38

BAB III

METODOLOGI PERENCANAAN

3.1 Data Studi Perencanaan

Data-data perencanaan didapat dari konsultan pengawas proyek jembatan

karay berupa denah gambar jembatan. Jembatan ini merupakan jembatan kelas B

dengan menggunakan girder baja. Berikut data-data yang akan digunakan pada

perencanaan :

3.1.1 Data Teknis Perencanaan Jembatan

1. Jembatan

- Nama Jembatan : Jembatan Sungai Karay

- Lokasi Jembatan : Melewati jalan Kabupaten, Kec. Tanjung

Selor – Kec. Peso, Kabupaten Bulungan

(Proyek Pembangunan Jalan dan Jembatan)

- Kelas Jembatan : Jembatan kelas A

- Konsturksi Jembatan : Jembatan Baja Komposit

2. Desain konstukrsi jembatan

- Bentang jembatan : 25 meter (tanpa pilar)

- Lebar jembatan : 10 meter (2 jalur)

- Lebar jalur : 2 x 4.00 meter

- Lebar trotoar : 2 x 1.00 meter

3. Trotoar

- Jenis Konstruksi : Beton bertulang

- Dimensi tiang sandaran : 20/15 cm

- Dimensi tiang sandaran : Circular Hollow sections Ø 60,3 mm

- Jarak antar tiang : 2.50 m

- Mutu beton fc’ : 25 Mpa

- Baja tulangan : fy =240 Mpa

- Lebar trotoar : 100 cm (80 cm + kerb = 20 cm)

- Tebal trotoar : 20 cm

39

- Balok kerb : 20/20 cm

4. Lantai kendaraan

- Tebal Pelat : 25 cm

- Mutu beton, f’c : 30 Mpa

- Mutu baja tulangan, fy : 400 Mpa

5. Gelagar

- Profil baja I beam : 1000 mm x 500 mm x 22 mm x 25 mm

- Mutu Baja : BJ 55, fy = 410 Mpa

3.1.2 Lokasi Jembatan

Gambar 3.1 Peta Studi Perencanaan Jembatan Sungai Karay

Sumber : Google map

3.1.3 Tampak Samping Jembatan

Gambar 3.2 Tampak Samping Jembatan

Lokasi studi

Jembatan sungai

Karay

40

3.1.4 Tampak Atas Jembatan

Gambar 3.3 Tampak Atas Jembatan

3.1.5 Tampak Potongan Melintang

Gambar 3.4 Tampak Potongan Melintang

41

3.1.6 Data Lingkungan

1. Data angin

Tabel 3.1 Data Kecepatan Angin

Sumber : Stasiun Meteorologi Tanjung Selor Tahun 2013

2. Data muka air sungai

Gambar 3.5 Elevasi Muka Air Sungai

Muka Air Banjir : Elevasi ± 98.946 m

Muka Air Normal : Elevasi ± 96.946 m

Bulan Kecepatan Angin (Knot)

Januari 4,7

Februari 5,2

Maret 5,4

April 4,7

Mei 5,3

Juni 5,0

Juli 4,8

Agustus 5,1

September 5,5

oktober 5,3

Nopember 4,9

Desember 4,5

Rata-Rata 5,0

42

3.2 Alur Perencanaan Pembebanan pada Jembatan

Perencanaan pembebanan meliputi beban mati, beban mati tambahan, beban

lalu lintas, dan beban aksi lingkungan. Pembebanan pada masing-masing

komponen struktur jembatan ini berdasarkan pada standar pembebanan untuk

jembatan SNI 1725:2016.

3.2.1 Pembebanan pada Lantai Kendaraan

Pembebanan pada lantai kendaraan merupakan semua beban yang bekerja

di seluruh lebar bagian jembatan tepatnya beban yang bekerja di atas lantai

kendaraan seperti berat sendiri, beban lalu lintas. Adapun beban-beban tersebut

sebagai berikut :

1. Beban pada pelat lantai kendaraan

a) Beban permanen

- Berat sendiri pelat lantai kendaraan

- Berat aspal

- Overlay

- Berat sendiri bondek

b) Beban Hidup

- Beban truk (TT)

- Beban truk difaktorkan dengan (FBD)

2. Beban pada pelat trotoar

a) Beban permanen

- Berat sendiri pelat

- Berat pelat trotoar

- Berat sendiri bondek

- Berat tiang sandaran + pipa sandaran

b) Beban hidup

- Beban pejalan kaki

3. Skema Pembebanan

a) Kombinasi 1

b) Kombinasi 2

c) Kombinasi 3

43

d) Kombinasi 4

3.2.2 Pembebanan Gelagar Utama

Gelagar sendiri di pengaruhi beban-beban yang bekerja berikut beban yang

bekerja pada gelagar sesuai SNI 1725:2016 :

1. Beban permanen

a) Gelagar utama bagian tengah

- Berat sendiri profil baja

- Berat sendiri pelat beton

- Berat sendiri bondek

- Berat sendiri aspal

- Beban mati tambahan (overlay)

b) Gelagar utama bagian tepi

- Berat sendiri profil baja

- Berat sendiri pelat beton

- Berat sendiri bondek

- Berat trotoar

- Berat pipa sandaran

- Berat tiang sandaran

- Berat sendiri aspal

- Beban mati tambahan (overlay)

- Nilai beban diafragma

2. Beban akibat beban lalu lintas

a) Beban lajur “D”

- Beban terbagi rata (BTR)

- Beban garis terpusat (BGT)

b) Beban truk “T”

- Beban truk difaktorkan dengan (FBD)

3. Skema pembebanan

a) Kombinasi 1 (Pra-Komposit)

- Berat sendiri profil baja

- Berat sendiri pelat Beton

44

- Berat sendiri Bondek

- Beban akibat aksi lainnya

b) Kombinasi 2 (Post Komposit)

- Beban permanen (beban merata)

- Beban diafragma

- Beban lajur “TT” (kondisi 1 Truk)

- Beban aksi lainnya

c) Kombinasi 3 (Post Komposit)

- Beban permanen (beban merata)

- Beban diafragma

- Beban truk “TT” (kondisi 2 Truk)

- Beban akibat aksi lainnya

d) Kombinasi 4 (Post Komposit)

- Beban permanen (beban merata)

- Beban diafragma

- Beban truk “TD”

- Beban akibat aksi lainnya

3.2.3 Pembebanan Diafragma

Diafragma berperilaku sebagai balok horizontal untuk menahan gaya lateral

yang terjadi disepanjang bentang melintang gelagar, pembebanan pada diafragma

dihitung berdasarkan nilai berat pengaku lateral.

- Nilai berat pengaku lateral/diafragma

Nilai berat pengaku lateral merupakan berat sendiri penampang dihitung dengan

reaksi tumpuan, pengaku lateral sebagai beban yang mempengaruhi gelagar

utama serta digunakan untuk menahan beban angin pada struktur jembatan.

3.2.4 Pembebanan pada Elastomer

Elastomer menerima beban-beban yang bekerja, baik secara vertikal

maupun horizontal sebagai berikut :

1. Beban permanen

- Berat sendiri pelat lantai kendaraan

45

- Berat aspal

- Overlay

- Berat sendiri bondek

2. Beban akibat beban lalu lintas

a) Beban lajur “D”

- Beban terbagi rata (BTR)

- Beban garis terpusat (BGT)

b) Beban truk “T”

- Beban truk difaktorkan dengan (FBD)

3. Skema Pembebanan

a) Kombinasi 1

b) Kombinasi 2

c) Kombinasi 3

d) Kombinasi 4

Kemudian di pakai nilai statika terbesar dari kombinasi yang ada berupa

nilai Vumaks sebagai nilai perhitungan pada perletakan elastomer.

3.3 Alur Perencanaan pada Strutur Jembatan

Pembahasan alur perencanaan struktur di sini meliputi, perencanaan pelat

lantai kendaraan, perencanaan gelagar utama, perencanaan diafragma, perencanaan

elastomer.

3.3.1 Perencanaan Pelat Lantai Kendaraan

Pada perencanaan ini pelat lantai kendaraan berupa beton bertulang

mempunyai alur tahapan sebagai berikut :

1. Menentukan spesifikasi bahan dan struktur pelat lantai kendaraan

2. Perhitungan tebal pelat lantai kendaraan

3. Perhitungan Pembebanan semua beban yang bekerja pada pelat lantai

kendaraan beban mati, beban mati tambahan, serta beban hidup.

4. Skema Pembebanan

5. Perhitungan pelat lantai kendaraan sebagai berikut :

a) Tulangan lentur positif / bondek :

46

Perhitungan tulangan lentur positif / bondek menggunakan rumus steel deck

institute 2011.

d = h - 1

2 (tinggi gelombang)

hc = h – tinggi gelombang

n = 𝐸𝑠

𝐸𝑐

ρ = 𝐴𝑠

𝑏 𝑥 𝑑

Ycc = d {√2pn+(pn)2-pn} ≤ hc

Ycs = d – Ycc

Ic = b

3 x h x Ycc3 + As x Ycs2 + Isf

Menghitung kekuatan lentur

Mn = fy x Ic

h - ycc

ϕMn ≥ Mu

Dimana : Mn = momen nominal

Mu = momen ultimit

Φ = faktor reduksi kekuatan besarnya 0,90

b) Tulangan lentur negatif / wiremesh

d = h - 1

2 x tinggi gelombang

Menghitung tahanan momen nominal

Rn = Mu

b.d2

Dimana :

Rn = faktor tahan momen

b = lebar pelat yang ditinjau (1000 mm)

d = tinggi efektif

Menghitung rasio tulangan yang diperlukan

ρb = 0,85 f

c β1

fy

.600

(600+fy)

47

ρmin = 1,4

fy =

1,4

400 Mpa

ρmax = (0,003+

fy

Es

0,008) ρb

m = fy

0,85 x fc

ρpakai = 1

m (1- √1-

2 m Rn

fy)

Menentukan rasio tulangan yang digunakan

Jika ρ < ρmin ,maka digunakan ρmin,

Jika ρmin < ρpakai < ρmaks, maka digunakan ρpakai,

Jika ρ > ρmaks, maka digunakan ρmax.

Menghitung luas tulangan yang diperlukan

As = ρ.b.d

Menghitung jarak antara tulangan

Smaksimum = 0,25 πϕ

2b

As

Kontrol tulangan lentur kovensional

a = As fy

0,85fc. b

Mn = ϕAs.Fy (𝑑 −𝑎

2)

ϕMn ≥ Mu

Konversi tulangan konvensional ke wiremesh

As perlu = Ask x fy

fyw

Dicoba dengan tulangan wiremesh yang tersedia

Asw = 1

4 x π x D2 x (

1000

s)

3.3.2 Perencanaan Gelagar Utama

Dalam perencanaan ini gelagar utama ditinjau dari pra-komposit dan post

komposit sebagai berikut :

1. Menentukan spesifikasi mutu baja, profil baja.

48

2. Pembebanan pada gelagar utama

3. Skema pembebanan untuk mendapatkan nilai sebagai berikut :

a) Momen

b) Gaya geser

c) Lendutan

4. Kontrol Penampang pra-komposit

a) Klasifikasi penampang (kompak/ tak kompak)

- Sayap :

λ ≤ λp (sayap kompak)

Dimana :

λ = 𝑏

𝑡 , λp =

170

√𝑓𝑦

a) Badan :

λ ≤ λp (badan kompak)

Dimana:

λ = ℎ

𝑡𝑤 , λp =

1.680

√𝑓𝑦

b) Kontrol kekuatan nominal penampang gelagar utama

Mn = [𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 0,7𝐹𝑦𝑆𝑥) (λ−λp

λr−λp)]

Mp = Fy.Zx

λ = 𝑏

𝑡

λp = 170

√fy

λr = 370

√fy-fr

Syarat = Mu ≤ ϕMn

5. Kontrol penampang post komposit

Kontrol kapasitas lentur penampang komposit sebagai berikut :

a) Menentukan lebar efektif penampang komposit (be)

Be = L

5 =

(25000 mm)

5

Be = bo (jarak antar gelagar)

49

Be = 12 (250 mm)

b) Menentukan resultan gaya kopel

Resultan gaya tekan maksimum pelat lantai

C = 0.85 fc’bptp +(Afy)c

Resultan gaya tarik penampang baja

T = FyAs

c) Menentukan posisi PNA (plastic neutral axis)

C ≥ T → (PNA pada pelat beton)

T ≥ C ≥ Tweb → (PNA pada sayap)

Tweb ≥ C → (PNA pada Badan)

d) Menentukan tinggi PNA (plastic neutral axis)

C’ = T - C

2

Untuk tinggi dari PNA (plastic neutral axis) yang diukur dari puncak profil

baja ditentukan dari persamaan berikut :

Untuk C’< (Atf.Fy) , ӯ = C'

(Atf.𝐹𝑦) ttf

Untuk C’ ≥ (Atf.Fy) , ӯ = 𝑡𝑓

C' - (Atf.𝐹𝑦)

(Aw.𝐹𝑦) D

(Atf.Fy) = [(tf x b) ( Fy)]

e) Kontrol kapasitas plastis penampang

Mu ≤ ϕ Mp

Dimana :

ϕMp = [𝐶 (𝑑1 + ӯ

2)] + [𝑇 (𝑑2 +

ӯ

2)]

6. Kontrol kuat pelat terhadap beban terpusat

a) Kuat tumpu pada pelat sayap

ϕRb = 6,25tf2fy

50

ϕRb ≥ Pu

b) Kuat pelelehan pada pelat badan

ϕRb = (5k + lb) fy tw

c) Kuat tekuk dukung pelat badan

ϕRb = 0,4tw2[1 + 3 (

𝑙𝑏

𝑑) (

𝑡𝑤

𝑡𝑓)

1,5

] √𝐸𝐹𝑦𝑡𝑓

𝑡𝑤

d) Kuat tekuk lentur pada pelat badan

ϕRb = 24,08 tw3

h √𝐸 𝑓𝑦

7. Kontrol kapasitas geser nominal pelat badan

a) Menetukaan nilai koefisien tekuk geser (Kn)

Kn = 5 + 5

(a/h)2

b) Cek nilai ℎ

𝑡𝑤 dari persamaan berikut :

(h

tw) , 1,10 √

𝐾𝑛𝐸

𝑓𝑦 , 1,37 √

𝐾𝑛𝐸

𝑓𝑦

c) Menghitung nilai kuat geser berdasarkan perhitungan sebelumnnya

ϕVn = 0,6fyAw

Vu ≤ ϕ Vn

3.3.3 Perencanaan Diafragma

Diafragma atau pengaku berfungsi memberikan ikatan, kestabilan terhadap

gelagar utama. Adapun tahapan perencanaan diafragma sebagai berikut :

1. Menentukan spesifikasi mutu baja, profil baja

2. Menentukan batas-batas bentang diafragma

Lp = 1,76 ry √𝐸

𝐹𝑦 → ry = √

𝐼𝑦

𝐴 (pada penampang gelagar)

Lr = π rts √𝐸

0,7 𝐹𝑦 → rts =

𝑏𝑓

√12 (1+1 ℎ 𝑡𝑤

6 𝑏𝑓 𝑡𝑓) (pada penampang gelagar)

51

3. Kontrol kekakuan diafragma

𝐼𝑦

𝐿 (Diafragma) ≥

𝐼𝑦

𝐿 (Gelagar utama)

3.3.4 Perencanaan Perletakan Elastomer

Perancangan bantalan elastomer harus memenuhi syarat kemampuan

memikul beban dan pergerakan. Adapun alur perancangan bantalan elastomer

sebagai berikut :

1. Menentukan spesifikasi elastomer

2. Nilai beban berdasarkan nilai Vumaks (gelagar utama)

3. Tentukan luas penampang elastomer

Aperlu ≥ Pt

Batas Tegangan Deliminasi

4. Asumsikan dimensi perletakan elastomer

5. Kontrol faktor bentuk

S = A

Ip x hri

Dimana :

S = Faktor bentuk

A = Luas keseluruhan (mm2)

Ip = Keliling elastomer, termasuk lubang (mm)

hri = Ketebalan efektif elastomer (mm)

Faktor bentuk harus berada dalam batas berikut :

- Untuk bantalan polos 1 < S ≤ 4

- Untuk bantalan berlapis 4 < S ≤ 12

6. Kontrol tegangan izin kombinasi perpindahan, tekan dan perputaran

σs = Vumaks

A

Untuk bantalan deformasi geser tidak dikekang

σs ≤ 7.0 Mpa

σs ≤ 1.0 GS

Untuk bantalan deformasi geser dikekang

52

σs ≤ 7.7 Mpa

σs ≤ 1.1 GS

Dimana :

G = modulus geser elastomer (Mpa)

S = faktor bentuk

σs = Tegangan rata-rata akibat beban total (Mpa)

7. Kontrol deformasi geser

hrt ≥ 2Δs

Dimana :

hrt = ketebalan total elastomer

Δs = total deformasi geser rencana

8. Kontrol rotasi

σs ≥ 0.5 GS ( L

hri )2

Ɵs,x

n

σs ≥ 0.5 GS ( w

hri )2

Ɵs,x

n

9. Kontrol stabilitas

H ≤ L

3 ; H ≤

W

3

10. Menentukan tebal pelat

- Kondisi Layan :

hs ≥ 3 x hmax x σs

fy

- Kondisi Fatik :

hs ≥ 3 x hmax x σL

fy

53

3.4 Diagram Alir Perencanaan

Data Studi Perencanaan dan

Studi Literatur

Desain Awal Perencanaaan

Jembatan

Perhitungan Pembebanan pada

Jembatan

Struktur Primer :

Perencanaan pelat lantai

kendaraan

Perencanaan gelagar

utama

Perencanaan diafragma

Perencanaan perletakan

elastomer

1 2

Mulai

Struktur Sekunder :

Perencanaan Pipa dan

Tiang Sandaran

Perencanaan Desain

Trotoar dan kerb

54

NO

Analisa Struktur

Utama

(Kontrol Tegangan

pada Struktur)

Output Gambar Kerja Struktur Atas

Jembatan Sungai Karay

2

1

Selesai