Rd = 2,4 x φf x db x tp x fu = 2,4 x 0,75 x 2,0 x 1,0 x 3.700 = 13.320 kg


- n = Rnφ

SD =

2x6479,5

100658


• Kontrol kekuatan / Block Shear : Agt = 4 x ( 3,5 x 1,1 ) = 15,4 cm2 Ant = 4 x (3,5 – 0,5 x 2,2 ) x 1,1 = 10,56 cm2 Agv = 4 x ( 16 x 1,1 ) = 70,4 cm2 Anv = 4 x ( 16 – 2,5 x 2,2 ) x 1,1 = 46,2 cm2 fu x Ant = 5.500 x 10,56 = 58.080 kg 0,6 x fu x Anv = 0,6 x 5.500 x 46,2 = 152.460 kg Karena putus geser > putus tarik Φ Pn = φ [( 0,6 x fu x Anv ) + ( fy x Agt ) ] = 0,75 [(152.460) + ( 4.100 x 15,4)] = 161.700 kg > 54.245,3 kg........ OK

7.2 Sambungan Ikatan angin bawah dengan gel. Melintang

• Sambungan pelat simpul ke gelagar

melintang Gelagar melintang → WF 900 x 300 x 16 x 28 Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal : P = sin α x 28.431,81 = 25.105,288 kg (tekan) Pakai baut d = 20 mm → BJ 41 Tebal pelat

13

t = 10 mm → BJ 37 Kekuatan ijin 1 baut (single shear) : - Kekuatan geser :


= 0,75 x 0,5 x 5.500 x 0,25 x π x 22 = 6479,5 kg

- Kekuatan tumpu : Rd = 2,4 x φf x db x tp x fu = 2,4 x 0,75 x 2,0 x 1,0 x 3.700 = 13.320 kg


- n = Rnφ

SD =

6479,5 x 2

83171,1


• Kontrol kekuatan (Block Shear) Agt = 4 x 1,1 x 4 = 22,4cm2 Ant = ( 4 – 0,5 x 2,3 ) x 1,4 x 4 = 15,96 cm2 Agv = 16 x 1,4 x 4 = 89,6 cm2 Anv = ( 16 – 2,5 x 2,3 ) x 1,4 x 4 = 57,4 cm2 fu x Ant = 5.500 x 15,96 = 87.780 kg 0,6 x fu x Anv = 0,6 x 5.500 x 57,4 = 189420 kg Karena putus geser > putus tarik ΦPn = φ [ ( 0,6 x fu x Anv ) + ( fy x Agt ) ] = 0,75 [189420+ ( 4100 x 22.4) ] = 210.945 kg > 100658,03 kg ........ OK 7.3 Sambungan Gelagar Melintang

dengan Memanjang Pada perhitungan sambungan ini hanya diambil beberapa titik simpul, untuk simpul yang lain disamakan. Alat sambung yang digunakan adalah baut tipe geser tumpu

• Kekuatan geser baut (LRFD 13.2.2.1 ) Vd = φf x Vn

Dimana → Vn = r1 x buf x Ab

Keterangan :

r1 = Untuk baut tanpa ulir pada bidang geser ( = 0,5 ) r1 = Untuk baut dengan ulir pada bidang geser ( = 0,4 ) φf = Faktor reduksi kekuatan untuk fraktur ( = 0,75 )

buf = Tegangan tarik putus baut.

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir.

• Kekuatan tumpu (LRFD 13.2.2.4 ) Rd = φf x Rn Dimana → Rn = 2,4 x db x tp x fu Keterangan : φf = Faktor reduksi kekuatan untuk fraktur ( = 0,75 ) db = Diameter baut nominal pada daerah tak berulir. tp = Tebal pelat. fu = Tegangan tarik putus yang terendah

dari baut atau pelat. Data – data perencanaan :

• Profil gelagar melintang WF 900 x 300 x 16 x 28

• Profil gelagar memanjang WF 600 x 300 x 14 x 23

• Pelat penyambung → t = 15 mm ; BJ 37

• Baut → d = 16 mm ; BJ 41 Φ lubang = 16 + 1,5 = 17,5 mm (dibor)

• Sambungan pada gelagar memanjang (2 bidang geser) Kekuatan ijin 1 baut : - Kekuatan geser baut

Vd = φf x Vn = 0,75 x 0,5 x 4.100 x 1 x (0,25 x π x 21,62) = 3.089,8 kg

- Kekuatan tumpu baut Rd = φf x Rn = 0,75 x 2,4 x 21,6 x 1,5 x 3.700 = 15.984 kg

- Gaya yang bekerja adalah gaya geser maksimum antara gelagar memanjang dengan melintang. (Lihat perencanaan gelagar memanjang)

Pu = 2

1 x [(Qd x λ) + (QL x λ) + P1]

= 2

1 x [(1.790x5)+(1.600

x5)+18.900] = 17.925kg

14

Vd yang menentukan adalah : 3.089,8 kg (diambil yang terkecil)

Jumlah baut yang diperlukan.

- n = 2xVd

Pu =

3.089,8

17.925

= 2,9 baut ≈ 5 baut ( 1 sisi sayap ) Syarat jarak baut berdasarkan segi pelaksanaan (Pasal 13.4 AISC, LRFD): (d = 1,60 cm) 3d ≤ S ≤ 15tp 1,5d ≤ S1 ≤ (4tp + 100) atau 200 mm 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp atau 150 mm Jadi : 4,8 cm ≤ S ≤ 22,5 cm 2,4 cm ≤ S1 ≤ 16 cm 2,0 cm ≤ S2 ≤ 18 cm

• Sambungan pada gelagar melintang Kekuatan ijin 1 baut : - Kekuatan geser baut

Vd = φf x Vn = 0,75 x 0,5 x 4.100 x 1 x (0,25 x π x 21,62) = 3.089,8 kg Kekuatan tumpu baut Rd = φf x Rn = 0,75 x 2,4 x 21,6 x 1,5 x 3.700 = 15.984 kg Gaya yang bekerja adalah gaya geser maksimum antara gelagar memanjang dengan melintang. (Lihat perencanaan gelagar memanjang)

Pu = 2

1 x [(Qd x λ) + Tr]

= 2

1 x [(1.790x5)+(1.600

x5)+18.900] = 17.925kg Vd yang menentukan adalah : 3.089,8 kg

(diambi yang terkecil) Jumlah baut yang diperlukan.

- n = 2xVd

Pu =

3.089,8

17.925

= 6 baut (1 sisi sayap ) masing – masing sisi 5 buah baut

• Kontrol pelat siku Direncanakan plat siku 60 x 60 x 6 - Luas geser pelat siku

Anv = Lmv x tL = (L – n – d1) x tL = (20 – 5 – 1,6) x 0,6

= 16,2 cm2 - Kuat rencana

φ Rn = φ x 0,6 x fu x Anv = 0,75 x 0,6 x 3.700 x 16,2 = 11.988 kg Karena 2 siku maka : 2 φ Rn > Pu 2 x 11.988 kg > 17.925 kg 34.249,05 kg > 25.574,575 kg .....OK

WF 400 x 300 x 10 x 16 (memanjang)

WF 900 x 300 x 16 x 28 (melintang)

Profil siku 90 x 90 x 11

Baut pada balok melintang

Baut pada balok memanjang

Gambar 8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Memanjang

7.4 Sambungan di simpul 0

Simpul 0 adalah pertemuan antara batang – batang:

• Penggantung WF 500.200.6.9 = 100.362,21 kg

• Batang tarik kanan 2 WF 500.500.19.32 = 1.850.904,94 kg

• Batang tarik kiri 2 WF 500.500.19.32 = 1.502.029,42 kg

• Gel. Melintang WF 900.300.16.28 = 59.504,92 kg

Alat sambung yang digunakan adalah :

• Baut → d = 36 mm ; BJ 55 • Pelat → t = 20 mm ; BJ 37 • Kekuatan ijin 1 baut pada simpul 0 :

- Kekuatan geser baut Vd = φf x Vn = 0,75 x 0,5 x 5.500 x 1 x

( )26,3xπx4

1

= 20.983,1 kg - Kekuatan tumpu baut

Rd = φf x Rn = 0,75 x 2,4 x 3,6 x 2 x 3.700 = 47.925 kg Jadi yang menentukan adalah kekuatan geser : Vd = 20.983,1 kg

WF 600 x 300 x 14 x 23 (memanjang)

Profil siku 60 x 60 x 6

15

• Perhitungan jumlah baut tiap batang pada

simpul 0 - Penggantung ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1

100362,21

= 2,4 ≈ 4 baut ( tiap flens )

- B. Tarik kanan ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1

941.850.904,

= 44 ≈ 45 baut ( tiap flens ) - B. Tarik kiri ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1

21.502029,4

= 35,7 ≈ 38 baut ( tiap flens ) - G. Melintang ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1

59.504,92

= 1,42 ≈ 4 baut ( tiap flens ) • Syarat jarak baut berdasarkan (Pasal 13.4

AISC, LRFD): 3d ≤ S ≤ 15tp 1,5d ≤ S1 ≤ (4tp+100) 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp Jadi : 10,8 cm ≤ S ≤ 30 cm 5,4 cm ≤ S1 ≤ 18 cm 4,5 cm ≤ S2 ≤ 24 cm Kontrol Kekuatan Plat Simpul

PenggantungWF 500.200.6.9

Btg. TarikWF 500.500.19.32

6 Ø 36

15 Ø 36

15 Ø 36

POT. A - A

A

A

Diambil Potongan A – A

Nut = 2

H2-H1

= 1.850.905 – 0,5 x 1.502.029,42 = 1.099.890,23 kg Vu = 100.362 kg

Mu = 1.099.890 x 15,4 = 16938309,54 kgcm Ø nt.Nnt = 0,9 x fy x t x h = 0,9 x 4100 x 2 x 160 = 1.771.200 kg (dipakai) X = 0,75 x fu x An = 0,75 x 5500 x 442,5 = 1825312,5 kg Ø b.Mn = 0,9 x Z x fy

Z = sxAxth anglub4

1 −

= 0,25 x 3 x 1602 – 37,5 x 15 = 18637,5 Ø b.Mn = 0,9 x Z x fy = 0,9 x 18637,5 x 4100 = 68772375 kg Ø v.Vn = 0,75 x 0,6 x 442,5 x 5500 = 1.095.188 kg Cek kekuatan Plat:

1

22

<

Φ+

Φ+

Φ vVn

Vu

bMn

Mn

Nnt

Nut

1

22

<

Φ+

Φ+

Φ vVn

Vu

bMn

Mn

Nnt

Nut

11095188

100362

68772375

5,16938309

1771200

2,10998902

2

<

+

Φ+

bMn

0,087 < 1 OK

7.5 Sambungan di simpul 0 A

0 B

0 A

Simpul 0 A adalah pertemuan antara batang – batang:

• Batang Vertikal WF 500.250.9.16 = 43.550,1 kg

• Batang Busur kanan

16

2 WF 500.375.16.32 = 73251,87 kg

• Batang Busur kiri 2 WF 500. 375.16.32 = 745.802,41 kg

• Batang Penggantung WF 500.200.6.9 = 59.504,92 kg

• Batang Horisontal WF 250.250.6.9 = 100.362,2 kg

Alat sambung yang digunakan adalah : • Baut → d = 36 mm ; BJ 55 • Pelat → t = 20 mm ; BJ 37 • Kekuatan ijin 1 baut pada simpul 0 :


( )26,3xπx4

1

= 20.983,1 kg ( menentukan ) - Kekuatan tumpu baut


• Perhitungan jumlah baut tiap batang pada

simpul 0 A - Penggantung ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

100362,21

= 2,4 ≈ 3 baut ( tiap flens ) - B. Vertikal( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

43.550,1

= 1,1 ≈ 3 baut ( tiap flens ) - B. Busur kanan ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

732251,87

= 17,77 ≈ 20 baut ( tiap flens ) - B. Busur Kiri ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

745.802,41

= 17,77 ≈ 20 baut ( tiap flens ) - B. Horisontal ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

3451,79

= 0,11 ≈ 3 buah ( tiap flens )

• Syarat jarak baut berdasarkan (Pasal 13.4 AISC, LRFD): 3d ≤ S ≤ 15tp 1,5d ≤ S1 ≤ (4tp+100) 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp Jadi : 10,8 cm ≤ S ≤ 30 cm 5,4 cm ≤ S1 ≤ 18 cm 4,5 cm ≤ S2 ≤ 24 cm

7.6 Sambungan di simpul 0 B

0 B

0 A

Simpul 0B adalah pertemuan antara batang – batang:

• Batang Vertikal WF 500.250.9.16 = 43.550,1 kg

• Batang Busur kanan 2 WF 500.375.16.32 = 1.032.382,58 kg

• Batang Busur kiri 2 WF 500. 375.16.32 = 1.028.813,14 kg

• Batang Diagonal kanan

5 Ø 36

5 Ø 36

5 Ø 36

5 Ø 36

3 Ø 36

SAMBUNGAN SIMPUL 0 A

POT. A - A

A

A

P enggantungWF 500.200.6.9

Btg. BUSURWF 500.375.16.32

Btg. vertikalWF 500.250.9.169

09

0

63 100 150 150 150 150 100

9494

9494

9494

9494

100

90

90

50 50

200

100150150150150100

94

9 494

9494

9494

94

3 Ø 36

17

WF 500.200.6.9 = 54.233,19 kg

• Batang Diagonal kiri WF 250.250.6.9 = 80.941,7 kg

• Batang Horisontal WF 250.250.6.9 = 3.451,79 kg

Alat sambung yang digunakan adalah :

• Baut → d = 36 mm ; BJ 55 • Pelat → t = 20 mm ; BJ 37 • Kekuatan ijin 1 baut pada simpul 0 :


( )26,3xπx4

1



• Perhitungan jumlah baut tiap batang pada simpul 0 A

- B. Vertikal ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

43.550,1

= 1,1 ≈ 6 baut ( tiap flens ) - B. Busur Kanan ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

581.032.382,

= 24,60 ≈ 28 baut ( tiap flens ) - B. Busur kiri ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

1028813,1

= 24,51 ≈ 28baut ( tiap flens ) - B. Diagonal kanan ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

54233,19

= 1,29 ≈ 3 baut ( tiap flens ) - B. Diagonal kiri ( jumlah baut yang

dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

80941,67


- B. Horisontal ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

3451,79

= 0,11 ≈ 3 buah ( tiap flens )

• Syarat jarak baut berdasarkan (Pasal 13.4 AISC, LRFD): 3d ≤ S ≤ 15tp 1,5d ≤ S1 ≤ (4tp+100) 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp Jadi : 10,8 cm ≤ S ≤ 30 cm 5,4 cm ≤ S1 ≤ 18 cm 4,5 cm ≤ S2 ≤ 24 cm

7.7 Sambungan di simpul 2

Simpul 2 adalah pertemuan antara batang – batang:

• Batang Busur atas WF 500.250.9.16 = 47.118,84 kg

• Batang Busur Bawah 2WF 500.375.16.32=1.094.165,28 kg

• Batang Tarik 2WF500.375.16.32=1.148.164,64 kg

Alat sambung yang digunakan adalah : • Baut → d = 36 mm ; BJ 55 • Pelat → t = 20 mm ; BJ 37 • Kekuatan ijin 1 baut pada simpul 2 :


( )26,3xπx4

1


Rd = φf x Rn = 0,75 x 2,4 x 3,6 x 2 x 3.700 = 47.925 kg

100150150150150150150100

949

49

49

494

9494

94

566

9190

90

POT. A - A

A

A

Btg. BUSURWF 500.375.16.32

Btg. DiagonalWF 500.250.9.16

250250

7 50

7 Ø 36

7 Ø 36

7 Ø 36

7 Ø 36

3 Ø 36

100

90

90

50 50

200

100 150 150 150 150 150 150 100

94

94

9494

949

49

494

18

Jadi yang menentukan adalah kekuatan geser : Vd = 20.983,1 kg

• Perhitungan jumlah baut tiap batang pada simpul 0 A

- B. Busur Atas ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

1207051,15


- B. Busur Bawah ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

794057,63

= 18,7 ≈ 20baut ( tiap flens )

- B. Tarik ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1x2

412.331.482,


- G. Melintang ( jumlah baut yang dibutuhkan)

n = 2.Vd

Pu =

20.983,1

59.504,92

= 1,42 ≈ 4 baut ( tiap flens ) • Syarat jarak baut berdasarkan (Pasal 13.4

AISC, LRFD): 3d ≤ S ≤ 15tp 1,5d ≤ S1 ≤ (4tp+100) 1,25db ≤ S2 ≤ 12tp Jadi : 10,8 cm ≤ S ≤ 30 cm 5,4 cm ≤ S1 ≤ 18 cm 4,5 cm ≤ S2 ≤ 24 cm

BAB VIII PERENCANAAN STRUKTUR

BANGUNAN BAWAH

8.1 Umum

Struktur bawah jembatan, direncanakan menggunakan pilar dan pondasi tiang pancang. Pilar (pier) merupakan bangunan yang menyalurkan gaya-gaya vertikal dan horisontal dari bangunan atas ke pondasi. 8.2 Pembebanan 8.2.1 Pembebanan pada Struktur Busur (Bentang Tengah)

Struktur bangunan atas jembatan menggunakan bahan baja dengan bentang 180 m dengan spesifikasi pembebanan sebagai berikut : a. Beban mati b. Beban hidup c. Beban angin d. Beban gesekan e. Beban Gempa

8.2.2 Pembebanan pada Jembatan Tepi a. Beban hidup b. Beban hidup c. Beban angin d. Beban gesekan e. Beban Gempa 9.2.3 Pembebanan Struktur Bawah

2 3

1

4

5

6

Gambar 8.3 Bentuk Pilar

a. Beban Mati

Perhitungan berat pilar ditabelkan dibawah ini : b. Beban Tumbukan (Hanyutan)

Beban tumbukan dianggap batang kayu dengan massa, M = 2 ton menumbuk dengan kecepatan aliran sungai.

c. Gaya Seret

2630

500

80

200 150 150 150

9080

80

9080

200150150150

500

90

8080

90

80

100

150

150

150

150

150

150

150

100 86

101

174

174

300100 930

A

A

456

471

POT. A - ASAMBUNGAN SIMPUL 2

PELAT BAJA t = 20 mm

PELAT BAJA t = 20 mm

8 Ø 36

8 Ø 36

8 Ø 36

8 Ø 36

8 Ø 36

8 Ø 36

8 Ø 36

8 Ø 36

Busur2 WF 500.375.16.32

MelintangWF 900.300.16.28

Btg. TarikWF 500.500.19.32

19

Menurut BMS, PPTJ pasal 2.4.4 hal 2-39 untuk pilar type dinding, gaya seret yang terjadi adalah: TEF = 0,5 CL x Vs2 x AL Di mana, TEF = Gaya seret nominal ultimate CL = Koefisien seret, gambar 2.12 Vs2 = Kecepatan aliran rata-rata yang dikaitkan dengan

periode ulang (Tabel 2.7) AL = Luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan

tinggi sama dengan kedalaman aliran. d. Gaya Gempa Bangunan Bawah

E = 4700 x cf '

c

V = C.S.I.Wt

F1 = V.Wi.hi

Wi.hi

∑

= 143,9 ton

Gempa untuk pilar di rencanakan dengan menggunakan metode statik ekuivalen. W total = W Pilar + W 180 m + W 30m

Gambar 8.5 Gaya gempa melintang

Gambar.Gaya gempa memanjang V = C.S.I.Wt = 0,1 x 1 x 1 3458086 kg = 3458,086 ton

F1 = V.Wi.hi

Wi.hi

∑

F1 = 242066.601069,536

3,49730150

= 2925,76 kg

F2 = 242066750304,28

3,49730150x

= 3652,174 kg

F3 = 24206648378776,5

3,49730150x

= 235488,11 kg

Data Pembebanan ditabelkan dibawah ini :

1. Mati + Hidup 2. Mati + Hidup + Rem + Gempa 3. Mati + Hidup+ Aliran + Hanyutan + Angin 4. Mati + Hidup+ Aliran + Hanyutan + Gempa Didapat kombinasi pembebanan terbesar yaitu kombinasi IV V = 2215,13 ton Hy = 369,00 ton Hx = 369,00 ton My = 7021,94 tm Mx = 4961,87 tm

8.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok Untuk menghitung daya dukung tiang

kelompok direncanakan konfigurasi dan koefisien efisiensinya. Perumusan untuk mencari daya dukung tiang kelompok adalah sebagai berikut :

QL (group) = QL (1 tiang) x n x η • Direncanakan pondasi tiang pancang Ø60 cm dengan konfigurasi 5 x 7. Jarak antar tiang (S) minimum = 1,8 m. Daya dukung tanah untuk 1 tiang yang digunakan adalah daya dukung tanah BH-2 S ≥ 2,5 D – 5D ≥ 3 x 0,6 = 2 m

2 3

1

4

5

6

F1

F2

F3

20

Kedalaman tiang : 20 m Np = 54 pukulan Nw = 215

20 = 11,94 Ap = 0,25 x 3,14 x D2 = 0,25 x 3,14 x 0,62 = 0,283 m2 As = 3,14 x D x 20 = 37,68 m2 Qu =

×+××5

11,9437,68 0,283 54 40

= 620 , 34 tm Qd ijin = Qu SF = 620,34 tm 2 = 310,17 tm

Koefisien efisiensi menggunakan perumusan dari Converse-Labarre : η = 1 – arctan

−+−xmxn

nmmn

90

)1()1(

90s

d

= 1 – arctan

−+−75

7)15(5)17(

90

2,50,5

x

= 0,8

Gambar 8.6 Konfigurasi Tiang Group

8.3.1 Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv)

Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv) yang bekerja pada 1 tiang pancang dalam kelompok tiang akibat beban vertikal (V), horisontal (H) dan momen (M) pada kepala tiang (poer) adalah sebagai berikut :

Pv = 22 XΣ

Xmax.My

YΣ

Ymax.Mx

n

V ++

8.4 Kontrol Kekuatan Tiang

8.4.1 Kontrol terhadap Gaya Aksial Vertikal dan Horizontal

a. Terhadap beban vertikal

Untuk tanah kohesif

×+×××=5

AsN Ab N 40

SF

1 Qijin

• Daya dukung satu tiang dalam kelompok

Qeff = 301,36 x 0,716 = 217,36 ton

Qeff > Pmax

• Daya dukung untuk tiang tarik Qu = (2LH + 2 BH) Cu + W

8.4.2 Kontrol terhadap gaya lateral Daya dukung mendatar dihitung dengan perumusan :

Ha = a.δβ

k.D

8.4.3 Tiang Pancang Miring

Tiang pancang miring berfungsi untuk menahan gaya horisontal pada pilar jembatan. Pada pilar ini terdapat 14 tiang miring. H = 369 ton = 369/14 = 26,36 ton P max = 244,09 ton Miringan tiang = 1 : 7 Sudut tiang adalah : α = arc tan ( 1/7) =8,13 Kemampuang tiang miring :

= Pmax ( cos α ) = 244,09 x cos 8,13 = 244,09 x 0,98 = 241,5ton > 26,36 ton ( OK )

My

21

Kemampuang tiang tegak : = Pmax ( sin α ) = 244,09 x sin 8,13 = 244,09 x 0,14 = 34,15 > 26,36 ton ( OK )

8.5 Perencanaan Tulangan Pilar

Data yang diperlukan : Mn = diperoleh dari pembebanan kombinasi 3 diambil momen terbesar, yaitu = 49.618.700.000 Nmm. Untuk beton digunakan : f’c = 30 MPa fy = 400 MPa

8.5.1 Penulangan Kepala Pilar

Pada perhitungan ini yang dihitung adalah penulangan poer pilar, karena momen pada poer lebih besar dari momen kepala pilar. Direncanakan: tulangan lentur = D 32 mm tulangan susut = D 22 mm

8.5.2 Penulangan Kolom Pilar a. Penulangan Lentur

Data – data perencanaan kolom pilar adalah : Diameter pilar = 1500 mm Tinggi pilar = 15000 mm Tebal selimut = 75 mm Fc’ = 30 Mpa Fy = 400 Mpa M max = 24.220.000.000 Nmm P = 2.215,35 ton

Dari Pcacool didapat diagram interaksi tulangan sebagai berikut :

b. Penulangan geser Kolom

Dipasang tulangan sengkang Ф22 – 110 mm.

8.5.3 Penulangan Balok Pilar Hasil momen maksimal pada balok dengan

SAP2000 didapat 3.016.848.880 Nmm.

a. Penulangan tumpuan

Jadi digunakan tulangan lentur tarik :

10 D 29 ( As = 6.602 mm2 )

Jadi digunakan tulangan lentur tekan :

As, = 3.196,20 mm2

Jadi digunakan tulangan :

5 D 29 (As = 3301 mm2 )

a. Penulangan geser tumpuan balok

Luas penampang tulangan geser minimum

adalah :

Av = 0,35 (bv x s )/fy

= (2719,98 x1000 x 100)/400 x 917

= 749,16 mm2

Dipasang tulangan sengkang Ф16 – 100 mm

(As = 753,6 mm2.

b. Penulangan geser lapangan balok

Luas penampang tulangan geser minimum

adalah :

Av = 0,35 (bv x s )/fy

= (2719,98 x1000 x 100)/400 x 917

= 694,67mm2

Dipasang tulangan sengkang Ф16 – 1500

mm (As = 753,6 mm2.

8.5.4 Kontrol Geser Ponds a. Geser ponds akibat pilar terhadap plat poer

Geser akibat tekanan badan kolom dianggap terkendali jika memenuhi persyaratan berikut V* ≤ Vc,

Rumus yang digunakan untuk mencai keliling

kritis adalah

Ak = 2 x (bo + do) x d

= diambil 1 m’

Ak = 2 x (bo + do) x d

= 2 x (850 + 1.350) x 1500

= 6.600.000 mm2

Kekuatan beton pile cap menahan geser ponds

Vc = cfK Rc '

6

1 x luas bidang geser ponds

= 356,06

1 x 6.600.000 mm2

= 3.904.612,66 N

V* ≤ Vc

22

2.215.354,4 N ≤ 3.904.612,66 N ...... OK

Tidak perlu tulangan geser.

b. Geser ponds akibat tiang pancang terhadap plat poer Gaya P dari tiang pancang diambil dari Pmax tiang pancang memikul beban. Hal ini di karenakan gaya aksi sama dengan gaya reaksi. P = 244,09 ton =244.090 N. Dari perhitungan kekuatan plat diatas didapat kekuatan plat : Vc = 3.904.612,66 N. Maka dari data diatas dapat disimpulkan : V < Vc 244.090 N < 3.904.612,66 ... OK

modifikasi perencanaan jembatan ... - … · 1 modifikasi perencanaan jembatan busur rangka baja...

Documents