Analisis Abutment Jembatan Beton

BAB I

Survey dan Disain Jembatan

BAB III

ANALISIS ABUTMEN JEMBATAN BETON

3.1 Identifikasi Program

Program/software ini menggunakan satuan kN-meter dalam melakukan analisa abutmen jembatan yang seluruhnya terbuat dari beton. Bentuk umum dari abutmen beton tersebut tersebut asumsikan tersusun atas elemen-elemen berbentuk segi empat dan segi tiga. Secara umum ada 3 kemungkian bentuk abutmen jembatan beton yang didasarkan kepada tinggi dari abutmen tersebut.

a. Tipe Dinding

b. Tipe Balok Kepala/Beam Cap

c. Peralihan Tipe Dinding dan Beam Cap

Gambar 3.1 Bentuk Abutmen Jembatan Beton

Program/software ini dibuat khusus untuk tanah timbunan berupa tanah non-kohesif. Tekanan tanah ke dinding dihitung dengan menggunakan pendekatan dari Coulomb. Analisa abutmen jembatan beton dengan menggunakan program/software ini memungkinkan untuk memperhitungkan gaya-gaya tambahan akibat gempa.

Program/software ini tidak menyediakan fasilitas untuk memperhitungkan gaya angkat atau up-lift dari air. Sehingga untuk kasus dimana terdapat gaya up-lift, program/software ini tidak bisa digunakan.

Untuk tanah timbunan non-kohesif, tekanan air tanah yang menuju dinding tidak ikut diperhitungkan dalam program/software ini. Diasumsikan bahwa sistem drainase yang baik akan dibangun/disediakan untuk menjamin tidak ada tekanan hidrostatis tambahan ke dinding.

Keluaran dari program/software ini adalah gaya gaya yang berkerja pada dasar abutmen yang akan digunakan untuk melakukan analisa pondasi. Juga dapat diketahui gaya dalam pada beberapa potongan kritis yang berguna untuk menghitung penulangan dari abutment beton tersebut. Program/software ini juga telah dilengkapi dengan kombinasi pembebanan sehingga out-put gaya dalam dari program/software ini tersedia untuk setiap kombinasi pembebanan.

Perlu ditegaskan bahwa program ini dibuat untuk tujuan pendidikan dan pelatihan SRRP (Sumatera Region Road Project) IBRD Loan No. 4307-IND. Tanggung jawab terhadap pengunaan hasil keluaran program ini 100 % ada di pengguna. Pengguna wajib melakukan pengecekan terhadap kesahihan hasil keluaran program ini. Karena program ini tidak mencakup semua aspek disain, sebaiknya penggunaannya dibatasi untuk proses pra-disain.

3.2 Teori Dasar

Sama dengan Teori Dasar Perencanaan Dinding Penahan Tanah (Bab 1.2)

3.3 Kombinasi Beban

Berdasarkan Kombinasi Beban untuk Perencanaan Tegangan Kerja sesuai dengan Tabel 2.2.1 Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, kombinasi yang digunakan dalam program/software ini adalah sebagai berikut.

Tabel 3.1 Kombinasi Beban Untuk Perencanaan Tegangan Kerja

AksiK o mb i n a s i

1234567

Aksi TetapXXXXXXX

Beban Lalu LintasXXXXOOO

Pengaruh TemperaturOXOXOOO

Arus/Hanyutan/Hidro/Daya ApungXXXXXOO

Beban AnginOOXXOOO

Pengaruh GempaOOOOXOO

Beban TumbukanOOOOOOX

Beban PelaksanaanOOOOOXO

Tegangan berlebihan yang diperbolehkan025%25%40%50%30%50%

3.4 Input Data

a. Tinggi Total Abutmen dan Panjang Abutmen (meter)

Panjang abutmen di tentukan berdasarkan lebar dari jembatan. Tinggi total abutmen akan menentukan bentuk dan tipe dari abutmen itu sendiri. Jika ketinggiannya cukup besar, maka abutmen yang digunakan adalah tipe dinding, sedangkan jika ketinggiannya tidak besar akan digunakan tipe beam-cap. Pemilihan tipe ini akan dilakukan oleh program/software secara otomatis. Panjang abutmen ditentukan berdasarkan lebar dari jembatan.

b. Dimensi (panjang tumpuan dan tinggi) dari Balok Girder Struktur Atas (m).

Dimensi dari struktur atas ini akan digunakan untuk menentukan bentuk dan ukuran bagian atas dari abutmen. Tinggi balok girder akan menentukan tingginya tembok kepala. Panjang tumpuan akan digunakan untuk menentukan lebar dari dudukan tersebut. Semakin panjang bentang jembatan, maka panjang tumpuan akan semakin besar, sehingga bagian atas dari abutmen juga akan semakin lebar.

Gambar 3.2 Tumpuan Balok Struktur Atas ke Abutmen

c. Tebal Dudukan Balok Girder (m)

Tebal dudukan balok girder hanya digunakan jika digunakan abutmen beton tipe dinding.

d. Beban Merata di Atas Tanah/Surcharge Load (kN/m2)

Berdasarkan Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan 2.2.6, beban merata diatas tanah yang diklasifikasikan sebagai beban lalu lintas yang diekivalensikan dengan tanah urugan setinggi 0.6 meter

e. Data Tanah Timbunan

Data Tanah timbunan yang diperlukan adalah berat jenis ( (kN/m3), sudut geser dalam ( (derajat) , dan kohesi c (kN/m2). Berdasarkan Peraturan Perencanaan Tehnik Jembatan, tanah timbunan hendaknya bukanlah tanah clay, sehingga nilai c = 0. Nilai ( tanah timbunan yang umum digunakan adalah 18 kN/m3. Sedangkan sudut geser dalam ( minimum dari tanah timbunan adalah 30 (. Program/software ini hanya akan berjalan jika nilai cohesi tanah timbunan = 0 (tanah non-kohesif).

f. Lebar dan Tebal Pile Cap.

Lebar pile cap didasarkan atas tipe serta lay-out dari pondasi yang akan digunakan, sehingga nilai awal dari lebar pile cap ditentukan berdasarkan perkiraan lay-out pondasi jembatan tersebut. Tebal pile cap biasanya diambil 0.75 s/d 1.5 meter. Nilai yang tepat dari tebal pile cap didasarkan atas analisis/penulangan lentur, geser, dan geser pons pada pile cap

Gambar 3.3 Lebar dan Tebal Pile Cap

g. Tebal Dinding Abutmen

Tebal dinding abutmen hanya digunakan untuk abutmen tipe dinding. Harga yang biasa digunakan adalah (1/10 dari tinggi abutmen

Gambar 3.4 Tebal Dinding Abutmen

h. Koefisien Gempa

Untuk analisis yang memperhitungkan pengaruh gempa diperlukan Ch1 (koefisien gempa untuk inersia struktur), Ch2 (koefisien gempa untuk tekanan tanah dinamis) dan Faktor Keutamaan (I). Nilai Ch1 dapat ditentukan berdasarkan Gambar 1.8, Nilai koefisien Ch2 ditentukan dengan menggunakan Tabel 1.4, sedangkan Faktor Keutamaan I ditentukan berdasarkan Tabel 1.2

i. Gaya Vertikal dan Horisontal dari Struktur Atas (kN)

Tanda positif menunjukkan arah gaya tersebut ke atas atau kekanan. Karena program/software ini menggunakan kombinasi pembebanan berdasarkan Kombinasi Beban untuk Perencanaan Tegangan Kerja sesuai dengan Tabel 2.2.1 Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, maka beban vertikal dan horisontal dari struktur atas di uraikan sesuai dengan tipe beban yang bekerja. Tipe beban/aksi tersebut adalah

a. Aksi tetap

b. Beban Lalu lintas

c. Pengaruh temperatur

d. Arus/Hanyutan/Hidrolika/Daya Apung

e. Beban Angin

f. Pengaruh gempa

g. Beban Tumbukan

h. Beban Pelaksanaan

k. Lokasi Gaya Vertikal dan Horisontal Struktur Atas (m)

Transfer gaya-gaya dari struktur atas ke abutmen jembatan dilakukan melalui perletakan atau bearing. Parameter ini digunakan untuk menunjukkan titik tangkap gaya-gaya dari struktur atas pada abutmen jembatan tipe gravitasi. Posisi arah x ditentukan dari ujung balok girder, sedangkan posisi gaya-gaya dalam arah y ditentukan dari permukaan balok girder.

Gambar 3.5 Lokasi Gaya Vertikal dan Horisontal Struktur Atas

3.5 Cara Pemakaian Program

a. Langkah Pertama adalah mengaktifkan program/software dengan meng-klik file program yaitu CABT.EXE. Pada layar monitor akan muncul Form Input Data.

b. Pada Form Input Data masukkan parameter-parameter Input Data. Jika analisis tidak memperhitungkan kondisi gempa, maka nilai Koefisien Gempa dan Faktor Keutamaan dibuat sama dengan 0. Jika ingin menganalisis data yang sudah pernah disimpan, gunakan tombol BUKA FILEc. Pada Form Input Data, jika ingin menyimpan data kasus yang sedang dianalisis, klik tombol SIMPAN FILE dan tuliskan nama file yang akan digunakan.

d. Pada Form Input Data untuk melakukan analisis perhitungan gaya-gaya klik tombol HITUNG. Sehingga akan berada pada Lembar Analisis dan Output.

e. Pada Lembar Analisis dan Output ini ditampilkan gaya-gaya yang bekerja pada dasar abutmen jembatan untuk setiap kombinasi pembebanan yang akan digunakan untuk melakukan perencanaan pondasi.

f. Pada Lembar Analisis dan Output juga ditampilkan gaya-gaya dalam pada beberapa potongan kritis untuk setiap kombinasi pembebanan yang akan berguna untuk menentukan kebutuhan penulangan.

g. Pada Lembar Analisis dan Output, jika ingin memodifikasi data input dapat menggunakan tombol KEMBALI untuk menuju ke Form Input Data, sedangkan jika ingin melihat Gambar dan Dimensi keseluruhan dari abutmen jembatan gunakan tombol GAMBAR.

h. Pada Lembar Analisis dan Output, jika ingin menyimpan file laporan perhitungan gunakan tombol LAPORAN dan masukkan nama file yang akan digunakan untuk menyimpan data laporan yang berbentuk file dengan extension TXT.

3.6 Interpretasi Hasil Keluaran.

3.6.1 Notasi Gaya Gaya Yang Digunakan

Gambar 3.6 Notasi Gaya-Gaya

Tabel 2.2 Notasi Gaya-Gaya

NoNotasi gayaKeteranganTipe dindingTipe peralihanTipe beam cap

1V1Berat sendiri elemen 1(((










11V11Komponen ver. dari tek. tanah aktif(((

12H12Komponen hor. dari tek. tanah aktif(((

13V13Komponen vertikal dari tekanan akibat beban surcharge(((

14H14Komponen horizontal dari tekanan akibat beban surcharge(((

15H15Gaya vertikal dari struktur atas(((

16H16Gaya horisontal dari struktur atas(((

17H17Gaya inersia gempa elemen 1(((






23H23Gaya insrsia gempa elemen 7(((




27V27Komponen vertikal dari tambahan tekanan tanah gempa(((

28H28Komponen horisontal dari tambahan tekanan tanah gempa(((

Tanda positif untuk gaya menunjukkan arah gaya tersebut ke atas atau ke kanan. Tanda ( menunjukkan bahwa elemen tersebut aktif/digunakan dalam analisis, sedangkan tanda ( menunjukkan elemen tersebut tidak digunakan/tidak aktif dalam analisis.

3.6.2 Optimasi dari Penggunaan Program.

Setelah didapat hasil analisa gaya-gaya pada dasar dan pada potongan kritis, maka dapat di tentukan kebutuhan pondasi dan juga tulangan abutmen tersebut.

Jika dari hasil analisa pondasi, lebar pile cap tidak mencukupi, maka untuk hasil yang lebih akurat sebaiknya analisa dilakukan sekali lagi menggunakan kebutuhan lebar pile cap yang baru. Hal yang sama untuk dimensi abutmen lainnya jika ternyata dari hasil penulangan tidak mencukupi.

3.7 Contoh Kasus

Suatu abutmen jembatan beton setinggi 5 meter dengan lebar 9.7 meter direncanakan untuk dibangun dengan data-data perencanaan sebagai berikut

a. Tanah urugan non-kohesif ( = 1.8 t/m3 = 18 kN/m3, dan ( = 35 (b. Tanah dasar ( = 1.7 t/m3 = 17 kN/m3, dan ( = 35 (, c = 5 t/m2 = 50 kPa

c. Beban merata pada permukaan tanah = beban lalu lintas = 0.6*1.8 = 0.48 t/m2 = 4.8 kPa

d. Perencanaan abutmen beton tersebut terletak di wilayah gempa/zona 6 dengan Koefisien Gempa Ch untuk bangunan penahan = 0.06, Ch untuk tekanan tanah = 0.06, dan Faktor Keutamaan I = 1.0

e. Beban dari struktur atas adalah sebagai berikut (+ = keatas/ke kanan , - = kebawah/ke kiri)

AksiVertikal (kN)Horisontal (kN)

Aksi Tetap-597.000.0

Beban Lalu Lintas-895.00.0

Pengaruh Temperatur0.042.0

Arus/Hanyutan/Hidro/Daya Apung0.00.0

Beban Angin0.00.0

Pengaruh Gempa0.035.0

Beban Tumbukan0.00.0

Beban Pelaksanaan0.00.0

Beban lalu lintas arah horizontal mempunyai arah ke luar dari pangkal, sehingga diambil = 0

f. Data Tumpuan Struktur Atas

Panjang tumpuan minimum 1.1 meter, tinggi balok girder 1.6 meter, posisi gaya dari struktur atas Xv = 0.3 meter, Yh = 1.5 m. Tebal dudukan balok girder = 1.0 meter.

g. Pondasi direncanankan menggunakan tiang pancang dengan lebar pile cap = 3.5 meter dan tebal 1.0 meter.

3.7.1 DiMENSI coba

3.7.2 Kombinasi BEBAN

AksiK o mb i n a s i

1234567

Aksi TetapXXXXXXX

Beban Lalu LintasXXXXOOO

Pengaruh TemperaturOXOXOOO

Arus/Hanyutan/Hidro/Daya ApungXXXXXOO

Beban AnginOOXXOOO

Pengaruh GempaOOOOXOO

Beban TumbukanOOOOOOX

Beban PelaksanaanOOOOOXO

Tegangan berlebihan yang diperbolehkan025%25%40%50%30%50%

Besarnya gaya luar vertikal (V15) dan Horisontal (H16) yang bekerja pada abutmen sesuai dengan Kombinasi Pembebanan tersebut diatas adalah sebagai berikut

Vertikal (kN)Horisontal (kN)

Kombinasi 1-1492.00.0







3.7.3 Dimensi, Berat dan Gaya Gempa dari Elemen Dinding

Nomor elemenLebar (m)Tinggi (meter)Berat=W (kN)Gaya Gempa (kN)

1 1.500 1.000-363.75 21.83

2 0.200 1.600-77.604.66

3 0.200 1.000-48.502.91

4 3.500 1.000-848.7550.93

5 0.500 0.250-30.311.82

6 1.500 0.250-45.472.73

7 1.500 0.250-45.472.73

8 0.500 1.150-139.448.37

9 0.700 0.250-21.221.27

10 0.300 0.250-9.090.55

Gaya Gempa = W*Ch*I, gaya gempa hanya bekerja pada kombinasi beban yang memperhitungkan pengaruh gempa atau kombinasi beban 5.

3.7.4 Tekanan Tanah Aktif Coulomb

Kemiringan dinding penahan ( = 0 (Sudut gesek dinding-tanah ( = 0( ( pada saat terjadi gempa )

Sudut gesek dinding-tanah ( = ( = 35( ( pada saat tidak terjadi gempa )

1.7.4.1 Koefisien Tekanan Tanah Aktif

Ka = 0.250 (pada saat tidak terjadi gempa)

Ka = 0.271 (pada saat terjadi gempa)

3.7.4.2 Koefisien Tekanan Tanah Aktif Gempa

Kh = coefisien gempa untuk tanah = Ch*I

KaG = 0.304

Sudut kemiringan tekanan tanah terhadap bidang horizontal

pada saat tidak terjadi gempa = ( + ( = 35( pada saat terjadi gempa = ( + ( = 0(3.7.4.3 Tekanan Tanah Akibat Beban Merata Surcharge

Beban merata merupakan beban lalu lintas yang bekerja pada permukaan tanah. Pada kombinasi beban dimana tidak memperhitungkan beban lalu lintas, besarnya tekanan tanah akibat beban merata = 0. Resultante tekanan tanah akibat beban merata bekerja pada elevasi H dari dasar dengan kemiringan 35(

= 58.2 kN

Komponen arah vertikal = V6 = -58.2*sin 35( = -33.34 kN ( ke bawah)

Komponen arah horisontal = H7 = 58.2*cos 35( = 47.62 kN ( ke kanan)

3.7.4.4 Tekanan Tanah Aktif Coulomb

Resultante tekanan tanah aktif Coulomb bekerja pada elevasi 1/3 H dari dasar dengan kemiringan = 35( (pada saat tidak terjadi gempa) dan 0( (pada saat terjadi gempa).

a. Pada saat tidak terjadi gempa

Pa = (Ka H2* Lebar = 545.625 kN

Komponen arah vertikal = V4 = -545.625*sin 35( = -312.96 kN (ke bawah)

Komponen arah horisontal = H5 = 545.625*cos 35( = 446.95 kN (ke kanan)

b. Pada saat terjadi gempa

Pa = (Ka H2* Lebar = 591.46 kN

Komponen arah vertikal = V4 = -591.46*sin 0( = 0 kN (ke bawah)


3.7.4.5 Tekanan Tanah Tambahan Akibat Gempa

Resultante tekanan tanah tambahan akibat gempa bekerja pada elevasi 2/3 H dari dasar dengan kemiringan 0(Pa = ((KaG-Ka)H2*Lebar = 71.75 kN

Komponen arah vertical = V4 = -71.75*sin 0( = 0 kN (ke bawah)


3.7.5 Gaya-Gaya UNTUK KOMBINASI PEMBEBANAN 5

3.7.5.1 Gaya-Gaya di Dasar Pile-Cap

Gaya-gaya pada abutmen untuk Kombinasi Pembebanan 5 ditabelkan sebagai berikut

Notasi gayaKeteranganGaya

(kN)X thd O

(m)Y thd O

(m)Momen

(kN-meter)

V1Berat sendiri elemen 1 -363.75 -0.200 2.900 -72.75



V4Berat sendiri elemen 4 -848.75 0.000 0.500 0.00







V11Tekanan tanah aktif 0.00 0.000 0.000 0.00

H12Tekanan tanah aktif 591.46 -0.250 1.667 985.77

V13Tek. akibat surcharge 0.00 0.000 0.000 0.00

H14Tek. akibat surcharge 0.00 0.000 0.000 0.00

H15Gaya luar vertikal -597.00 -0.250 3.500 -149.25

H16Gaya luar horisontal 35.00 -0.250 3.500 122.50

H17Gaya gempa elemen 1 21.83 -0.200 2.900 63.29



H20Gaya gempa elemen 4 50.93 0.000 0.500 25.46


H22Gaya gempa elemen 6 2.73 -.750 1.083 2.96



H25Gaya gempa elemen 9 1.27 -.483 2.317 2.95


V27Tekanan tanah gempa 0.00 0.000 0.000 0.00

H28Tekanan tanah gempa71.75-0.9503.333239.17

Gaya yang bekerja pada titik O di dasar pile-cap adalah

a. Gaya vertikal = -2226.60 kN

b. Gaya horisontal = 795.99 kN

c. Momen terhadap titik O = 1173.79 kN-meter

3.7.5.2 Gaya Dalam Pada Potongan 1

Potongan 1 mempunyai dimensi potongan 0.4 m x 9.7 meter. Dengan cara yang sama seperti diatas dapat ditentukan tekanan tanah yang terjadi sehingga dapat dihitung besarnya gaya-gaya yang bekerja pada potongan 1. Gaya-gaya yang terjadi ditabelkan sebagai berikut


(kN)Lengan gaya ke tengah potongan (m)Momen

(kN-meter)

V2Berat sendiri elemen 2-77.60 .100 7.76

V3Berat sendiri elemen 3 -48.50 -.100 -4.85

V11Tekanan tanah aktif 0.00 -.200 0.00

H12Tekanan tanah aktif 0.00 .800 0.00

V13Tekanan akibat surcharge 0.00 -.200 0.00

H14Tekanan akibat surcharge 60.57 .533 32.30

H18Gaya gempa elemen 2 4.66 .800 3.72

H19Gaya gempa elemen 3 2.91 .500 1.45

V27Tekanan tanah gempa 0.00 -.200 0.00

H28Tekanan tanah gempa 7.35 1.067 7.84

Gaya yang bekerja di titik pusat penampang pada potongan 1

a. Gaya aksial = -126.10 kN

b. Gaya geser = 75.48 kN

c. Momen = 48.23 kN-meter

3.7.5.3 Gaya Dalam Pada Potongan 2

Potongan 2 mempunyai dimensi potongan 0.5 m x 9.7 meter. Dengan cara yang sama seperti diatas dapat ditentukan tekanan tanah yang terjadi sehingga dapat dihitung besarnya gaya-gaya yang bekerja pada potongan 2. Gaya-gaya yang terjadi ditabelkan sebagai berikut.


(kN)Lengan gaya ke tengah potongan (m)Momen

(kN-meter)

V1Berat sendiri elemen 1 -363.75 -0.200 -72.75



V8Berat sendiri elemen 8 -139.44 0.000 0.00


V10Berat sendiri elemen 10 -9.09 0.350 3.18

V11Tekanan tanah aktif 0.00 -0.950 0.00

H12Tekanan tanah aktif 0.00 1.875 0.00

V13Tekanan akibat surcharge 0.00 -0.950 0.00

H14Tekanan akibat surcharge 332.70 1.250 415.87

H15Gaya luar vertikal -597.00 -0.250 -149.25

H16Gaya luar horisontal 35.00 2.250 78.75

H17Gaya gempa elemen 1 21.83 1.650 36.01






V27Tekanan tanah gempa 0.00 -0.950 0.00

H28Tekanan tanah gempa 40.36 2.500 100.90

Gaya yang bekerja di titik pusat penampang pada potongan 2

a. Gaya aksial = -1256.60 kN

b. Gaya geser = 447.63 kN

c. Momen = 338.97 kN-meter

V6

O

TW

3.5 m

H23

1.00 m

V9

GD

GW

Xv

Yh

H12

V11

H18

H19

V2

V3

H17

V1

el. 2

el. 3

el. 1

O

Y+

H24

V8

X+

H17

V1

V11 dan H12

akibat tek. tanah

V13 dan H14

akibat surcharge

V27 dan H28

akibat gempa

V11 dan H12

V13 dan H14

V27 dan H28

surcharge load = q

0.5 m

3.5 m

0.25 m

1.00 m

H = 5 m

H16

V15

Xv

Yh

GW

GD

Abutmen

Abutmen

bearing

balok girder

H12

0.25 m

el. 5

el. 8

el. 4

H21

H20

V7

V6

O

V11

TW

B

0.3 m

1.1 meter

H23

1.00 m

V5

1.6 meter

H22

V4

1.5 m

el. 6

el. 7

0.25 m

el. 8

el. 10

el. 9

H26

H25

V10

V9

GD

GW

el. 3

el. 1

Xv

Yh

H12

V11

H18

H19

V2

V3

H17

V1

O

Y+

H24

V8

el. 2

X+

H17

V1

V11 dan H12

akibat tek. tanah

V13 dan H14

akibat surcharge

V27 dan H28

akibat gempa

V11 dan H12

V13 dan H14

V27 dan H28

surcharge load = q

TW

B

0.25 m

1.00 m

H

H16

V15

Xv

Yh

GW

GD

Xv

H16

V15

bearing

Yh

Abutmen

Tipe Balok Kepala

Tipe Peralihan

Tipe dinding

Lebar pile cap

tebal dinding abutmen

Lebar pile cap

Lebar pile cap

Tinggi balok girder

Panjang tumpuan minimum

balok girder

Abutmen

V5

H22

V4

el. 6

el. 7

0.25 m

el. 8

el. 10

el. 9

H26

H25

V10

V7

H20

H21

el. 4

el. 8

el. 5

0.25 m

Tebal dudukan girder girder

Tebal pile cap

1.0 meter

1.0 m

Lampiran : Pedoman Penggunaan Software KomputerIII - 15

_1080992879.unknown

_1085493507.unknown

_1085477314.unknown

_1080992031.unknown

Documents

Analisis Abutment Jembatan Beton