PERANCANGAN BOX UNDERPASS DENGAN MENGGUNAKAN METODE KEKUATAN BATAS (ULTIMATE DESIGN)

Transkripsi

1 PERNCNGN BOX UNDERPSS DENGN MENGGUNKN METODE KEKUTN BTS (ULTIMTE DESIGN) 1 Sigit Dwi Praeto igitdepe@gmail.om Juruan Teknik Sipil, Fakulta Teknik Sipil dan Perenanaan Univerita Gunadarma, Jakarta Sulardi lardiardi@ahoo.om : ardi@taff.gunadarma.a.i Juruan Teknik Sipil, Fakulta Teknik Sipil dan Perenanaan Univerita Gunadarma, Jakarta BSTRK: Kara Ilmiah box underpa bertujuan untuk meranang box underpa dan meranang beban jaking ang digunakan pada proe pemaangan box underpa. Metode ang digunakan dalam meranang box underpa ini adalah metode kekuatan bata (ultimate deign). Box underpa diranang dengan tebal 60 m untuk pelat lantai ata, pelat lantai pondai, dan pelat dinding. Bahan ang digunakan adalah beton mutu K-500 dan baja tulangan dengan mutu BjTD 0. Dalam kara ini, analii truktur dilakukan dengan menggunakan metode ditribui momen. Gaa dalam ang didapat digunakan untuk menghitung penulangan dan kontrol ervieabilit. Pada pelat lantai ata, tulangan pokok ang digunakan adalah D36 00, edangkan tulangan bagi ang digunakan adalah D 300. Pada pelat lantai pondai, tulangan pokok ang digunakan adalah D36 50, edangkan tulangan bagi ang digunakan adalah D 350. Pada pelat dinding, tulangan pokok ang digunakan adalah D3 00, tulangan bagi ang digunakan adalah D19 350, edangkan tulangan geer ang digunakan adalah D Dari kontrol defleki didapatkan nilai L/Δ ebear,06. Dari kontrol retak lentur, didapatkan lebar retak makimum ebear 0,0105 in. Kata Kuni : Box Underpa, Beton, Penulangan, Beban Jaking BSTRCT: Thi Sinetifi work about box underpa deign ha a purpoe to deign box underpa and deign jaking fore for box underpa indtallation. The method of box underpa deigning i ultimate deign method. Box underpa deigned for a 60 m thik for top lab, foundation lab, and wall plate. nd ued K-500 qualit of onrete, and BjTD 0 qualit of reinforement teel. In thi ae, trutural anali performed uing moment ditribution method. Moment, hear, and axial fore i ued to alulate the reinforement and ontrol of ervieabilit. For top lab, main bar ued i D36 00, while upport bar ued i D 300. For the foundation lab, main bar ued i D36-50, while upport bar ued i D 350. For the wall plate, the main bar ued wa D3-00, upport bar ued i D19-350, while the hear bar ued i D From defletion ontrol, L / Δ i,06. From flexural rak ontrol, rak width maximum i 0,0105 in. Keword: Box Underpa, Conrete, Reinforement 1

2 PENDHULUN Kebutuhan akan tranportai angat bear. palagi di negara eperti Indoneia ang memiliki jumlah penduduk ang bear, pati tranportai menjadi atu perhatian khuu. Tanpa adana tranportai ang baik dan memadai, akan membuat mobilita kota menjadi terhambat. Dan jika mobilita udah terhambat, akan berpengaruh pada ektorektor lain. Kendala ang paling bear pada tranportai di Indoneia, khuuna Jakarta adalah kemaetan. Faktor terbear ang menebabkan kemaetan ini adalah emakin banakna kendaraan namun tidak diimbangi dengan penambahan jumlah jalan, ehingga jalan ang ada tidak mampu menampung volume kendaraan ang ada. Ketidakmampuan ini membuat penumpukan di jalan, ehingga terjadi antrian kendaraan ang panjang atau biaa diebut ebagai kemaetan.untuk mengatai hal terebut, maka diperlukan alternatif jalan penghubung pada alah atu jalur terebut. lternatif ang dilakukan adalah membangun underpa. Tujuan penulian dari tuga akhir ini adalah meranang box underpa dengan menggunakan metode kekuatan bata (ultimate deign) Pada penulian tuga akhir ini, pembahaan dibatai pada: 1. Meranang deain box underpa.. Metode perhitungan ang digunakan adalah metode kekuatan bata (ultimate deign). 3. Data ang digunakan merupakan data primer dari proek pembangunan Box Underpa Cibubur. Telah banak penelitian ang dilakukan untuk meranang box underpa atau box ulvert. Seperti penelitian ang dilakukan oleh Ir. M. Noer Ilham., MT, Kazik Raalki, erta B.N. Sinha. Untuk itu diperlukan penelitian lanjutan untuk melanjutkan atau merevii penelitian ang udah ada ebelumna dengan tandartandar ang udah diperbaharui. TINJUN PUSTK Underpa adalah jalan melintang di bawah jalan lain atau perilangan tidak ebidang dengan membuat terowongan di bawah muka tanah. Diperlukan kontruki ang tepat dalam pelakanaan jalan underpa. Kontruki underpa merupakan uatu galian dengan kontruki truktur penahan tanah dalam poii vertikal. Sitem box tunnel / box underpa dipakai pada proek underpa. (teknikipil.blogpot.om, 013) Box underpa adalah ebuah panel terowongan dengan ukuran tertentu ebagai tempat lewatna kendaraan pada underpa. Box underpa ini haru kedap air dan kedap uara. Kedap air upaa air dari ata tidak merembe ke dalam box. Kedap uara upaa uara biing dari lalu linta diatana tidak terdengar ampai ke dalam box. Pembebanan Suatu truktur bangunan, baik itu bangunan tinggi, jembatan, atau underpa ekalipun haru direnanakan untuk dapat memikul beban-beban ang bekerja pada truktur terebut, diantarana beban gravitai dan beban lateral. Beban gravitai ang bekerja pada truktur meliputi beban mati dan beban hidup. Beban mati ang bekerja pada truktur diakibatkan oleh berat truktur endiri erta berat tambahan eperti berat tanah diata underpa. Sedangkan ang termauk beban lateral adalah beban tanah dan beban gempa. Beban-beban ang dihitung dalam peranangan ini adalah berat endiri, beban mati tambahan, beban lalu linta, beban rem, tekanan tanah, beban angin, pengaruh temperatur, dan beban gempa. Peraturan pembebanan ang digunakan adalah RSNI T Metode Kekuatan Bata Pada metode kekuatan bata (ultimate deign), ervie load diperbear, dikalikan uatu faktor beban dengan makud untuk

3 memperhitungkan terjadina beban pada aat keruntuhan telah diambang pintu. Kemudian dengan menggunakan beban kerja ang udah diperbear (beban terfaktor) terebut, truktur direnana edemikian ehingga didapat nilai kuat guna pada aat runtuh ang bearna kira-kira lebih keil edikit dari kuat bata runtuh eungguhna. Kekuatan pada aat runtuh terebut dinamakan kuat ultimit dan beban ang bekerja pada atau dekat dengan aat runtuh dinamakan beban ultimit. (Edi Kurniadi, 01) nalii Struktur Konvenional nalii truktur konvenional atau manual adalah analii truktur tanpa menggunakan bantuan program komputer. Seara umum, analii ini dibagi menjadi tahap, aitu : 1. nalii truktur.. nalii deain penampang euai bahan ang direnanakan eperti baja, beton, kau atau ang lain. nalii truktur endiri bia menggunakan berbagai metode mialna Claperon, Cro, Takabea, Mutoh, Matrix, dan lain-lain. Seara gari bear, emua metode dalam analii truktur terebut melalui tahapan-tahapan ebagai berikut: 1. Menentukan geometri model truktur.. Menetapkan beban ang bekerja pada model truktur. 3. Menentukan angka kekakuan berdaarkan pada modulu elatiita (E) bahan dan momen ineria (I) ang tergantung dari ukuran dan poii penampang.. Menghitung momen primer. 5. nalii truktur dengan metode tertentu. 6. Menghitung momen makimum. 7. Menggambarkan bidang momen, geer dan akial. Salah atu kelemahan dari peranangan truktur eara konvenional adalah banakna hal ang haru dilakukan dengan ketelitian tinggi melalui perhitungan ang ukup rumit terutama pada bagian analii truktur mekipun udah diambil beberapa penederhanaan. Banakna tahapan ini akan menghabikan waktu ang lama juga melelahkan ehingga menjadi rawan kealahan (human error). Semakin rumit model truktur, emakin rumit pula analii trukturna, ehingga emakin banak pula waktu, konentrai, tenaga ang dibutuhkan. Selain itu jika ada perubahan nilai koefiien, perubahan nilai beban mialna, maka perhitungan haru diulang lagi dari awal. METODE PERENCNN Box underpa direnanakan dengan menggunakan metode kekuatan bata (ultimate deign). Metode ini dipilih dengan pertimbangan untuk menghidari perbedaan ang tidak diinginkan pada beban, menghidari ketidaktepatan perkiraan pengaruh pembebanan, erta menghindari jika terjadi perbedaan ketepatan dimeni pada aat pelakanaan. dapun tahapan-tahapan ang dilakukan dalam peranangan box underpa ini digambarkan pada diagram alir eperti ang tergambar pada gambar 1. 3

4 Gambar 1 Diagram lir Peranangan Box Underpa NLISIS Berikut adalah denah lokai dari box underpa dan potongan dari box underpa ang akan di analai pada bab ini. denah lokai bia dilihat pada gambar. Sedangkan potongan box underpa bia dilihat pada gambar 3. Gambar Pemodelan Struktur Box Underpa Gambar Denah Lokai Box Underpa ` Gambar 3 Potongan Struktur Box Underpa Struktur box underpa dimodelkan ebagai uatu box dua dimeni, dengan ukuran a ke a dari box underpa. Pemodelan box underpa dapat dilihat pada gambar. Pembebanan Kombinai Pembebanan 1 1. Berat Sendiri 15 1,3 19,5 kn/m MS P MS 9,65 1,3 13,05 kn. Beban Mati Tambahan M 35,5 67,088 kn/m 3. Beban Truk 30 1,8 5 kn/m TT1 TT 135 1,8 3 kn/m. Gaa Rem T TB 3,993 1,8 7,18 kn 5. Tekanan Tanah 19,50 1,5,375 kn/m T ata T T3 6,789 1,5 36,575 kn/m 7,673 1,5 33,88 kn/m T daar 106,501 1,5 133,15 kn/m 6. Beban ngin EW 1,008 1, 1,096 kn/m 7. Beban Pada Bagian Bawah Box Underpa Gaa ke bawah P 11,5 1,8 0,5 kn TT M 6,160 1,30 kn/m Gaa ke ata BSE 338,703 kn/m Untuk lebih jelana, pembebanan untuk kombinai 1 bia dilihat pada gambar 5.

5 Gambar 5 Beban Untuk Kombinai 1 Kombinai Pembebanan 1. Berat Sendiri 15 1,3 19,5 kn/m MS P MS 9,65 1,3 13,05 kn. Beban Mati Tambahan MS 35,5 67,088 kn/m 3. Beban Truk 30 1,8 5 kn/m TT1 TT 135 1,8 3 kn/m. Gaa Rem T TB 3,993 1,8 7,18 kn 5. Tekanan Tanah 19,50 1,5,375 kn/m T ata T T3 6,789 1,5 36,575 kn/m 7,673 1,5 33,88 kn/m T daar 106,501 1,5 133,15 kn/m 6. Beban Pada Bagian Bawah Box Underpa Gaa ke bawah P 11,5 1,8 0,5 kn TT M 6,160 1,30 kn/m Gaa ke ata 338,003 kn/m BSE Untuk lebih jelana, pembebanan untuk kombinai bia dilihat pada gambar 6. Gambar 6 Beban Untuk Kombinai Kombinai Pembebanan 3 1. Berat Sendiri 15 1,3 19,5 kn/m MS P MS 9,65 1,3 13,05 kn. Beban Mati Tambahan MS 35,5 67,088 kn/m 3. Beban Truk 30 1,8 5 kn/m TT1 TT 135 1,8 3 kn/m. Tekanan Tanah 19,50 1,5,375 kn/m T ata T T3 6,789 1,5 36,575 kn/m 7,673 1,5 33,88 kn/m T daar 106,501 1,5 133,15 kn/m 5. Gaa Gempa T 69,517 1,0 69,517 kn E 6. Tekanan Tanah Dinami kibat Gaa Gempa,61 1,0,61 kn/m E 7. Beban Pada Bagian Bawah Box Underpa Gaa ke bawah P 11,5 1,8 0,5 kn TT M 6,160 1,30 kn/m Gaa ke ata BSE 338,003 kn/m Untuk lebih jelana, pembebanan untuk kombinai 3 bia dilihat pada gambar 7. 5

6 nalii Struktur Struktur dianalii dengan menggunakan metode ditribui momen. Hail Perhitungan analii trukturna bia dilihat pada tabel 1. Gambar 7 Beban Untuk Kombinai 3 Tabel 1 Nilai Makimum/Minimum dari 3 Kombinai B C D D B B BC CB CD DC D Reaki Komb , , ,638 85, ,831 17,618 98, ,18 Komb. 1077, ,36 169, , ,39 17,575 98, ,010 Komb ,319 37,806 0,670 89,17 901,00 50,87 99,60 105,399 Mak/Min 1099,319 37,806 0,670 85, ,00 50,87 99, ,18 Momen Komb , , , , ,8 1038,8-98,893 98,893 Komb. -953,85 953,85-997, , , ,77-96,133 96,133 Komb , ,37-917, , , ,861-86,98 86,98 Mak/Min -1067, , , , , ,861-98,893 98,893 Penulangan Pelat Lantai ta Lua tulangan pokok ditentukan dengan memilih nilai ang terbear dari tiga pilihan 0,85 f ' a b 1. f. 0,85 1,5 111, ,159 mm f' f b d 1, ,98 mm 1, 3. f b d 1, ,71 mm Dari ketiga nilai diata, dipilih ang terbear. Maka dipilih nilai lua tulangan ebear 1008,159 mm. Karena tulangan rangkap, maka dipakai lua tulangan 50,080mm Tulangan pokok ang digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter 0. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 6

7 1 1 3, ,080 0,96 mm Dipilih jarak tulangan ebear 00 mm. Maka tulangan pokok ang digunakan pada pelat lantai ata adalah D Lua tulangan bagi ang dibutuhkan aitu ebear 0% dari lua tulangan pokok. Maka lua tulangan bagi di dapat ebagai 0%,b 0% 50, ,80 mm Sarat lua tulangan bagi,b untuk nilai 300 MPa < f < 00 MPa adalah ebagai 0,0018 b h,b 0, mm Karena nilai lua tulangan bagi,b ang dihitung lebih keil dari ang diaratkan, maka digunakan lua tulangan bagi ang diaratkan. Tulangan bagi ang digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 1 1 3, ,796 mm Dipilih jarak tulangan ebear 300 mm. Maka tulangan bagi ang digunakan pada pelat lantai ata adalah D 300. Penulangan Pelat Lantai Pondai Pertama, melakukan perhitungan daa dukung tanah dengan menggunakan metode Terzaghi dan Tomlinon ang menggunakan data-data dari pengujian laboratorium.untuk menghitung daa dukung dengan menggunakan metode ini dibutuhkan beberapa faktor daa dukung ang dapat dihitung euai dengan peramaan ebagai N 8 +,3 / 0-8 +,3 9 / 0-9 8,603 N q / / 0-9,7 N 6 / / 0-9 1,7 Dari faktor daa dukung di ata, maka didapat nilai daa dukung ultimit euai dengan peramaan ebagai q 1,3 C N + γ Z N + 0,5 γ L N ult q γ 3 83,803kN/m Dari dua metode di ata, dipilih nilai daa dukung tanah ang paling keil. Maka dipilih nilai daa dukung tanah ebear 83,803 kn/m. Wilaah tudi berada di Cibubur, Jakarta. Maka dugunakan faktor keamananna adalah,5. Maka didapatkan nilai daa dukung tanah ebagai q q /,5 a ult 83,803/,5 30,99 kn/m Sebelumna udah diebutkan bahwa gaa ang terjadi pada bagian bawah pondai ( BSE ) adalah ebear 338,703 kn/m untuk bentang tiap meter na. Jadi dapat dituli BSE menjadi 338,703 kn/m. Nilai BSE ini dikontrol dengan nilai q a. Maka didapat 7

8 BSE < q a. Maka dimeni pelat pondai aman dan udah ukup untuk digunakan. Lua tulangan pokok ditentukan dengan memilih nilai ang terbear dari tiga pilihan 0,85 f ' a b 1. f. 0,85 1,5 87, ,91 mm f' f b d 1, ,98 mm 1, 3. b d f 1, ,71 mm Dari ketiga nilai diata, dipilih ang terbear. Maka dipilih nilai lua tulangan ebear 7897,91 mm. Dipakai lua tulangan ebear 398,956 mm. Tulangan pokok ang digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter 36. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 1 1 3, , ,673 mm Dipilih jarak tulangan ebear 50 mm. Maka tulangan pokok ang digunakan pada pelat lantai pondai adalah D Lua tulangan bagi ang dibutuhkan aitu ebear 0% dari lua tulangan pokok. Maka lua tulangan bagi di dapat ebagai,b 0% 0% 398, ,791 mm Sarat lua tulangan bagi,b untuk nilai 300 MPa < f < 00 MPa adalah ebagai 0,0018 b h,b 0, mm Karena nilai lua tulangan bagi,b ang dihitung lebih keil dari ang diaratkan, maka digunakan lua tulangan bagi ang diaratkan. Tulangan bagi ang digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 1 1 3, ,796 mm Dipilih jarak tulangan ebear 350 mm. Maka tulangan bagi ang digunakan pada pelat lantai pondai adalah D 350. Penulangan Pelat Dinding Lua tulangan pokok ditentukan dengan memilih nilai ang terbear dari tiga pilihan 0,85 f ' a b 1. f. 0,85 1,5 8, ,103 mm f' f b d 1, ,01 mm 8

9 1, 3. f b d 1, ,857 mm Dari ketiga nilai diata, dipilih ang terbear. Maka dipilih nilai lua tulangan ebear 71,103mm. Lua tulangan ini adalah lua tulangan total. Sedangkan lua tulangan tarik nilaina ama dengan lua tulangan tekan aitu ebagai 1 71, ,051 mm Tulangan pokok ang digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter 3. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 1 1 3, ,051 16,899 mm Dipilih jarak tulangan ebear 00 mm. Maka tulangan pokok ang digunakan pada pelat dinding adalah D3 00. Lua tulangan bagi ang dibutuhkan aitu ebear 0% dari lua tulangan pokok. Maka lua tulangan bagi di dapat ebagai 0%,b 0% 71,103 18,1 mm Sarat lua tulangan bagi,b untuk nilai 300 MPa < f < 00 MPa adalah ebagai 0,0018 b h,b 0, mm Karena nilai lua tulangan bagi,b ang dihitung lebih bear dari ang diaratkan, maka digunakan lua tulangan bagi hail hitungan. 1,b,b 18,1 71,10 mm Tulangan bagi ang digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter 19. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 1 1 3, ,10 38,37 mm Dipilih jarak tulangan ebear 350 mm. Maka tulangan bagi ang digunakan pada pelat lantai pondai adalah D tulangan geer minimal dengan lua per meter panjang bia dihitung ebagai bs 1. v,u 3f ,30 mm 75 f ' b S v,u 100 f 75 1, ,11 mm Dari kedua nilai diata, dipilih ang terbear. Maka dipilih nilai lua tulangan ebear 107,11 mm. Tulangan geer ang 9

10 digunakan adalah tulangan ulir dengan diameter 19. Maka jarak antar tulanganna bia dihitung ebagai 1 1 3, ,11 551,809 mm da arat khuu untuk jarak tulangan geer, aitu haru memenuhi arat eperti 1. Paal 9.6.3, n 1,5.dp ; n 1,5.19 ; n 8,5 dan n 0 mm. Paal , 16.D ; 16.3 ; 51 Dan 8.dp ; 8.19 ; 91 Dari hail perhitungan dan arat di ata, maka dipilih jarak tulangan ebear 500 mm. Maka tulangan geer ang digunakan pada pelat dinding adalah D Kontrol Defleki Defleki jangka panjang dihitung euai dengan ebagai Δ Δ + λ Δ + λ Δ LT L D t LS w 0,076βf d 3 mak 3 0,076 1, ,0 3, 661 7,910 0,0105 in Bear lebar retak makimum ini memiliki bataan eperti ang diebutkan pada tabel.5. untuk box underpa, arat lebar retak ang diizinkan adalah 0,01 in. Maka w mak < 0,01. Jadi dimeni retak makimum maih mauk bata tolerani. Gambar Penulangan Gambar 8 Penulangan Pelat Lantai ta 0,593+1,8 0,36+1,8 0,339 1,68 in Sarat deflekina ebagai L > 0, maka Δ 358,68 > 0 1,68,06 > 0 Nilai defleki euai dengan ang diaratkan. Jadi dimeni pelat ang digunakan aman. Gambar 9 Penulangan Pelat Dinding Kontrol Retak Makimum Maka lebar retak makimum bia dihitung ebagai 10

11 Gambar 10 Penulangan Pelat Lantai Pondai KESIMPULN Berdaarkan analii ang telah dilakukan, maka didapatkan keimpulan ebagai 1. Box underpa diranang dengan menggunakan beton mutu K 500, dan baja tulangan ang digunakan adalah mutu baja BjTD 0.. Dimeni box underpa ang diranang adalah maing maing etebal 60 m untuk pelat lantai ata, pelat lantai pondai, dan pelat dinding. 3. Pada pelat lantai ata, tulangan pokok ang digunakan adalah D Tulangan bagi ang digunakan adalah D Pada pelat lantai pondai, tulangan pokok ang digunakan adalah D Tulangan bagi ang digunakan adalah D Pada pelat dinding, tulangan pokok ang digunakan adalah D3-00. Tulangan bagi ang digunakan adalah D Sedangkan tulangan geer ang digunakan adalah D Dari kontrol defleki didapatkan nilai L ebear,06. Nilai ini telah Δ melewati bata minimal ang diaratkan aitu Dari kontrol retak lentur, didapatkan lebar retak makimum ebear 0,0105 in. Nilai ini lebih keil dari bata makimal ang diaratkan aitu 0,01 in. REFERENSI 1. roni, li. Balok Pelat Beton Bertulang. Yogakarta: Graha Ilmu, roni, li. Kolom Fondai & Balok T Beton Bertulang. Yogakarta: Graha Ilmu, Badan Standar Naional. 00. Baja Tulangan Beton. SNI Badan Standar Naional. 00. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. SNI Badan Standar Naional Pembebanan Untuk Jembatan. RSNI T Badan Standar Naional Tata Cara Perenanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. RSNI Cook, Ronald. 00. Deign Live Load on Box Culvert. Univerit of Florida 8. Iqbal, gu. Daar-daar Perenanaan Jembatan Beton Bertulang. Jakarta: PT. Mediataman Saptakara, Naw, Edward G. Beton Bertulang Suatu Pendekatan Daar. New Jere: Univerita Negeri New Jere,