4.3 URAIAN MATERI III: MERENCANA STRUKTUR ATAS JEMBATAN BETON

Transkripsi

1 4. URAIAN MATERI III: MERENCANA STRUKTUR ATAS JEMBATAN BETON Pada bahasan ini akan mengkaji jembatan sederhana dari beton pada bagian atas jembatan atau diistilahkan upper struktur akan mengkaji tentang komponen jembatan mulai dari sandaran, lantai kendaraan, trotoar sampai dengan balok memanjang utama. Pada gambar dibawah ini tahapan analisis suatu jembatan dari beton konvensional sebagai bahan pemahaman dalam merancang dan mengitung Gambar 4. Potongan Memanjang Gambar 4. Potongan Melintang 4.. Spesifikasi Komponen Jembatan Spesifikasi struktur jembatan menjelaskan tentang ukuran disetiap bagian konstruksi yang akan dipergunakan sebagai acuan dalam analisis komponen jembatan. Kondisi Jembatan (lihat gambar) Panjang bersih gelagar : m Panjang bentang : 9,55 m Jumlah bentang : buah Panjang jembatan total : 8,555m Lebar jembatan : 4.0 m Lebar perkerasan :.500 m

2 Tipe jembatan Jumlah gelagar balok Ruang bebas roda : Beton bertulang dengan gelagar balok T : buah :x0,4 m ) Spesifikasi Pembebanan Spesifikasi pembebanan pada bagian konsruksi jembatan menjelaskan karakterisik beban yang akan dipergunakan untuk menghitung komponen struktur. Ukuran BM mengambarkan klas dari pembebanan untuk jembatan sesuai peruntukan klas jembatan a. Beban hidup : PPJJR No./970 (direncanakan dipakai nilai Beban Muatan 70%) Beban roda T Beban garis P Beban merata q 70% x 0 t 7 t 70% x t 8,40 t 70% x.0 t/m,54 t/m (L<0m) b. Beban kejut, k L ,555,6 ). Spesifikasi mutu Beton dan Baja Tulangan Kemampuan kekuatan bahan ditentukan dari mutu material yang akan dipakai dalam kontruksi bahan material terpakai a. Beton : Kuat tekan K 50, f c 5 Mpa Kuat tarik ijin, fc ' Mpa Modulus Elastisitas, E c 4700 x 5 6,09 Mpa b. Baja Tulangan : Bahan baja tulangan yang dipakai memiliki kemampuan kuat leleh dan elastisitas bahan Kuat leleh A 4, f y Modulus Elastisitas, E s 00 Mpa x 0 5 Mpa 4.. Sandaran Trotoar/ Relling Jembatan ). Sandaran trotoar Beban H P dapat distilah kan beban horizontal,akibat kendaraan menghamtam relling jembatan diambil sebesar 00 kg/m, pada sumber VOSB dijelakan bahwa

3 beban horizontal diperkenankan dalam satuan 00 kg/m.jika dipakai besi lingkaran o 75 mm tebal 5 mm ( d 75 mmmm,d70 mm), maka kekuatan reliing jembatan bagian bawah dan top relling. Tumpuan tiang relling dari dari bahan beton menyatu dengan bagian kontruksi sayap trotoar, diasumsi adalah jepit- bebas maka tinggi kritis tiang reling dipakai L m, panjang kritis lk tiang relingg * L. * m, jarak antara tiang sandaran reliing m, maka hasil statika yang diperoleh dari gaya P horisontal bekerja pada tengah bentang sebesar M tiang /8x0 kg x 60 kgm, maka kekuatan tegangan pada baja reling Tegangan Mu/Ws 60x00 /( /x(7,5-7, 0) 40 kg/em < tegangan baja bulat GIP, kesimpulan material dapat dipakai ) Tiang Sandaran reling dari beton Uk 5/5 Beban pada tiang sandaran reling terjadi akibat berat sendiri dan beban horizontal (q) berat konstruksi tiang ukuran 5/5. q b*h*l*bjc 0,5 * 0,5 * * kg, Beban horisontal tumbukan 00 kg/m. maka statika Momen lentur, Mu (/. X,.Qx.L) + (*L*,6( x P ) (½.5x*)+ ( ***00) 00 kgm 000 Nm Gaya geser, V (5 *)+ (. x 00) 5 kg 50 N Dipakai besi kolom o 0 mm. beugel 0 8 mm Gambar 4. Dimensi Tiang Reling Trotoar Persamaan momen nominal M n. b. d. k M u M n SNI 00 perancangan beton dimana Nilai k dari pengaruh Momen kerja

4 M u k bd ,95 nilai ρ (ro) dari kebutuhan penulangan beton ρ perlu fy k ,00476 Control ρ (ro) minimum, 4, 4 ρ min fy 00 0,007 jika ρ perlu 0,00476 < ρ min ρ ρ min 0,007 Luas penulangan besi lentur A s ρ b d 0,007 x 60 x 0 45,60 mm Dipakai tulangan ( 0) (A s 57 mm ), karena kolom kotak maka dipasang kan tulangan pada sisi sisi sejumlah 4 buah 00 mm, ditambahkan beugel O 8 mm Kontrol kapasitas momen kolom Dianggap baja tulangan telah mencapai leleh pada saat beton mulai retak ( c 0,00), f s f y N T N D a c fs As f y 57 00,55 mm f '. b c a,55,588 mm 0, 85 d c 0, ,74 Mpa > fy c,588 kemampuan baja lebih besar dari kuat leleh M n u s 00 0 a A f y d 900,665 Nm, Nmm M n,65 perbandingan momen melebihi dari maka konstruksi aman M untuk dipakai, jika nilai perbandingan Mn/Mu < penampang diperbesar. Perencanaan tulangan geser pada tiang sandaran :

5 V u 000 N V c f c '. bd ,405 N V c. 0,6 x 550, ,05 N > Vu ( tidak perlu sengkang) Walaupun secara teoritis tidak perlu sengkang /beugel tetapi untuk kestabilan struktur dan peraturan mensyaratkan dipasang jarak tulangan minimum sengkang (spasi penampang). Jarak Sengkang d 0 65 mm Atau jarak sengkang maksimum yang diijinkan S maksimum 600 mm digunakan spasi 65 mm, dengan luas tulangan minimum sengkang: A v min f c'. b. s f y mm 00 Dari hasil tulangan diatas, lihat table penulangan dipakai tulangan 8 mm (A v 00,5 mm ), maka jika dipakai 00,5 jarak sengkang: diperoleh Av. f y S fc'. b 00, ,98 mm >65 mm(jarak dipakai)< 600 mm 0 60 Maka pada tiang sandaran trotoar di dipakai tulangan sengkang 8-60 mm untuk geser, dan utama tarik x 0 untuk lentur. 4.. Plat Trotoar Pada konstruksi plat trotoar berupa bentuk kantilevel dimana plat menjorok keluar balok tepi dengan asumsi plat terjepit pada satu sisinya dan bebas pada sisi berhadapan. Untuk menentukan beban pada kekuatan plat trotoar diperlukan tatika dengan mencari monen didasarkan dari luas bagian (Ac) dikalikan jarak X terhadap posisi letak tumpuan. Sedangkan pada memperoleh gaya geser diperlukan dengan menjumlahkan beban dari masing masing bagian konstruksi. Perhitungan dapat dilihat pada bagian dibawah ini

6 Gambar 4. 4 Bagian Penampang Trotoar Dan Perapet Pada kondisi ini maka setiap bagian komponen kantilevel dapat diperhitungkan sebagai beban mati yang akan merubah posisi kentilever untuk melentur kebawah. Lebih mudahnya dalam menghitung maka bagian komponen dilakukan perhitungan Momen dapat disederhanakan dalam bentuk table dibawah ini a). Momen lentur (Bending Moment) Tabel 4. Penghitungan Momen Lentur Dengan Factor Bebean Mati, Hidup,6 No Volume (m ) (berat jenis) W (berat) Lengan Momen (kg/m ) (kg) (m) (kgm) Tiang sandar atas 0,6 x 0,6 x 0,50 0, ,0 0,85 6,40 (0,6x0.6 x0,50 (0,5x0,0x 0,6)/ 0,009 bag tiang sandar bagian miring 400 9,4 0,80 7,960.0 x 0,05 x 0,55 0, ,00 0,55 4,800 Bag miring trot 0,0 x (0,5 x 0,50)/ 0, ,00 0,75 6,50 4,00 x 0,85 x 0,0 0,65 beton trotoar atas ,00 0,4 6,500 5,00 x (0,85 x 0,0)/ 0,04 btn trotobawah ,00 0,75 7,0 6 Air hujan x 0,65 x 0, ,50 0,5 9,560 P,0 x 00,00 00,00,00 00,00 T,99 x 7,00 (wheel load) 909,0 0,75 500,56 Total momen lentur, M 06,54 076, ,40 Nm

7 b). Gaya geser (Shear Force) Gaya yang diperlukan untuk menentukan kemampuan pangkal kantilevel yang menyatu pada balok Berat tiang sandaran +++4+railling 67,440 kg Slab kantilever dan perkerasan ,50 kg Beban roda 909,000 kg Beban genangan air hujan 68,500 kg Total gaya lintang, V kg N c). Kebutuhan baja tulangan pada kantilevel M u 070,000 Nm sudah fktor beban V u N h f 00 mm d mm kemampuan gaya kerja terhadap penampang, dihitung perpias panjang kantilevel 000mm M u k bd ,566 Mpa ρ perlu fy 0,00 k ρ perlu 0,00 < ρ min ρ ρ min 0,007 kebutuhan besi tulangan pada kantilevel A s ρbd 0,007 x 000 x mm Dipakai tulangan n As/ A 6 80/ 00,96 mm 9,6 0 6 (A s 009,6 mm ), dengan jarak antar tulangan 00,96 S perlu 000 0,474 em 80 Dipakai tulangan utama arah tarik mm, pada bagian beton tekan karena tinggi pangkal 00 mm > 0 mm, maka diperlukan tulangan extra tekan diambil 0% dari kebutuhan luas tulangan tarik. As 0%x mm diperlukan 4 As 45,6 mm > 64 mmn Kontrol terhadap geser beton pada pangkal kantilevel: c V 7 bh ,4 Mpa < 0,45 f c

8 4..4 Plat Lantai Jembatan Kemungkinan posisi roda pada kantilever trotoar Gambar 4. 5 Posisi Roda Pada Plat Kantilevel Perhitungan plat lantai jembatan diasumsikan bahwa posisi plat menumpu pada keempat sisi, satu lajur menumpu pada balok gelegar memanjang berhadapan, dan pada sisi lainya menumpu pada balok pembagi diapragma Gambar 4. 6 Potongan Melintang Balok Dan Plat Lantai Posisi Roda Kendaraan ). Momen lentur akibat beban hidup Dari sumber kajian tabel dari SKSNI. Gideon,dipeoleh koefisien momen dapat diperoleh dari plat 4 sisi atau sisi, dan besaran momen kerja : f xm 0,500 f ym 0,09 Kemampuan Beban T pada Plat lantai dilakukan dengan menghitung beban kontak dan penyebaran, maka dapat disederhanakan ;

9 Bidang kontak roda pada plat dapat dicapai dengan Beban roda, T 7000 kg Bidang kontak 84 x 54 cm Penyebaran beban roda, T 7000,6 0,84 0,54 067,84 kg/cm 0,0709 Mpa l x,65; l y t x /l x 0,84/,65 0,509 t y /l x 0,54/,65 0,7 Gambar 4. 7 Posisi Beban roda pada plat deck slab jembatan Besaran momen diperoleh ( Gideon) M xm f xm x T x t x x t y 0,500 x 067,84 x 0,84 x 0,54 40,8 kgm 408 Nm M ym f ym x T x t x x t y 0,09 x 067,84 x 0,84 x 0,54 87,6 kgm 876 Nm ) Momen lentur akibat beban mati (q) diatas plat lantai Berat slab/dck t plat x Bj 0,0 x kg/m Berat perkerasan t asplal x BJ 0,07 x kg/m Berat air hujan 5 em x Bj 0,05 x kg/m Total q DL 684 kg/m

10 Momen dapat diperoleh sebesar, dengan menasumsikan bahwa plat berada pada kedua tumpuan, maka dari statika I, PBI 7, SKSNI. Soemono, Shrccril. Chu kia Wang M xm 0 DL l x q 0 684,65 87 kgm 870 Nm Sedangkan pada arah memanjang dapat diambil sebesar M ym Mxm 87 (kgm) 6 kgm 60 Nm ). Momen total yang dihitung dari pengaruh beban hidup(t) dan beban mati (q) M x Nm M y Nm ). Perhitungan baja tulangan Arah melintang (l x ) M ux 5898 Nm h f slab 00 mm d x mm M u k bd ,776 Mpa ρ perlu fy k ,0097 ρ min,4/ fy,4/ 40 0, ρ perlu < ρ min ρ ρ min 0,007 A s ρxbxd 0,007 x 000 x mm Dipakai tulangan 6 (A s 0,06 mm ), dengan jarak antar tulangan p.k.p.

11 Dipakai n tulangan 80 / 0, maka dipakai 0 O 6 mm dalam ukuran b 000 mm S perlu 80 0,06 x 9bh, 000 / 9 0,474 mm Dipakai tulangan mm, Arah melintang (l y ) M uy 956 Nm h f 00 mm dy mm M u k bd ,564 Mpa k ρ perlu fy ,0087 ρ perlu < ρ min ρ ρ min 0,007 A s ρbd 0,007 x 000 x mm Dipakai tulangan 6 (A s 0,06 mm ), dengan jarak antar tulangan p.k.p. 0,06 S perlu ,46 mm 008 Maka dipakai tulangan pada plat lantai jembatan mm, dengan tulangan bagi dipasangkan pada arah sumbu x dan sumbu y 0% dari luas tulangan utama 4..5 Analisa Balok Memanjang/Balok Utama Gambar 4. 8 Posisi balok memanjang menumpu pada kedua bentangnya

12 Asumsi gelegar balok utama menumpu pada abutmen/ landasan jembatan dengan tumpuan sendi- rol. Semua pembebanan yang akan ditopang oleh balok utama dianalisis ). Beban mati (q) 0, 0,6, Tiang relling x m 8,4 kg/m Railing jemb x g (,65) x m 0,960 kg/m Perkerasan 0,04 x 00 x,0,774 kg/m Air hujan 0,05 x 000 x,0 0,550 kg/m Pelat lantai 0,0 x 400 x,0 974,880 kg/m Gelagar 0,95 x 0,45 x 400 x,00 06,000 kg/m q DL 6,500 kg/m Blk (diafragma), q b (0,0 x 0,60 x 400 x 8,5 ) 8.5 0,00 kg/m Total q DL 464,5 kg/m ). Momen lentur akibat beban mati ( lihat soemono, Heinzfrick), dilakukan persegmen setiap meter atau meter, pada kasus ini persegmen.00 m x x M qdl M x q DL L L L Momen pada potongan, x,00 m (M. DL ) M qdl,0,00 464,500 8, ,80 kgm 8,555 8, 555 M Tb 56,400, 0 57,00 kgm M. DL 65,80 kgm 658,00 Nm Momen pada potongan, x 4,000 m (M. DL ) M qdl 4,0 4,0 464,500 8,555 45,60 kgm 8,555 8, 555 M Tb 56,400 4, 00 7,00 kgm M. DL 64,60 kgm

13 Momen pada potongan, x 4,775 m (M. DL ) 646,00 Nm M qdl 4,775 4, ,500 8, ,50 kgm 8,555 8, 555 M Tb 56,400 4, ,00 kgm M. DL 65,50 kgm 655,00 Nm ). Beban Jalur (D) Koefisien kejut,6, b m luas beban yangditerima balok 8400 Beban garis, P,6, ,5 kg,75 Beban terbagi merata, q 540, 0 7,6 kg/m,75 Gambar 4. 9 Penampang Melintang Jembatan Beton Typy Balok T 4). Momen lentur akibat beban hidup, diambil dalam statika Statical Chu kia wang M x (P) x x P. L L L M x (q) x x q. L L L

14 Momen pada potongan, x,0 m (M. LL ) M x (P),0,0 888,5 8,555 70, kgm 8,555 8, 555 M x (q) M. LL,0,0 7,6 8,555 8,555 8, ,40 kgm 056,6 kgm 0566,0 Nm Momen pada potongan, x 4,0 m (M. LL ) M x (P) 4,0 4,0 888,5 8, ,89 kgm 8,555 8, 555 M x (q) M. LL 4,0 4,0 7,6 8,555 8,555 8, ,54 kgm 805,4 kgm 8054,0 Nm Momen pada potongan, x 4,775 m (M. LL ) M x (P) 4,775 4, ,5 8, ,49 kgm 8,555 8, 555 M x (q) M. LL 4,775 4,775 7,6 8,555 8,555 8, ,4 kgm 8,6 kgm 86,0 Nm 5). Momen pada tumpuan M s Mmax 5747,0 7490,4 Nm 6). Gaya geser (shearing force) Beban mati terbagi merata 464,5 8, ,90 kg Balok melintang,45 56, 40 89,00 kg

15 Beban hidup garis P 888, 5 444, kg Beban hidup terbagi merata, q 7,6 8, ,07 kg V 044,0 kg V 044,00 N Kombinasi dari hasil momen desain pada tiap bagian panjang balok ) Perhitungan baja tulangan pada balok Pada posisi tumpuan balok : M support V b h d 7490,4 Nm 04607,00 N 450 mm 50 mm mm Pembebanan M. M. M. Beban mati, DL 658,00 646,00 655,00 Beban hidup, LL 0566,0 8054,0 86,0 Total 66684,0 5800,0 5747,0 M u k bd 7490, ,40 Mpa ρ perlu fy 0,0004, 4, 4 ρ min fy 00 k 0, , ρ perlu < ρ min ρ ρ min 0,007 A s ρbd 0,007 x 450 x 090 4,50 mm Dipakai baja tulangan 0 (A s 706,5 mm ) tarik pada bagian tarik diperlukan tulangan sejumlah 5 0 (A s 54,9 mm ) Kemampuan antara baja dan luasan beton menghasikan nilai N T N D, maka luasan blok beton diperoleh

16 As f a f c y c 54,9 00 9,4 mm '. b a 9,4 08,7 mm 0, 85 fs 546,48 Mpa > fy M n u a A f y d s 54, ,60 Nmm 7788,8686 Nm M n,44> M Dengan nilai beton dan baja bekerja seimbang Rancangan Geser pada tumpuan balok: V u 044,00 N V c f c '. bd 9, ,76 N V c. 0,6 x 46858, ,68 N > Vu ( dari hasil teoritis tidak perlu sengkang) Walaupun secara teoritis tidak perlu sengkang tetapi untuk kestabilan struktur dan peraturan mensyaratkan dipasang tulangan minimum sengkang dengan jarak (spasi maksimum). S maksimum atau S maksimum 600 mm d mm Maka jarak sengkang digunakan spasi 5 mm, dengan luas tulangan minimum :A v min f c'. b. s f y ,67 mm 00 Dipakai tulangan sengkang mm (A v 6,95 mm ), maka jarak sengkang : S Av. f y fc'. b 6, ,876 mm 0 450

17 Maka pada balok di bagian tumpuan dipakai tulangan -50 mm untuk geser dan 5 0 untuk lentur 4..6 Varian analisis Posisi Balok Lapangan Balok ini akan meletur pada bagian tengah, dimulai dari tepi tumpuan, karena lentur mengakibatkan bagian atas akan tertekan, maka dipakai balok jenis T Dilakukan analisis pada tiap segmen berapa butuhnya tulangan terpakai. Pada potongan M. Digunakan bentuk balok T dengan posisi tarik dibagian bawah dan bagian atas tekan Besar momen bekerja M 66684,0 Nm Pada balok T dipertimbangkan Lebar efektif balok (b), dipilih yang terkecil diantara : b L ,75 mm 4 4 b b w + 6 h f mm b jarak p.k.p 000 mm Kontrol penampang balok-t : Dianggap seluruh flens menerima desakan sepenuhnya atau oleh pengaruh tekanan dari blok tegangan beton. M nf h f 00 0,85 f c ' bhf d 0, x 0 Nm Karena nilai M nf > M f, maka balok berperilaku sebagai balok persegi-t, M u k bd 66684, ,907 Mpa

18 ρ perlu fy 0,00466, 4, 4 ρ min fy 00 k 0, , ρ perlu < ρ min ρ 0,007 A s ρbd 0,007 x 450 x mm Dipakai baja tulangan 5 0 (A s 54,9 mm ) N T N D a c As f y 54,9 00 9,4 mm f '. b c a 9,4 08,7 mm 0, 85 fs d c , ,4 Mpa > fy c 08,7 M n u a A f y d s 54, ,6 x 0 6 Nmm 76,6 x 0 Nm M n,95 M Maka penampang dapat dipakai 9,4 Cek tulangan : A s max 0,09h f 0,50d b b w h f 0,09 0, , mm A s min ρ min bd 0,007 x 450 x 060 9,000 mm Dengan demikian penampang balok memenuhi syarat daktailitas.

19 4..7 Varian Analisis Pada Titik M.Tengah Bentang Momen kerja dibandingkan momen kondisi pada balok T M 5747,0 Nm < M nf 658 x 0 Nm Maka pada potongan perilaku balok sebagai balok T persegi.` M u k bd 5747, ,79 Mpa ρ perlu fy 0,00666, 4, 4 ρ min fy 00 k 0, , ρ perlu < ρ min ρ 0,007 A s ρbd 0,007 x 450 x mm Dipakai baja tulangan tarik sebanyak 5 0 (A s 54,9 mm ) Control keseimbangan N T N D a c As f y 54,9 00 9,4 mm f '. b c a 9,4 08,7 mm 0, 85 fs d c , ,4 Mpa > fy c 08,7 M n u a A f y d s 54, ,6 x 0 6 Nmm 76,6 x 0 Nm M n,8 > M 9,4 Maka penulangan sejumlah 5 O 0 mm dapat dipasangkan dengan memperhatika posisi terhadap jarak bersih antar tulangan agar material kerikil dapat mengisi rongga antara tulangan terpakai Jika pemasangan tulangan disusun lapis, maka mendapatkan posisi jarak d aktual x 060 mm

20 Setelah menghasilkan analisis pada komponen konstruksi jembatan maka buatlah gambar kerja dengan mengatur posisi penulangan di masing masing komponen konstruksi Gambar 4. 0 Penampang Jembatan Sederhana TUGAS Untuk meningkatkan kemampuan pemahaman dalam menghitung kontruksi jembatan beton, maka tugas selanjutnya adalah menghitung ulang dengan bentang ditambahkan angka dari nomor nim masing masing mahasiswa

21