3.3 Perhitungan Pembebanan pada Jembatan

Dalam perencanaan suatu jembatan jalan raya, beban-beban dan gaya-gaya yang harus

diperhatikan untuk perhitungan tegangan-tegangan yang terjadi pada setiap bagian jembatan

yang terdiri dari beban mati (DL) dan beban hidup (LL). Adapun perhitungan pembebanan di

bawah ini menggunakan acuan RSNI 02-2005.

3.3.1 Beban Mati (DL)

Beban mati jembatan terdiri dari berat masing-masing bagian struktural dan elemen-

elemen non-struktural, yaitu :

A. Berat Box Girder

Box girder yang digunakan pada pembangunan Jembatan Siak IV ini berbentuk trapesium,

seperti gambar 3.52 dibawah ini.

Gambar 3.52. Penampang Girder

Perhitungan pembebanan Box Girder

= Luas Girder x BJ Baja (RSNI 02-2005)

= ((2 x Luas Jajargenjang) + Luas Trapesium) x 7850

= ((2 x 47565,75) + 33781,125) x 7850

= 1011,96 kg/m

B. Berat Beton Bertulang

(Tambahkan gambar ptongan melintang)

Perhitungan pembebanan akibat beton bertulang dilakuan berdasarkan gambar 3.53

Penampang Melintang Jalan, yaitu

¿ [{( 0,25+0,392 )×14,5}+(2 × 0,25× 2)]× 2400

¿13536 kg/m

C. Utilitas

Beban mati tambahan atau utlitas adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban

pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah selama umur

jembatan. Beban mati ambahan ini contohnya trotoar dan railing. Faktor beban daya layan 1,3

digunakan untuk berat utilitas.

Perhitungan pembebanan Utilitas

= 10% x (Beban Box Girder +Beton Bertulang) x 1,3

= 10% x (1011,96 + 13536) x 1,3

= 1891,23 kg/m

D. Aspal

Terdapat bermacam bahan yang digunakan seperti pada Tabel 3.1 dibawah ini. Pada

pembangunan Jembatan Siak IV bahan yang digunakan adalah aspal beton.

Tabel 3.1. Berat isi untuk beban mati (kN/m3)

No. BahanBerat/Satuan Isi

(kN/m3)

Kerapatan Masa

(kg/m3)

1 Campuran aluminium 26.7 2720

2 Lapisan permukaan

beraspal22.0 2240

4 Timbunan tanah

dipadatkan17.2 1760

5 Kerikil dipadatkan 18.8-22.7 1920-2320

No. BahanBerat/Satuan Isi

(kN/m3)

Kerapatan Masa

(kg/m3)

6 Aspal beton 22.0 2240

7 Beton ringan 12.25-19.6 1250-2000

8 Beton 22.0-25.0 2240-2560

9 Beton prategang 25.0-26.0 2560-2640

10 Beton bertulang 23.5-25.5 2400-2600

11 Timbal 111 11 400

12 Lempung lepas 12.5 1280

13 Batu pasangan 23.5 2400

14 Neoprin 11.3 1150

15 Pasir kering 15.7-17.2 1600-1760

16 Pasir basah 18.0-18.8 1840-1920

17 Lumpur lunak 17.2 1760

18 Baja 77.0 7850

19 Kayu (ringan) 7.8 800

20 Kayu (keras) 11.0 1120

21 Air murni 9.8 1000

22 Air garam 10.0 1025

23 Besi tempa 75.5 7680

(Sumber : RSNI - 02, 2005)

Perhitungan pembebanan aspal : Lebar Deck x Tebal Aspal x BJ Aspal

: (7x2) x 0,05 x 2240

: 1568 kg/m

E. Air Hujan

Berdasarkan Tabel 3.1 berat jenis air hujan adalah 1000 kg/m3, sehingga perhitungan

pembebanan air hujannya adalah :

Perhitungan pembebanan air hujan : Lebar Deck x Tebal Aspal x BJ Air Hujan

: (7x2) x 0,05 x 1000

: 700 (kg/m)

Hasil seluruh perhitungan pembebanan mati dapat dilihat pada Tabel 3.2 Rekapitulasi Beban

Mati dibawah ini.

Tabel 3.2 Rekapitulasi Beban Mati

No ElemenBerat Jenis Luas Berat

kg/m3 m2 kg/m

1 Box Girder 7850 0,1289 1011,9

1 6

2 Beton Bertulang 2400 5,64 13536

3

Utilitas

10% x ∑ (1,2) x 1,3 -1891,2

3(Trotoar +

Railing)

4 Aspal 2240 0,7 1568

5 Air Hujan 1000 0,7 700

3.3.2 Beban Hidup (LL)

Beban hidup untuk perencanaan jembatan terdiri dari beban lalu lintas dan beban akibat

beban karena aksi lingkungan.Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban

lajur "D" dan beban truk "T". Beban lajur "D" bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan

menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan

yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur "D" yang bekerja tergantung pada lebar jalur

kendaraan itu sendiri. Beban truk "T" adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan

pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua bidang kontak

pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda kendaraan berat. Hanya satu truk

'T" diterapkan per lajur lalu lintas rencana.

Secara umum, beban "D" akan menjadi beban penentu dalam perhitungan jembatan yang

mempunyai bentang sedang sampai panjang, sedangkan beban "T" digunakan untuk bentang

pendek dan lantai kendaraan.

A. Lajur Lalu Lintas Recana

Jumlah maksimum lajur lalu lintas yang digunakan untuk berbagai lebar jembatan bisa

dilihat dalam Tabel 3.3. Lajur lalu lintas rencana harus disusun sejajar dengan sumbu

memanjang jembatan.

Tabel 3.3. Jumlah lajur lalu lintas rencana

Tipe Jembatan

(1)Lebar Jalur Kendaraan (m) (2)

Jumlah Lajur Lalu lintas

Rencana (n,)

Satu lajur 4,0 - 5,0 1

Dua arah,

tanpa median

5,5 - 8,25

11,3 - 15,0

2 (3)

4

Banyak arah

8,25- 11,25

11,3 - 15,0

15,1 - 18,75

18,8 - 22,5

3

4

5

6

CATATAN (1) Untuk jembatan tipe lain, jumlah lajur lalu lintas rencana harus

ditentukan oleh Instansi yang berwenang.

CATATAN (2) Lebar jalur kendaraan adalah jarak minimum antara kerb atau

rintangan untuk satu arah atau jarak antara

kerb/rintangan/median dengan median untuk banyak arah.

CATATAN (3) Lebar minimum yang aman untuk dua-lajur kendaraan adalah

6.0 m. Lebar jembatan antara 5,0 m sampai 6,0 m harus

dihindari oleh karena hal ini akan memberikan kesan kepada

pengemudi seolah-olah memungkinkan untuk menyiap.

(Sumber : RSNI - 02, 2005)

Pada rencana pembangunan Jembatan Siak IV, lebar lajur kendaraan yang direncanakan

adalah 2 arah demgam median dengan masing – masing lebar lajur adalah 7 m, sehingga

berdasarkan Tabel 3.3 di atas jumlah lajur lalu lintas rencana yang didapat adalah 2 lajur.

B. Beban lajur "D"

Beban lajur "D" terdiri dari beban tersebar merata (BTR) yang digabung dengan beban

garis (BGT) seperti terlihat dalam Gambar 3.53.

Gambar 3.53. Beban lajur “D”

Beban terbagi rata (BTR) mempunyai intensitas q kPa, dimana besarnya q

tergantung pada panjang total yang dibebani L seperti berikut:

L<30m : q = 9,0 kPa (1)

L > 30 m : q = 9,0 Error! kPa (2)

dengan pengertian

q : intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan

L : panjang total jembatan yang dibebani (meter). Hubungan ini bisa dilihat

dalam Gambar 3.54.

Gambar 3.54. Beban “D” : BTR vs panjang yang dibebani

Panjang yang dibebani L adalah panjang total BTR yang bekerja pada

jembatan. BTR mungkin harus dipecah menjadi panjang-panjang tertentu untuk

mendapatkan pengaruh maksimum pada jembatan menerus atau bangunan

khusus. Dalam hal ini L adalah jumlah dari masing-masing panjang beban-beban

yang dipecah.

Beban "D" harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga

menimbulkan momen maksimum. Penyusunan komponen-komponen BTR dan

BGT dari beban "D" pada arah melintang harus sama. Penempatan beban ini

dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut:

Bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka

beban "D" harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100 %.

Apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5 m, beban "D" harus ditempatkan pada

jumlah lajur lalu lintas rencana (ni) yang berdekatan (Tabel 11), dengan

intensitas 100 %. Hasilnya adalah beban garis ekuivalen sebesar ni x 2,75q

kN/m dan beban terpusat ekuivalen sebesar ni x 2,75p kN, kedua-duanya

bekerja berupa strip pada jalur selebar ni x 2,75 m.

Lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana

saja pada jalur jembatan. Beban "D" tambahan harus ditempatkan pada

seluruh lebar sisa dari jalur dengan intensitas sebesar 50 %. Susunan

pembebanan ini bisa dilihat dalam Gambar 3.4

Gambar 3.4. Penyebaran pembebanan pada arah meintang

Luas jalur yang ditempati median yang dimaksud dalam hal ini harus dianggap

bagian jalur dan dibebani dengan beban yang sesuai, kecuali apabila median

tersebut terbuat dari penghalang lalu lintas yang tetap.

Beban garis (BGT) dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan tegak lurus

terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49,0 kN/m.

FBD (Faktor beban dinamis) pada pembebanan "D" merupakan fungsi dari panjang

bentang ekuivalen seperti tercantum dalam Gambar 3.55. Pada bentang tunggal panjang bentang

ekuivalen diambil sama dengan panjang bentang sebenarnya sedangkan untuk bentang menerus

panjang bentang ekuivalen LE diberikan dengan rumus:

dengan pengertian :

Lav = Panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang secara menerus.

Lmax = Panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang disambung

secara menerus.

Faktor beban untuk beban “D” yang digunakan dalam pembebanan jembatan seperti pada Tabel

3.4 dibawah ini.

Tabel 3.4. Faktor beban akibat beban lajur "D"

JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

K S;;TD; K U;;TD;

Transien 1.0 1.8

(Sumber : RSNI - 02, 2005)

Berdasarkan penjelasan diatas maka perhitungan pembebanan lalu lintas pada

perencanaan pembangunan Jembatan Siak IV adalah sebagai berikut :

Beban terbagi rata (q) dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang

dibebani L yaitu 155 meter > 30 meter sehingga q yang diambil adalah 9,0 kPa,

sehingga perhitungan pembebanannya :

P = 9 (0,5 + 15

155¿ x 2,75

=

=

Beban garis yang direncanakan adalah 49 kN/m, jadi besarnya beban untuk setiap

jalur adalah :

P = (49 x ) + (50% x 49 x (7 – 5,5))

= 306,25 kN/jalur

Untuk bentang menerus, panjang bentang ekivale diberikan :

LE = √ LAV X LMAX

= √❑❑ X❑❑

=

DLA sebesar 30%, jadi beban KEL total adalah :

P = 1,3 X 306,25

= 398,125 kN/m x 2 jalur

= 796,25 kN.

Faktor beban berdasarkan Tabel 3.4 adalah 1,8

P = 796,25 x 1,8

= 1433,25 kN.

C. Beban truk “T”

Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang mempunyai susunan

dan berat as seperti terlihat dalam Gambar 3.55. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi

2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai.

Jarak antara 2 as tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m untuk mendapatkan

pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan.

Gambar 3.55. Pembebanan truk “T” (500 kN)

Untuk pembebanan truk "T", FBD (Faktor Beban Dinamis) diambil 30%. Harga

FBD yang dihitung digunakan pada seluruh bagian bangunan yang berada diatas

permukaan tanah.

Gambar 3.56. Faktor beban dinamis untuk pembebanan lajur “D”

Pembebanan Truk = T’ (1+DLA)KuTT

= 100 (1+0,3)2

=

D. Beban Pejalan Kaki

Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan

kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa. Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada

jembatan jalan raya harus direncanakan untuk memikul beban per m2 dari luas yang dibebani

seperti pada Gambar 3.57. Luas yang dibebani adalah luas yang terkait dengan elemen bangunan

yang ditinjau. Untuk jembatan, pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki jangan diambil secara

bersamaan pada keadaan batas ultimit.

Apabila trotoar memungkinkan digunakan untuk kendaraan ringan atau ternak, maka

trotoar harus direncanakan untuk bisa memikul beban hidup terpusat sebesar 20 kN.

Tabel 3.5. Faktor beban akibat pembebanan untuk pejalan kaki

JANGKA

WAKTU

FAKTOR BEBAN

K S;;TP; KU;;TP;

Transien 1,0 1,8

(Sumber : RSNI - 02, 2005)

Gambar 3.57. Pembebanan untuk pejalan kaki

E. Beban Angin

Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin

rencana seperti berikut:

TEw = 0,0006 Cw (l /w)2 Ab (kN)

dengan pengertian :

Vw adalah kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau

Cw adalah koefisien seret - lihat Tabel 3.20.

Ab adalah luas koefisien bagian samping jembatan (m2)

Kecepatan angin rencana harus diambil seperti yang diberikan dalam Tabel 3.21.

Luas ekuivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang masif dalam arah

tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Untuk jembatan rangka luas ekivalen ini dianggap 30

% dari luas yang dibatasi oleh batang-batang bagian terluar.

Angin harus dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Apabila suatu

kendaraan sedang berada diatas jembatan, beban garis merata tambahan arah horisontal harus

diterapkan pada permukaan lantai seperti diberikan dengan rumus:

TEw= 0,0012 Cw(Vw)2Ab (kN)

dengan pengertian : Cw = 1.2

Tabel 3.6 Koefisien seret G

Tipe Jembatan Cw

Bangunan atas masif: (1), (2)

b ld= 1.0

b/cf=2.0

bld > 6.0

2.1 (3)

1.5 (3)

1.25 (3)

Bangunan atas rangka 1.2

(Sumber : RSNI - 02, 2005)

CATATAN (1)

b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran

d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang masif

CATATAN (2) Untuk harga antara dari b / d bisa diinterpolasi linier

CATATAN (3) Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, Cw harus dinaikkan

sebesar 3 % untuk setiap derajat superelevasi, dengan kenaikan maksimum

2,5 %

Tabel 3.7. Kecepatan angin rencana Vw

Keadaan Batas Lokasi

Sampai 5 km dari pantai > 5 km dari pantai

Daya layan 30 m/s 25 m/s

Ultimit 35 m/s 30 m/s

(Sumber : RSNI - 02, 2005)

Berdasarkan penjelasan di atas maka perhitungan pembebanan akibat faktor angin adalah ebagai

berikut :

Beban Angin Pada Box Girder

TEw = 0,0006 Cw (l /w)2 Ab

= 0,0006 x 1,25 x 252 x 3

=1,406 kN/m

Beban Angin Tambahan Akibat Kendaraan pada Jembatan

TEw = 0,0012 Cw(Vw)2Ab

= 0,0012 x 1,25 x 252

=0,94 kN/m

Dari hasil perhitungan beban jembatan baik beban mati ataupun beban hidup hasilnya

dapat dilihat pada Tabel 3.8 Rekapitulasi Pembebanan Jembatan.

Tabel 3.8 Rekapitulasi Pembebanan Jembatan

REKAPITULASI PEMBEBANANNilai

(kN/m)

B E B A N

MATIBerat Box Girder  

Utilitas  

(DL)Aspal  

Air Hujan  

HIDUPBeban Lajur "D"  

Beban Truk "T"  

(LL)Beban Trotoar  

Beban Angin  

Total Pembebanan  

1.2 Kombinasi Pembebanan

Aksi rencana digolongkan kedalam aksi tetap dan transien, seperti terlihat dalam Tabel

3.26. Kombinasi beban umumnya didasarkan kepada beberapa kemungkinan tipe yang berbeda

dari aksi yang bekerja secara bersamaan. Aksi rencana ditentukan dari aksi nominal yaitu

mengalikan aksi nominal dengan faktor beban yang memadai. Seluruh pengaruh aksi rencana

harus mengambil faktor beban yang sama, apakah itu biasa atau terkurangi. Disini keadaan

paling berbahaya harus diambil.

3.3.1 Pengaruh umur rencana

Faktor beban untuk keadaan batas ultimit didasarkan kepada umur rencana jembatan 50

tahun. Untuk jembatan dengan umur rencana yang berbeda, faktor beban ultimit harus diubah

dengan menggunakan faktor pengali seperti yang diberikan dalam Tabel 3.27.

Tabel 3.26. Tipe aksi rencana

Aksi Tetap Aksi Transien

Nama Simbol Nama Simbol

Berat sendiri PMS Beban lajur "D" TTD

Beban mati tambahan P MA Beban truk 'T" TTT

Penyusutan/rangkak PsR Gaya rem TTB

Prategang PpR Gaya sentrifugal TTR

Pengaruh pelaksanaan PPL Beban pejalan kaki TTP

tetap Beban tumbukan TTC

Tekanan tanah PTA Beban angin TEw

Penurunan PES Gempa TBQ

Getaran TV,

Gesekan pada TBF

perletakan

Pengaruh temperatur TET

Arus/hanyutan/tumbukan TEF

Hidro/daya apung TEU

Beban pelaksanaan TCL

Tabel 3.27. Pengaruh umur rencana pada faktor beban ultimit

Klasifikasi Jembatan Umur RencanaKalikan Ku Dengan -

Aksi Tetap Aksi Transien

Jembatan sementara 20 tahun 1,0 0,87

Jembatan biasa 50 tahun 1,0 1,00

Jembatan khusus 100 tahun 1,0 1,10

3.3.2 Perubahan aksi tetap terhadap waktu

Beberapa aksi tetap, seperti halnya beban mati tambahan PMA, penyusutan dan rangkak

PsR, pengaruh prategang PPR dan pengaruh penurunan PES bisa berubah perlahan-lahan

berdasarkan kepada waktu. Kombinasi beban yang diambil termasuk harga maksimum dan

minimum dari semua aksi untuk menentukan pengaruh total yang paling berbahaya.

3.3.3 Kombinasi pada keadaan batas daya layan

Kombinasi pada keadaan batas daya layan primer terdiri dari jumlah pengaruh aksi tetap

dengan satu aksi transien. Pada keadaan batas daya layan, lebih dari satu aksi transien bisa terjadi

secara bersamaan.

Faktor beban yang sudah dikurangi diterapkan dalam hal ini untuk mengurangi

kemungkinan dari peristiwa ini.

Tabel 3.28. Kombinasi beban untuk keadaan batas daya layan

Kombinasi primer Aksi tetap (Pasal 10.3) + satu aksi transien (cat.1), (cat.2)

Kombinasi sekunder Kombinasi primer + 0,7 x (satu aksi transien lainnya)

Kombinasi tersier Kombinasi primer + 0,5 x (dua atau lebih aksi transien)

CATATAN (1) Beban lajur "D" yaitu TTD atau beban truk "T" yaitu TTT diperlukan

untuk membangkitkan gaya rem TTB dan gaya sentrifugal TTR pada

jembatan. Tidak ada faktor pengurangan yang harus digunakan

apabila TTB atau TTR terjadi dalam kombinasi dengan 7VD atau TTT

sebagai kombinasi primer.

CATATAN (2) Gesekan pada perletakan TBF bisa terjadi bersamaan dengan pengaruh

temperatur TET dan harus dianggap sebagai satu aksi untuk kombinasi

beban.

1.3 Perhitungan Dimensi Pylon