Contoh Disain Jembatan Komposit

  • View
    4.249

  • Download
    44

Embed Size (px)

Text of Contoh Disain Jembatan Komposit

KONVERSI SATUANQuantity force mass length English System 1 1 1 1 1 2 1 1 1 386.22 1 1 1 1 lb lb sec2/ft ft ft in in lb/ft3 lb in ft/sec2 in/sec2 lb/in lb in/rad lb sec/in lb in sec2 SI System 4.45 14.59 0.3 12 0.0254 2.54 16.02 0.11 0.3 9.81 175.1 0.11 175.1 0.11 N kg m in m cm kg/m3 Nm m/sec2 m/sec2 N/m N m/rad sec/m kg m2

mass density torque or moment acceleration acceleration of gravity spring constant rotational spring constant damping constant moment of inertia modulus of elasticity angle

32.2 ft/sec2

9.81 m/sec2

1000000 lb/in2 1 degree

### N/m2 0.02 radian

Perencanaan Jembatan Komposit

PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN KOMPOSIT "GELAGAR TENGAH"Direncanakan suatu jembatan komposit dengan panjang bentang jembatan L = 15,00 m, dimana potongan melintang jembatan komposit dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

1,0 m

7,6 m

1,0 m

20,0 cm 20,0 cm

0,8 m

2,0 m

2,0 m

2,0 m

2,0 m

0,8 m

DATA - DATAPanjang jembatan (L) Lebar lantai kendaran (B) Jarak antar gelagar (s) Lebar kantilever (c') Lebar trotoar Jumlah gelagar baja (Ng) Tebal lantai beton (d) Tinggi voute (t) Tebal lapisan aspal Tebal trotoar Tebal genangan air hujan Berat sendiri beton Berat sendiri aspal Berat sendiri trotoar Berat tiang + sandaran Berat sendiri air Kuat tekan beton (fc') Tegangan leleh baja (fy) Modulus elsatisitas baja (Es) Profil Baja Wide Flange (W 838 296) ws = 296.0 bs = 40.0 hs = 83.8 As = 380.0 Ws = 10966.0 Is = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 15.00 7.60 2.00 0.80 1.00 5 m m m m m gelagar

20.0 cm 5.0 cm 5.0 cm 20.0 cm 5.0 cm 2.50 t/m3 2.30 t/m3 2.20 t/m3 0.50 t/m 1.00 t/m 25.0 MPa 400.0 MPa 200000.0 MPa

kg/m cm cm cm2 cm3

462017.0 cm4 Gelagar Tengah - 2

Perencanaan Jembatan Komposit

ANALISA PEMBEBANANBEBAN MATI (DEAD LOAD) Beban Mati Primer (wDL) Berat sendiri lantai beton Berat sendiri voute Berat sendiri gelagar Berat sendiri diafragma wDL Beban Mati Sekunder (wSDL) Berat sendiri aspal Berat sendiri trotoar Berat tiang + sandaran Berat air hujan w'SDL

= = = = =

1.00000 0.05625 0.29600 0.05920 1.41145

t/m t/m t/m t/m t/m

1.05625 0.35520

= = = = =

0.87400 0.88000 1.00000 0.38000 3.13400

t/m t/m t/m t/m t/m

Karena beban mati sekunder dipikul sama besar oleh setiap gelagar, maka besarnya beban mati sekunder (wSDL) yang dipikul oleh gelagar tengah adalah : wSDL wSDL / Ng = wSDL = 0.62680 t/m BEBAN HIDUP (LIVE LOAD) Beban merata (q) Beban merata (q) yang bekerja pada jembatan dengan panjang bentang 15,0 m adalah : q = 2.20 t/m (jika panjang bentang jembatan L < 30,0 m) Besarnya beban merata (q) yang dipikul oleh setiap gelagar tengah adalah : (q / 2,75) s q' = dimana : faktor distribusi = 1.0 (jika tidak ada gelagar melintang pada jembatan) = maka : (q / 2,75) s q' = 1.60 q' = t/m Beban garis (p) Beban garis (p) yang bekerja pada jembatan adalah : p = 12.00 ton Besarnya beban garis (p) yang dipikul oleh setiap gelagar tengah adalah : (p / 2,75) s K p' = dimana : Koefisien kejut K = 1 + [ 20 / (50 + L) ] = 1.30769 = maka : (p / 2,75) s K p' = p' = 11.41259 ton

Gelagar Tengah - 3

Perencanaan Jembatan Komposit

LEBAR EFEKTIF LANTAI BETONBerdasarkan SPESIFIKASI AASHTO Lebar efektif lantai beton (b) untuk gelagar tengah berdasarkan spesifikasi AASHTO, adalah nilai terkecil dari nilai-nilai berikut : b = = 375.0 cm L/4 b = s = 200.0 cm b = = 240.0 cm 12 d Jadi, lebar efektif lantai beton (b) untuk gelagar tengah berdasarkan spesifikasi AASHTO adalah : b = 200.0 cm Berdasarkan PERATURAN BINA MARGA Lebar efektif lantai beton (b) untuk gelagar tengah menurut peraturan BINA MARGA adalah : 2 + e b = dimana : bs + 2 t e = = 50.00 cm (s - e) / 2 a = = 75.00 cm a/L = 0.05 Untuk a / L = 0.05, dari tabel diperoleh : /a = 1.0 maka : = a

=

75.00 cm

Jadi, lebar efektif lantai beton (b) untuk gelagar tengah menurut peraturan BINA MARGA adalah : 2 + e b = b = 200.0 cm

PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN SECARA ULTIMIT (ULTIMATE DESIGN)Perencanaan gelagar jembatan secara ultimit (ultimate design) bertujuan untuk mendapatkan momen kapasitas ultimit (ultimate momen capacity, Mu) yang dapat dipikul oleh penampang gelagar jembatan. Asumsikan Garis Netral Penampang Komposit berada di daerah Betonl

Tinggi Blok Tegangan Tekan Beton (a) : (As fy) / (0,85 fc' b) a = a = 357.64706 mm Lokasi garis netral penampang komposit (x) : a / 1 x = dimana : 1 = 0.85 maka : a / 1 x = x = 420.76125 mm

l

( jika kuat tekan beton, fc' < 30,0 MPa)

Karena lokasi garis netral penampang (x = 420,76125 mm) lebih besar dari tebal lantai beton (d = 200,0 mm), berarti Asumsi Salah --> garis netral penampang komposit berada si daerah baja.

Gelagar Tengah - 4

Perencanaan Jembatan Komposit Untuk Garis Netral Penampang Komposit berada di daerah Bajal

Lokasi garis netral penampang komposit terhadap serat atas beton (x) : [ cu / (cu + s) ] (d + hs) x = dimana : cu s x x = = = = 0 fy / Es

=

0

maka :

[ cu / (cu + s) ] (d + t + hs) 652.80 mm

l

Gaya Tekan Ultimit Beton (Cc) : Cc 0,85 fc' b d = Cc = 8500000.0

N

l

Gaya Tarik Ultimit Baja (Cs) : Cs 0.5 (As fy - Cc) = Cs = 3350000.0 N Momen Kapasitas Ultimit Penampang Komposit (Mu) : Mu Cc d' + Cs d" = dimana : d' d" maka : Mu Mu Mu = = = 8460800000.00 N.mm 8460.80 kN.m 846.08 t.m = = 0.5 (hs + 3t + x) 0.5 (hs + t) = = 820.40 mm 444.00 mm

l

PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN SECARA ELASTIS (ELASTIC DESIGN)Perencanaan gelagar jembatan secara elastis (elastic design) bertujuan untuk mendapatkan tegangan yang terjadi pada penampang komposit. PROPERTIES PENAMPANGl

Lebar efektif Lantai Beton (b) : b = Modulus Rasio (n) : n = dimana : Es = Ec = maka : n n = =

200.0 cm

l

Es / Ec 200000.0 4700 (fc')0,5 Es / Ec 8.510638 MPa = 23500.0 MPa

n

=

9

l

Lokasi Garis Netral Penampang Komposit : Asumsikan Garis Netral Penampang Kmposit berada di daerah Baja yc [ Ac (d/2) + As (d + t + hs/2) ] / [Ac + As] = Gelagar Tengah - 5

Perencanaan Jembatan Komposit dimana : Ac maka : yc yc = = [ Ac (d/2) + As (d + t + hs/2) ] / [Ac + As] 36.22615 cm = (b/n) d = 444.44 cm2

Karena yc > d, berarti asumsi benar garis netral penampang komposit berada di daerah baja Selanjutnya dapat dihitung : ys (d + t + hs) - yc = = 72.57385 cm dc yc - 0.5 d = = 26.22615 cm ds ys - 0.5 hs = = 30.67385 cml

Momen Inersia Total Penampang Komposit (It) : It dimana : Ic Ac dc2 Is Asds maka : It It = = Ic + Ac dc2 + Is + Asds2 1140061.89568 cm42

= = = = =

Ic + Ac dc2 + Is + Asds2 1/12 (b/n) d3 = 14814.81 cm4

305693.64913 cm4 462017.00000 cm4 357536.43173 cm4

TEGANGAN PADA PENAMPANG KOMPOSIT 1. Tanpa Tumpuan Sementara (Unshoring)l

Momen Maksimum pada Gelagar Jembatan (Momen di Tengah Bentang Jembatan) Sebelum Komposit : M1 = Setelah Komposit : M2 = M3 =

1/8 wDL L2

M1

=

39.69703 t.m

1/8 wSDL L2 1/8 q' L2 + 1/4 p' L

M2 M3

= =

17.62875 t.m 87.79720 t.m

l

Tegangan pada Penampang Komposit di Tengah Bentang Jembatan Tegangan pada serat atas beton (fc-a) : fc-a fc-a1 + fc-a2 + fc-a3 = dimana : fc-a1 = 0.0 fc-a2 fc-a3 maka : fc-a fc-a = = fc-a1 + fc-a2 + fc-a3 37.22192 kg/cm2

= = = < >

qmax 341.55042 OK !!

Untuk interval 2,00 m - 4,00 m l2 = 15.0 cm L2 = 2.0 m D2 Dmin + [ [ (L/2 - L1) / (L/2) ] (Dmax - Dmin) ] = = 27619.7966 kg q'2 Q / l2 = > Gelagar Tengah - 16

q2

Perencanaan Jembatan Komposit = 318.77735 kg/cm > 282.38654 OK !!

Untuk interval 4,00 m - 6,00 m l3 = 20.0 cm L3 = 2.0 m D3 Dmin + [ [ (L/2 - (L1 + L2)) / (L/2) ] (Dmax - Dmin) ] = = 21833.0683 kg q'3 Q / l3 q3 = > = 239.08301 kg/cm > 223.22267 Untuk interval 6,00 m - 7,50 m l4 = 25.0 cm L4 = 1.5 m D4 Dmin + [ [ (L/2 - (L1 + L2 + L3)) / (L/2) ] (Dmax - Dmin) ] = = 16046.3399 kg q'4 Q / l4 q4 = > = 191.26641 kg/cm > 164.05879 B. DENGAN TUMPUAN SEMENTARA SEPANJANG BENTANG Gaya Lintang Maksimum di Tumpuan (Dmax) dan di Tengah Bentang (Dmin) pada Gelagar Jembatan Gaya Lintang akibat Beban Mati Sebelum Komposit DA1 = = Setelah Komposit DA2 = = =

OK !!

OK !!

0.000 ton 0.000 kg

;

DC1

= =

0.00 ton 0.00 kg

0,5 (wDL + wSDL) L 15.286875 ton 15286.875 kg

;

DC2

= =

0.00 ton 0.00 kg

Gaya Lintang akibat Beban Hidup DA3 = 0,5 q' L + p' = 23.41259 ton = 23412.587 kg

DC3

= = =

0,25 q' L + 0,5 p' 11.70629 ton 11706.294 kg

Gaya Lintang Maksimum di Tumpuan (Dmax) dan di Tengah Bentang (Dmin) Dmax = = = = 50% DA1 + 100% (DA2 + DA3) 38699.46 kg 50% DC1 + 100% (DC2 + DC3) 11706.29 kg

Dmin

Kekuatan shear connector (Q) Shear connector yang digunakan adalah Stud 2, dimana : Diameter paku = 0.625 in : d Tinggi paku = 2.500 in : H Karena perbandingan tinggi paku dengan diameter paku : H/d = 4.0 >

qmax 395.66574 OK !!

Untuk interval 2,50 m - 5,00 m l2 = 15.0 cm L2 = 2.5 m D2 Dmin + [ [ (L/2 - L1) / (L/2) ] (Dmax - Dmin) ] = Gelagar Tengah - 18

Perencanaan Jembatan Komposit q'2 = = = 29701.7395 kg Q / l2 318.77735 kg/cm > > q2 303.67246

OK !!

Untuk interval 5,00 m - 7,50 m l3 = 20.0 cm L3 = 2.5 m D3 Dmin + [ [ (L/2 - (L1 + L2)) / (L/2) ] (Dmax - Dmin) ] = = 20704.0166 kg q'3 Q / l3 q3 = > = 239.08301 kg/cm > 211.67917

OK !!

Gelagar Tengah - 19

Perencanaan Jembatan Komposit

Gelagar Tengah - 20

Perencanaan Jembatan Komposit

Gelagar Tengah - 21

Perencanaan Jembatan Komposit