Prakata Pedoman Perenanaan Lantai Jembatan Rangka Baja Dengan Menggunakan Corrugated Steel Plate (CSP) diperiapkan oleh Panitia Teknik Standardiai Bidang Kontruki dan Bangunan melalui Gugu Kerja Bidang Rekayaa Balai Jembatan dan Bangunan Pelengkap Jalan pada Sub Panitia Teknik Standariai Bidang Praarana Tranportai. Pedoman ini diprakarai oleh Puat Litbang Praarana Tranportai, Badan Litbang ex. Departemen Permukiman dan Praarana Wilayah. Pedoman ini membaha maalah perenanaan lantai jembatan pada jembatan rangka dengan menggunakan Corrugated Steel Plate (CSP). Dari pedoman ini diharapkan dapat membantu bagi intani terkait, perenana maupun pelakana di dalam penggunaan CSP ebagai item lantai jembatan pada jembatan rangka baja. Tata ara penulian ini diuun mengikuti Pedoman BSN No. 8 Tahun 2000 dan dibaha dalam forum konenu yang melibatkan naraumber, pakar dan takeholder Praarana Tranportai euai ketentuan Pedoman BSN No. 9 tahun 2000. i
Pendahuluan Sitem lantai jembatan dengan menggunakan Corrugated Steel Plate (CSP) banyak digunakan pada dekade ini. Di Indoneia, item lantai jembatan pada jembatan rangka baja yang difabrikai pada tahun 1995 keata dapat dijumpai pada banyak tempat, eperti di kawaan Pantura mialnya jembatan Eretan, Kalimenir, Sewo, Cilamaya, Betokan, dan Cilet. Sitem jembatan yang menggunakan CSP ini merupakan item kompoit apabila truktur pelat beton dengan baja bekerja eara beramaan dan merupakan atu keatuan. Dalam item kompoit, pelat baja (CSP) terebut berfungi ebagai tulangan yang dapat memikul tegangan tarik. Tetapi apabila truktur terebut tidak bekerja ebagai kompoit, maka dapat dipatikan bahwa orrugated teel terebut hanya berfungi ebagai bekiting aja. Hal yang menarik dari beberapa jembatan item CSP terebut adalah telah terjadi keruakan lantai eara dini pada lantai. Keruakan-keruakan terebut telah diteliti melalui uatu kegiatan ekperimental dengan membuat beberapa model benda uji. Hail pengujian menunjukkan bahwa CSP tidak bekerja eara kompoit penuh. Penempatan penghubung geer dan modifikai tulangan pada CSP telah meningkatkan kapaita pelat. Sehingga pemakaian CSP untuk lantai jembatan diperlukan adanya modifikai tulangan dan penempatan penghubung geer pada CSP untuk menjamin bahwa lantai jembatan mampu menerima beban lalu linta.
Perenanaan lantai jembatan rangka baja dengan menggunakan orrugated teel plate (CSP) 1 Ruang lingkup Pedoman ini membaha maalah perenanaan item lantai jembatan rangka baja dengan menggunakan Corrugated Steel Plate (CSP). 2 Auan normatif SNI 03-1725-1989, Tata ara perenanaan pembebanan jembatan jalan raya SNI 03-2833-1992, Tata ara perenanaan ketahanan gempa untuk jembatan jalan raya SNI 07-0358-1989, Baja, peraturan umum pemerikaan SNI 07-0722-1989, Baja anai pana untuk kontruki umum SNI 07-0950-1989, Pipa dan pelat baja bergelombang lapi eng SNI 07-3014-1992, Baja untuk keperluan rekayaa umum SNI 07-2052-2002, Baja tulangan SNI 07-6401-2000, Speifikai kawat baja dengan proe anai dingin untuk tulangan beton SNI 07-6764-2002, Speifikai baja truktural T-14-2004, Perenanaan truktur beton untuk jembatan Pd.T-04-2004-B, Pedoman perenanaan beban gempa untuk jembatan 3 Itilah dan definii Itilah dan definii yang digunakan dalam pedoman ini ebagai berikut : 3.1 pelat baja bergelombang (orrugated teel plate) pelat baja yang mempunyai bentuk bergelombang yang elanjutnya diingkat CSP 3.2 penghubung geer uatu bagian truktur yang menghubungkan dua bahan atau lebih yang berbeda ehingga dapat bekerja berama-ama (kompoit) 3.3 truktur kompoit uatu bentuk truktur yang dapat terdiri ata dua bahan atau lebih yang berbeda yang bekerja berama-ama dalam menahan beban yang bekerja 1 dari 29
4 Peryaratan-peryaratan 4.1 Peryaratan umum Peryaratan umum ini memuat hal-hal yang umum dan ifatnya non tekni namun perlu diperhatikan dalam perenanaan maupun pelakanaan. Para pelakana dalam melakanakan tuganya untuk membangun jembatan tidak akan terlepa dari kewajiban untuk melakanakan berbagai analii, ara atau perhitungan yang dapat menjamin bahwa lantai jembatan yang dibangunnya akan anggup memikul beban-beban yang ditetapkan pada pedoman perenanaan item lantai jembatan rangka baja dengan menggunakan Corrugated Steel Plate (CSP). Sehubungan dengan peatnya ilmu pengetahuan dan teknologi kontruki erta tranportai, perenana haru elalu mengikuti perkembangan dan perubahan-perubahan yang terjadi. Bila terdapat perubahan-perubahan yang mendaar dan ignifikan maka perenana haru egera memperiapkan bahan-bahannya dan mendikuikannya dengan pihak/klien yang berwenang. 4.2 Peryaratan tekni Peryaratan teknik membaha ketentuan-ketentuan teknik yang haru diperhatikan dalam perenanaan atau pelakanaan. Dimana etiap bagian truktur jembatan haru tahan terhadap beban renana, gaya yang bekerja dan berbagai pengaruhnya. Seluruh gaya/beban yang mungkin terjadi pada lantai jembatan elama umur renana haru diterapkan. 4.2.1 Peryaratan bahan CSP Bahan baja CSP yang digunakan mempunyai tegangan leleh tarik minimum 230 MPa dengan panjang elongai (elongation gauge length) minimum 16 % pada pajang benda uji 200 mm. Ketebalan minimum pelat CSP adalah 4,5 mm. Kompoii bahan pembentuk CSP elain bei adalah ebagai berikut : Tabel 1 Kompoii material untuk CSP No. Bahan Mak. % 1. Karbon 0,15 2. Phophor 0,05 3. Sulfur 0,05 4. Manganee 0,60 5. Silion 0,35 Pelapian anti karat dengan ara galvani elup pana (hot dip galvanized) dengan ketebalan lapian 610 gr/m2 (ASTM A 123 atau AS 1650). Kompoii bahan galvani makimum adalah untuk Zn 99,88 % dan Al 0,02 %. 4.2.2 Peryaratan bahan baja tulangan Bahan baja tulangan yang digunakan euai dengan ketentuan pada SNI 07 2052 2002. Kuat leleh minimum baja tulangan polo 240 MPa dan untuk tulangan ulir 390 MPa. Modulu elatiita diambil ebear 200000 MPa. Kawat untuk mengikat tulangan haru berupa kawat ikat baja lunak euai dengan SNI 07 6401-2000. 4.2.3 Peryaratan beton Kuat tekan beton karakteritik pada umur 28 hari minimum ebear 30 MPa berdaarkan uji tekan ilinder. 2 dari 29
5 Perenanaan 5.1 Daar perenanaan 5.1.1 Hubungan tidak kompoit Struktur kompoit adalah truktur yang tediri dari dua jeni bahan kontruki yang berbeda yang diatukan dengan bagian penyambung, yang lebih dikenal dengan penghubung geer (hear onnetor). Penghubung geer ini dipaang untuk menghubungkan dua bahan terebut ehingga eara berama-ama dapat memikul beban yang bekerja pada truktur. Untuk memahami konep perilaku kompoit, pertama-tama tinjaulah uatu balok yang tidak kompoit berikut ini: P Beton Baja Gambar 1 Struktur balok tidak kompoit Jika geekan antara beton dan pelat baja diabaikan, maka beton dan pelat baja maingmaing memikul momen eara terpiah. Permukaan bawah beton mengalami perpanjangan akibat deformai tarik, edangkan permukaan ata baja akan mengalami perpendekan akibat deformai tekan. Apabila lekatan beton terhadap pelat baja diabaikan, maka tidak ada gaya geer horiontal yang bekerja pada bidang kontak terebut. Diagram tegangan - regangan yang bekerja pada truktur tidak kompoit diajikan dalam Gambar 4. ebagai berikut: Beton + k Baja e - k e t Regangan Slip Gambar 2 Diagram regangan truktur balok tidak kompoit Dengan memperhatikan ditribui regangan yang terjadi, terlihat bahwa pada kau ini terdapat dua gari netral. Gari netral pertama terletak pada titik berat pelat beton, dan gari netral yang kedua terletak pada titik berat pelat baja. 5.1.2 Hubungan kompoit empurna Apabila truktur bekerja kompoit empurna, maka lip antara beton dengan pelat baja tidak akan terjadi. Konep analii penampang kompoit penuh didaarkan pada dua kondii, yaitu kondii elati dan non elati. Kondii elati adalah kondii dimana baik beton maupun pelat baja maih berada dalam bata-bata elati. Pada kondii inelati, pembahaan dibatai pada keadaan plati. Beberapa bataan dalam analii truktur kompoit ini diantaranya adalah: 3 dari 29
1) defleki vertikal mempunyai nilai yang ama untuk kedua elemen, hal ini berarti tidak ada gap antara beton dengan pelat baja; 2) penampang tetap rata baik ebelum atau eudah dibebani, deformai geer antara dua elemen diabaikan; 3) perilaku bahan yang digunakan adalah tidak elati linier ehingga retak dan keplatian beton diperhitungkan; 4) jarak antar penghubung geer adalah ama; 5) friki antara beton dengan pelat baja tidak diperhitungkan. Gaya geer pada bidang bata epenuhnya diambil oleh penghubung. P Beton P Baja Gambar 3 Struktur balok kompoit Beton e o + Baja - k Gambar 4 Diagram tegangan regangan truktur balok kompoit e t 5.2 Penghubung geer 5.2.1 Pendahuluan Gaya yang terjadi pada hubungan beton dengan baja diebut gaya geer longitudinal. Penghubung terebut dapat berupa item baut atau la. Pengaruh pemaangan penghubung geer pada perilaku tegangan lentur dan geer dapat dilihat pada Gambar berikut : tanpa interaki interaki penuh tegangan lentur tegangan geer Gambar 5 Efek penghubung geer pada tegangan lentur dan geer 4 dari 29
5.2.2 Cara kerja dari penghubung geer 5.2.2.1 Lekatan Gaya geer yang teralurkan dari baja ke beton diaumikan terjadi oleh adanya lekatan atau adei pada permukaan baja-beton. Hail uji menunjukkan bahwa tegangan lekatan antara baja dengan beton relatif rendah, ehingga untuk keperluan perenanaan nilai terebut dibatai. Pembataan ini dimakudkan untuk mengadakan margin keamanan tambahan terhadap pengaruh yang tak dapat diperhitungkan dengan baik eperti uut beton, lekatan yang rendah pada permukaan bagian bawah baja dan tegangan akibat perubahan uhu. Penelitian pada kekuatan bata item lekatan memperlihatkan bahwa pada beban yang tinggi, tegangan lekat yang terhitung relatif keil, yang diakibatkan oleh perkembangan retak dan keruntuhan lekatan lokal [9]. Jika terjadi keruntuhan geer longitudinal, maka hal itu terjadi pada permukaan angat bervariai, dan tidak terjadi pada eluruh keliling permukaan penampang baja. Daya lekat pada antar muka (interfae) baja-beton dapat bekerja pada beban rendah, namun pada beban tinggi akan terjadi keruakan dan keruakan ini tidak dapat dibentuk lagi. Selain itu daya lekat juga dapat diruak oleh adanya pelumaan pada aat ebelum pengeoran beton. Dengan alaan terebut maka pada beberapa peraturan tidak mengijinkan pereanaan dengan metoda kekuatan bata digunakan untuk item kompoit tanpa menggunakan penghubung geer [7]. 5.2.2.2 Penghubung geer tipe headed tud Penghubung geer yang ering digunakan adalah tipe headed tud. Rentang diameter tud adalah 13 mm ampai 25 mm, dengan panjang (h) dari 65 mm ampai 100 mm, mekipun kadang-kadang digunakan tud yang lebih panjang. Beberapa peraturan, eperti Britih ode, menyaratkan kuat tarik ultimit tud tidak kurang dari 450 MPa dan elongai tidak kurang dari 15%. Keuntungan menggunakan penghubung geer tipe tud adalah pengelaan epat, edikit menghalangi penulangan dan kekuatan dan kekakuan yang ama terhadap pada egala arah. Tidak kurang dari 1.5 d Gambar 6 Penghubung geer tipe headed tud Ada dua hal yang berpengaruh dalam menentukan diameter tud. Pertama adalah proe pengelaan, yang mana akan emakin ulit dan mahal jika dilakukan pada diameter diata 20 mm, dan yang lain adalah tebal pelat (t) dimana tud akan dilakan. Hail penelitian menunjukkan bahwa tud akan menapai kekuatan penuh jika raio d/t lebih keil dari 2,7. Sedangkan pada truktur pelat yang mengalami fluktuai tegangan tarik, d/t tidak boleh lebih bear dari 1,5. Bahkan peraturan Inggri, BS5400 Part 5, penghubung geer tipe tud ini tidak diperbolehkan digunakan pada pelat beton kompoit [2]. 5 dari 29
5.2.2.3 Penghubung geer pada pelat orrugated yang ditakik Bahan pelat ini ering digunakan ebagai form work permanen pada pelat lantai dan dikenal ebagai pelat kompoit. Tipikal penampang dapat diliha pada Gambar 7. Penghubung geer dapat berupa takikan, tonjolan pada pelat atau pemaangan penghubung lain. Bagian penampang AA yang memperlihatkan tonjolan Gambar 7 Penampang umum pelat kompoit 5.2.3 Perhitungan penghubung geer Kekuatan dari item penghubung geer dipengaruhi oleh beberapa hal eperti : 1) jumlah penghubung geer; 2) tegangan longitudinal rata-rata dalam pelat beton diekeliling penghubung; 3) ukuran, penataan dan kekuatan tulangan pelat diekitar penghubung; 4) ketebalan beton diekeliling penghubung; 5) derajat kebebaan dari etiap daar pelat untuk bergerak eara lateral dan kemungkinan terjadinya gaya tarak ke ata (up lift fore) pada penghubung; 6) daya lekat pada antar muka beton-baja; 7) kekuatan pelat beton; 8) tingkat kepadatan pada beton diekeliling pada etiap daar penghubung. Kuat geer renana penghubung geer diambil dari nilai terendah yang didapat dari hubungan berikut : dan P P Rd Rd 2 φv 0,8f uπd (1) 4 2 φ 0,29d f E (2) v m dengan pengertian : P Rd : kuat geer renana penghubung geer (N) φ v : faktor reduki kekuatan geer (0.8) f u : kuat tarik ultimit baja (N/mm 2 ) f : kuat tekan beton ilinder (N/mm 2 ) E m : modulu elatiita beton (N/mm 2 ) d : diameter tud (mm) h : tinggi tud (mm) 6 dari 29
5.3 Gaya geer longitudinal pada pelat kompoit 5.3.1 Metoda m-k Efektifita penghubung geer dapat dipelajari melalui uji beban pada pelat kompoit yang ditumpu ederhana, eperti pada Gambar 8. Panjang pan geer, L, biaanya diambil L/4 dimana L adalah panjang benda uji. Terdapat tiga bentuk kegagalan yang mungkin terjadi, yaitu : 1. pada lentur 2. pada geer longitudinal 3. pada geer vertikal Gambar 8 Penampang kriti untuk pelat kompoit titik berat pelat Lua Ap Tegangan runtuh Gambar 9 Tahanan lentur dari pelat kompoit Gambar 10 Definii dari m dan k Prakiraan bentuk kegagalan truktur bergantung pada raio L terhadap tebal efektif pelat d p (Gambar 11). Hail uji diplotkan dalam diagram V/bd p dan A p /bl (Gambar 10). Pada nilai L/dp yang tinggi, akan terjadi kegagalan lentur. Momen lentur makimum M u, diberikan oleh M u VL (3) dengan pengertian : M u : momen lentur makimum V : gaya geer vertikal makimum Keruntuhan geer dimodelkan oleh teori plati, dimana emua tulangan telah mengalami leleh dan ebagai peryaratan keetimbangan terdapat tegangan pada beton ebear 7 dari 29
0,85f. Lengan momen lebih keil dari pada d p, tetapi ebagai prakiraan bearnya momen lentur makimum diambil: M A f d (4) u p yp p Dari peramaan (3) akan diperoleh : V bd p M u p yp (5) bd p L A f bl Pada nilai L /d p yang rendah, kegagalan geer akan terjadi. Tegangan vertikal rata-rata pada beton eara pendekatan kaar ebear V/bd p. Kegagalan geer vertikal direpreentaikan oleh gari miring pada Gambar 10. Kegagalan geer longitudinal yang terjadi pada nilai antara L /d p, didekati oleh hubungan, V Ap m + k bd p bl (6) atau dalam bentuk lain, peramaan (5) dapat ditulikan, A p V bd p f m + k bl f (7) dengan pengertian : f : mutu beton m, k : kontanta yang diperoleh dari pengujian 5.4 Kapaita penampang pelat CSP 5.4.1 Kapaita lentur Bentuk penampang truktur pelat kompoit yang akan dibuat ebagai model perhitungan adalah ebagai berikut: B A d d b H h t A b Gambar 11 Bentuk penampang truktur kompoit beton dengan pelat baja 8 dari 29
dengan pengertian : B lebar orrugated terpaang H tinggi pelat kompoit b lebar pelat baja bagian ata dan bawah t tebal pelat baja h tinggi pelat baja A lua tulangan tekan A lua tulangan tarik d jarak puat tulangan tekan ampai erat tekan ata beton d jarak puat tulangan tarik ampai erat tekan ata beton Untuk analii, berikut: bentuk penampang kompoit pada Gambar 5 diidealiaikan ebagai b A ε d 3 C T 4 d 4 a ε 3 d 1 d 2 A 3 T 3 ε 2 A 2 T 2 ε 1 T 1 A 1 Gambar 12 Idealiai bentuk penampang truktur kompoit dimana: b lebar efektif pelat A jumlah lua tulangan tekan A 1 jumlah lua pelat orrugated bagian bawah A 2 jumlah lua pelat orrugated bagian tengah A 3 jumlh lua pelat orrugated bagian punak d 1 jarak dari titik berat lua A 1 ampai erat ata tekan beton d 2 jarak dari titik berat lua A 2 ampai erat ata tekan beton d 3 jarak dari titik berat lua A 3 ampai erat ata tekan beton d 4 jarak dari puat tulangan tekan ampai erat ata tekan beton C gaya tekan beton T 4 gaya tekan tulangan dengan lua A 4 T 3 gaya tarik tulangan dengan lua A 3 T 2 gaya tarik tulangan dengan lua A 2 T 1 gaya tarik tulangan dengan lua A 1 Kapaita momen ultimit M u dapat diperoleh dari hubungan ebagai berikut : a M u φ 0.85f ba d + Af { d d } (8) 2 9 dari 29
5.4.2 Kapaita geer pon Pelat kompoit harulah direnanakan untuk mampu menerima beban terpuat, eperti beban roda, dan ada kemungkinan ketahanan terhadap geer pon merupakan hal yang kriti dan menentukan. keliling kriti lua terbebani Gambar 13 Keliling kriti dalam geer pon Kegagalan diaumikan terjadi pada keliling kriti, C p, yang mana didefiniikan ebagai pelat beton bertulang. Dengan lua beban a p kali b p dan terebarkan melewati lapian diata pelat h f ebear 45 o, eperti pada Gambar 13, maka bear C p dihitung dari : p ( 2d p + a p 2h ) + 2bp hf C 2 π h + 2 + 8 (8) Kuat geer nominal (V n ) pelat lantai akibat beban pon diperoleh dari hubungan ebagai berikut : dan V C h f (9) f n v p v 1 2 1 6 + β h f 0,34 f (10) dengan pengertian : V n : kuat geer nominal terhadap beban pon (N) C p : kelilling kriti yang didefiniikan oleh Peramaan (8) (mm) h : tebal pelat (mm) f v : kuat geer beton yang didefiniikan oleh Peramaan (10) (N/mm 2 ) f : kuat tekan beton ilinder (N/mm 2 ) β h : perbandingan antara ukuran terpanjang dari lua efektif geer penampang yang dibebani, terhadap ukuran penampang yang diukur tegak luru pada ukuran terpanjang terebut. Variabel-variabel lain dapat dilihat pada Gambar 13. 10 dari 29
5.5 Penulangan 5.5.1 Pemaangan penghubung geer dengan baja tulangan Hail penelitian mengenai keruakan lantai jembatan item CSP menunjukkan bahwa alah atu penyebab keruakan lantai jembatan adalah karena antara lantai beton dengan CSP tidak bekerja kompoit penuh, dimana pada beban tertentu hubungan beton dengan CSP lepa. Untuk menjamin beton dengan CSP bekerja kompoit penuh maka diperlukan ambungan geer (hear onnetor) eperti pada Gambar 14. Gambar 14 Pemaangan hear onnetor bei tulangan pada CSP Penghubung geer dapat terbuat dari bei tulangan ulir D16 yang dilengkungkan dilakan ke pelat CSP. Dengan pemaangan ini maka antara beton dengan pelat CSP akan bekerja berama-ama dalam merepon beban yang bekerja. 5.5.2 Pemaangan hear onnetor dengan baut pada CSP Alternatif lain dalam pemaangan ambungan geer dapat digunakan baut diameter M16 grade 8.8, eperti pada Gambar 15. Gambar 15 Pemaangan hear onnetor baut pada CSP 11 dari 29
6 Pelakanaan Pelat CSP yang akan digunakan haru telah diproteki terhadap karat dengan ara galvani elup pana (hot dip galvanized), eperti yang diuraikan pada Bagian 4.2.1. Pelat CSP dipaang melintang terhadap arah memanjang jembatan rangka baja dan menumpu pada balok melintang (tringer). 12 dari 29
Lampiran A ( normatif ) Mulai Perhitungan pembebanan di ata lantai jembatan Perenanaan truktur pelat lantai jembatan rangka baja Maa Operaional / Maa Layan Jembatan Rangka Baja Apakah jembatan maih dapat memikul kondii pembebanan aat ini? Ya Kondii Jembatan Maih Baik dan Tidak Perlu Perkuatan Tidak Perlu Perenanaan Ulang Pengujian Elemen Struktur Pelat Lantai Jembatan Rangka Baja Sitem CSP : Pengujian Mutu Beton : Kuat Tekan Pengujian Material CSP : Kuat Tarik Pengujian Tulangan : Kuat Tarik Pemaangan Shear Connetor : Baut, La, Tulangan Perenanaan Struktur Pelat Lantai Jembatan Rangka Baja Sitem CSP : Perenanaan Struktur Kompoit Penuh Perenanaan Struktur Kompoit Sebagian Tidak Apakah dari hail perenanaan telah memenuhi yarat kekuatan, kenyamanan, dan tabilita? Ya eleai 13 dari 29
Lampiran B ( informatif ) Contoh perenanaan Perhitungan Mekanika Teknik Balok Di Ata Tiga Tumpuan y,v L/2 P P w x,u A L B L C GAMBAR 1 BALOK DI ATAS TIGA TUMPUAN karena truktur dan pembebanan imetri, maka model diata diederhanakan bb: y,v P A L/2 x w B M x,u R A L V GAMBAR 2 STATIS TAK TENTU ORDE 1 w adalah berat endiri balok 1,792 t/m P adalah beban kendaraan 20,000 t L 1,700 m Penurunan rumu untuk menari defleki, momen lentur, gaya geer, dan reaki perletakan: Berdaarkan GAMBAR 2, akibat beban merata w: M x 2 wl 3 x 4 x 8 L L 2 2 wl Q 3 8 8 x L 14 dari 29
jarak x (m) w (t/m) Mx Q (t) 0,000 1,792 0,000 1,142 0,425 1,792 0,324 0,381 0,638 1,792 0,364 0,000 0,850 1,792 0,324-0,381 1,275 1,792 0,000-1,142 1,700 1,792-0,647-1,904 2,125 1,792 0,000-1,142 2,550 1,792 0,324-0,381 2,763 1,792 0,364 0,000 2,975 1,792 0,324 0,381 3,400 1,792 0,000 1,142 Berdaarkan GAMBAR 2, akibat beban kendaraan P: L 5Px 5P 0 x < M Q 2 16 16 L L 11 11P x L M P x Q 2 2 16 16 jarak x (m) P (t) Mx Q (t) 0,000 20,000 0,000 6,250 0,425 20,000 2,656 6,250 0,638 20,000 3,984 6,250 0,850 20,000 5,313-13,750 1,275 20,000-0,531-13,750 1,700 20,000-6,375-13,750 2,125 20,000-0,531-13,750 2,550 20,000 5,313-13,750 2,763 20,000 3,984 6,250 2,975 20,000 2,656 6,250 3,400 20,000 0,000 6,250 Momen akibat pembebanan: jarak x (m) w (t/m) Mx Q (t) P (t) Mx Q (t) jarak x (m) Mx 0,000 1,792 0,000 1,142 20,000 0,000 6,250 0,000 0,000 0,425 1,792 0,324 0,381 20,000 2,656 6,250 0,425 2,980 0,638 1,792 0,364 0,000 20,000 3,984 6,250 0,638 4,348 0,850 1,792 0,324-0,381 20,000 5,313-13,750 0,850 5,636 1,275 1,792 0,000-1,142 20,000-0,531-13,750 1,275-0,531 1,700 1,792-0,647-1,904 20,000-6,375-13,750 1,700-7,022 2,125 1,792 0,000-1,142 20,000-0,531-13,750 2,125-0,531 2,550 1,792 0,324-0,381 20,000 5,313-13,750 2,550 5,636 2,763 1,792 0,364 0,000 20,000 3,984 6,250 2,763 4,348 2,975 1,792 0,324 0,381 20,000 2,656 6,250 2,975 2,980 3,400 1,792 0,000 1,142 20,000 0,000 6,250 3,400 0,000 15 dari 29
Diagram Momen (tm) 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000-2,000,000 1,000 2,000 3,000 4,000-4,000-6,000-8,000 GAMBAR 3 DIAGRAM MOMEN BALOK DI ATAS TIGA TUMPUAN Perhitungan Kapaita Penampang Kompoit aumi: penampang truktur bekerja ebagai kompoit φ16-150 φ12-200 30 mm 110 mm 110 mm 250 mm 40 mm 4 mm 100 mm 60 mm D19 660 mm GAMBAR 4 PENAMPANG MELINTANG PELAT KOMPOSIT bentuk penampang di ata dapat diidealiaikan ebagai berikut C d T4 d1 d2 GAMBAR 5 BENTUK IDEALISASI PENAMPANG PELAT KOMPOSIT + d T3 T2 T5 T1 16 dari 29
data material beton: f 28,7 Mpa E 25179 Mpa data material tulangan: fy D19 300 Mpa; E 210000 Mpa fy D16 300 Mpa; E 210000 Mpa fy φ 12 300 Mpa; E 210000 Mpa data material CSP: fy1 240 Mpa fy2 240 Mpa fy3 240 Mpa E1 166667 Mpa E2 135135 Mpa E3 196679 Mpa 1) Analii (menentukan moment) diberikan: b 660 mm d 248 mm A 1005,31 mm 2 ditanyakan: A1 880 mm 2 A2 1600 mm 2 A3 880 mm 2 εu 0,003 Mu, f, ε, dan a * Peramaan gaya untuk menentukan f A f + y 0.85fba A f A A + A + A 1 2 3 (a) (b) A 3360 N * Peramaan momen M u a ϕ 0.85fba d + A f{ d d } 2 * Peramaan keeimbangan regangan (1) ε d (2) ε u f Eε untuk ε < εy f fy untuk ε > εy εy tulangan 0,001429 17 dari 29
1a) Metoda trial and error: * β1 0,85 d d4 30 mm aumi: a 37,5 mm 44,118 mm ε 0,00096 (tulangan belum leleh) * f 201,6 Mpa * Af y 806400 N 0. 85 f 806446,675 N ba + A f * Mn 1,83E+08 Nmm 18,260 tm 1b) Menyederhanakan peramaan kuadrat: a 0,85 f bβ1 13685,595 b ( A E A f ) y A E d 210308626-6333450790 1 (NA) 30,056 mm f 392,9758 N Mn 1,83E+08 Nmm 18,288 tm 2) Deain (menentukan lua tulangan tarik dan tekan) diberikan: b 660 mm d 248 mm εu 0,003 mial Mu -11,744 tm ditanyakan: A, A, f dan ε Mu M1 + M2 A A1 (untuk M1) + A2 (untuk M2) M1 adalah kontribui dari blok tegangan tekan beton M2 adalah kontribui dari tegangan tekan beton 2a) Momen ouple pertama: * Peramaan gaya: A 1 f 0, 85f ba y * Peramaan momen: 2b) Momen ouple kedua: M 1 a ϕ0,85fba d 2 * Peramaan gaya: A f A 2 y f * Peramaan momen: M ( d ) 2 ϕa 2 f y d *Kompatibilita: ε ε u d f Eε untuk ε < εy f fy untuk ε > εy 18 dari 29
Perhitungan: ambil a a mak. 37,5 mm A 1 f y 603776,3 N M 1 M n1 1,38E+08 Nmm 13,842 tm M u1 16,2842 tm > Mu akibat beban -11,744 tm (ehingga tidak diperlukan tulangan bawah apabila truktur berifat kompoit) aumi: penampang truktur tidak bekerja ebagai kompoit φ16-150 φ12-200 30 mm 110 mm 110 mm 250 mm 40 mm 4 mm 100 mm 60 mm D19 660 mm GAMBAR 6 PENAMPANG MELINTANG PELAT KOMPOSIT bentuk penampang di ata dapat diidealiaikan ebagai berikut C d T4 d1 + T5 GAMBAR 7 IDEALISASI PENAMPANG TIDAK KOMPOSIT data material beton: f 28,7 Mpa E 25179 Mpa data material tulangan: fy D19 300 Mpa; E 210000 Mpa fy D16 300 Mpa; E 210000 Mpa fy φ 12 300 Mpa; E 210000 Mpa 19 dari 29
data material CSP: fy1 240 Mpa fy2 240 Mpa fy3 240 Mpa E1 166667 Mpa E2 135135 Mpa E3 196679 Mpa 1) Analii (menentukan moment) diberikan: b 660 mm d 210 mm A 1005,31 mm 2 A 850,586 mm 2 ditanyakan: εu 0,003 Mu, f, ε, dan a * Peramaan gaya untuk menentukan f A f + y 0.85fba A f A A + A + A 1 2 3 (a) (b) A 850,5862 mm 2 * Peramaan momen M u a ϕ 0.85fba d + A f{ d d } 2 * Peramaan keeimbangan regangan (1) ε d (2) ε u f Eε untuk ε < εy f fy untuk ε > εy εy tulangan 0,001429 1a) Metoda trial and error: * β1 0,85 d d4 30 mm aumi: a 22 mm 25,882 mm ε -0,0005 (tulangan belum leleh) * f -100,227 Mpa * A f y 255175,9 N 0. 85 f ba + A f 253455,956 N * Mn 52352165 Nmm 5,235 tm 20 dari 29
1b) Menyederhanakan peramaan kuadrat: a b 0,85 f bβ 1 ( A E A f ) y A E d 13685,595 210859850-6333450790 1 (NA) 29,97798 mm f -154,271 N Mn 53012592 Nmm 5,301 tm 2) Deain (menentukan lua tulangan tarik dan tekan) diberikan: b 660 mm d 210 mm εu 0,003 mial Mu -11,744 tm ditanyakan: A, A, f dan ε Mu M1 + M2 A A1 (untuk M1) + A2 (untuk M2) M1 adalah kontribui dari blok tegangan tekan beton M2 adalah kontribui dari tegangan tekan beton 2a) Momen ouple pertama: * Peramaan gaya: A 1 f y 0, 85fba * Peramaan momen: 2b) Momen ouple kedua: M 1 a ϕ0,85 fba d 2 * Peramaan gaya: * Peramaan momen: *Kompatibilita: ε ε A f A 2 y M u f Eε untuk ε < εy f fy untuk ε > εy f ( d ) 2 ϕa 2 f y d d 21 dari 29
Perhitungan: ambil a a mak. 22 mm A 1 f y 354215,4 N, A 1 1180,718 M 1 M n1 70488865 Nmm 7,049 tm M u1 8,292808 tm < Mu akibat beban -11,744 tm (ehingga diperlukan tulangan bawah) M M u M 1 2 m 3,451 tm A 2 751,7996 mm 2, A 1932,52 mm 2 (diperlukan untuk tulangan tarik) A yang ada 1855,896 mm 2 Gunakan tulangan D19 ehingga A 2268,230 mm 2 Perhitungan Shear Connetor y,v P P L/ w x,u A L B L C GAMBAR 8 DIAGRAM MOMENT BALOK DI ATAS TIGA TUMPUAN * Material: Shear onnetor haru dipaang pada beton dengan berat jeni tidak kurang dari 1,44 t/m3 * Gaya Geer Horiontal: Geer horiontal dan Interfae antara CSP (Corrugated Steel Plate) dengan lab beton haru diaumikan ditranfer oleh hear onnetor. Untuk aki kompoit beton yang dibebani tekan lentur, gaya geer horiontal pada titik tumpuan balok ampai pada titik dimana momen poitif menapai makimum (M+ mak.) haru diambil nilai terkeil dari gaya-gaya ebagai berikut: 0,85 f A 3258276 N A f y 437760 N 22 dari 29
dimana f adalah kuat tekan beton (Mpa) A adalah lua lab beton dengan lebar efektif (mm2) A adalah lua penampang melintang baja (mm2) Fy adalah tegangan leleh minimum (Mpa) Q adalah jumlah tegangan nominal dari hear onnetor pada n tumpuan ampai momen poitif makimum. φ16-150 φ12-200 30 110 mm 110 mm 250 mm 4 mm 100 mm 660 mm GAMBAR 9 PENAMPANG PELAT DENGAN SHEAR CONNECTOR 60 mm diketahui: data material beton: f 28,7 Mpa E 25179,019 Mpa data material tulangan: fy D16 300 Mpa; E 210000 Mpa fy f 12 300 Mpa; E 210000 Mpa data material CSP: fy1 240 Mpa fy2 240 Mpa fy3 240 Mpa E1 166666,5 Mpa E2 135135,1 Mpa E3 196678,5 Mpa data penampang: b 660 mm d 248 mm A 1005,30965 mm2 A1 880 mm2 A2 1600 mm2 A3 880 mm2 A 133563,278 mm2 A 1824 mm2 23 dari 29
* Kekuatan Dari Shear Connetor Tegangan nominal atu tud hear onnetor yang ditanam pada lab beton adalah bb: Q n 0,5A f E A F u dimana A adalah lua penampang melintang ebuah hear onnetor (mm2) f adalah kuat tekan beton (Mpa) Fu adalah tegangan tarik minimum ebuah hear onnetor (Mpa) E adalah modulu elatiita beton (Mpa) aumi hear onnetor berupa baut M16 A325 dengan kuat tarik min. baut 91000 N dan A 201,0619 mm2 0,5A f E A F u 85459,47 N dan 18296635,6 N (OK) banyaknya baut yang diperlukan 5,12243 dari tumpuan ampai momen makimum lapangan ( yaitu jarak 850 mm 165,936931 mm, diambil jarak hear onnetor 200 mm Lampiran C (informatif) Sketa Gambar Benda Uji Laboratorium 24 dari 29
A C Gambar 1 Bagian-bagian dari CSP yang diambil untuk pengujian tarik CSP B Gambar 2 Bentuk profil untuk pengujian kuat tarik CSP Gambar 3 Bentuk profil untuk pengujian kuat tarik tulangan beton Lampiran D (informatif) 25 dari 29
Tabel Hail Pengujian Laboratorium No. Sampel L awal (m) Lebar (m) Tabel 1 Hail pengujian kuat tarik CSP Tebal (m) Lua (m 2 ) P leleh (t) P putu (t) L akhir (m) f y (kg/m 2 ) f y (putu) Reg. (mm) 1A 4.5 0.48 0.46 0.2208 0.8 0.82 4.8 3623.188 3713.768 0.067 2A 20 3.92 0.46 1.8032 6.3 7.1 24.2 3493.789 3937.445 0.210 3A 20 3.92 0.46 1.8032 6.1 7 25.2 3382.875 3881.988 0.260 1B 20 3.92 0.46 1.8032 5.3 6.35 24 2939.219 3521.517 0.200 2B 20 3.92 0.46 1.8032 6 7.05 24.8 3327.418 3909.716 0.240 3B 20 3.92 0.46 1.8032 6.3 7.15 24.4 3493.789 3965.173 0.220 1C 20 3.92 0.46 1.8032 5.2 6.3 24.8 2883.762 3493.789 0.240 2C 20 3.92 0.46 1.8032 6.3 7.2 24.5 3493.789 3992.902 0.225 3C 20 3.92 0.46 1.8032 6.1 7.1 24.6 3382.875 3937.445 0.230 Tabel 2 Hail pengujian kuat tarik tulangan beton No. Dia Pjg. Awal Berat Dia. Bubut Lua Beban Leleh Beban Putu Pjg. Akhir Teg. Leleh fy, rata2 Teg. Putu fpu, rata2 Regangan (mm) (mm) (gram) (mm) (mm 2 ) (ton) (ton) (mm) (fy, N/mm 2 ) (fpu, N/mm 2 ) 1 19 200 601,5 12 113,097 4,1 5,6 235 355,27 485,25 2 19 200 601,1 12 113,097 4,0 5,6 238 346,60 349,49 483,51 484,09 0,001747 3 19 200 603,4 12 113,097 4,0 5,6 239 346,60 483,51 4 16 200 433,0 12 113,097 3,4 4,4 243 294,61 381,26 5 16 200 435,8 12 113,097 3,0 4,7 245 259,95 291,73 407,26 396,28 0,001459 6 16 200 442,0 12 113,097 3,7 4,6 241 320,61 400,33 7 12 200 277,6 10 78,540 3,1 4,0 239 386,81 499,11 8 12 200 279,2 10 78,540 2,8 3,9 237 349,38 374,33 489,13 494,12 0,001872 9 12 200 279,3 10 78,540 3,1 4,0 236 386,81 494,12 Tabel 3 Hail Pengujian Kuat Tekan Beton Umur 7, 14 dan 28 hari Jeni B I Slump Lua Berat Kering (gram) Gaya Tekan (ton) Kuat Tekan Beton (kg/m 2 ) (mm) (m 2 ) 7 hari 14 hari 28 hari 7 hari 14 hari 28 hari 7 hari 14 hari 28 hari Camp 1 22 80 78.5 3662 3650 3660 19.3 22.0 27.5 245.22 280.25 350.32 Camp 2 22 85 78.5 3683 3700 3697 18.6 21.2 26.5 236.31 270.06 337.58 Camp 3 22 100 78.5 3670 3667 3671 19.3 22.0 27.5 245.22 280.25 350.32 Camp 4 22.1 100 78.5 3688 3715 3702 21.2 24.2 30.3 269.75 308.28 385.35 Camp 5 22.1 50 78.5 3688 3681 3685 21.4 24.4 30.5 271.97 310.83 388.54 Camp 6 22.2 60 78.5 3670 3683 3680 21.2 24.2 30.3 269.75 308.28 385.35 26 dari 29
Tabel 4 Dimeni Truk 1.22 No No. Polii L1 (mm) L2 (mm) L3 (mm) L4 (mm) PB (mm) LB (mm) TB (mm) BD (mm) 1 BG 4065 AP 1150 4000 1300 1650 5500 2350 1300 1950 2 BG 4728 AL 1150 4170 1300 1700 5500 2250 1300 1950 3 BG 4963 AL 1100 4180 1380 1700 5600 2300 1200 1900 Tabel 5 Berat Truk 1.22 No. No. Polii 1 BG 4065 AP 2 BG 4728 AL 3 BG 4963 AL 1 2 3 Total Timb. Ka Ki Ka Ki Ka Ki (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) 1 32 37 71 73 62,5 68 343,5 2 32,5 37,5 75,5 74,5 65 72,5 357,5 1 37 33 67,5 67,5 67 62,5 334,5 2 40 34,5 67 74,5 71 66 353 1 42,5 34,5 72 65 73,6 63 350,5 2 47 34 71 67,5 72,5 70 362 Ratarata 350,5 343,75 356,25 27 dari 29
Lampiran E (informatif) nama dan lembaga 1) Pemrakara Puat Penelitian dan Pengembangan Praarana Tranportai, Badan Penelitian dan Pengembangan ex. Departemen Kimprawil. 2) Penyuun Nama Setyo Hardono, Ir., MT. Intani Pulitbang Praarana Tranportai N. Retno Setiati, ST., MT. Pulitbang Praarana Tranportai Nana Sumarna, ST., MM. Pulitbang Praarana Tranportai 28 dari 29
Bibliografi 1. Amerian Intitute of Steel Contrution, In., Metri Load and Reitane Fator Deign Speifiation for Strutural Steel Building, 1994. 2. Britih Standard Intitution., Steel, Conrete and Compoite Bridge, 1988. 3. Departemen Permukiman dan Praarana Wilayah, Peraturan Perenanaan Teknik Jembatan, Bagian 2 Beban Jembatan, BMS 1992. 4. Gajanan M. Sabni, Handbook of Compoite Contrution Engineering, Van Notrand Reinhold Company, 1979. 5. Hardono, Setyo., Pengkajian Keruakan Lantai Jembatan Rangka Baja Sitem Corrugated Steel Plate, Laporan Penelitian, Pulitbang Praarana Tranportai, Dep. Kimprawil, 2002 6. Highway Engineering., Bridge Deign, Japan International Cooperation Ageny, 1977. 7. Irawan, R., Studi Perilaku Balok Kompoit Kayu-Beton dengan Penghubung Geer Baja Polo Akibat Pembebanan Lentur Stati, Tei Magiter, ITB, 2001. 8. Ivan M. Viet., Joeph P. Colao., et. All, Compoite Contrution Deign for Building, MGraw Hill, 1997. 9. Johon, R. P., Compoite Struture of Steel and Conrete, Volume 1 & 2, Blakwell Sientifi Publiation, 2 nd edition, 1994 10. Thoma T. C. Hu, Unified Theory of Reinfored Conrete, CRC Pre Boa Raton Ann Arbor, London-Tokyo, 1993. 29 dari 29