PERHITUNGAN STRUKTUR BOX CULVERT

Transkripsi

1 A. DATA BOX CULVERT h1 ta c ts d H h2 h3 L DIMENSI BOX CULVERT 1. Lebar Box L = 5,00 M 2. Tinggi Box H = 3,00 M 3. Tebal Plat Lantai h1 = 0,40 M 4. Tebal Plat Dinding h2 = 0,35 M 5. Tebal Plat Pondasi h3 = 0,35 M DIMENSI DINDING SAYAP 1. Panjang Dinding Sayap c = 2,00 M 2. Tinggi Dinding Sayap Bagian Ujung d = 1,50 M 3. Tebal Dinding Sayap tw = 0,25 M DIMENSI LAIN - LAIN 1. Tebal Plat Injak ts = 0,20 M 2. Tebal Lapisan Aspal ta = 0,05 M 3. Tinggi Genangan Air Hujan th = 0,05 M

2 B. BAHAN STRUKTUR Mutu Beton : K Kuat tekan beton f = 0,83 x K 10 = 14,525 MP Modulus elastik E = 4700 x f = MP Angka poisson ϑ = 0,20 Modulus geser G = E [2 x (1 + θ)] = 7464 MP Koefisien muai panjang untuk beton, α = 1.0E - 05 /C Mutu Baja : Untuk baja tulangan dengan Ø > 12 mm : U- 39 Tegangan leleh baja, f = U x 10 = 390 MP Untuk baja tulangan dengan Ø 12 mm : U- 24 Tegangan leleh baja, f = U x 10 = 240 MP Berat Jenis Bahan : Berat beton bertulang, w = 25 kn M Berat beton tidak bertulang (beton rabat), w = 24 kn M Berat aspal padat, w = 22 kn M Berat jenis air, w = 9,8 kn M Berat tanah dipadatkan w = 17,20 kn M

3 C. ANALISIS BEBAN 1. BERAT SENDIRI Faktor Beban Ultimit (KMS) = 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 box culvert dihitung dengan meninjau selebar 1 m (tegak lurus bid. gambar) sebagai berikut : a. Berat sendiri plat lantai (Q ) h x w = 10 kn M b. Berat sendiri plat dinding, (P ) H x h x w = 26,25 kn PMS PMS QMS H L

4 2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) Faktor Beban Ultimit (KMA) = 2,0 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) 2) Genangan air hujan jika sistim drainase tidak bekerja dengan baik, NO JENIS TEBAL (M) BERAT (kn/m³) BEBAN (kn/m) 1 Lapisan Aspal Air Hujan Total Beban Mati Tambahan (QMA) 1.59 QMA H L

5 3. BEBAN LALU - LINTAS 3.1. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor Beban Ultimit (KTD) = 2,0 Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (Uniformly Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti pd Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kpa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q = 8.0 kpa untuk L 30 m q = 8.0 *( / L ) kpa untuk L > 30 m Gambar 1. Beban lajur "D" Gambar 2. Intensitas Uniformly Distributed Load (UDL) Untuk panjang bentang, L = 5,00 m q = 8,00 kpa KEL mempunyai intensitas, p = 44,00 kn/m 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

6 Gambar 3. Faktor beban dinamis (DLA) Untuk harga, L = 5.50 DLA = 0.4 Beban hidup pada lantai, Q = 8,00 kn/m P = (1 + DLA) x p = 61,60 kn PTD Q TD H L

7 3.2. BEBAN TRUK "T" (TT) Faktor Beban Ultimit (KTT) = 2,0 Beban hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang besarnya, T = 100 kn Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk diambil (DLA) = 0,40 Beban truk "T" (PTT) ( 1 + DLA ) x T = 140,00 kn PTT PTT H Akibat beban "D" MTD = {(1/12 x QTD x L2) + (1/8 x PTD x L)} = knm Akibat beban "T" MTT = 1/8 x PTT x L = 87.5 knm L Untuk pembebanan lalu-lintas, digunakan beban "T" yang memberikan pengaruh momen lebih besar dibandingkan beban "D". MTD < MTT

8 4. GAYA REM (TB) Faktor Beban Ultimit (KTB) = 2,0 Pengaruh percepatan dan pengereman lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang jembatan dan dianggap bekerja pada permukaan lantai kendaraan. Besar gaya rem diperhitungkan sebesar 5% dari beban "D" tanpa faktor beban dinamis. Gaya rem per meter lebar (TTB) 5% x {( q x L) + p } = 4,20 kn TTB TTB H L 5. TEKANAN TANAH (TA) Faktor Beban Ultimit (KTA) = 1,25 Pada bagian tanah di belakang dinding abutment yang dibebani lalu-lintas, harus diperhitungkan adanya beban tambahan yg setara dengan tanah setebal 0.60 m yang berupa beban merata ekivalen beban kendaraan pada bagian tersebut. Tekanan tanah lateral dihitung berdasarkan harga nominal dari berat tanah ws, sudut gesek dalam Ø, dan kohesi c dengan : ws' = ws = tan (K x tan ) dengan faktor reduksi untuk K C = K x C dengan faktor reduksi untuk c' K = 0,70 = 1,00

9 Koefisien tekanan tanah aktif, K = tan (45 x 2 ) Berat tanah dipadatkan W = 17,20 kn M Sudut gesek dalam = 30 Kohesi C = 0 kpa Faktor reduksi untuk sudut gesek dalam K = 0,70 = tan (K x tan ) =0,70 x 0,50 = 0,35 rad = 19,29 Koefisien tekanan tanah aktif K = tan ( 45 2 ) = 0, Beban tekanan tanah pd plat dinding Q = 0,60 x W x K = kn/m Q = Q + (H x W x K ) = kn/m QTA1 QTA1 H QTA2 L QTA2 6. BEBAN ANGIN (EW) Faktor Beban Ultimit (KEW) = 1,20 Gaya angin tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus : T = 0,0012 x C x (V ) kn m, dimana C = 1,20 Kecepatan angin rencana V = 35 m det Beban angin tambahan yang meniup T = 0,0012 x C x (V ) = 1,764 kn m

10 bidang samping kendaraan : 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 1 Beban akibat transfer beban angin ke lantai jembatan, Q = 2 h x x T = 1,008 kn m TEW h h/2 Q EW X Q EW QEW H L 7. PENGARUH TEMPERATUR (ET) Faktor Beban Ultimit (KET) = 1,20 Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur yang timbul akibat pengaruh temperatur, diambil perbedaan temperatur yang besarnya setengah dari selisih antara temperatur maksimum dan temperatur minimum rata-rata pada lantai jembatan. Temperatur maksimum rata-rata T = 40 C

11 Temperatur minimum rata-rata T = 15 C Koefisien muai panjang untuk beton α = 1.0E-05 / C Modulus elastis beton E = MP Perbedaan temperatur pada plat lantai T = (T T ) = 12,50 C 2 8. BEBAN GEMPA (EQ) 8.1. BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN Faktor Beban Ultimit (KET) = 1,20 Beban gempa rencana dihitung dengan rumus : Dimana. T = Gaya geser dasar total pada arah yang ditinjau (kn) K = Koefisien beban gempa horisontal I = Faktor kepentingan T = K x I x W K = C x S W = Berat total struktur yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan C = Koefisien geser dasar untuk wilayah gempa, waktu getar, dan kondisi tanah S = Faktor tipe struktur yang berhubungan dengan kapasitas penyerapan energi gempa (daktilitas) dari struktur jembatan. Waktu getar struktur dihitung dengan rumus : T = 2 x π x W g x K

12 g = percepatan gra itasi (= 9,80 m det ) K = kekakuan struktur yang merupakan gaya horisontal yg diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan (kn/m) Lokasi di wilayah gempa 3. Kondisi tanah dasar termasuk sedang (medium). Koefisien geser dasar ( C = 0,18 ) Untuk struktur dg daerah sendi plastis beton bertulang, maka faktor jenis struktur S = 1.0 x F dengan, F = x n dan F harus diambil 1 F = faktor perangkaan n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral. Untuk nilai n = 2 maka F = * n = 1,200 S = 1.0 * F = 1,200 Koefisien beban gempa horisontal, Kh = C x S = 0,216 Untuk jembatan yang memuat > 2000 kendaraan / hari, jembatan pada jalan raya utama atau arteri, dan jembatan dimana terdapat route alternatif, maka diambil factor kepentingan, I = 1,00 Gaya gempa T = K x I x W Gaya inersia akibat gempa didistribusikan pada joint pertemuan plat lantai dan plat dinding sebagai berikut W = Q + Q x L + P 2 2 = 42,100 kn T = K x I x W = 9,0936 kn

13 TEQ TEQ H L 8.2. TEKANAN TANAH DINAMIS AKIBAT GEMPA Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah dinamis dihitung dengan menggunakan koefisien tekanan tanah dinamis (RKaG) sebagai berikut : θ = tan (K ) cos ( θ) K = cos θ x [ 1 + (sin x sin( θ) cos θ ] K = K K Tekanan tanah dinamis p = H x W x K kn m H = 3,00 m K = 0, K = 0,216 W = 17,20 kn M = 0,35 rad θ = tan (K ) = 0, K = cos ( θ) = 0, cos θ x 1 + (sin x sin( θ) = 1, cos θ cos ( θ) cos θ x [ 1 + (sin x sin( θ) cos θ ] = K = K K = 0, Q = H x W x K = 36,285 kn m

14 QEQ QEQ H L 9. KOMBINASI PEMBEBANAN NO BEBAN TETAP JENIS BEBAN FAKTOR BEBAN KOMB -1 KOMB -2 KOMB Berat sendiri (MS) KMS Beban mati tambahan (MA) KMA Tekanan tanah (TA) KTA BEBAN KENDARAAN 4. Beban truk "T" (TT) KTT Gaya rem (TB) KTB BEBAN LINGKUNGAN 6. Beban angin (EW) KEW Pengaruh temperatur (ET) KET Beban gempa statik (EQ) KEQ Tekanan tanah dinamis (EQ) KEQ ANALISIS MEKANIKA STRUKTUR Analisis mekanika struktur dilakukan dgn komputer menggunakan Program SAP2000 dengan pemodelan Frame-2D untuk mendapatkan nilai momen, gaya aksial, dan gaya geser. Input data dan hasil analisis struktur dengan SAP2000 dapat dilihat pada gambar berikut.

15 Beban Mati (MS) Beban Mati Tambahan (MA)

16 Beban Truk T (TT) Gaya Rem (TB)

17 Tekanan Tanah (TA) Beban Angin (EW)

18 Pengaruh Temperatus (ET) Beban Gempa (EQ)

19 Tekanan Tanah Dinamis Akibat Gempa Proses Analisis Struktur Oleh SAP2000 Sukses

20 Gambar Bidang Momen Akibat Kombinasi Pembebanan 1 (Komb. 1) Gambar Bidang Momen Akibat Kombinasi Pembebanan 2 (Komb. 2)

21 Gambar Bidang Momen Akibat Kombinasi Pembebanan 3 (Komb. 3) Gambar Gaya Gesr Akibat Kombinasi Pembebanan 1 (Komb. 1)

22 Gambar Gaya Gesr Akibat Kombinasi Pembebanan 2 (Komb. 2) Gambar Gaya Gesr Akibat Kombinasi Pembebanan 3 (Komb. 3)

23 Gambar Gaya Normal/Aksial Akibat Kombinasi Pembebanan 1 (Komb. 1) Gambar Gaya Normal/Aksial Akibat Kombinasi Pembebanan 2 (Komb. 2)

24 Gambar Gaya Normal/Aksial Akibat Kombinasi Pembebanan 3 (Komb. 3) Modifikasi ACI ke SNI Untuk Perhitungan Beton Bertulang

25 Jumlah Luas Tulangan Pada Masing Masing Elemen Box Culvert Distribusi Tulangan Di Tiap Tiap Segmen Plat Lantai Box Culvert

26 Jumlah Luas Tulangan Lapangan Pada Plat Lantai Box Culvert Jumlah Luas Tulangan Tumpuan Pada Plat Lantai Box Culvert

27 Distribusi Tulangan Di Tiap Tiap Segmen Plat Dinding Box Culvert Jumlah Tulangan Dinding Dengan Gaya Geser Terbesar PERHITUNGAN BETON SECARA MANUAL

28 Acuan Normatif : 1. BMS 892 tentang Standar Gorong Gorong Persegi Beton Bertulang Departemen Pekerjaan Umum 2. Pedoman Gambar Standar Pekerjaan Jalan Dan Jembatan Departemen Pekerjaan Umum 3. Survai Dan Desain Jembatan (Modul 1) Tentang Beban & Kriteria Perencanaan Departemen Pekerjaan Umum 4. Survai Dan Desain Jembatan (Modul 3) Tentang Desain Geometrik & Bangunan Atas Departemen Pekerjaan Umum 5. Survai Dan Desain Jembatan (Modul 4) Tentang Bangunan Bawah Jembatan Departemen Pekerjaan Umum 6. Survai Dan Desain Jembatan (Modul 5) Tentang Oprit & Bangunan Pelengkap Departemen Pekerjaan Umum 7. Survai Dan Desain Jembatan (Modul 6) Tentang Perkiraan Biaya Departemen Pekerjaan Umum 8. SK SNI T : Tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Untuk Bangunan Gedung 9. N. I. : Perhitungan Struktur Box Culvert 10.