PERHITUNGAN PILECAP JEMBATAN PANTAI HAMBAWANG - DS. DANAU CARAMIN CS

Transkripsi

1 PERHITUNGAN PILECAP JEMBATAN PANTAI HAMBAWANG - DS. DANAU CARAMIN CS A. DATA STRUKTUR ATAS URAIAN DIMENSI NOTASI DIMENSI SATUAN Lebar jembatan b m Lebar jalan (jalur lalu-lintas) b m Lebar trotoar (pejalan kaki) b m Tebal slab lantai jembatan t s 0.35 m Tebal lapisan aspal + overlay t a 0.10 m Tebal trotoar t t 0.25 m Tebal dinding pagar t d 0.25 m Tinggi bidang samping jembatan h a 1.50 m Tebal genangan air hujan t h 0.05 m Jarak antara spun pile s 2.50 m Panjang bentang jembatan L 5.00 m MNI-EC Analalisis Beban Pier 183

2 Specific Gravity kn/m 3 Berat beton bertulang w c = 25.0 Berat beton tidak bertulang (beton rabat) w' c = 24.0 Berat aspal w a = 22.0 Berat jenis air w w = 9.8 B. DIMENSI PILECAP DIMENSI PILECAP NOTASI (m) NOTASI (m) c h c h c 1.70 t s 0.35 c = c * c 2 = 1.70 mm Tinggi pile cap, h = t s + h 1 = 1.05 mm A = c * h - c 2 * h 2 = 1.63 mm 2 Lebar ekivalen pile cap, b = A / h = 1.55 mm C. BAHAN STRUKTUR 1. BETON Kuat tekan beton, f c ' = MPa = kpa Modulus elastik, E c = 4700 * f c ' = MPa = 2.5E+07 kpa Angka Poisson, = 0.2 Koefisien muai panjang, = 9.90E-06 / C Modulus geser, G = E / [2*(1 + )] = MPa = 1.1E+07 kpa Berat beton, w c = 24 kn/m 3 Massa beton, m c = w c / g = BAJA TULANGAN Untuk tulangan dengan > 12 mm : Digunakan baja tulangan deform dengan mutu : BJTD - 39 Kuat leleh baja, f y = 390 MPa = kpa Untuk tulangan dengan 12 mm : MNI-EC Analalisis Beban Pier 184

3 Digunakan baja tulangan polos dengan mutu : BJTP - 24 Kuat leleh baja, f y = 240 MPa = kpa Modulus elastik baja, E = MPa = 2E+08 kpa Input data material dimensi pilecap ke dalam Program SAP2000 seperti gambar berikut. D. MODEL STRUKTUR Gambar 1. Input data material dan dimensi Sistim struktur dengan pemodelan portal (2D-Frame) digunakan dalam analisis untuk bebagai macam aksi beban. Dalam hal ini pilecap dan fondasi tiang membentuk suatu portal dengan menganggap tiang pancang sebagai kolom yang terjepit pada 1/3 bagian tiang yang masuk ke dalam tanah diukur dari permukaan tanah. Momen dan gaya geser yang diperoleh dari hasil analisis dgn SAP200 digunakan untuk menghitung tulangan lentur maupun tulangan geser pilecap yang diperlukan. Selanjutnya hitungan pembesian pilecap dilakukan dengan software Microsoft Excel. Model struktur portal dengan SAP2000 dapat dilihat pada Gambar 2. MNI-EC Analalisis Beban Pier 185

4 Gambar 2. Model struktur pilecap E. ANALISIS BEBAN PILE CAP 1. BERAT SENDIRI (MS) Faktor beban ultimit : K MS = 1.3 Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Berat sendiri pile cap dihitung secara otomatis dalam Program SAP2000 v.14 dengan melakukan aktivasi pengali berat sendiri bahan (self weight multiplier ) untuk tipe beban (load case ) mati dan berat jenis bahan material yang telah di-input sebelumnya pada Material Property Data. Aktivasi pengali berat sendiri struktur dan tipe beban pd struktur terlihat pada gambar berikut. Gambar 3. Aktivasi berat sendiri struktur MNI-EC Analalisis Beban Pier 186

5 Berat sendiri struktur atas dihitung sebagai berikut : Beban berat sendiri (MS) pada pile cap No Jenis beban Tinggi Tebal Panjang Berat Beban Satuan h (m) t (m) L (m) (kn/m 3 ) 1 Slab lantai kn/m 2 Trotoar kn/m 3 Dinding pagar kn Distribusi beban akibat berat sendiri adalah sebagai berikut : Gambar 4. Beban berat sendiri (MS) MNI-EC Analalisis Beban Pier 187

6 2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) Faktor beban ultimit : K MA = 2 Beban mati tambahan ( superimposed dead load ), adalah berat seluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non-struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur jembatan. Jembatan dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti : 1) Penambahan lapisan aspal (overlay) di kemudian hari, 2) Genangan air hujan jika sistim drainase tidak bekerja dengan baik, 3) Pemasangan tiang listrik dan instalasi ME. No Jenis beban Tebal Panjang Berat Beban Satuan t (m) L (m) (kn/m 3 ) 1 Lapisan aspal + overlay kn/m 2 Air hujan kn/m 3 Tiang listrik 5.00 kn Gambar 5. Beban mati tambahan (MA) MNI-EC Analalisis Beban Pier 188

7 3. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor beban ultimit : K TD = 2 Beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi merata (Uniformly Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti terlihat pada Gambar 6. UDL mempunyai intensitas q (kpa) yg besarnya tergantung pada panjang bentang L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 9 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q = 8.0 kpa untuk L 30 m q = 8.0 *( / L ) kpa untuk L > 30 m Gambar 6. Beban lajur "D" Untuk panjang bentang, L = 5.00 m q = 8.00 kpa KEL mempunyai intensitas, p = 44.0 kn/m q (kpa) L (m) Gambar 7. Intensitas Uniformly Distributed Load (UDL) MNI-EC Analalisis Beban Pier 189

8 Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut : DLA = 0.4 untuk L 50 m DLA = *(L - 50) untuk 50 < L < 90 m DLA = 0.3 untuk L 90 m DLA (%) Bentang, L (m) Gambar 8. Faktor beban dinamis (DLA) Untuk harga, L = 5.00 m DLA = 0.4 Besar beban lajur "D" pada pile cap : Q TD1 = 100% * [ q * L + p * DLA ] = kn/m Q TD2 = 50% * [ q * L + p * DLA ] = kn/m Gambar 9. Beban lajur "D" (beban lalu-lintas) MNI-EC Analalisis Beban Pier 190

9 4. BEBAN PEDESTRIAN / PEJALAN KAKI (TP) Faktor beban ultimit : K TP = 2 Jembatan jalan raya direncanakan mampu memikul beban hidup merata pada trotoar yg besarnya tergantung pada luas bidang trotoar yang didukungnya. Hubungan antara beban merata dan luasan yang dibebani pada trotoar, dilukiskan seperti Gambar 10 atau dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : Untuk A 10 m 2 : q = 5 kpa Untuk 10 m 2 < A 100 m 2 : q = * ( A - 10 ) kpa Untuk A > 100 m 2 : q = 2 kpa q (kpa) A (m2) Gambar 10. Pembebanan untuk pejalan kaki A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m 2 ) q = beban hidup merata pada trotoar (kpa) Panjang bentang, L = 5.00 m Lebar trotoar, b 2 = 1.75 m Jumlah trotoar, n = 2 Luas bidang trotoar yang didukung pilecap, A = b 2 * L * n = m 2 Beban merata pada pedestrian, q = * ( A - 10 ) = kpa Beban akibat pejalan kaki, Q TP = b 2 * q = 8.32 KN/m [C]2008:MNI-EC Analalisis Beban Pier 191

10 5. BEBAN ANGIN (EW) Gambar 11. Beban pedestrian (TP) Faktor beban ultimit : K EW = 1.2 Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus : T EW = *C w *(V w ) 2 kn C w = koefisien seret dengan, C w = 1.2 V w = Kecepatan angin rencana (m/det) V w = 35 m/det A b = luas bidang samping jembatan (m 2 ) T EW = *C w *(V w ) 2 = kn/m Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi 2.00 m di atas lantai jembatan. h = 2.00 m Jarak antara roda kendaraan x = 1.75 m TEW h/2 h QEW x MNI-EC Analalisis Beban Pier 192

11 Panjang bentang, L = 5.00 m Gaya akibat transfer beban angin ke lantai jembatan, P EW = [ 1/2*h / x * T EW ] * L = kn Gambar 12. Transfer beban angin (EW) pada lantai MNI-EC Analalisis Beban Pier 193

12 6. KOMBINASI BEBAN Kombinasi beban dengan faktor beban ultimit dilakukan seperti Gambar 13. Gambar 13. Kombinasi beban MNI-EC Analalisis Beban Pier 194

13 7. MOMEN DAN GAYA GESER Gambar 15. Momen untuk kombinasi-1 Gambar 16. Momen untuk kombinasi-2 MNI-EC Analalisis Beban Pier 195

14 Gambar 17. Gaya geser untuk kombinasi-1 Gambar 18. Gaya geser untuk kombinasi-2 Momen dan gaya geser ultimit. No Kombinasi Beban M u - M u + (knm) (knm) (kn) 1 COMB COMB Rencana V u MNI-EC Analalisis Beban Pier 196

15 F. PEMBESIAN PILECAP 1. BAHAN STRUKTUR 1.1. BETON Mutu beton : K Kuat tekan beton, f c ' = 0.83 * K / 10 = MPa Modulus elastik beton. E c = 4700 * f c ' = MPa Angka poisson, = 0.2 Modulus geser, G = E c / [2*(1 + )] = MPa Koefisien muai panjang untuk beton, = 1.0E-05 / ºC 1.2. BAJA TULANGAN Mutu baja : Untuk tulangan dengan diameter D 13 : U - 39 Tegangan leleh baja, f y = 390 MPa Untuk tulangan dengan diameter < 13 : U - 24 Tegangan leleh baja, f y = 240 MPa Modulus elastis baja, E s = 2.0E+05 MPa Faktor bentuk distribusi tegangan beton, 1 = 0.85 b = 1 * 0.85 * f c / f y * 600 / ( f y ) = R max = 0.75 * b * f y * [1 ½*0.75* b * f y / ( 0.85 * f c ) ] = Faktor reduksi kekuatan lentur, = PERHITUNGAN TULANGAN Momen rencana pilecap : Momen negatif : M - u = knm Momen positif : M + u = knm Gaya geser rencana : V u = kn Lebar pilecap, b = 1550 mm Tinggi pilecap, h = 1050 mm Jarak tulangan terhadap sisi luar beton, d' = 150 mm Tebal efektif pilecap, d = h - d' = 900 mm [C]2008:MNI-EC Analalisis Beban Pier 197

16 2.1. TULANGAN LENTUR NEGATIF Momen negatif nominal rencana, M n = M u / = knm Faktor tahanan momen, R n = M n * 10 6 / ( b * d 2 ) = Rn < Rmax (OK) Rasio tulangan yang diperlukan : = 0.85 * f c / f y * [ 1 - * [1 2 * R n / ( 0.85 * f c ) ] = Rasio tulangan minimum, min = 1.4 / f y = Rasio tulangan yang digunakan, = Luas tulangan yang diperlukan, A s = b * d = mm 2 Diameter tulangan yang digunakan, D 25 mm Jumlah tulangan yang diperlukan, n = A s / ( / 4 * D 2 ) = Digunakan tulangan, 11 D 25 A s = n * / 4 * D 2 = mm TULANGAN LENTUR POSITIF Momen negatif nominal rencana, M n = M u / = knm Faktor tahanan momen, R n = M n * 10-6 / ( b * d 2 ) = Rn < Rmax (OK) Rasio tulangan yang diperlukan : = 0.85 * f c / f y * [ 1 - * [1 2 * R n / ( 0.85 * f c ) ] = Rasio tulangan minimum, min = 1.4 / f y = Rasio tulangan yang digunakan, = Luas tulangan yang diperlukan, A s = b * d = mm 2 Diameter tulangan yang digunakan, D 25 mm Jumlah tulangan yang diperlukan, n = A s / ( / 4 * D 2 ) = Digunakan tulangan, 11 D 25 A s = n * / 4 * D 2 = mm 2 [C]2008:MNI-EC Analalisis Beban Pier 198

17 2.3. TULANGAN GESER Gaya geser ultimit rencana, V u = kn Faktor reduksi kekuatan geser, = 0.75 Tegangan leleh tulangan geser, f y = 390 MPa V c = ( f c ') / 6 * b * d * 10-3 = kn V c = kn Hanya perlu tul.geser min V s = V u = kn V s = kn Digunakan sengkang berpenampang : 2 D 16 Luas tulangan geser sengkang, A v = 2 * / 4 * D 2 = mm 2 Jarak tulangan geser (sengkang) yang diperlukan : S = A v * f y * d / (V s * 10 3 ) = mm Digunakan sengkang, 2 D [C]2008:MNI-EC Analalisis Beban Pier 199