122256297 panduan perhitungan struktur girder komposit

14
0,200 0,050 0,050 1,250 5,000 5,900 37 18,000 240 160 250 210.000 2,075 21.40952 7,700 2,500 2,200 980 21,500 708 302 15 28 27.360 18.000 200 1.250 6.000 502,365 826,875 PERHITUNGAN STRUKTUR GIRDER KOMPOSIT Proyek / Bagpro : Perencanaan Revitalisasi Jembatan Semi Permanen Menjadi Permanen Rayon A 100m Nama P Jembatan Komposit 18m Prop / Kab / Kodya : Rokan Hulu-Riau (C)2010: TRIANTO KURNIAWAN, ST. 1. DATA KONSTRUKSI Tebal slab lantai jembatan h = m Tebal lapisan aspal ta = m Tebal genangan air hujan th = m Jarak antara girder baja s = m Lebar jalur lalu-lintas b1 = m Lebar trotoar b2 = - m Lebar total jembatan b = m Panjang bentang jembatan MUTU BAJA Bj - L = m Tegangan leleh baja, fy = MPa Tegangan dasar, fs = fy / 1.5 = MPa Modulus elastis baja, MUTU BETON K - Es = MPa Kuat tekan beton, fc' = MPa Modulus elastis beton, SPESIFIC GRAFITY Ec = 4700 √ fc' = MPa Berat baja ws = kN/m3 Berat beton bertulang wc = kN/m3 Berat lapisan aspal wa = kN/m3 Berat air hujan wh = kN/m3 PROFIL BAJA : WF 700.300.15.28 Berat profil baja, wprofil = kN/m Tinggi, d = mm Lebar, b = mm Tebal badan, tw = mm Tebal sayap, tf = mm Luas penampang, A = mm2 Tahanan momen, Wx = 6.700.000 mm3 Momen inersia, Ix = 2,37,E+09 mm4 Panjang bentang girder, L = mm Tebal slab beton, h = mm Jarak antara girder, s = mm 2. SECTION PROPERTIES SEBELUM KOMPOSIT 2.1. KONTROL PENAMPANG 2.2. TEGANGAN IJIN KIP 25,424 1.25*b / tf = 13,482 (OK) d / tw = 47,20 75,00 (OK) Compact section (OK) Pada girder baja diberi pengaku samping yang berupa balok diafragma yang berfungsi sebagai pengaku samping yang merupakan dukungan lateral dengan jarak, L1 = L / 3 = mm c1 = L1 * d / (b * c2 = 0.63 * Es / fs Karena nilai, 250 < c1 < c2 maka : Tegangan kip dihitung dengan rumus : Fskip = fs - ( c1 - 250 ) / ( c2 -250 ) * 0.3 * fs = 139,001 MPa 3. SECTION PROPERTIES SETELAH KOMPOSIT 3.1. LEBAR EFEKTIF SLAB BETON Lebar efektif slab beton ditentukan dari nilai terkecil berikut ini : 4.500,00 mm

Upload: dewa-ketut-surya-pramana

Post on 05-Dec-2015

118 views

Category:

Documents


29 download

DESCRIPTION

komposit

TRANSCRIPT

Page 1: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

0,2000,0500,0501,2505,000

5,900

3718,000

240160

250210.000

2,07521.40952

7,7002,5002,200980

21,500708302

1528

27.360

18.0002001.250

6.000502,365826,875

PERHITUNGAN STRUKTUR GIRDER KOMPOSITProyek / Bagpro : Perencanaan Revitalisasi Jembatan Semi Permanen Menjadi Permanen Rayon A 100m Nama Paket : Pembangunan Jembatan Simpang D Kec. Rambah Hilir

Jembatan Komposit 18m

Prop / Kab / Kodya : Rokan Hulu-Riau

(C)2010: TRIANTO KURNIAWAN, ST.1. DATA KONSTRUKSITebal slab lantai jembatan h = mTebal lapisan aspal ta = mTebal genangan air hujan th = mJarak antara girder baja s = mLebar jalur lalu-lintas b1 = mLebar trotoar b2 = - mLebar total jembatan b = mPanjang bentang jembatanMUTU BAJA Bj -

L = m

Tegangan leleh baja, fy = MPaTegangan dasar, fs = fy / 1.5 = MPaModulus elastis baja,MUTU BETON K -

Es = MPa

Kuat tekan beton, fc' = MPaModulus elastis beton,SPESIFIC GRAFITY

Ec = 4700 √ fc' = MPa

Berat baja ws = kN/m3Berat beton bertulang wc = kN/m3Berat lapisan aspal wa = kN/m3Berat air hujan wh = kN/m3PROFIL BAJA : WF 700.300.15.28Berat profil baja, wprofil = kN/mTinggi, d = mmLebar, b = mmTebal badan, tw = mmTebal sayap, tf = mmLuas penampang, A = mm2Tahanan momen, Wx = 6.700.000 mm3Momen inersia, Ix = 2,37,E+09 mm4Panjang bentang girder, L = mmTebal slab beton, h = mmJarak antara girder, s = mm2. SECTION PROPERTIES SEBELUM KOMPOSIT2.1. KONTROL PENAMPANG2.2. TEGANGAN IJIN KIP

L / d = 25,4241.25*b / tf = 13,482

> 1.25*b / tf (OK) d / tw = 47,20d / tw < 75,00 (OK)

Compact section (OK)Pada girder baja diberi pengaku samping yang berupa balok diafragma yang berfungsisebagai pengaku samping yang merupakan dukungan lateral dengan jarak,L1 = L / 3 = mmc1 = L1 * d / (b * tf) =c2 = 0.63 * Es / fs =Karena nilai, 250 < c1 < c2 maka :Tegangan kip dihitung dengan rumus :Fskip = fs - ( c1 - 250 ) / ( c2 -250 ) * 0.3 * fs = 139,001 MPa3. SECTION PROPERTIES SETELAH KOMPOSIT3.1. LEBAR EFEKTIF SLAB BETONLebar efektif slab beton ditentukan dari nilai terkecil berikut ini :

L/4 = 4.500,00 mms = 1.250,00 mm

12*h = 2.400,00 mmDiambil lebar efektif slab beton, Be = 1.250,00 mm3.2. SECTION PROPERTIES GIRDER KOMPOSITRasio perbandingan modulus elastis, n = Es / Ec = 9,80872Luas penampang beton transformasi, Act = Be* h / n = 25.487,52 mm2

Page 2: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

83012,800

1 21,5002 05,6803 17,5004 125 62,500

107,180

200250132,180

1,80053,533

79,900

139,001

0,002,370003,630007,500

1 21,5002 05,6803 125 020 2,500 62,500

89,680

Luas penampang komposit, Acom = A + Act = 52.847,52 mm2Momen statis penampang terhadap sisi bawah balok,Acom * ybs = A * d / 2 + Act * (d + h / 2) Jarak garis netral terhadap sisi bawah,ybs = [ A * d / 2 + Act * (d + h / 2) ] / Acom = 572,96 mm< d maka garis netral di bawah slab betonJarak sisi atas profil baja thd. grs. netral, yts = d - ybs = 135,04 mmJarak sisi atas slab beton thd. grs. netral, ytc = h + yts = 335,04 mmMomen inersia penampang komposit :3.3. TEGANGAN IJIN1/2 * Be* h3 / n = 509.750.450 mm4Act * (ytc - h/2)2 = 1.408.063.528 mm4

Ix = 2.370.000.000 mm4A * (d/2 - yts)2 = 1.311.697.765 mm4Icom = 5.599.511.743 mm4Tahanan momen penampang komposit :Sisi atas beton, Wtc = Icom / ytc = 16.712.815 mm3Sisi atas baja, Wts = Icom / yts = 41.464.659 mm3Sisi bawah baja, Wbs = Icom / ybs = 9.773.005 mm3Tegangan ijin lentur beton, Fc = 0.4 * fc' = MPaTegangan ijin lentur baja, Fs = 0.8 * fs = MPa4. KONDISI GIRDER SEBELUM KOMPOSIT4.1. BEBAN SEBELUM KOMPOSITNo Jenis beban Beban (kN/m)

Berat sendiri profil baja WF 700.300.15.28Berat diafragma WF 300.200.8.12Perancah dan bekisting dari kayuSlab beton 0,20 25,00

Total beban mati girder sebelum komposit, QD =Beban hidup sebelum komposit, merupakan beban hidup pekerja pada saat pelaksana-an konstruksi, dan diambil qL = kN/m2Beban hidup girder sebelum komposit, QL = s * qL = kN/mTotal beban pada girder sebelum komposit, Qt = QD + QL = kN/m4.2. TEGANGAN PADA BAJA SEBELUM KOMPOSITPanjang bentang girder, L = mMomen maksimum akibat beban mati, M = 1/8 * Qt * L2 = kNm

Tegangan lentur yang terjadi,f = M * 106 / Wx = MPa

< Fskip = MPaAMAN (OK)4.3. LENDUTAN PADA BAJA SEBELUM KOMPOSITQt = 13,22 kN/m E = 210.000.000 kPaL = 18 m Ix = m2

d = 5/384 * Qt * L4 / (E * Ix) = m< L/240 = m

(OK)5. BEBAN PADA GIRDER KOMPOSIT5.1. BERAT SENDIRI (MS)No Jenis beban Beban (kN/m)

Berat sendiri profil baja WF 700.300.15.28Berat diafragma WF 300.200.8.12Slab beton

Total berat sendiri girder QMS =Panjang bentang girder, L = 18,00 mMomen dan gaya geser maksimum akibat berat sendiri,

MMS = 1/8 * QMS * L2 = 363,204 kNmVMS = 1/2 * QMS * L = 80,712 kN

5.2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA)No Jenis Konstruks i Beban (kN/m)

Page 3: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

1 005 125 2,200 1,3752 005 125 980 0,613

1,988

1,80004 125

1,0007,700

751,500128,500

1,8005005,000219

200175

40,8249,072

AspalAir hujan

Total beban mati tambahan, QMA =kN/mPanjang bentang girder, L = 18,00 mMomen dan gaya geser maksimum akibat beban mati tambahan,

MMA = 1/8 * QMA * L2 = 80,49 kNmVMA = 1/2 * QMA * L = 17,89 kN

5.3. BEBAN LAJUR "D"Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (UniformlyDistributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti pada Gambar. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yg dibebani lalu-lintas atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :q = 8.0 kPa untuk L ≤ 30 m

q = 8.0 *( 0.5 + 15 / L ) kPa untuk L > 30 mKEL mempunyai intensitas, p = 44,00 kN/mFaktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut :DLA = 0.4 untuk L 50 mDLA = 0.4 - 0.0025*(L - 50) untuk 50 < L < 90 mDLA = 0.3 untuk L 90 mPanjang bentang girder,q = 8,00 kPa Beban lajur "D",

L = mDLA = s = m

QTD = q * s = kN/mPTD = (1 + DLA) * p * s = kN

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban lajur "D",MTD = 1/8 * QTD * L2 + 1/4 * PTD*L = kNmVTD = 1/2 * QTD * L + 1/2 * PTD = kN5.4. GAYA REM (TB)Pengaruh pengereman dari lalu-lintas diperhitungkan sbg gaya dalam arah memanjangdan dianggap bekerja pada jarak 1.80 m dari permukaan lantai jembatan. Besarnya ga- ya rem tergantung panjang total jembatan (Lt) sebagai berikut :Gaya rem, TTB = 250 kNGaya rem, TTB = 250 + 2.5*(Lt - 80)

kN untuk Lt 80 m untuk 80 < Lt < 180 m

Gaya rem, TTB = 500 kN untuk Lt 180 mPanjang bentang girder, L = mJumlah girder, n =Besarnya gaya rem, TTB = 250 / n = kNLengan thd. pusat tampang girder, y = ytc + ta + 1.80 = m

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban lajur "D",MTB = 1/2 * TTB * y = 54,626 kNm

VTB = TTB * y / L = 6,070 kN5.5. BEBAN ANGIN (EW)Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibatangin yang meniup kendaraan di atas jembatan dihitung dengan rumus :TEW = 0.0012*Cw*(Vw)2Cw = koefisien seret = 1,20Vw = Kecepatan angin rencana = 35,00 m/detTEW = 0.0012*Cw*(Vw)2 = 1,764 kNBidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi2.00 m di atas lantai jembatan. h = mJarak antara roda kendaraan x = mTransfer beban angin ke lantai jembatan, QEW = [ 1/2*h / x * TEW ] = 1,008 kN/mPanjang bentang girder, L = 18,00 mMomen dan gaya geser maksimum akibat transfer beban angin,MEW = 1/8 * QEW * L2 = kNmVEW = 1/2 * QEW * L = kN5.6. BEBAN GEMPA (EQ)Gaya gempa vertikal pada balok dihitung dengan menggunakan percepatan vertikal ke bawah sebesar 0.1*g dengan g = percepatan grafitasi.Gaya gempa vertikal rencana : TEW = 0.10 * Wt

Page 4: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

897

1991,0961,800

44,3709,860

98,087

1 36,320,400 2,216 8,759 37,1642 8,049,375 0,491 1,941 8,2363 75,150,000 4,584 18,124 76,8954 5,462,607 0,333 1,317 5,5895 4,082,400 0,249 0,985 4,1776 4,436,978 0,271 1,070 4,540

83012,800

1 2,216 8,759 37,1642 0,491 1,941 8,2363 4,584 18,124 76,895456

7,291 28,824 122,296

1 2,216 8,759 37,1642 0,491 1,941 8,2363 4,584 18,124 76,89545 0,249 0,985 4,1776

7,540 29,809 126,473

1 2,216 8,759 37,1642 0,491 1,941 8,2363 4,584 18,124 76,895

Wt = Berat total struktur yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan.Momen dan gaya geser maksimum akibat transfer beban angin,

Beban berat sendiri, QMS = kN/m

Beban mati tambahan, QMA = kN/mBeban gempa vertikal, QEQ = 0.10 * (QMS + QMA) = kN/mPanjang bentang girder, L = mMEQ = 1/8 * QEQ * L2 = kNmVEQ = 1/2 * QEQ * L = kN6. TEGANGAN PADA GIRDER KOMPOSITTegangan pada sisi atas beton, ftc = M *10^6 / ( n * Wtc )Tegangan pada sisi atas baja, fts = M *10^6 / WtsTegangan pada sisi bawah baja, fbs = M *10^6 / WbsWtc = 16.712.815 mm2Wts = 41.464.659 mm2Wbs = 9.773.005 mm2n =Tegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah bajaNo Jenis Beban Momen M

(kNm)ftc (MPa) fts (MPa) fbs (MPa)

Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

KOMBINASI - 1Tegangan ijin beton : 100% * Fc = MPaTegangan ijin baja : 100% * Fs = MPaTegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah bajaNo Jenis Beban ftc (MPa) fts (MPa) fbs (MPa)

Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

KOMBINASI - 2< 100% * Fc < 100% * Fs

OK (AMAN) OK (AMAN)Tegangan ijin beton : 125% * Fc = 10,38 MPaTegangan ijin baja : 125% * Fs = 160,00 MPaTegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah bajaNo Jenis Beban ftc (MPa) fts (MPa) fbs (MPa)

Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

< 125% * Fc < 125% * FsOK (AMAN) OK (AMAN)

KOMBINASI - 3Tegangan ijin beton : 140% * Fc = 11,62 MPaTegangan ijin baja : 140% * Fs = 179,20 MPaTegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah bajaNo Jenis Beban ftc (MPa) fts (MPa) fbs (MPa)

Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)

Page 5: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

4 0,333 1,317 5,5895 0,249 0,985 4,1776

7,873 31,126 132,063

1 2,216 8,759 37,1642 0,491 1,941 8,2363 4,584 18,124 76,8954 0,333 1,317 5,5895 0,249 0,985 4,1776 0,271 1,070 4,540

8,144 32,197 136,603

1 8,968

77,000 54,626

0,010,4242 1,988 0,002,3103 10,000 0,007,9564 0,000,1215 1,008 0,001,1726 1,096 0,001,273

1 0,010,424 0,010,424 0,010,424 0,010,4242 0,002,310 0,002,310 0,002,310 0,002,3103 0,007,956 0,007,956 0,007,956 0,007,9564 0,000,121 0,000,1215 0,001,172 0,001,172 0,001,1726 0,001,273

0,020,691 0,021,863 0,021,983 0,023,257

1 80,7122 17,8883 128,5004 6,0705 9,072

Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

KOMBINASI - 4< 140% * Fc < 140% * Fs

OK (AMAN) OK (AMAN)Tegangan ijin beton : 150% * Fc = 12,45 MPaTegangan ijin baja : 150% * Fs = 192,00 MPaTegangan yang terjadi pada sisi atas beton atas baja bawah bajaNo Jenis Beban ftc (MPa) fts (MPa) fbs (MPa)

Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

< 150% * Fc < 150% * FsOK (AMAN) OK (AMAN)

7. LENDUTAN PADA GIRDER KOMPOSITLendutan max. pada girder akibat :1. Beban merata Q : max = 5/384 * Q * L4 / (Es * Icom)2. Beban terpusat P : max = 1/48 * P * L3 / (Es * Icom)3. Beban momen M : max = 1/(72 3) * M * L2 / (Es * Icom)

Panjang bentang girder, Modulus elastis, Momen inersia,

L =Es = Icom =

18,00 m2,10,E+08 kPa0,005599512 m4

No Jenis Beban Q(Kn/m)

P (kN) M(kN/m)

Lendutan max

Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

Batasan lendutan elastis, L/240 = 0,075 mKOMBINASI BEBAN KOMB-1 KOMB-2 KOMB-3 KOMB-4No Jenis Beban Lendutan

(Kn/m)Lendutan (kN) Lendutan (kN/m) Lendutan

maxBerat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

tot =< L/240(OK)< L/240(OK)< L/240(OK)

m< L/240 (OK)8. GAYA GESER MAKSIMUM PADA GIRDER KOMPOSITNo Jenis Beban Gaya geser V

(kN)Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)

Page 6: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

6 9,860

1 80,7122 17,8883 128,500456

227,100

1 80,7122 17,8883 128,50045 9,0726

236,172

1 80,7122 17,8883 128,5004 6,0705 9,0726

242,241

1 80,7122 17,8883 128,5004 6,0705 9,0726 9,860

252,101

1 227,100 227,1002 236,172 188,9373 242,241 173,0294 252,101 168,067

227,100

24,296

Beban gempa (EQ)KOMBINASI - 1 100%No Jenis Beban Gaya geser V

(kN)Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

KOMBINASI - 2 125%Vmax =No Jenis Beban Gaya geser V

(kN)Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

KOMBINASI - 3 140%Vmax =No Jenis Beban Gaya geser V

(kN)Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

Vmax =KOMBINASI - 4 150%No Jenis Beban Gaya geser V

(kN)Berat sendiri (MS)Beban mati tamb (MA)Beban lajur "D" (TD)Gaya rem (TB)Beban angin (EW)Beban gempa (EQ)

Vmax =No Kombinasi Beban Persen Teg. Ijin Vmax (kN) 100% Vmax

(kN)KOMB-1 100%kOMB-2 125%KOMB-3 140%KOMB-4 150%

Vmax (rencana) =9. PERHITUNGAN SHEAR CONNECTOR2D13Gaya geser maksimum rencana,Luas penampang beton yang ditransformasikan,

A

Vmax = ytc = h =Act =

227,100 kN335,04 mm

200 mm25.487,52 mm2

Momen statis penampang tekan beton yang ditransformasikan,Sc = Act * (ytc - h / 2) = 5.990.663,64 mm3

Gaya geser maksimum, qmax = Vmax * Sc / Icom = N/mm

D 13Untuk shear connector digunakan besi beton bentuk U,Luas penampang geser, Asv = / 4 * D2 * 2 = 265,33 mm2Tegangan ijin geser, fsv = 0.6 * fs = 96,00 MPa

Page 7: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

Kekuatan satu buah shear connector, Qsv = Asv * fsv = 25.471,68 NJumlah shear connector dari tumpuan sampai 1/4 L :n = 1/4*qmax * L / Qsv = 42,9236 buahJarak antara shear connector, s = L / ( 4 * n ) = 104,837 mm2 D 13 - 100Digunakan shear connector, mmJumlah shear connector 1/4 L sampai tengah bentang :n = 1/8*qmax * L / Qsv = 21,46 buahJarak antara shear connector, s = L / ( 4 * n ) = 209,67 mm2 D 13 - 200Digunakan shear connector, mm

Page 8: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

Proyek / Bagpro : Perencanaan Revitalisasi Jembatan Semi Permanen Menjadi Permanen Rayon A 100m Nama Paket : Pembangunan Jembatan Simpang D Kec. Rambah Hilir

Page 9: 122256297 Panduan Perhitungan Struktur Girder Komposit

Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti pada Gambar. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yg dibebani lalu-lintas atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

dan dianggap bekerja pada jarak 1.80 m dari permukaan lantai jembatan. Besarnya ga- ya rem tergantung panjang total jembatan (Lt) sebagai berikut :

Gaya gempa vertikal pada balok dihitung dengan menggunakan percepatan vertikal ke bawah sebesar 0.1*g dengan g = percepatan grafitasi.