Web viewBeton= SK SNI 03 – XXX – 2002. Data Pembebanan. Lapisan aspal lantai kendaraan-Tebal Aspal= 0,07 meter(Data Perencanaan Dinas PU Jawa Timur)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Jembatan adalah suatu konstruksi yang berfungsi untuk meneruskan jalan melalui suatu

rintangan yang berada lebih rendah. Rintangan ini dapat berupa jalan lain (jalan air atau jalan

lalu lintas biasa). Jika jembatan berada diatas jalan lalu lintas maka disebut sebagai viaduct

(struyk dan van der veen, 1984). Perkembangan trasportasi yang semakin erat kaitannya dengan

pembangunan, baik berupa pembangunan jalan maupun jembatan yang berfungsi untuk

memperlancar arus kendaraan sehingga tercipta efisiensi waktu dalam beraktifitas.

Geografis Kabupaten Lumajang terdiri dari dataran rendah dan dataran tinggi sehingga

elevasi kontur tanah tidak sama, maka penyediaan transportasi harus disesuaikan dengan kondisi

alam yang ada. Hasil produksi pertanian dan perkebunan Kabupaten Lumajang disebarkan ke

seluruh penjuru kota, guna memenuhi kebutuhan masyarakat dan memperlancar hasil produksi

antar daerah. Maka dari itu perlu adanya sarana penghubung transportasi antar daerah yang salah

satunya berupa pembuatan jembatan selok anyar di Kabupaten Lumajang Jawa Timur.

Jembatan selok anyar VII terletak di jalur lintas selatan jawa timur ruas Jarit-batas

Jember pada STA 13+750 wilayah kecamatan pasirian kabupaten lumajang. Kondisi rencana

lokasi yang ada masih berupa jalan yang terputus sungai. Sekeliling rencana jembatan masih

berupa lahan sawah dan ladang/tegalan yang jauh dari pemukiman. Jembatan melintasi sungai

kedung dengan lebar sungai dari tebing kiri tebing kanan ± 30 m.

Rencana jembatan Selok Anyar VII dengan bentang 40 meter dan lebar 7,2 meter

menggunakan struktur rangka baja trapesium. (Anonim: Data Perencanaan Dinas PU Propinsi

Jawa Timur). Struktur ini menguntungkan dalam pencapaian bentang panjang, dan konstruksi

baja ringan sehingga beban yang ditanggung oleh struktur dibawahnya lebih kecil, selain itu

dapat mempercepat dan mempermudah pemasangan.

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penulisan ini adalah merencanakan sturktur jembatan baru dengan

konstruksi rangka baja menggunakan Standar Pembebanan RSNI T-03-2005.

Sedangkan manfaat dari “Studi Perencanaan Jembatan Rangka Baja Pada Jembatan

Selok Anyar VII Di Kecamatan Pasirian Kabupaten Lumajang” adalah memberikan alternatif

model struktur untuk jembatan dengan menggunakan Standar Pembebanan RSNI T-03-2005 dan

diharapkan mampu menjadi masukan bagi instansi terkait.

1.3 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapat ditarik beberapa identifikasi masalah sebagai

berikut :

1. Perencanaan dan perhitungan kekuatan konstruksi lantai kendaraan.

1

2. Perencanaan dan perhitungan kekuatan gelagar-gelagar yang tepat sehingga jembatan

mampu menerima beban yang ada.

3. Perencanaan bentuk dan perhitungan abutment yang tepat agar dapat memikul beban yang

diterima jembatan.

4. Perencanaan dan penentuan jenis pondasi yang sesuai dengan kondisi sungai yang dalam

serta berjenis tanah lunak.

1.4 Rumusan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah, maka dalam studi perencanaan struktur jembatan

rangka baja meliputi :

1. Perhitungan pembebanan dan dimensi plat lantai kendaraan.

2. Perhitungan dimensi gelagar memanjang, melintang dan gelagar pengaku (induk).

3. Perhitungan dimensi abutment sesuai dengan kondisi jembatan.

4. Perhitungan dimensi pondasi yang direncanakan.

1.5 Lingkup Pembahasan

Mengingat banyaknya yang dibahas dalam tugas akhir ini, pembahasan perencanaan

struktur jembatan Rangka baja dibatasi meliputi:

1. Perhitungan dimensi tulangan sistem lantai kendaraan.

a. Perhitungan dimensi tulangan plat lantai kendaraan dan trotoir

b. Perhitungan gelagar melintang

c. Perhitungan gelagar memanjang

2. Perhitungan rangka jembatan meliputi:

a. Perhitungan dimensi rangka baja dan gelagar induk

b. Perhitungan sambungan

c. Perhitungan landasan

3. Perhitungan abutment meliputi:

a. Perencanaan bentuk abutment

b. Perhitungan pembebanan abutment

c. Perhitungan stabilitas abutment

d. Perhitungan penulangan abutment

4. Perhitungan pondasi meliputi:

a. Perhitungan daya dukung tanah

b. Perhitungan penulangan pondasi tiang pancang

2

Survey Data

Mulai

Data Sondir- Kedalaman Tanah

Data Teknis Perencanaan-Data Gambar

Peta Lokasi- Topografi

Perhitungan Abutment

Perhitungan Pondasi

Kontrol Stabilitas

Gambar Rencana

Selesai

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Perhitungan Pembebanan

Perhitungan plat lantai kendaraan, trotoar, sandaran

Perencanaan dimensi gelagar memanjang, melintang, induk

Perencanaan ikatan angin

Perhitungan sambungan, Landasan

Kontrol Lendutan

Perencanaan Abutment

Gambar 1.1 Bagan Alir Perencanaan Jembatan rangka Baja

3

BAB III

PERENCANAAN KONSTRUKSI BANGUNAN ATAS

3.1 Data Perencanaan

3.1.1 Data Struktur

1. Kelas jalan = Kelas I

2. Panjang total jembatan = 40 m

3. Lebar total jembatan = 7,20 m

4. Lebar lantai kendaraan = 6,0 m

5. Lebar trotoir = 2 x 0,5 m

6. Tebal trotoar = 0,48 m

7. Tipe jembatan = Rangka Baja Trapesium

8. Tinggi rangka jembatan = 6,35 meter

9. Jarak antar gelagar memanjang = 1,50 m

10. Jarak antar gelagar melintang = 5 m

11. Mutu bahan

- Mutu baja tulangan (Fy) = 240 Mpa

- Mutu beton (Fc’) = K - 225 = 22,5 Mpa

- Mutu baut = 570 Mpa

- Baja = Bj 52

Tegangan leleh = 3600 kg/cm2

Tegangan dasar = 2400 kg/cm2

12. Peraturan

- Pembebanan = RSNI T-02-2005

- Beton = SK SNI 03 – XXX – 2002

3.1.2 Data Pembebanan

a) Lapisan aspal lantai kendaraan

- Tebal Aspal = 0,07 meter(Data Perencanaan Dinas PU Jawa Timur)

- Berat jenis aspal = 2500 kg/m3(sumber:Jembatan,Dr.Ir.Supriyadi.hal 37,2007)

- Faktor beban KuMS = 1,3 (RSNI T -02-2005, hal :9)

4

b) Plat beton lantai trotoar

- Tebal plat beton = 0,48 meter(Data Perencanaan Dinas PU Jawa Timur)

- Berat satuan beton bertulang = 2500 kg/m3


c) Plat beton lantai kendaraan

- Tebal plat beton = 0,23 meter(Data Perencanaan Dinas PU Jawa Timur)

- Berat satuan beton bertulang = 2500 kg/m3


d) Air hujan

- Tebal air hujan = 0,05 meter

- Berat satuan air hujan = 1000 kg/m3


e) Bride/Metal Deck (Anonim: WWW.GRDSEEL.COM.ID)

- Tebal metal deck = 0,76 mm- Faktor beban KuMS = 1,1 (RSNI T -02-2005, hal :9)

3.2 Perhitungan Plat Lantai Kendaraan

3.2.1 Pembebanan Plat Trotoir

1. Beban mati

- Berat sendiri plat beton = 0,48 x 1 x 2500 x 1,3 = 1560 Kg/m

- Berat air hujan = 0,05 x 1 x 1000 x 2,0 = 100 Kg/m

- Berat steel deck (0,76 mm) = 8,48 x 1,1 x 1 = 9,33 Kg/m

qu1 = 1669,33 Kg/m

2. Beban hidup

Beban hidup trotoir

Faktor beban = 1,8 (RSNI T-02-2005, hal 19)

Beban hidup trotoir harus diperhitungkan terhadap beban hidup sebesar :

q = 5 Mpa = 500 Kg/m2 ……(RSNI T-02-2005, hal 24)

qu2 = 500 x 1 x 1,8 = 900 Kg/m2

Pipa Sandaran

Faktor beban 1,1 (RSNI T-02-2005, hal 9)

Menggunakan pipa baja dengan diameter 76,3 mm = 7,63 cm

Berat (G) = 5,08 Kg/m

Tebal (t) = 2,8 mm = 0,28 cm

5

3.2.2 Pembebanan Plat Lantai Kendaraan Dengan Bridge/Metal Deck

( Plat lantai dianggap balok dengan lebar 1 meter )

1. Beban mati

- Berat sendiri plat beton = 0,23 x 1 x 2500 x 1,3 = 747,5 Kg/m


- Berat lapisan aspal = 0,07 x 1 x 2500 x 1,3 = 227,5 Kg/m

- Berat metal deck (0,76) = 8,48 x 1 x 1,1 = 9,33 Kg/m

qu2 = 1084,33 Kg/m

2. Beban hidup

- Muatan “T” yang bekerja pada lantai kendaraan adalah tekanan gandar = 225

kN = 22500 kg, atau tekanan roda = 11250 kg (RSNI T-02-2005, hal 19)

- Faktor beban dinamis “FBD” = 0,4 …….(RSNI T-02-2005, hal 21)

Dari rumus dibawah ini :

50 m ≤ LE → FBD = 0,4

Jadi : LE = 45 , Factor beban K= 1,8 ….(RSNI T-02-2005, hal 19)

Maka P = ( 1 + 0,40 ) x 11250 = 15750 Kg

Pult atau Beban T = 1,8 x 15750 = 28350 Kg

3.2.3 Perhitungan Statika Akibat Beban Mati Dan Beban Hidup

Untuk Perhitungan statika menggunakan Analisa Statpro

Tabel Hasil Perhitungan Momen Dengan menggunakan Analisa Staadpro

Batang Titik Akibat Beban Hidup (kNm)

AkibatBeban Mati

(kNm)

Akibat Beban Combinasi

(kNm)1 1 0 0 0

2 -1.103 -2.046 -3.1502 2 1.103 2.046 3.150

3 76.472 0.889 77.3613 3 -76.472 -0.889 -77.361

4 -58.188 -1.980 -60.1684 4 58.188 1.980 60.168

5 47.213 0.916 48.1295 5 -47.213 -0.916 -48.129

6 -51.262 -2.001 -53.263

6

6 6 51.262 2.001 53.2637 47.213 0.916 48.129

7 7 -47.213 -0.916 -48.1298 -58.188 -1.980 -60.168

8 8 58.188 1.980 60.1689 76.472 0.889 77.361

9 9 -76.472 -0.889 -77.36110 -1.103 -2.046 -3.150

10 10 1.103 2.046 3.15011 0 0 0

Tabel Rekapitulasi Momen Maksimum

No Tumpuan Lapangan Besar Momen Maksimum (kNm)

1 A 3.1502 B 60.1683 C 53.2634 D 60.1685 E 3.1506 AB -77.3617 BC -48.1298 CD -48.1299 DE -77.361

3.2.4 Perhitungan Plat Lantai Kendaraan

β =

LnSn

=LyLx (Sumber C U R.Dasar dasar perencanaan beton bertulang 1 hal 92 )

Dimana :

Ly = Ln = Bentang netto dari bentang terpanjang = 500 cm

Lx = Sn = Bentang netto dari bentang terpendek = 150 cm

Maka β= Ln

Sn=500

150 = 3,33 > 2 (Pelat satu arah)

d = h – (1/2 Ø )– tebal selimut beton

= 230 – (1/2 x 19 ) – 30 = 190,5 mm

m = f y

0,85x f c

= 240

0,85 x 22.5 = 12,549

b =

0 , 85 x fc 'fy

x 0 , 85 x 600600 + fy

=

0 , 85 x 22 , 5240

x 0 ,85 x 600600 + 240 = 0,048

7

3.3.4.1 Penulangan plat lantai kendaraan arah melintang

A. Penulangan pada tumpuan

MU = 60,168 kNm = 6016,8 kg.m/meter plat

Mn = Mu/φ = Mu0,8

= 6016,8 / 0,8 = 7521,000 kg.m

dada = 230 – (1/2 x 19) – 30 = 190,5 mm

Rn =

Mnb . d2

=

7521 , 000 x 104

1000 x190 , 52 = 2,072 Mpa

m = f y

0,85 x f c =

2400,85 x 22,5

= 12,549

= 1m

{1−√1−2 .m . Rn

f y} = 0,00916

b =

0 , 85 x fc 'fy

x 0 , 85 x 600600 + fy = 0,048

Max = 0,75 x b = 0,75 x 0,048 = 0,036

ρmin =

1,4F y =

1,422 ,5 = 0,00583

ρmin = 0,00583 < ρ = 0,00916 < ρMax = 0,036

Asperlu = ρ .b.d = 0.00916 x 1000 x 190,5 = 1745,35 mm2

As’ = 20 % x Asperlu = 20 % x 1745,35 = 349,07 mm2

Dipakai tulangan tarik D19 – 100 ; As = 2835,3 mm2

Dipakai tulangan tekan D19 – 450 ; As = 630,1 mm2

B. Penulangan pada lapangan

MU = 77,361 kNm = 7736,1 kg.m/meter plat

Mn = Mu/φ = Mu0,8

= 7736,1 / 0,8 = 9670,125 kg.m

dada = h – ½ Ø – tebal selimut beton

= 230 – (1/2 x 19) – 30 = 190,5 mm

Rn =

Mnb . d2

=

9670 ,125 x 104

1000 x 190 , 52 = 2,665 Mpa

8

m = f y

0,85 x f c = 12,549

= 1m

{1−√1−2 .m . Rn

f y} = 0,012

b =

0 , 85 x fc 'fy

x 0 , 85 x 600600 + fy = 0,048

Max = 0,75 x b = 0,75 x 0,048 = 0,036

ρmin =

1,4F y =

1,4240 = 0,0058

ρmin = 0,0058 < ρ = 0.012 < ρMax = 0,036

Asperlu = ρ .b.d = 0.012 x1000 x 190,5 = 2287,41 mm2

As’ = 20 % x Asperlu = 20 % x 2287,41 = 457,48 mm2



3.3.4.2 Penulangan arah memanjang

Dipasang tulangan susut dan suhu dengan ketentuan sebagai berikut :(SK SNI

03 – XXX – 2002, hal 48 )

AsMin = 0,0020 x AsBruto (Tulangan deform / Mutu 300)

AsMin = 0,0018 x AsBruto (Tulangan deform / Mutu 400)

AsMin = 0,0020 x 190,5 x 1000 = 381 mm2

Tulangan pokok Ø 10 mm :

As =

14 x π x d2 =

14 x 3,14 x 102 = 78,5 mm2

Jarak maximum antar tulangan =

78 ,5381

x 1000= 206,04 > 150 mm

Dipakai tulangan 10 – 150 ; As = 523,6 mm2

(Istimawan,”struktur beton bertulang”, hal 459)

3.2.5 Perhitungan statika pada trotoar

β =

LnSn

=LyLx ( C U R.Dasar dasar perencanaan beton bertulang 1, hal 92 )

Dimana :

Ly = Ln = Bentang netto dari bentang terpanjang = 500 cm

Lx = Sn = Bentang netto dari bentang terpendek = 50 cm

Maka β= Ln

Sn=500

50 = 10,0 > 2 (Pelat satu arah)

d = 480 – (1/2 x 19 ) – 30 = 440,5 mm

9

b =

0 , 85 x fc 'fy

x 0 , 85 x 600600 + fy = 0,048

m = f c

0,85 x f c= 12,549

3.3.5.1 Penulangan trotoar arah melintang

A. Penulangan pada tumpuan

MU = 3,15 kNm = 315 kg.m

Mn = Mu/φ = Mu0,8

= 315 / 0,8 = 393,75 kg.m

d = h – (1/2 Ø) – tebal selimut beton

= 480 – (1/2 x 19 ) – 30 = 440,5 mm

b =

0 ,85 x 22 , 5240

x 0 ,85 x 600600 + 240 = 0,048

m = 240

0,85 x 22,5 = 12,549

Rn =

M n

b . d2 =

393 , 75 x 104

1000 x 4432 = 0,020 Mpa

= 1m

{1−√1−2 .m . Rn

f y}= 0,00008

Max = 0,75 x b = 0,75 x 0,048 = 0,036

ρmin =

1,4F y =

1,4240 = 0,0058

ρmin = 0,0058 > ρ = 0,00008 < ρMax = 0,036

Asperlu = ρ .b.d = 0,0058 x 1000 x 440,5 = 2569,58 mm2

As’ = 20% xAsperlu = 20 % x 2569,58 = 513,82 mm2



3.3.5.2 Penulangan arah memanjang

Dipasang tulangan susut dan suhu dengan ketentuan sebagai berikut : (SK SNI 03 –

XXX – 2002, hal 48 )

AsMin = 0,0020 x 440,5 x 1000 = 881 mm2

Tulangan pokok Ø 14 mm

As =

14 x π x d2 =

14 x 3,14 x 142 = 174,64 mm2

10

Jarak maximum antar tulangan=

174 , 64881

x 1000=174,64 > 150 mm

Dipakai tulangan 14 – 150 cm ; As = 1026,3 mm2

3.2.6 Kontrol Gaya Geser Pons Lantai

Berdasarkan peraturan perencanaan teknik jembatan.(BMS 92’ Bagian 6 Hal 80)

Vuc = u x d x (fcv + 0,3 θcp)

fcv = 0,17 x (1 + 2 x θh) x √ fc '

A.Muatan “T” dengan P = 25 kN dan luas bidang kontak roda

125 mm x 200 mm.(RSNI T-02-2005, hal 19)

P = 25 kN

Pult = 2,0 x {(1 + 0,3) x 25} = 65 kN

Mencari kekuatan geser pons beton :

d/2 =

190 , 52 = 95,25 mm

u = 2x{(125 + 2 x 105,25)+(200 +2 x 105,25)}= 1221,5 mm

fcv = 0,17 x (1 + 2

200125 )

x √22 ,5 = 1,814 Mpa

0,34 √ fc '= 0,34 x √22 ,5 = 1,613 Mpa

Karena fec < fcv = 1,613 < 1,814 Mpa

Jadi control gaya geser pons lantai tidak memenuhi syarat terhadap kekuatan geser

ultimit yang diijinkan.

Vuc = 1221,5 x 190,5 x 1,814 = 422193,1 N ⇒ 422,1931 kN

p = 65 kN < 422,1931 Kn ( Aman terhadap geser pons )

Gambar 3.3 Bidang Kontak Roda P = 25 kN

B. Muatan “T” dengan P = 112,5 kN dan luas bidang kontak roda 200 mm x 500 mm.

(RSNI T-02-2005, hal 19)

P = 112,5 kN

Pult = 2,0 x {(1+0,3) x 112,5} = 292,5 kN

11

Mencari kekuatan geser pons beton :

d/2 =

190 ,52 = 95,25 mm

u = 2 x{ 200 + ( 2 x 95,25 ) } + { 500 + (2 x 95,25 )} = 1975,5 mm

fcv = 0,17 x (1 + 2

500200 )

x √22 ,5 = 1,451 Mpa

0,34 √ fc ' = 0,34 x √22 ,5 = 1,613 Mpa

Karena fec > fcv = 1,613 > 1, 451 Mpa

Jadi kontrol gaya geser pons lantai memenuhi syarat terhadap kekuatan geser ultimit

yang diijinkan.

Vuc = u x d x fcv

= 2242 x 210,5 x 1, 451 ⇒ 546241,5 N = 546,2415 kN

p = 292,5 kN < 546,2415 kN

Gambar 3.4 Bidang Kontak Roda P = 112,5 kN

3.4 Perhitungan Gelagar Memanjang

Gambar 3.5

Jarak Gelagar Memanjang Dan Gelagar Melintang

Jarak Antara Gelagar Memanjang = 1,50 m

Jarak Antara Gelagar Melintang = 5,00 m

12

Mutu Baja Konstruksi Bj - 52 ( ) = 3600 kg/cm2

Modulus Elastisitas baja (E) = 2,1 x 106 kg/cm2

3.4.1 Pembebanan

(sumber:Jembatan,Dr.Ir.Supriyadi.hal 37,2007 Dan RSNI T-02-02005, hal 10)

1) Beban Mati

B. Sendiri plat beton = 0,23 x 1,50 x 2500 x 1,3 = 1121,25 kg/m

B. Sendiri Aspal = 0,07 x 1,50 x 2500 x 1,3 = 341,25 kg/m

B. Air Hujan = 0,05 x 1,50 x 1000 x 2,0 = 150 kg/m

B. Steel Deck (0,76 mm) = 8,48 x 1,50 x 1,1 = 13,99 kg/m

Qd = 1626,49 kg/m

MD = 1/8 x qd x l2

= 1/8 x 1626,49 x 52

= 5082,79 kg.m

2.) Beban Hidup

a. Akibat beban “D”(Faktor beban =1,8)

Beban tersebar merata (BTR) :

L = 40 m > 30 m…………..……………………………… (RSNI T-02-2005,hal:15)

q = 9,0 x (0,5 +

15L )

= 9,0 x (0,5+ 15

40 )

= 7,875 Kpa = 787,5 kg/m2

Jarak antar gelagar memanjang 1,50 m.

Maka q’ = (787 ,5

2 ,75 ) x 1 , 50 x 1,8 = 773,182 kg/m2

ML1 = 1/8 x q’ x l2 = 1/8 x 773,182 x 52 = 2416,193 kg.m

Akibat beban garis :

P = 49,0 KN/m = 4900 kg/m

L = 40 m maka DLA = 40 % …………….(RSNI T-02-2005,hal:21)

Maka P = 4900 x 1,50 x ( 1 + 0,40 ) x 1,8 = 18522 kg

ML2 = 1/4 x P x l = 1/4 x 18522 x 5 = 23152,500 kg.m

Momen akibat beban lajur “ D”

ML = ML1 + ML2

= 2416,193 + 23152,500

= 25568,693 kg.m = 2556869,3 kg.cm

b. Akibat beban “T”

Untuk pembebanan truk “T”, maka FBD diambil 40 % = 0,4

K = 1 + FBD = 1 + 0,4 = 1,4 ……..……..(RSNI T-02-2005,hal:21)

13

Maka faktor distribusi beban “T” yaitu :

FT = S

3,4 …….……....………..……………………......….. (RSNI T-02-2005,hal : 21)

= 1, 503,4 = 0,4412

P = 112,5 kN = 11250 kg…….……….……..…. (RSNI T-02-2005,hal : 19)

Maka : P = ( 1 + 0,4 ) x 11250 x 1,8 = 28350 Kg

ML3 = ¼ x (Ft x P) x L

= ¼ x (0,4412 x 28350) x 5

= 15634,191 kg,m = 1563419,1 kg.cm

Dipakai momen terbesar yaitu akibat beban “T” sebesar :

ML3 = 1563419,1 kg.cm

Maka beban ultimit yang terjadi :

Mu1Total = MD + ML3

= 508278,8 + 1563419,1

= 2071697,9 kg.cm

3.4.2 Perencanaan Profil Gelagar Memanjang

Dicoba menggunakan profil WF 400 x 200 x 7 x 11

(Tabel Profil Konstruksi Baja hal :22)

Mutu baja BJ-52 dengan fy = 3600 kg/m2

G = 56,60 Kg/m

A = 72,16 cm2

Ix = 20000 cm4

Iy = 1450 cm4

Zx = 1010 cm3

Zy = 145 cm3

Gambar 3.6 Penampang Profil WF. 400 x 200 x 7 x 11

a. Menghitung modulus plastis (Zx)

(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku”, jilid 1, hal : 429)

Zx = Mu

φ b . fy =

2071697,90,9 x 3600 = 639,413 cm3

b. Momen ultimit akibat berat sendiri profil

Mu2 = 1/8. q . l2

= 1/8 x (56,6 x 1,1) x 52

= 194,563 kg.m = 19456,3 kg.cm

c. Kontrol kekuatan penampang

b . Mn = b . Zx . Fy

14

(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku”, jilid 1, hal : 428)

b . Mn = b . Zx . Fy Mu1 + Mu2

= (0,9 x 1010 x 3600) 2071697,9 + 19456,3

= 3272400 kg.cm 2091154,1 kg.cm ……..(aman)

d. Kontrol tegangan

σ =

M total

Zx =

2091154 ,11010 = 2070,45 < 3600 Kg/c

m2

3.4.3 Perhitungan komposit

(1) Pembebanan sebelum komposit

Beban-beban yang bekerja adalah :

Berat sendiri profil = 56,6 x 1,1 = 62,26 kg/m

Berat plat beton = 0,23 x 1,50 x 2500 x 1,3= 862,50 kg/m

Berat Steel deck = 8,48 x 1,50 x 1,1 = 13,99 kg/m

qd = 938,75 kg/m

MD = 1/8 x qd x l2

= 1/8 x 938,75 x 52

= 2933,60 kg.m = 293360 kg.cm

(2) Pembebanan sesudah komposit

a. Beban mati

Berat Aspal = 0,07 x 1,50 x 2500 x 1,3 = 341,25 kg/m

Berat air hujan = 0,05 x 1,50 x 1000 x 2,0 = 150 kg/m

qd = 491,25 kg/m

Md = 1/8 x q x l2

= 1/8 x 491,25 x 52 = 1535,160 kg.m = 153516 kg.cm

b. Beban hidup

Dipakai momen terbesar yaitu momen akibat beban “T” sebesar :

ML3 = 1563419,1 kg,m

(3) Menentukan lebar efektif “Beff”

Menurut RSNI T-03-2005 hal 51 dari 129, nilai Beff diambil nilai yang terkecil dari:

- 1/5 x panjang bentang gelagar untuk bentang sederhana

- Jarak pusat antara badan gelagar

- 12 x tebal plat kendaraan

Sedangkan untuk menentukan nilai “n” yaitu :

- Untuk beban jangka pendek, nilai n = Es/Ec (untuk beban hidup yang bekerja

setelah komposit)

- Untuk beban tetap (Md), maka nilai n = 3Es/Ec (untuk beban mati yang bekerja

setelah komposit)

15

Tebal plat kendaraan = 23 cm

Jarak gelagar memanjang = 1,50 m = 150 cm

Jarak gelagar melintang = 5 m = 500 cm

Jadi lebar effektif dari lantai kendaraan :

a. Beff = 1/5 x 500 = 100 cm

b. Beff = 12 x 23 = 276 cm

c. Beff = 150 cm

Maka dipakai Beff yang terkecil yaitu sebesar 100 cm

(4) Beban mati yang bekerja setelah komposit

(Istimawan Dipohusodo, “Struktur Beton Bertulang”, Hal : 9)

Ec = 0,043 . W1,5 . √ fc

= 0,043 x 2400(1,5) x √22 ,5 = 23981,513 Mpa

Rasio modulus elastisitas :

n =

ES

1/3 x EC =

2100001/3 x 23981,513 = 26,270

Garis netral pada komposit :

(CG. Salmon, JE. Jonson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku”, jilid I1, hal : 379)

Ypb =

As . ( d2 ) + ( BEff . ts

n ) x ( 12

. ts + d )As+ ( BEff . ts

n )

Diketahui: Beff = 100 cm

As = 72,16 cm2

ts = 25 cm

d = 40 cm

n = 26,270

Ypb =

72 ,16 x (402 ) + (100 x 23

26 ,270 ) x ((12

x 23) + 40)72 ,16 + (100 x 23

26 ,270 ) = 37,268 cm

16

Gambar 3.7

Penampang Komposit Akibat Beban Mati Pada Gelagar Memanjang

Dari gambar diatas maka :

ypt = (d + ts) - ypb = [(40 – 23) - 38,484] = 25,732 cm

ypc = ypt - ts = 25,732 - 23 = 2,732 cm

dc = ypc + (1/2 x ts) = 2,732 + (1/2 x 23) = 14,232 cm

dt = (23

2+ 40

2 ) = 31,5 cm

ds = dt – dc = 31,5 – 14,232 = 17,268 cm

Ic = 1/12 x BEff x d3 = 1/12 x 100 x 233 = 101391,667 cm4

Ac = Tebal pelat x BEff = 23 x 100 = 2300 cm2

Momen inersia komposit adalah :

(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku, jilid I1” hal : 380)

Ip = Is +

Icn +

Ac . dc2

n + (As . ds2)

= 20000+(101391 ,66726 , 270 )+(

2300 x 14 , 2322

26 ,270 )+(72,16x17,2682)

= 20000 + 3859,564 + 17733,944 + 21516,552

= 63110,061 cm4

Modulus penampang terhadap serat atas adalah :


Wpt =

I p

Y pt =

63110,06125 , 732 = 2452,576 cm3

Modulus penampang terhadap serat bawah adalah :

Wpb =

I p

Y pb =

63110,06137 , 268 = 1693,419 cm3

(5) Beban hidup yang bekerja setelah komposit

Es = Modulus elastisitas baja = 210000 Mpa

Ec = 0,043 . W1,5 . √ fc

= 0,043 x 2400(1,5) x √22 ,5 = 23981,513 Mpa


n =

EsEc =

21000023981,513 = 8,757


17

(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku, jilid I1” hal : 380) :

Ytb =

As . ( d2 ) + ( BEff . ts

n ) x ( 12


n )

=

72 ,16 x (402 ) + (100 x 23

8 ,757 ) x ((12

x 23) + 40)72 ,16 + (100 x 23

8 , 757 )

= 44,711 cm

Gambar 3.8

Penampang Komposit Akibat Beban Hidup Pada Gelagar Memanjang


Ytt = (d + ts) – ytb = [(40 + 23) – 44,711] = 18,289 cm

Ytc = ts – ytt = 23 – 18,289 = 4,711 cm

dc = ytt - (1/2 x ts) = 18,289 - (1/2 x 23) = 6,789 cm

dt = (232

+ 402 ) = 31,5 cm

ds = dt – dc = 31,5 – 6,789 = 24,711 cm

Ic = 1/12 x BEff x d3 = 1/12 x 100 x 233 = 101391,667 cm4




It = Is + Icn +

Ac . dc2

n + (As . ds2)

= 20000 + (101391,667

8 ,757 )+(2300 x 6 ,7892

8 ,757 )+ (72,16 x 24,7112)

= 20000 + 11578,693 + 12105,712 + 44063,493

= 87747,898 cm4

Modulus penampang terhadap serat atas adalah

Wtt =

I t

Y tt = 87747 ,89818 ,289 = 4797,864 cm3

18

Modulus penampang terhadap serat bawah adalah

Wtb =

It

Y tb =

87747 ,89844 ,711 = 1962,555 cm3

(6) Tegangan yang terjadi pada penampang komposit

- Tegangan ijin baja yaitu :

Mutu baja Bj 52 , fy = 360 Mpa

Tegangan lentur ijin baja (f s̄ ) = 0,55 . fy

fab = f s̄ = 0,55 x 360 = 198 Mpa = 1980 kg/cm2

- Tegangan ijin beton adalah :

Tegangan ijin beton mutu fc’ = 22,5 Mpa

Beton terlentur serat tertekan f c̄ = 0,5 . fc’

f c̄ = 0,4 x 22,5 = 9 Mpa = 90 kg/cm2

f t̄ = 0,5 x √ fc = 0,5 x √22 ,5 = 2,372 Mpa = 23,72 kg/cm2

Tegangan yang terjadi pada penampang komposit adalah :

a. Tegangan beton sesudah komposit

- Bagian atas beton (tertekan)… (C.G. Salmon,,”struktur baja II”, hal : 358)

fc = ±

M D

W pt( 1

n ) ±ML

W tt( 1

n )

= -

1535162452,576 x (

126,270 ) -

1563419,14797,864 x (

18,757 )

= - 34,829 kg/cm2 < fc = 90 kg/cm2

- Bagian bawah dari beton

fc = ± ( M D

W pbx ( 1

n ) x ( y pc

y pt ))± (M L

W ttx ( 1

n ) x ( ytc

ytt ))

= -

1535161693 ,419 x (

126,270 )x(

2 ,73225 , 732 ) -

1563419,11962,555 x (

18,757 )x (

4 ,71118 ,289 )

= 23,067 kg/cm2 < fc = 23,72 kg/cm2

b. Tegangan baja serat atas

fs =(M D . Y st

IS+

M DC . Y pt

I p+

ML . Y tt

I t)

= (293360 x2320000

+ 153516 x 25 ,73254398 , 64

+ 1563419,1 x 18 ,28987747,898 )

= 681,811 kg/cm2 < fab = 1980 kg/cm2

c. Tegangan baja serat bawah

19

fs = (M D . Y st

I S+

M DC . Y pb

I p+

ML . Y tb

I t)

= (293360 x2320000

+ 153516 x 37 ,26863110 ,061

+ 1563419,1 x 44 ,71187747,898 )

= 1134,840 kg/cm2 < fab = 1980 kg/cm2

3.4.4 Lendutan gelagar memanjang

Panjang dari masing-masing gelagar rangka baja adalah 4 m, maka besar defleksi atau

lendutan ijin gelagar memanjang adalah :

=

L360 =

500360 = 1,389 cm (C.G. Salmon,,”struktur baja II”, hal : 393)

qD = 938,75 kg/m

qd = 491,25 kg/m

pL = 28350 kg

Is = 20000 cm4

Itl = 87747,90 cm4

Itd = 63110,06 cm4

a. Lendutan sebelum komposit

Beban mati (berat sendiri profil + plat beton)

ΔD =

5 . q . L4

384 . E . I S =

5 x 9 ,388 x 5004

384 x 2100000 x 20000 = 0,182 cm

b. Lendutan sesudah komposit

Beban mati (aspal + air hujan)

Δd = 5 . q . L4

384 . E . I P = 5 x 4 , 913 x 5004

384 x 2100000 x63110 ,06 = 0,030 cm

Beban hidup terpusat (Beban “T”)

ΔL = P . L3

48 . E . I t = 28350 x 5003

48 x 2100000 x 87747 ,90 = 0,401 cm

Lendutan total yang terjadi pada gelagar memanjang:

Δ = ΔD + Δd + ΔL + ΔL

= 0,182 + 0,030 + 0,401

= 0,613 cm < 1,389 cm ……..............………… (aman)

3.4.5 Perencanaan penghubung geser (Shear Connector)

Beban yang bekerja :

1. Beban mati

Berat aspal = 0,07 x 1,50 x 2500 x 1,3 = 341,25 kg/m

20

2. Beban hidup

- Beban merata dan Beban garis

Beban 100 % q1 = (787 , 50

2 ,75x 1 ,50 x 1. 8) = 773,182 kg/m

Beban 100% p = 4900 x (1+ 0,4) x 1,50 x 1,8 = 18522 kg/m

- Beban “T”

Faktor beban “T” FT = S

3,4 = 1,503,4 = 0,441

P = (1 + 0,4) x (0,441 x 11250 x 1,8) = 12502,350 kg

Kondisi pembebanan :

a) Pada x = 0 m

Beban mati :

Beban merata = ½ x 341,25 x 5 x 1,0 = 853,125 kg

Beban hidup :

Beban “D” (beban merata dan beban garis)

Beban “D” = (1/2 x 773,182 x 5 x 1,0) + (18522 x 1) = 20454,955 kg

Beban “T” = 12502,350 x (1,0) = 12502,350 kg

Dmaks = 853,125 + 12502,350 = 13355,475 kg

b) Pada x = 1,0 m

Beban mati :

Beban merata = (1/2x341,25x4x0,80) – (1/2x341,25x1x 0,20) = 511,875 kg

Beban hidup Beban “D” (beban merata dan beban garis)

Beban “D” = (1/2 x 773,182 x 4 x 0,80) + (18522 x 0,80) = 16054,691 kg

Beban “T” = 12502,350 x 0,80 = 10001,880 kg

Dmaks = 511,875 + 10001,880 = 10513,755 kg

c) Pada x = 2,0 m

21

Beban mati :

Beban merata = (1/2 x 341,25 x 3 x 0,6) – (1/2 x 341,25 x 2 x 0,6)

= 102,375 kg


Beban “D” = (1/2 x 773,182 x 3 x 0,6) + (18522 x 0,6)

= 11809,064 kg

Beban “T” = 12502,350 x 0,6 = 7501,410 kg

Dmaks = 102,375 + 7501,410 = 7603,785 kg

Pada gelagar memanjang diketahui :

At = 2 x dc x (BEff

n ) = 2 x 6,789 x (

1008 , 757 ) = 155,056 cm2

Yc = dc = 6,789 cm

Itl = 87747,898 cm4

Direncanakan penghubung geser dengan data sebagai berikut:

Jenis penghubung geser = Stud berkepala Ø 3/4” x 3”

ds ¾” = 0,75 x ( 2,500000 x 10-2 ) = 0,019 m = 19 mm

Hs 3” = 3 x ( 2,500000 x 10-2 ) = 0,075 m = 75 mm

Ec = 0,043 . W1,5 . √ fc = 0,043 x 2400(1,5) x √22 ,5 = 23981,513 Mpa

Kekuatan nominal satu penghubung jenis paku/stud untuk perencanaan penghubung

geser diambil dengan bentang L = 4,0 m

qult = 0,4 x ds2 x√ fc . Ec untukHsds ¿ 4(C.G. Salmon,,”struktur baja”, hal 366)

qult = 0,4 x ds2 x√ fc . Ec

= 0,4 x 1,92 x√22 ,5 x 23981 ,513

= 3266,571 Kg = 32,66571 KN

Dipakai 2 stud, maka Q = 2 x 3266,571 = 6533,142 kg.

Tegangan geser yang terjadi pada x = 1 adalah :

ST = At x dc = 151,056 x 6,789 = 1052,671 kg/cm

τ =

S t

I t x D = 1052 ,67187747 , 898

x 13355 , 475 = 160,219 kg/cm

22

Jarak shear connector (s)

Qτ =

6533 ,142160 , 219 = 40,776 cm

Maka jumlah shear connector yang dibutuhkan adalah :

Tabel 3.1 Perencanaan Penghubung Geser (Shear Connector)

Jarak (m) DMaks Tegangan geser

Jarak stud Jumlah stud

0 – 1 13355,475 160,219 40,776 2,452

1 – 2 10513,755 126,129 51,797 1,931

2 - 3 7603,785 91,219 71,620 1,396

Sumber : Hasil Perhitungan

Gambar 3.9

Potongan Melintang Shear Connector Pada Gelagar Memanjang

3.4 Perhitungan Gelagar Melintang

Gambar 3.10

Potongan Melintang Jembatan

23

3.4.1 Pembebanan

A. Beban Mati

- Beban mati plat lantai kendaraan :

-Berat sendiri plat beton = 0,23 x 5 x 2500 x 1,3 = 3738 Kg/m

-Berat air hujan = 0,05 x 5 x 1000 x 2,0 = 500 Kg/m

-Berat lapisan aspal = 0,07 x 5 x 2500 x 1,3 = 1138 Kg/m

-Berat metal deck (0,76) = 8,48 x 5 x 1,1 = 46,64 Kg/m

qd1 = 5421,64 Kg/m

- Beban mati trotoar :

- Berat sendiri plat beton = 0,48 x 5 x 2500 x 1,3 = 7800 Kg/m


- Berat steel deck (0,76 mm) = 8,48 x 1,1 x 5 = 46,64 Kg/m

qd2 = 8346,64 Kg/m

RA = (qd1 x 3) + (qd2 x 0,5)

= (5421,64 x 3) + (8346,64 x 0,5) = 20438,24 kg

Md1 = (RA x 3,5) – (qd1 x 3 x 1,5) – (qd2 x 0,6 x 3,25)

= (20438,64x3,5)–(5421,64x3x1,5)–(8346,64x0,5x 3,25)

= 33573,17 kg.m

- Beban gelagar memanjang

Berat gelagar memanjang = 56,60 kg/m

P = 56,6 x 5 x 1,1 = 311,30 kg

RA = 5 x 311 , 30

2 = 778,25 kg

Md2 = (RA x 3,5) – (P1 x 3) – (P2 x 1,5)

= (778,25 x 3,5) – (311,30 x 3) – (311,30 x 1,5)

= 1323,03 kg.m

MTotal = Md1 + Md2

= 33573,17 + 1323,03 = 34896,20 kg.m

B. Beban Hidup

- Akibat beban “D”

24

1. Beban terbagi rata :

L = 40 m

q = 9,0 x (0,5 + 1540 ) = 7,875 Kpa = 787,5 kg/m2

Maka q’ = 5 x 787,5 x 1,8 = 7087,50 kg/m2

Beban 100 % → q’ = 7087 ,5

2 ,75 x 100 % = 2577,273 kg/m

Beban 50 % → q’ = 7087 , 5

2 ,75 x 50 % = 1288,636 kg/m

MB = 0

RA .7 – (2577,273 x 5,5 x 3,75) – (1288,636x 0,5 x 0,75) = 0

RA = 53639 , 489

7 = 7662,784 kg

Mx = RA . ( 0,5 + x ) – ql1 . x . ½ x

Mx = 7662,784 ( 0,5 + x ) – 2577,273 x . ½ x

= 3831,139 + 7662,784 x – 1073,864 x2

DMxdx = 0 7662,784 – 2577,273 . x = 0

x = 7662,7842577,273 = 2,973 m

ML1 = RA . (0,5 + x) – ql1 . x . ½ x

= 7662,784.(0,5+2,973) – (2577,273x2,973x1/2x2,973)

= 15222,942 kg/m

2. Beban garis :

P = 49 kN/m = 4900 kg/m

L = 40 m maka DLA = 40 %

Dimana jarak antar gelagar melintang = 5,00 m.

P’ = (1 + 0,4) x 4900 x 1,8 = 12348 kg

Beban 100 % → P’ = 12348 x 5,5 x 100 % = 67914 kg/m

Beban 50 % → P’ = 12348 x 0,5 x 50 % = 3087 kg/m

MB = 0

RA . 7 – (67914 x 3,75) – (3087 x 0,75) = 0

RA = 256992 ,75

7 = 36713,250 kg

25

ML2 = (36713,25 x 3,25) – (67914 x 0) = 119318,063 kg.m

Momen total akibat beban hidup adalah :

MTotal = ML1 + ML2

= 15222,942 + 119318,063 = 134541,004 kg.m

- Akibat beban Trotoar (Faktor beban = 2,0)

Beban pejalan kaki = q = 500 kg/m2

q’ = 500 x 1,8 x 5 = 4500 kg/m

RA = 4500 x 0,5 = 2250 kg

Momen maksimum di tengah bentang :

Ml3 = (RA x 3,5) – (ql1 x 0,5 x 3,25)

= (2250 x 3,5) – (4500 x 0,5 x 3,25) = 562,5 kg.m

- Akibat beban “T”

P = (1 + 0,4) x [(2500 x (1/5)) + 11250 + (11250 x (1/5))] x 1,8

= 35280 kg

Gambar 3.11 Distribusi Beban “T”

MB = 0

RA . 7 – (35280 x 5,75) – (35280 x 4) – (35280 x 3) – (35280 x 1,25) = 0

RA = 493920

7 = 70560 kg


ML4 = RA x 3,5 – (P1 x 0,5) – (P2 x 2,25)

26

= (70560 x 3,5) – (35280 x 0,5) – (35280 x 2,25)

= 149940 kg.m

Dipakai momen terbesar yaitu akibat beban “T” sebesar 149940 kg,m

Maka beban ultimit yang terjadi yaitu :

MTotal = MD + ML4

= 34896,20 + 149940

= 184836,20 kg.m = 18483620 kg.cm

3.4.2 Perencanaan Profil Gelagar Melintang

Dicoba menggunakan profil WF 900 x 300 x 15 x 23

Mutu baja BJ-52 dengan fy = 3600 kg/m2.

G = 213 Kg/m

Ix = 345000 cm4

A = 270,9 cm2

Iy = 10300 cm4

Zx = 7760 cm3

Zy = 688 cm3

Gambar 3.12 Penampang Profil WF. 900 x 300 x 15 x 23

a. Menghitung modulus plastis (Zx)

(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Prilaku”, jilid 1, hal : 429)

Zx =

M U

φ b . fy =

184836200,9 x 3600

= 5704,821 cm3

b. Momen ultimit akibat berat sendiri profil

Mu = 1/8. q . l2

= 1/8 x (213 x 1,1) x 72

= 1435,088 kg.m = 143508,8 kg.cm

c. Kontrol kekuatan penampang

b . Mn = b . Zx . Fy Mu1 + Mu2

= (0,9 x 7760 x 3600) 18483620 + 143508,8

= 25142400 kg.cm 18627128,8 kg.cm ……. (aman)

d. Kontrol tegangan

σ =

M Total

Zx =

18627128 , 87760 = 2400,403 kg/cm2 3600 kg/cm

3.4.3 Perhitungan komposit

(1) Pembebanan sebelum komposit


27

Berat sendiri profil = 213 x 1,1 = 234,30 Kg/m

Berat sendiri plat beton = 0,23x5x 2500 x 1,3 = 3737,50 Kg/m

Berat metal deck (0,76) = 8,48 x 5 x 1,1 = 46,64 Kg/m

qd1 = 4018,44 Kg/m

- Beban mati trotoar :

Berat sendiri plat beton = 0,48 x 5 x 2500 x 1,3 = 7800 Kg/m

Berat steel deck (0,76 mm) = 8,48 x 1,1 x 5 = 46,64 Kg/m

qd2 = 7846,64 Kg/m

RA = (qd1 x 3) + (qd2 x 0,5)

= (4018,44 x 3) + (7846,64 x 0,5) = 15978,64 kg


Md1 = (RA x 3,5) – (qd1 x 3 x 1,50) – (qd2 x 0,5 x 3,25)

= (15978,64 x 3,5) – (4018,44 x 3 x 1,50) – (7846,64 x 0,5 x 3,25)

= 25091,470 kg.m

- Beban Gelagar memanjang :

Berat gelagar memanjang = 56,6 kg/m

P = 56,6 x 5 x 1,1 = 311,30 kg

RA =

5 x 311,302 = 778,25 kg


Md2 = (RA x 3,5) – (P1 x 3) – (P2 x 1,5)

= (778,25 x 3,5) – (311,30 x 3) – (311,30 x 1,5)

= 1323,025 kg.m

Maka beban mati sebelum komposit adalah :

MTotal = Md1 + Md2

= 25091,470 + 1323,025

= 26414,495 kg.m = 2641449,5 kg.cm

(2) Pembebanan sesudah komposit


28

Berat air hujan = 0,05 x 5 x 1000 x 2,0 = 500 Kg/m

Berat lapisan aspal = 0,07 x 5 x 2500 x 1,3 = 1137,5 Kg/m

qd1= 1637,5 kg/m

RA = (qd1 x 3)

= (1637,5 x 3) = 4912,5 kg


Md1 = (RA x 3,5) – (qd1 x 3 x 1,50)

= (4912,5 x 3,5) – (1637,5 x 3 x 1,50)

= 9825,00 kg.m

- Akibat beban hidup “T”

Dipakai momen terbesar akibat beban“T”:

ML4 = 149940 kg.m

(3) Menentukan lebar efektif “Beff”

Menurut RSNI T-03-2005 Hal 51dari 129, nilai Beff diambil nilai yang terkecil dari :

1/5 x panjang bentang gelagar untuk bentang sederhana

Jarak pusat antara badan gelagar

12 x tebal plat lantai

Dimana tebal plat kendaraan = 23 cm

Jarak gelagar memanjang = 1,50 m = 150 cm

Jarak gelagar melintang = 5 m = 500 cm

Jadi lebar effektif dari lantai kendaraan :

a. Beff = 1/5 x 700 = 140 cm

b. Beff = 12 x 23 = 276 cm

c. Beff = 500 cm

Maka dipakai Beff yang terkecil yaitu sebesar 140 cm

(4) Beban mati yang bekerja setelah komposit

Es = Modulus elastisitas baja = 210000 Mpa

Ec = 0,043 . W1,5 . √ fc

= 0,043 x 2400(1,5) x √22 ,5 = 23981,513 Mpa


n =

ES

1/3 x EC =

2100001/3 x23981 , 513 = 26,270


(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku, jilid 1” hal : 379)

29

Ypb =

As . ( d2 ) + ( BEff . ts

n ) x ( 12


n )

Dimana : Beff = Lebar effektif (cm)

As = Luas Profil (cm2)

ts = Tebal lantai kendaraan (cm)

d = Tinggi profil (cm)

n = Rasio modulus elastisitas

Diketahui : Beff = 140 cm

As = 270,9 cm

ts = 23 cm

d = 90 cm

n = 26,270

Ypb =

270 , 9 x (902 ) + (140 x 23

26 ,270 ) x (( 12

x 23) + 90)270 , 9 + (140 x 23

26 ,270 )= 62,601 cm

Gambar 3.13

Penampang Komposit Akibat Beban Mati Pada Gelagar Melintang


ypt = (d + ts) - ypb = [113 – 62,601] = 50,399 cm

ypc = ypt - ts = 50,399 - 23 = 27,399 cm

dc = ypc + (1/2 x ts) = 27,399 + 11,5 = 38,899 cm

dt = (23

2+ 90

2 ) = 56,5 cm

ds = dt – dc = 55,5 – 38,899 = 17,601 cm



30

Ic = 1/12 x BEff x d3 = 1/12 x 140 x 233 = 141948,333 cm4


Ip = Is + Icn +

Ac . dc2

n + (As . ds2) .

= 345000+(141948 ,33326 ,270 )+(3220 x 38 ,8992

26 ,270 )+(270,9x17,6012)

= 619794,818 m4

Modulus penampang terhadap serat atas adalah

Wpt =

I p

Y pt = 619794 ,81850 ,399 = 12297,651 cm3


Wpb =

I p

Y pb = 619794 , 81862 ,601 = 9900,788 cm3

(5) Beban hidup yang bekerja setelah komposit

Ec = 0,043 . W1,5. √ fc

= 0,043 x 2400(1,5) x√22 ,5 = 23981,513 Mpa

Rasio modulus elastisitas (n) =

EsEc

= 21000023981 ,513

= 8 ,757


(CG. Salmon, JE. Johnson,” Struktur Baja Desain dan Perilaku, jilid 1” hal : 380)

Ytb =

As . ( d2 ) + ( BEff . ts

n ) x ( 12


n )

Diketahui : Beff = 140 cm

As = 270,9 cm

ts = 23 cm

d = 90 cm

n = 8,757

Ytb =

270 ,9 x (902 ) + (140 x 23

8 ,757 ) x (( 12

x 23) + 90)270 ,9 + (140 x 23

8 ,757 )

= 77,533 cm

31

Gambar 3.14

Penampang Komposit Akibat Beban Hidup Pada Gelagar Melintang


Ytt = (d + ts) – ytb = [(90 + 23) – 77,533] = 35,467 cm

Ytc = ytt – ts = 35,467 – 23 = 12,467 cm

dc = ytt - (1/2 x ts) = 35,467 – 11,5 = 23,467 cm

dt = (232

+ 902 ) = 56,5 cm

ds = dt – dc = 56,5 - 23,467 = 32,533 cm



Ic = 1/12 x BEff x d3 = 1/12 x 140 x 233 = 141948,333 cm4


It = Is +

Icn +

Ac . dc2

n + (As . ds2)

= 345000+(141948 , 333

8 ,757 )+(3220 x 23 , 9672

8 , 757 )+(270,9x32,5332)

= 859152,330 cm4

Modulus penampang terhadap serat atas adalah :

Wtt =

I t

Y tt =

859152 , 33035 ,467 = 24223,856 cm3


Wtb =

It

Y tb =

859152 , 33077 , 533 = 11081,147 cm3

(6) Tegangan yang terjadi pada penampang komposit

- Tegangan ijin baja yaitu :

Mutu baja Bj 52 , fy = 360 Mpa

Tegangan lentur ijin baja (f s̄ ) = 0,55

fab = f s̄ = 0,55 x 360 = 198 Mpa = 1980 kg/cm2

- Tegangan ijin beton adalah :

Tegangan ijin beton mutu fc’ = 22,5 Mpa

32

Beton terlentur serat tertekan f c̄ = 0,4 . fc’

f c̄ = 0,4 x 22,5 = 9 Mpa = 90 kg/cm2

f t̄ = 0,5 x √ fc = 0,5 x √22 ,5 = 2,372 Mpa = 23,720 kg/cm2

Tegangan yang terjadi pada penampang komposit adalah :

a. Tegangan beton sesudah komposit

- Bagian atas beton (tertekan) . (C.G. Salmon,,”struktur baja II”, hal : 358)

fc = ±

M D

W pt(1n ) ±

ML

W tt( 1n )

= - 98250012297 , 651 x (

126 , 270 ) -

1499400024223 , 856 x (

18 ,757 )

= - 73,727 kg/cm2 < fc = 90 kg/cm2

- Bagian bawah dari beton

fc = ± ( M D

W pbx ( 1

n ) x ( y pc

y pb )) ± ( ML

W tbx ( 1

n ) x ( y tc

y tb))= -

9825009900 ,788 x(

126 ,270 )x(

27 ,39962 ,601 )-

1499400011081 ,147 x(

126 ,270 )x (

12 , 46777 , 533 )

= 23,194 kg/cm2 < f t̄ = 23,720 kg/cm2

b. Tegangan baja sesudah komposit

- Tegangan baja serat atas

fs =(M D . Y st

I S+

M DC . Y pt

I p+

M L . Y tt

I t)

=(2641449 ,5 x 40345000

+ 982500 x 50 ,399619794 , 818

+ 14994000 x 35 ,467859152,330 )

= 1005,125 kg/cm2 < fab = 1980 kg/cm2

- Tegangan baja serat bawah

fs =(M D . Y st

I S+

M DC . Y pb

I p+

M L . Y tb

I t)

=(2641449 ,5 x 40345000

+ 982500 x 62 ,601619794 , 818

+ 14994000 x 77 ,533859152,330 )

= 1758,599 kg/cm2 < fab = 1980 kg/cm2

3.4.4 Lendutan gelagar melintang

Panjang dari masing-masing gelagar rangka baja adalah 7 m, maka besar defleksi atau

lendutan ijin gelagar melintang adalah :

= L

360 = 700360 = 1,944 cm

qD = 11865,080 kg/m

qd = 1637,500 kg/m

33

pL = 35280 kg

Is = 345000 cm4

Itl = 859152,330 cm4

Itd = 619794,818 cm4

a. Lendutan sebelum komposit

Beban mati (berat sendiri profil + plat beton)

ΔD =

5 . q . L4

384 . E . I = 5 x 118 , 6508 x 7004

384 x 2100000 x 345000 = 0,512 cm

b. Lendutan sesudah komposit

Beban mati (aspal + air hujan)

Δd =

5 . q . L4

384 . E . I P = 5 x 16 ,375 x 7004

384 x 2100000 x 619794 ,818 = 0,039 cm

Beban hidup terpusat (Beban “T”)

ΔL =

P . L3

48 . E . I t =

35280 x 7003

48 x 2100000 x 859152 ,330 = 0,140 cm

Lendutan total yang terjadi pada gelagar memanjang:

Δ = ΔD + Δd + ΔL

= 0,512 + 0,039 + 0,140

= 0,691 cm < 1,944 cm ……… (aman)

3.4.5 Perencanaan Penghubung Geser (Shear Connector)

1) Beban mati

Berat aspal = 0,07 x 5 x 2500 x 1,3 = 1137,5 kg/m

Beban hidup

Beban merata = 7087,5 kg/m

Beban garis = 12348 kg/m

- Beban merata dan Beban garis

Beban 100 % q1 = 5906 ,25

2 ,75 x 100 % = 2147,727 kg/m

Beban 100 % p1 = 12348 x 100 % = 12348,00 kg/m

qtotal = 14925,273 kg/m

Beban 50 % q2 =

5906 , 252 ,75 x 50 % = 1073,964 kg/m

Beban 50 % p2 = 12348 x 50 % = 6174,000 kg/m

qtotal = 7462,636 kg/m

Beban “T” (Faktor beban dinamis = 0,4)

P = (1 + 0,4) x ((2500 x (1/5)) + 10000 + ((10000 x (1/5)) x 1,8 = 35280 kg

Kondisi pembebanan :

1. Pada x = 1,50 m

34

Beban mati :

Beban merata = (1/2 x 1137,5 x 5,5 x 0,786) – (1/2 x 1137,5 x 1,50 x 0,214)

= 2276,128 kg

Beban hidup :

Beban “D” (Beban merata dan Beban garis)

Beban “D” = (1/2 x 14925,273 x 4,5 x (0,786 + 0,143)) + (1/2 x 14925,273 x 1 x

(0,214 + 0,071) – (1/2 x 7462,636 x 0,5 x (0,143 + 0,071))

= 32925,152 kg

Beban “T” = 35280 x (0,786 + 0,536 + 0,475 + 0,143) = 68443,200 kg

Dmaks = 2276,138 + 68443,200 = 70719,338 kg

2. Pada x = 3,00 m

Beban mati :

Beban merata = (1/2 x 1137,5 x 4x 0,571) – (1/2 x 1137,5 x 3 x 0,429) = 567,044 kg


Beban “D” = (1/2 x 14925,273 x 3 x (0,571 + 0,143)) + (1/2 x 14925,273 x 2,5 x

(0,429 + 0,071)) – (1/2 x 7462,636 x 0,5 x (0,143 + 0,071))

= 24914,012 kg

Beban “T” = 35280 x (0,571 + 0,475) = 36902,880 kg

Dmaks = 567,044 + 36902,880 = 37469,924 kg

3. Pada x = 4,00 m

35

Beban mati :

Beban merata = (1/2 x 1137,5 x 4 x 0,571) – (1/2 x 1137,5 x 3 x 0,429)

= 567,044 kg

Beban hidup Beban “D” ( Beban merata dan Beban garis )

Beban “D” = (1/2 x 14925,273 x 2 x (0,429 + 0,143) + (1/2 x 14925,273 x 3,5 x

(0,571 + 0,071)) – (1/2 x 7462,636 x 0,5 x (0,071 + 0,143))

= 24906,549 kg

Beban “T” = 35280 x (0,429 + 0,179) = 21450,240 kg

Dmaks = 567,044 + 21450,240 = 22017,284 kg

Pada gelagar melintang diketahui :

At = (ts x BEff

n ) = (23 x 140

8 ,757 ) = 367,717 cm2

dc = 23,967 cm

Itl = 859152,330 cm4

Direncanakan penghubung geser dengan data sebagai berikut :

Jenis penghubung geser = Stud berkepala Ø 3/4” x 3”

ds ¾” = 0,75 x ( 2,500000 x 10-2 ) = 0,019 m = 19 mm

Hs 3” = 3 x ( 2,500000 x 10-2 ) = 0,075 m = 75 mm

Ec = 0,043 . W1,5 . √ fc

= 0,043 x 2400(1,5)x√22 ,5 = 23981,513 Mpa

Kekuatan nominal satu penghubung jenis paku/stud untuk perencanaan penghubung

geser diambil dengan bentang L = 7,0 m

qult = 0,4 x ds2 x√ fc . Ec untuk

Hsds ¿ 4(C.G. Salmon,,”struktur baja”,hal 366)

qult = 0,4 x ds2 x√ fc . Ec

= 0,4 x 1,92 x√225 x 23981 , 513= 3266,571 Kg = 32,66571 kN

Dipakai 2 stud, maka Q = 2 x 3266,571 = 6533,142 kg

Tegangan geser yang terjadi :

Pada x = 1

ST = At x dc = 367,717 x 23,967 = 8813,136 cm

τ =

S t

I t x D =

8813 ,136859152 ,330

x 70719 ,338 = 725,435 kg/cm

Jarak shear connector : s = Qτ =

6513 ,142725 ,435 = 9,006 cm

36

Maka jumlah shear connector yang dibutuhkan adalah :

Tabel 3.2 Perencanaan Penghubung Geser (Shear Connector)

Jarak (m) DMaks Tegangan

geser

Jarak stud Jumlah stud

0 – 1,50 70719.338 725.435 9.006 11.104

1,50 – 3,00 37469.924 384.364 16.997 5.883

3,00 – 4,00 22017.284 225.852 28.927 3.457

Sumber : Hasil perhitungan

Gambar 3.15

Potongan Shear Connector Pada Gelagar Melintang

3.5 Perencanaan Gelagar Induk

A. Beban mati

- Berat sendiri gelagar induk, (faktor beban = 1,1)

G1 = (20 + 3 . L) . B . L

= (20 + 3 x 40) x 7 x 40 x 1,1 = 43120 kg

- Berat sendiri gelagar memanjang, (faktor beban = 1,1)

Dipakai profil WF 400.200.7.13 (G = 56,6 kg/m)

G2 = (n x G x L x 1,1)

= (5 x 56,6 x 40 x 1,1) = 12452 kg

- Berat sendiri gelagar melintang, (faktor beban = 1,1)

Dipakai profil WF 900.300.15.23 (G = 213 kg/m)

G3 = (n x G x L x 1,1)

= (9 x 213 x 7 x 1,1) = 14760,900 kg

- Berat lantai kendaraan, (faktor beban = 1,3)

G4 = (t x b x Lx q)

= (0,23 x 6 x 40 x 2500 x 1,3) = 179400 kg

37

- Berat lantai trotoir, (faktor beban = 1,3)

G5 = (t x q x 2 x L)

= (0,48 x 0,5 x 2 x 2500 x 1,3) = 1560 kg

- Berat sendiri pipa sandaran (qu = 5,08 kg/m), (faktor beban = 1,1)

G6 = (qu x n x L x 1,1)

= (5,08 x 2 x 40 x 1,1) x 2 = 894,080 kg

- Berat sendiri ikatan angin atas, (faktor beban = 1,1)

G7 = (n . a) x L x a

= (7 x 7) x 40 x 7 x 1,1 = 15092 kg

- Berat sendiri ikatan angin bawah, (faktor beban = 1,1)

G8 = (n . a) x L x a

= (8 x 7) x 40 x 7 x 1,1 = 17248 kg

- Berat sendiri aspal, (faktor beban = 1,3)

G9 = (t x b x L x q)

= (0.07 x 6) x 40 x 2500 x 1,3 = 54600 kg

Jadi berat total :

Gu total = G1 + G2 + G3 + G4 + G5 + G6 + G7 + G8 + G9

= 43120 + 12452 + 14760,9 + 179400 + 1560 + 894,080 + 15092 + 17248 +

54600

= 339126,980 kg

Beban mati yang dipikul oleh tiap gelagar induk :

G =

Gtotal

2 =

339126 , 9802 = 169563,490 kg

Beban mati ,yang diterima tiap titik buhul :

P1 =

G8 =

169563 ,4908 = 21195,436 kg

Beban mati yang diterima tiap titik buhul tepi :

P2 =

P1

2 = 21195 , 436

2 = 10597,718 kg

B. Beban hidup (Faktor beban = 2,0)

1. Beban lajur “D”

L = 40 m > 30 m

q = 9,0 x (0,5 + 1540 ) = 7,875 kpa = 787,5 kg/m

Maka, q’ = q x K = 787,5 x 1,8 = 1417,5 kg/m

Beban 100 % → q = 1417,52,75 x 100 % = 515,455 kg/m

38

Beban 50 % → q = 1417,52,75 x 50 % = 257,727 kg/m

Beban hidup yang diterima tiap gelagar

RA x 7 – (515,455 x 5,5 x 3,75) – (257,727 x 0,5 x 0,75) = 0

RA = 10727 , 90

7 = 1532,557 kg/mMaka beban yang diterima gelagar sepajang L = 40 m adalah :

Q = RA x 40 = 1532,557 x 40 = 68965,057 kg

Beban hidup yang diterima tiap titik buhul tengah

Qt =

Qi

∑ titik buhul = 68965 ,057

9 = 7662,784 kgBeban hidup yang diterima tiap titik buhul tepi

Qu =

Qt

2 = 7662 ,784

2 = 3831,392 kg

2. Beban garis (P)

P = 4900 kg/m

Faktor beban dinamis (DLA) = 40% = (1 + 0,4) = 1,4

Pu = 4900 x 1,4 x 1,8 = 12348 kg/m

Beban 100 % → P1 = 12348 x 5,5 x 100 % = 67914 kg

Beban 50 % → P2 = 12348 x 0,5 x 50 % = 3087 kg

Beban hidup yang diterima tiap gelagar :

RA x 7 – (67914 x 3,75) – (3087 x 0,75) = 0

RA = (256992 ,75

7 ) = 36713,250 kg

C. Gaya rem (Faktor beban = 1.8)

Panjang jembatan = 40 meter

Berdasarkan gambar 3.16 (RSNI T-02-2005; hal 23) untuk jembatan dengan bentang L = 40 m, maka

gaya rem sebesar = 100 kN = 10000 kg

39

Gambar 3.16 Grafik Gaya Rem Per Lajur 2,75 m ( KBU )

- Gaya rem yang dipikul tiap gelagar :

PR = P2 x 1,8 = (

100002 ) x 1,8 = 9000 kg

- Gaya rem yang dipikul tiap titik buhul tengah :

PRt =

PR

∑ titik buhul = 9000

8 = 1125 kg

- Gaya rem yang dipikul tiap titik buhul tepi :

PRu = PRt

2 = 1125

2 = 562,50 kg

D. Beban Angin

a) Pada sisi kendaraan yang terkena angin

Sumber : Standar Pembebanan Untuk Jembatan ; RSNI T-02-2005 , Hal : 34)

TEW = 0,0012 x CW x VW2 x Ab

Dimana :

TEW = Gaya angin pada sisi rangka jembatan (kg)

VW2 = Koefisien angin rencana (m/dt) untuk keadaan batas yang ditinjau.

CW = Koefisien seret = 1,2

Ab = Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2)

Ab = a1+a2

2 x t x 30%

= 40+35

2x 6.35 x 30% = 71,438 m2

TEW1 = 0,0012 x CW x VW2 x Ab

= 0,0012 x 1,2 x 252 x 71,438 = 64,294 kN = 6429,400 kg

Gambar 3.17

Beban Angin Pada Sisi Kendaraan Dan Sisi Rangka Jembatan

b) Pada sisi rangka yang terkena angin

TEW2 = 0,0006 x CW x VW2 x Ab

= 0,0006 x 1,2 x 252 x 71,438

= 32,147 kN = 3214,700 kg

Beban angin yang diterima oleh gelagar induk :

V = 0

40

RA x b – TEW1 x a1 – TEW2 x a2 = 0

RA x 7 – 6429,400 x 1 – 3214,700 x 3,15 = 0

RA = (6429,400× 1 )+(3214,700 ×3,175)

7

= 16636 ,073

7 = 2376,582 kg

Beban angin yang diterima tiap titik buhul tengah :

Pt =

RA

∑ titik buhul = 2376 , 582

8 = 297,073 kg

Beban angin yang diterima titik buhul tepi (ujung):

Pu = P t

2 = 297 ,073

2 = 148,536 kg

c) Beban angin yang diterima ikatan angin atas

ΣMB = 0

(HA x 6,35) – (TEW1 x 1) - (TEW2 x 3,15)

(HA x 6,35) – (6429,400 x 1) - (3214,700 x 3,175)

HA = 16636 , 073

6 ,35 = 2619,854 kgBeban angin yang diterima titik buhul tengah :

PAt =

H A

∑ titik buhul = 2619 ,854

7 = 374,265 kgBeban angin yang diterima titik buhul tepi :

PAu = P At

2 = 327 , 482

2 = 187,132 kgd) Beban angin yang diterima ikatan angin bawah

ΣH = 0

HA + HB - TEW1 - TEW2 = 0

2619,854 + HB – 6429,400 – 3214,700 = 0

HB = 7024,246 kg

Beban angin yang diterima titik buhul tengah :

PAt =

Hb∑ titik buhul =

7024 , 2468 = 878,030 kg

Beban angin yang diterima titik buhul ujung :

PAu = P At

2 = 878 , 030

2 = 439,015 kg3.6 Statika

Statika pembebanan untuk perencanaan gelagar induk menggunakan program STAAT

Pro. Data-data yang dibutuhkan adalah:

41

Gambar 3.18 Gambar Jembatan

13. Data stuktur

a. Kelas jalan = Kelas I

b. Panjang total jembatan = 40 m

c. Lebar total jembatan = 7,20 m

d. Lebar lantai kendaraan = 6,0 m

e. Lebar trotoir = 2 x 0,5 m

f. Tebal trotoar = 0,48 m

g. Tinggi rangka jembatan = 6,35 meter

h. Jarak antar gelagar memanjang = 1,50 m

i. Jarak antar gelagar melintang = 5 m

j. Tipe jembatan = Rangka Baja Trapesium

14. Untuk Profil Baja

Menggunakan table profil Ir. Hardi Santoso Tabel Konstruksi Baja.

Gelagar Memanjang = 400.200.7.11

Gelagar Melintang = 900.300.15.23

15. Skema Pembebanan

A. Pembebanan Akibat Beban Mati

Gambar 3.19 Pembebanan Akibat Beban Mati

Beban mati yang bekerja pada titik simpul :

Pm1 = 21195,436 kg

Pm2 = 10597,718 kg

B. Pembebanan Akibat Beban Hidup

Gambar 3.20 Pembebanan Akibat Beban Hidup

Beban hidup yang bekerja pada titik simpul akibat beban terbagi rata :

Ph1 = 7662,784 kg

Ph2 = 3931,392 kg

C. Pembebanan Akibat Beban Garis

42

Gambar 3.21 Pembebanan Akibat Beban Garis

Beban hidup yang bekerja pada titik simpul akibat beban garis:

Pg1 = 36713,250 kg/m

Pg2 = 18356.625 kg/m

D. Pembebanan Akibat Beban Rem

Gambar 3.22 Pembebanan Akibat Beban Garis

Beban Rem yang bekerja pada titik simpul:

Pr1 = 1125 kg

Pr2 = 562,5 kg

E. Pembebanan Akibat Beban Angin

1. Ikatan Angin Atas

Gambar 3.23 Pembebanan Akibat Beban Angin Atas

Beban Angin yang bekerja pada titik simpul:

Pa1 = 374,265 kg

Pa2 = 187,132 kg

2. Ikatan Angin Bawah

Gambar 3.24 Pembebanan Akibat Beban Angin Bawah

Beban angin yang bekerja pada titik simpul:

Pa1 = 878,030 kg

Pa2 = 439,015 kg

43

3.7 Perencanaan Dimensi Profil Gelagar Induk

3.7.1 Perhitungan Dimensi Batang Atas (Tekan/Compression)

Dari hasil analisa STAAD Pro II didapat gaya aksial tekan terbesar pada batang 12 ⇒

Pu = 241409 kg

Dimensi batang dicoba menggunakan profil WF 400 x 300 x 9 x 14

A = 120 cm2

Ix = 33700 cm4

Iy = 6240 cm4

ix = 16,7 cm4

iy = 7,21 cm4

Wx = 1740 cm3

Wy = 418 cm3

Gambar 3.25 Penampang Profil 400 x 300 x 9 x 14

Persyaratan kekuatan menurut LRFD untuk batang tekan dinyatakan

sebagai berikut.. (CG.Salmon JE,Johnson,Struktur Baja Desain dan Perilaku I 1992 ,hal : 342)

φc Pn≥Pu Dimana :

φc = Faktor resistansi (0,85)

Pn = Kekuatan nominal batang tekan bahan (kg) = Fcr.Ag

Pu = Beban layan terfaktor (kg)

Adapun perhitungan dimensi batang tekan meliputi :

a. Menghitung Radius Girasi (r)

(CG. Salmon, JE. Johnson, “Struktur Baja Desain dan Perilaku jilid 1” 1992 hal : 92)

Dimana:

Ix = Momen inersia arah x (cm¿¿3)¿`

Iy = Momen inersia arah y (cm¿¿3)¿

Ag = luas bruto penampang lintang (cm¿¿3)¿

r x = Radius girasi arah x

r y = Radius girasi arah y

rx=√ I x

Ag = √33700120 = 16,758 cm

44

ry=√ I y y

A g = √6240120 = 7,211 cm

b. Parameter kerampingan (λc)

λc=K . L

r.√ F y

π2 E (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 338)

Dimana :

K = Faktor panjang efektif = 0,5

L = Panjang bentang yang ditinjau (cm)

Fy = Tegangan leleh baja = 3600 kg/cm2

E = Modulus elastisitas baja (2,1 x 106 kg/cm2)

λc = Parameter kerampingan

r = Radius girasi (cm)

λc = 0,5 x 5007 ,211 √3600

3 ,142 x (2,1 x 106) = 0,457 cm

c.Menghitung tegangan Kritis penampang (Fcr)

λc ≤ 1,5 ⇒ Fcr = (0 , 658λc2

). Fy

Fcr = (0 ,658(0 , 457 )2

) x 3600 = 3298,494 kg/cm2

Maka : φc .Pn≥Pu

0,85 x 3298,494 x 120 ≥ 241409 kg

336446,397 kg ≥ 241409 kg ………………………........ (Profil aman)

3.7.2 Perhitungan Dimensi Batang Bawah (Tarik /Tension)

Dari hasil analisa STAAD Pro II didapat gaya aksial tarik terbesar pada batang 4 dan 5.

⇒ Pu = 229835 kg.


A = 120 cm2

Ix = 33700 cm4

Iy = 6240 cm4

ix = 16,7 cm4

iy = 7,21 cm4

Wx = 1740 cm3

Wy = 418 cm3


Persyaratan kekuatan menurut LRFD untuk batang tekan dinyatakan sebagai berikut..

(CG.Salmon JE,Johnson,Struktur Baja Desain dan Perilaku I 1992 ,hal : 95)

φc Pn≥Pu Dimana :

45

φc = Faktor resistansi (0,90)

Pn = Kekuatan nominal batang tekan bahan (kg) = Fcr.Ag

Pu = Beban layan terfaktor (kg)

Cek rasio profil :

Karena dua elemen (Flens-flens) dari penampang lintang dihubungkan sedangkan pada

elemen badan tidak dihubungkan, maka profil dicek dengan menggunakan persamaan :

bfd≥0 , 67

…(CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 89)

Dimana : bf = 29,9

d = 38,6

29 ,938 ,6

≥ 0 , 67

0,775 ≥ 0,67


a. Menghitung luas nominal

Digunakan baut A325 dengan diameter = 7

8 inchi = 2,22 cm

Lebar lubang baut = (78+ 1

8 ) = 1 inchi = 2,54 cm

Luas nominal pelat :

An = Ag – (lebar lubang baut x tebal flens)

= 120 – (2,54 x 1,40) = 116,444 cm2

Luas bersih plat (Luas efektif penampang) berdasarkan :

Ac = U . An (CG.Salmon JE, Johnson “Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 19922 ,hal : 86)

Dimana :

U = Koefisien reduksi yang nilainya tidak boleh lebih dari 85%

Maka : Ac = U . An = 0,85 x 116,444 = 98,977 cm2

b. Kontrol kekuatan Desain

- Didasarkan pada pelelehan penampang bruto :

φ t T n = φ t F y A g (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992, hal : 95)

Dimana :

φ t = Faktor resistensi untuk keadaan batas pelelehan (0,90)

Tn = Kekuatan nominal batang tarik (kg)


Ag = Luas bruto penampang lintang = 136 cm2

Jadi : φ t T n =φt F y Ag≥Pu

0,90 x 3600 x 120 ≥ 229835 kg

388800 kg ≥ 229835 kg …....……… (Profil aman)

46

- Didasarkan pada retakan penampang bersih

φ t T n =φt Fu Ac=0 ,75 Fu . Ac (CG.Salmon JE,Johnson,Struktur Baja Desain dan Perilaku I,hal : 95)

Dimana :

t = Faktor resistensi untuk keadaan batas pelelehan (0,75)


Fu = Kekuatan tarik baja struktur = 5200 kg/cm2

Ac = Luas bersih efektif antara batang tarik = 98,977 cm2

jadi : φ t T n =φt Ft Ac ≥ Pu

0,75 x 5200 x 98,977 ≥ 229835 kg

386011,86 kg ≥ 229835 kg …………..…. (Profil aman)

Dari hasil dua kriteria diatas, maka diambil kekuatan desain yang lebih kecil

yaitu : 386011,86 kg ≥ Pu = 229835 kg

3.7.3 Perencanaan Dimensi Batang Diagonal

1. Perencanaan Dimensi Batang Diagonal Tekan (Compression)

Dari hasil analisa STAAD Pro II didapat gaya aksial tekan terbesar pada batang 16.

⇒ Pu = 143784 kg.


A = 120 cm2

Ix = 33700 cm4

Iy = 6240 cm4

ix = 16,7 cm4

iy = 7,21 cm4

Wx = 1740 cm3

Wy = 418 cm3





Dimana:

Ix = Momen inersia arah x (cm¿¿3)¿





rx=√ I x

Ag = √33700120 = 16,758 cm

47

ry=√ I y y

A g = √6240120 = 7,211 cm


λc=K . L

r.√ F y


Dimana :







λc = 0,5 x 682 , 47 , 211 √3600

3 , 142 x (2,1 x 106 ) = 0,624 cm

c. Menghitung tegangan Kritis penampang (Fcr)

λc ≤ 1,5 ⇒ Fcr = (0 ,658λc2

). Fy

Fcr = (0 ,658(0 , 624 )2

) x 3600 = 3058,759 kg/cm2

Maka : φc .Pn≥Pu

0,85 x 3058,759 x 120 ≥ 143784 kg

311993,448 kg ≥ 143784 kg ………………..…......... (Profil aman)

2. Perencanaan Dimensi Batang Diagonal Tarik (Tension)

Dari hasil analisa STAAD Pro II didapat gaya aksial tarik terbesar pada batang 17. ⇒

Pu = 143784 kg.


A = 120 cm2

Ix = 33700 cm4

Iy = 6240 cm4

ix = 16,7 cm4

iy = 7,21 cm4

Wx = 1740 cm3

Wy = 418 cm3


Cek rasio profil :

Karena dua elemen (Flens-flens) dari penampang lintang dihubungkan sedangkan pada

elemen badan tidak dihubungkan, maka profil dicek dengan menggunakan persamaan :bfd≥0 , 67

…(CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 89)

Dimana : bf = 29,9

48

d = 38,6

29 ,938 ,6

≥ 0 , 67

0,775 ≥ 0,67



Digunakan baut A325 dengan diameter = 7

8 inchi = 2,22 cm


8 ) = 1 inchi = 2,54 cmLuas nominal pelat :


= 120 – (2,54 x 1,40) = 116,444 cm2

Luas bersih plat (Luas efektif penampang) berdasarkan :

Ac = U . An (CG.Salmon JE, Johnson “Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 19922 ,hal : 86)

Dimana :

U = Koefisien reduksi yang nilainya tidak boleh lebih dari 85%

Maka : Ac = U . An = 0,85 x 116,444 = 98,977 cm2


- Didasarkan pada pelelehan penampang bruto :

φ t T n = φ t F y A g (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992, hal : 95)

Dimana :




Ag = Luas bruto penampang lintang = 120 cm2


0,90 x 3600 x 120 ≥ 143784 kg

388800 kg ≥ 143784 kg ………..….. (Profil aman)


φ t T n =φt Fu Ac=0 ,75 Fu . A c (CG.Salmon JE,Johnson,Struktur Baja Desain dan Perilaku I,hal : 95)

Dimana :

t = Faktor resistensi untuk keadaan batas pelelehan (0,75)



Ac = Luas bersih efektif antara batang tarik = 98,977 cm2

jadi : φ t T n =φt Ft Ac ≥ Pu

49

0,75 x 5200 x 98,977 ≥ 143784 kg

386011,86 kg ≥ 143784 kg ………...……….. (Profil aman)


yaitu : 386011,86 kg ≥ Pu = 143784 kg

3.7.4 Perencanaan Dimensi Ikatan Angin Atas

1. Perencanaan Dimensi Batang Vertikal

Dari hasil analisa STAAD Pro didapat gaya aksial terbesar pada batang 1 dan 8 yaitu P u

= 789,886 kg

Dimensi batang digunakan profil WF 100 x 50 x 5 x 7

A = 11,85 cm2

Ix = 187 cm4

Iy = 14,8 cm4

L = 500 cm





Dimana:






rx=√ I x

Ag = √18711 , 85 = 3,972 cm

ry=√ I y y

A g = √14 , 811 , 85 = 1,118 cm


λc=K . L

r.√ F y


Dimana :







50

λc = 0,5 x 5001 ,118 √3600

3 ,142 x (2,1 x 106 ) = 2,950 cm

c. Menghitung tegangan Kritis penampang (Fcr)

λc ≤ 1,5 ⇒ Fcr = [0,887❑C2 ]× Fy

Fcr = [ 0,8872,9502 ]×3600 = 367,00 kg/cm2

Maka :φc . Pn≥Pu

0,85 x 367,00 x 11,85 ≥ 789,886 kg

3696,603 kg ≥ 789,886 kg ……......... (Profil aman)

2. Perencanaan Dimensi Batang Diagonal ( Tekan )

Dari hasil analisa STAAD.Pro didapat gaya aksial tarik terbesar pada batang 58 yaitu Pu

= 1060 kg

Dimensi batang digunakan profil L 45 x 45 x 4

A = 3,492 cm2

Ix = 10,3 cm4

L = 308.1 cm

Gambar 3.30 Penampang Profil L 45 x 45 x 4




Dimana:






rx=√ I x

Ag = √10 ,33 , 492 = 1,717 cm


λc=K . L

r.√ F y


51

Dimana :







λc = 0,5 x 308 , 11 , 717 √3600

3 , 142 x (2,1 x 106 ) = 1,183 cm

c. Menghitung Tegangan Kritis Penampang (Fcr)

λc ≤ 1,5 ⇒ Fcr = [0,887❑C2 ]× Fy

Fcr = [ 0,8871,1832 ]×3600 = 2282,663 kg/cm2

Maka :φc . Pn≥Pu

0,85 x 2282,663 x 3,492 ≥ 1060 kg

6775,400 kg ≥ 1060 kg ……......... (Profil aman)

3. Perencanaan Dimensi Batang Diagonal (Tarik)

Dari hasil analisa STAAD.Pro didapat gaya aksial tarik terbesar pada batang 57 yaitu Pu

= 1060 kg


A = 3,492 cm2

Ix = 10,3 cm4

L = 308,1 cm


bfd

≥ 0,67 (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 , hal : 342)

Dimana :

bf = 45

d = 45

4545

≥ 0,67

1,00 ≥ 0,67


52

Digunakan baut A325 diameter = 3

4 inchi = 1,91 cm


4 ) = 1 inchi = 2,54 cm



= 3,755 – (2,54 x 0,4) = 2,476 cm2

Luas bersih plat (Luas efektif penampang) berdasarkan

(CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 , hal : 86)

Ac = U . An

Dimana :

U = koefisien reduksi yang nilainya < 85 %

Maka :

Ac = U . An

= 0,85 x 2,476 = 2,105 cm2


- Didasarkan pada pelelehan penampang bruto

φ t T n = φ t F y A g (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 , hal : 95)

Dimana :




Ag = Luas bruto penampang lintang = 3,492 cm2


0,90 x 3600 x 3,492 ≥ 1060 kg

11314,08 kg ≥ 1060 kg …..........………. (Profil aman)


φ t T n =φt Fu Ac=0 ,75 Fu . Ac (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I”, hal : 95)

Dimana :




Ac = Luas bersih efektif antara batang tarik =1,032 cm2 jadi :

φ t T n =φt Fu Ac

0,75 x 5200x 3,492 ≥ 1060 kg

53

13618,8 kg ≥ 1060 kg ............... (Profil aman)

Dari hasil dua kriteria diatas, maka diambil kekuatan desain yang lebih kecil yaitu:

13618,8 kg ≥ Pu = 1060 kg

3.7.5 Perencanaan Dimensi Ikatan Angin Bawah

1. Dimensi Batang Diagonal Tekan (Compression)

Dari hasil analisa STAAD Pro didapat gaya aksial tekan terbesar pada batang 27 yaitu

Pu = 1960 kg


A = 4,692 cm2

Ix = 25,4 cm4

L = 876,6 cm


Adapun perhitungan dimensi batang tekan meliputi



Dimana:



Ag= luas bruto penampang lintang (cm¿¿3)¿



rx=√ I x

Ag = √25 ,44 , 692 = 2,327 cm


λc=K . L

r.√ F y


Dimana :







λc = 0,5 x 876 , 62,327 √3600

3 ,142 x (2,1 x 106 ) = 2,484 cm

c. Menghitung Tegangan Kritis Penampang (Fcr)

54

λc ≤ 1,5 ⇒ Fcr = [0,887❑C2 ]× Fy

Fcr = [0,8872,484 ]× 3600 = 517,529 kg/cm2

Maka : φc .Pn≥Pu

0,85 x 517,529 x 4,692 ≥ 1960 kg

2064,011 kg ≥ 1960 kg ……................... (Profil aman)

2. Dimensi Batang Diagonal Tarik (Compression)

Dari hasil analisa STAAD Pro II didapat gaya aksial tekan terbesar pada batang 26

yaitu Pu = 1780 kg


A = 4,484 cm2

Ix = 25,4 cm4

L = 876,6 cm


bfd

≥ 0,67 (CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 , hal : 342)

Dimana :

bf = 60

d = 60

6060

≥ 0,67

1,00 ≥ 0,67


Digunakan baut A325 diameter = 7

8 inchi = 2,22 cm


8 ) = 1 inchi = 2,54 cm



= 4,692 – (2,54 x 0,4) = 3,676 cm2

Luas bersih plat (Luas efektif penampang) berdasarkan


Ac = U . An

Dimana :

U = koefisien reduksi yang nilainya < 85 %

Maka :

Ac = U . An

55

= 0,85 x 3,676 = 3,125 cm2


- Didasarkan pada pelelehan penampang bruto

φ t T n = φ t F y A g


Dimana :




Ag = Luas bruto penampang lintang = 4,692 cm2


0,90 x 3600 x 4,692 ≥ 1780 kg

15202,08 kg ≥ 1780 kg …..........………. (Profil aman)


φ t T n =φt Fu Ac=0 ,75 Fu . Ac

(CG.Salmon JE,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I”, hal : 95)

Dimana :




Ac = Luas bersih efektif antara batang tarik =3,125 cm2

jadi : φ t T n =φt Fu Ac

0,75 x 5200 x 3,125 ≥ 1780 kg

12185,94 kg ≥ 1780 kg ................... (Profil aman)


yaitu :

12185,94 kg ≥ Pu = 1780 kg

3.8 Perencanaan Sambungan

3.8.1 Sambungan Gelagar Memanjang Dengan Gelagar Melintang

Gambar 3.33

56

Sambungan Gelagar Memanjang Dengan Gelagar Melintang

Besarnya gaya lintang yang bekerja pada gelagar memanjang :

- Akibat beban plat = 12

x 1626,49 x 5 = 4066,23kg

- Akibat beban “q” = 12

x 787,5 x 5 = 1875 kg

- Akibat beban “P” = 12

x 8980,363 = 9261 kg

- Akibat beban “T” = 12

x 28350 = 14175 kg

- Akibat berat sendiri profil = 12

x (1,1 x 56,6) x 5 = 155,65 kg

PU = 29626,63 kg

Digunakan baut A 325 Ø 5/8 inch.

(Tabel 4.9.2 CG.Salmon J.E,Johnson,”Struktur Baja De sain dan Perilaku I” 1992 ,hal : 133 - 146)

Ø Baut = 5/8 inch = 1,588 cm

Luas Ab = 1,977 cm2

Ø lubang baut = (58+ 1

8 ) = 68 inch = 1,905 cm

Fub = Kuat tarik baut = 120 ksi = 8274 kg/cm2

= 1 ksi = 68,95 kg/cm2

1. Sambungan tipe tumpu dengan ulir tidak pada bidang geser

- Kekuatan tarik desain penyambung

Rnt = . (0,75 . Fub) . Ab

(CG.Salmon J.E, Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I”1992 hal : 133)

Dimana :

Rnt = Kekuatan tarik desain penyambung (kg)

= Faktor resistensi = 0,75

Fub = Kekuatan tarik baut = 8274 kg/cm2

Ab = luas penampang baut = 1,977 cm

Maka Rn = . (0,75 . Fub) . Ab

= 0,75 x (0,75 x 8274) x 1,977 = 9201,205 kg

- Kekuatan geser desain

Rn = . (0,6 . Fub) . m . Ab

(CG.Salmon J.E ,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992, hal : 132)

Dimana :

= Faktor resistansi = 0,65

Rn = Kekuatan tarik desain penyambung (kg)

Fub = Kekuatan tarik baut ; 120 ksi = 8274 kg/cm2

57

Ab = Luas penampang baut = 1,977 cm

m = Banyaknya bidang geser yang terlibat = 2

Maka Rn = . (0,6 . Fub) . m . Ab

= 0,65 x (0,6 x 8274) x 2 x 1,977

= 12759,004 kg

- Kekuatan desain tumpu baut

Rn = . (2,4 . d . t . Fu)

(CG.Salmon J.E, Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 134)

Dimana :


Rn = Kekuatan desain tumpu baut (kg)

Fu = Kekuatan tarik baja yang membentuk bagian yang disambung

(dipakai jenis baja Bj. 52, Fu = 5200 kg/cm2)

t = Ketebalan gelagar memanjang = 0,70 cm

d = Diameter baut nominal = 1,588 cm

Maka Rn = . (2,4 . d . t . Fu)

= 0,75 x (2,4 x 1,588 x 0,70 x 5200) = 10401,300 kg

Jadi kekuatan yang menentukan adalah kekuatan tarik desain sebesar =

9201,205 kg/baut

2. Menentukan jumlah baut

n = Pu

φ . RnDimana :

φ Rn = Kekuatan tarik desain (kg)

P = Beban terfaktor (kg)

n = Jumlah baut

Maka : n = 29626 , 639201 , 205 = 3,220 ~ 4 baut/baris

Jarak baut tepi ke tepi plat (L) = 1,5 d s/d 3 d

= (1,5 x 1,588) s/d (3 x 1,588)

= 2,381 cm s/d 4,762 cm

Dipakai jarak baut tepi ke tepi plat = 3 cm

Jarak antar baut (L) = 2,5 d s/d 7 d

= (2,5 x 1,588) s/d (7 x 1,588)

= 3,969 cm s/d 11,112 cm

Dipakai jarak antar baut = 4 cm

3. Menentukan ketebalan pelat penyambung

LRFD telah memberikan persamaan untuk menghitung besarnya jarak minimum L

dari pusat penyambungan sampai ke pinggir yang berdekatan.

58

Besarnya L adalah :

t ≥ P

φ .Fu L (CG.Salmon J.E, Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 135)

Dimana :


P = Beban terfaktor yang (kg)

Fu = Kekuatan tarik pelat (kg/cm2)

L = Jarak minimum plat (cm)

Maka ketebalan yang digunakan :

t ≥ (29626 , 63

8)0 ,75 x 5200 x 5 = 0,380 cm

Dipakai plat penyambung L 150.150.14 dengan tebal 1,4 cm

4. Kontrol kekuatan tarik desain ≥ beban geser terfaktor baut

t . Rnt ≥ Rut

(CG.Salmon J.E Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 199)

Dimana :

t . Rnv = Kekuatan tarik desain = 12759,004 kg

Ruv = Beban geser terfaktor baut = Ruv =

PU

∑ n (kg)

t . Rnv ≥

PU

∑ n

12759,004 kg ≥ 29626 ,63

8

12759,004 kg ≥ 3703,329 kg ……………… (aman)

3.8.2 Sambungan Gelagar Melintang Dan Gelagar Induk

Gambar 3.34 Sambungan Gelagar Melintang Dengan Gelagar Induk

Besarnya gaya lintang yang bekerja pada gelagar melintang :

Akibat beban plat = ½.((1 x 8346,64) + (6 x 5421,64) = 20438,24 kg

Akibat profil memanjang = ½ .(2 x 5 x 1323,03) = 6615,125 kg

Akibat beban T = 35280 kg

Akibat profil melintang = ½ .(1,1 x 9 x 213) = 1054,35 kg

Akibat beban hidup trotoar = 4500 kg

Pu = 67887,715 kg

Digunakan baut A 325 Ø 3/4 inch (tanpa ulir pada bidang geser)

59

(Tabel 4.9.2 CG.Salmon J.E,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 ,hal :133 - 146)

Ø Baut = 3/4 inch = 1,905 cm

Luas Ab = 2,850 cm2

Ø lubang baut = (34+ 1

8 ) = 78 inch = 2,22 cm

Fub = Kuat tarik baut : 120 ksi = 8274 kg/cm2

Adapun perhitungan sambungan gelgar melintang dan gelagar induk meliputi:

A. Sambungan tipe tumpu dengan ulir tidak pada bidang geser

- Kekuatan tarik desain penyambung

Rnt = . (0,75 . Fub) . Ab


Dimana :


Rnt = Kekuatan tarik desain penyambung (kg)

Fu = Kekuatan tarik baut = 8274 kg/cm2

Ab = luas penampang baut = 2,850 cm

Maka Rn = . (0,75 . Fub) . Ab

= 0,75 x (0,75 x 8274) x 2,850

= 13258,600 kg

- Kekuatan geser desain

Rn = . (0,6 . Fub) . m . Ab

(CG.Salmon J.E ,Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992, hal : 132)

Dimana :


Rn = Kekuatan geser desain penyambung (kg)




Maka Rn = . (0,6 . Fub) . m . Ab

= 0,65 x (0,6 x 8274) x 2 x 2,850

= 18385,258 kg

- Kekuatan desain tumpu baut

Rn = . (2,4 . d . t . Fu)


Dimana :


Rn = Kekuatan desain tumpu baut (kg)

60

Fu = Kekuatan tarik baja yang membentuk bagian yang disambung

(Dipakai Baja Bj. 52, Fu = 5200 kg/cm2)

t = Ketebalan gelagar melintang =1,50 cm

d= Diameter baut nominal = 1,905 cm

Maka Rn = . (2,4 . d . t . Fu)

= 0,75 x (2,4 x 1,905 x 1,5 x 5200)

= 26746,2 kg

Jadi kekuatan desain yang menentukan adalah kekuatan tarik sebesar 26746,2

kg/baut.

B. Menentukan jumlah baut

n = Pu

φ . Rn

(CG.Salmon .JE, Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 136)

Dimana :

φ Rn = Kekuatan tarik desain (kg)


n = Jumlah baut

Maka : n = 67887 , 71513258 , 600 = 5,120 ~ 6 baut/baris

Jarak antar baut berdasarkan LRFD :


= (1,5 x 1,905) s/d (3 x 1,905)

= 2,857 cm s/d 5,715 cm



= (2,5 x 1,905) s/d (7 x 1,905)

= 4,762 cm s/d 13,335 cm


C. Menentukan ketebalan pelat penyambung

t ≥

Pφ .Fu t (CG.Salmon J.E, Johnson”,Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 135)

Dimana :


P = Beban terfaktor tiap baut (kg)


t = Tebal minimum plat (cm)

Maka ketebalan yang digunakan :

61

t ≥ (67887 ,715

8)0 ,75 x 5200 x 5 = 0,290 cm

Dipakai plat penyambung L 150.150.14 dengan tebal 1,4 cm

D. Kontrol kekuatan geser desain ≥ beban geser terfaktor baut

V . Rnv ≥ Ruv (CG.Salmon J.E Johnson”,Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 199)

Dimana :

V . Rnv = Kekuatan geser desain = 18385,258 kg

Ruv = Beban geser terfaktor baut = Ruv = PU

∑ n (kg)

V . Rnv ≥ PU

∑ n

18385,258 kg ≥ 67887 , 71512

18385,258 kg ≥ 5657,310 kg ………….......... (aman)

3.7.3 Sambungan Batang Pada Gelagar Induk

Gambar 3.35

Sambungan Batang (Simpul) Pada Gelagar Induk

Sambungan pada rangka menggunakan baut mutu tinggi A325.

(CG.Salmon J.E Johnson”,Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 133)

- kekuatan bahan tarik (Fub) = 120 ksi = 8274,000 kg/cm2

- Kekuatan tarik = 67,5 ksi = 4654,125 kg/cm2

- Kekuatan geser = 35,1 ksi = 2420,145 kg/cm2

- Diameter baut ( 7/8) = 22,2 mm

- Diameter lubang baut = (78

''+ 1

8

'') = 2,54 cm

- Luas baut (Ab) = ¼ d2 = ¼ x 3,14 x 2,222 = 3,869 cm2

1) Kekuatan tarik desain

Rn = . (0,75 . Fub) . Ab(CG.Salmon .JE, Johnson,”Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 133)

Dimana :


Rn = Kekuatan geser desain penyambung (kg)



Maka Rn= . (0,75 . Fub) . Ab

62

= 0,75 x (0,75 x 8274) x 3,869 = 18005,851 kg

2) Kekuatan geser desain

Rn = . (0,60 . Fub) .m.Ab(CG.Salmon J.E, Johnson”,Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal: 133)

Dimana :


Rn = Kekuatan tarik desain (kg)

Fub = Kekuatan tarik bahan baut = 8274 kg/cm2



Maka Rn = . (0,6 . Fub) . m . Ab

= 0,65 x (0,6 x 8274) x 2 x 3,869

= 24968,113 kg

3) Kekuatan tumpu desain

Rn = . (2,4 . d . t . Fu)(CG.Salmon J.E, Johnson”,Struktur Baja Desain dan Perilaku I” 1992 hal : 134)

Dimana :


Rn = Kekuatan tumpu desain (kg)

Fu = Kekuatan tarik baja pada bagian yang disambung (tegangan putus baja

Bj. 52, Fu = 5200 kg/cm2

t = Ketebalan gelagar melintang = 1,50 cm

d = Diameter baut nominal = 2,22 cm

Maka Rn = . (2,4 . d . t . Fu)

= 0,75 x (2,4 x 2,22 x 1,50 x 5200) = 31168,80 kg

Diambil nilai Rn yang terkecil yaitu pada kekuatan tarik desain sebesar 18005,851

kg

4) Menentukan jumlah baut

- Sambungan simpul 1

Gambar 3.36 Gambar sambungan simpul 1

S16 = Pu

φ Rn = 14378418005 , 851 = 7,985 8 baut

S1 =

Puφ Rn =

52686 , 54718005 , 851 = 2,926 10 baut


63

= (1,5 x 2,22) s/d (3 x 2,22)

= 3,330 cm s/d 6,660 cm



= (2,5 x 2,22) s/d (7 x 2,22)

= 5,550 cm s/d 15,540 cm


Ketebalan plat yang digunakan :

t ≥

Pφ . Fu L (CG.Salmon J.E, Johnson,Struktur Baja Desain dan Perilaku I, 1992 hal : 135)

Dimana :





Batang 16

t ≥ (143784

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,658 cm

Digunakan pelat penyambung dengan ketebalan 1 cm

Batang 1

t ≥

(52686 , 54710)

0 ,75 x 5200 x 7 = 0,193 cm



Gambar 3.37 Gambar Sambungan Simpul 2

S1 = Pu

φ Rn = 52686 , 54718005 , 851 = 2,926 10 baut

S2 = Pu

φ Rn = 14127718005 , 851 = 7,846 10 baut

64

S17 =

Puφ Rn =

14378418005 ,851 = 7,985 8 baut

S18 = Pu

φ Rn = 107658 , 71818005 ,851 = 5,979 8 baut


= (1,5 x 2,22) s/d (3 x 2,22)

= 3,330 cm s/d 6,660 cm



= (2,5 x 2,22) s/d (7 x 2,22)

= 5,550 cm s/d 15,540 cm



t ≥


Dimana :





Batang 1

t ≥ (52686 , 547

10)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,193 cm


Batang 2

t ≥ (141277

10)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,517 cm


Batang 17

t ≥ (143784

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,658 cm


Batang 18

t ≥ (107658 , 718

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,493 cm



65


S16 = Pu

φ Rn = 13369818005 ,851 = 7,985 8 baut

S9 = Pu

φ Rn = 98210 , 96218005 , 851 = 5,852 10 baut

S17 = Pu

φ Rn = 13369818005 , 851 = 7,985 8 baut



= (1,5 x 2,22) s/d (3 x 2,22)

= 3,330 cm s/d 6,660 cm



= (2,5 x 2,22) s/d (7 x 2,22)

= 5,550 cm s/d 15,540 cm



t ≥


Dimana :





Batang 16

t ≥ (143784

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,658 cm


Batang 9

t ≥ (105373 , 094

10)0 , 75 x 5200 x 7 = 0,386 cm


66

Batang 17

t ≥ (143784

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,658 cm




S9 = Pu

φ Rn = 105373 ,09418005 ,851 = 5,852 10 baut

S10 = Pu

φ Rn = 18058018005 , 851 = 10,000 10 baut

S18 = Pu

φ Rn = 107658 , 71818005 , 851 = 5,979 8 baut

S19 = Pu

φ Rn = 107658 , 71818005 , 851 = 5,979 8 baut



= (1,5 x 2,22) s/d (3 x 2,22)

= 3,330 cm s/d 6,660 cm

Dipakai arak baut tepi ke tepi plat = 4 cm


= (2,5 x 2,22) s/d (7 x 2,22)

= 5,550 cm s/d 15,540 cm



t ≥


Dimana :





67

Batang 9

t ≥ (105373 ,094

10)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,386 cm


Batang 10

t ≥ (180580

10)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,661 cm


Batang 18

t ≥ (107658 , 718

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,493 cm


Batang 19

t ≥ (107658 , 718

8)0 ,75 x 5200 x 7 = 0,493 cm


3.9 Perencanaan Perletakan (Landasan) Jembatan

3.9.1 Data Perencanaan

Panjang jembatan = 40 m

Tegangan ijin baja Bj. 52 = 3600 kg/cm2

Tegangan ijin bantalan baja σ̄ d = 8500 kg/cm2

(Sumber Dr. Ir Bambang Supriyadi hal 66)

Pembebanan :

Akibat beban mati :

Beban mati (P) = 21195,436 kg

RA1 = ∑ P

2 = 8 x 21195 ,436

2 = 84781,745 kg

Akibat beban hidup :

Beban garis (P) = 36713,250 kg

RA2 = P = 36713,250 kg

Beban merata (q) = 1532,557 kg/m

68

RA3 = ½ x q . L = ½ x (1532,557 x 40) = 30651,136 kg

Maka Rtotal = RA1 + RA2 + RA3

= 84781,745 + 36713,250 + 30651,136

= 152146,131 kg

3.9.2 Perhitungan Perletakan Rol

Panjang Bentang (L = 40 m)

P = 152146,131 kg

Bj. 52 σ̄ = 3600 kg/cm2

Fc’ = 35 Mpa = 350 kg/cm2

b’ = 0,33 x 350 = 74,25 kg/cm2

Direncanakan tumpuan rol sebagai berikut :

F =

P tot

σb= 152146,131

74 , 25 = 2049,106 cm2

a) Panjang bantalan kursi

ℓ = L + 40

= 40 + 40 = 80 cm

b) Lebar bantalan kursi

b = Fℓ

= 2049 ,10680 = 25,614 cm ¿ 26 cm

Dipakai bantalan ukuran 80 x 26 = 8026 cm2 > 2049,106 cm2

c) Tebal bantalan kursi

S1 = 12 x √ 3 . p . L

b . σ

= 12 x √ 3 x 152146 , 131 x 80

26 x 3600 = 12,589 cm ¿ 13 cm

d) Garis tengah Rol gelinding

Untuk gelinding dipakai besi tuang

d = 8500 kg/cm2

d4 = 0,75 x 106 x P

ℓ . σd2

= 0 ,75 x 106 x 152146 , 13180 x 85002 = 19,742 cm ¿ 20 cm

d5 = 2,5 cm tebal pergelangan rol

d3 = d4 + 2 (2,5) = 20 + 5 = 25 cm

Dimana :

d3 = Garis tengah pergelangan rol

69

d4 = Garis tengah rol

Gambar 3.39 Penumpuan Gelinding (Rol)

3.9.3 Perhitungan perletakan sendi

Panjang dan Lebar dari bantalan sendi dipakai sama dengan bantalan rol.

Direncanakan tumpuan sendi sebagai berikut :

1. Panjang bentang (L = 40 m)

P = 152146,131 kg

ℓ = 80 cm

b = 26 cm

a) Momen maksimum

MMax = 1/8 . P. ℓ

= 1/8 x 152146,131 x 80 = 1521461,314 kg

Maka :

W = MMax

σ = 1521461,3143600 = 422,628 cm3

b) Tebal bantalan

S1 = 12 x √ 3 . p . L

b . σ

= 12 x √ 3 x 152146,131 x 40

26 x 3600 = 6,983 cm ¿ 7 cm

c) Mencari nilai S2, S3, S4, S5

Dipakai tabel Muller Breslau, dimana jumlah rasuk (a) = 3 buah

ba .S3 = 4,2 S3 =

264,2 x 3 = 2,063 cm ¿ 3 cm

Momen Tahanan (W) = 0,2251 .a. h2. S3

461,940 = 0,2251 x 3 x h2 x 3

h = √ W0,2251 x a x S3 = √422,628

0 ,2551 x 3 x 3 = 13,568 cm ¿ 14 cm

S2 = h4 =

144 = 3,5 cm ¿ 5 cm

S4 = h6 =

146 = 2.33 cm ¿ 3 cm

70

S5 = h9 =

149 = 1.56 cm ¿ 2 cm

Jari-jari sumbu sendi :

r =

0,8 x Pσ x ℓ

=

0,8 x 152146,1313600 x 80 = 0,423 cm ¿ 1 cm

Garis tengah Sendi (d1) :

d1 = 2 x r = 2 x 1 = 2 cm diambil d1Min = 7 cm

d3 = ¼ x d1 = ¼ x 7 = 1,750 cm ¿ 2 cm

d2 = d1 + (2 x d3) = 7 + (2 x 2) = 11 cm

Gambar 3.40 Penampang Kursi (Tumpuan Sendi)

71

BAB IV

PERHITUNGAN BANGUNAN BAWAH

4.1 Perhitungan Abutment

Direncanakan bentuk abutment sebagai berikut

Gambar 4.1 Perencanaan Abutment

Keterangan : Panjang ( L ) = 8,5 m

Lebar ( B ) = 2,7 m

Tinggi ( h ) = 4,2 m

γ Tanah = 1,76 t/m3

γ Beton = 2,5 t/m3

Berdasarkan data dilapangan dimana, dari data SPT diperoleh nilai N/cm dengan kedalaman :

N1 0 – 1 m = 26 N2 1 – 4 m = 24

N̄ = (26 + 24)/2 = 25

Maka dari grafik diperoleh sudut geser tanah = 350(Ir. V Sunggono KH 1995, “Teknik

Sipil”,hal;132)

4.1.1 Pembebanan

Beban mati = 169563,49 kg

Beban hidup merata = 68965,05 kg

Beban rem = 9000 kg

Beban hidup garis = 36713,25 kg

R = 284241,80 kg

4.1.2 Perhitungan Kepala Jembatan

Dibawah ini adalah gambar diagram tekanan tanah :

72

Gambar 4.2 Perhitungan gaya vertikal Akibat Berat Sendiri Abutment

a. Akibat Berat Sendiri Abutment

Tabel 4.1 Akibat Berat Sendiri Abutment

Titik Gaya Vertikal

(ton)

Jarak

(m)

Momen

(tm)

1

2

3

4

5

6

7

8

R

0,3 x 1,02 x 8,5 x 2,5 = 6,503

2,1 x 0,41 x 8,5 x 2,5 = 18,296

0,7 x 1,97 x 8,5 x 2,5 = 29,304

2,7 x 0,8 x 8,5 x 2,5 = 45,900

0,5 x 0,8 x 0,2 x 8,5 x 2,5 = 1,700

0,5 x 0,6 x 0,2 x 8,5 x 2,5 = 1,275

0,5 x 1 x 0,8 x 8,5 x 2,5 = 1,063

0,5 x 1 x 0,8 x 8,5 x 2,5 = 1,063

= 284,24180

2,15

1,45

1,35

1,35

1,97

0,80

2,03

0,67

1,35

13,980

26,530

39,560

61,965

3,349

1,020

2,157

0,712

383,726

Jml gaya vertikal = 389,344

= 389344 kg

532,999

532999 kg.m

73

Gambar 4.3 Gaya Vertikal Akibat Beban Urugan

b. Tabel Perhitungan Gaya Vertikal Akibat Berat Urugan

Tabel 4.2 Perhitungan Gaya Vertikal Akibat Berat Urugan

Titik Gaya Vertikal

(ton)

Jarak

(m)

Momen

(ton.m)

1

2

3

4

5

6

0,4 x 1,02 x 8,5 x 1,76 = 6,104

0,61 x 0,2 x 8,5 x 1,76 = 1,825

½ x 0,8 x 0,2 x 8,5 x 1,76 = 1,197

1,67 x 1 x 8,5 x 1,76 = 24,983

½ x 0,1 x 1 x 8,5 x 1,76 = 0,748

½ x 0,1 x 1 x 8,5 x 1,76 = 0,748

2,5

2,6

2,23

2,2

2,37

0,33

15,259

4,745

2,669

54,963

1,773

0,247

Jml gaya vertikal = 35,605

= 35605 kg

79,656

79656 kg.m

4.1.3 Gaya-Gaya Horizontal

a. Akibat tekanan tanah aktif

Ka = tg2 (45º - θ2) = tg2 ( 45º -

352

) = 0,271

Pa = ½ x Ka x γ x H2 x B

= ½ x 0,271 x 1,76 x 4,202 x 8,5 = 35,758 ton

MPa = 1/3 x H x Pa = 1/3 x 4,2 x 35,758 = 50,061 ton.m

b. Akibat tekanan tanah pasif

Kp = tg2 ( tg 450 + θ2) = tg2 ( 45º+

35 °2

) = 3,7

Pp = ½ x Kp x γ x H2 x B

= ½ x (3,7 x 1,76 x 0,92 x 8,5)

= 22,418 ton

MPp = 1/3 x H x Pp = 1/3 x 0,9 x 22,418

= 6,725 ton.m

c. Akibat Gaya Gempa

Lokasi proyek terletak dizona 4 dengan koefesien gempa = 0,20

TEQ = Kh x I x Wt

Kh = C x S

Keterangan:

TEQ = Gaya geser dasar total

74

Kh = Koefesien beban gaya horizontal

I = Faktor kepentingan = 0,1

Wt = Berat total nominal yang dipengaruhi oleh percepatan gempa

C = Koefisien geser dasar untuk daerah waktu dan kondisi setempat yang sesuai

Wilayah 4 = 0,2

S = Faktor type bangunan diambil 1 = 3

Kh = C x S = 0,20 x 1 = 0,20

Jadi :

TEQ = Kh x I x Wt = 0,20 x 1 x 389344 = 77868,9 kg

Titik berat abutment

Y=[A 1 .2 ,15+A 2. 1 ,45+A 3 .1 , 35+A 4 . 1 ,35+A 5.1 , 97+A 6 . 0,8+A 7. 2 ,03+A 8 . 0 ,67

A 1+A 2+A 3+A 4+A 5+A 6+A 7+A 8 ]

Y=

0 ,658+1, 248+1 , 862+2 ,916+0 ,158+0 , 048+0 ,102+0 ,0340 ,306+0 , 861+1 ,379+2 ,160+0 , 08+0 ,06+0 ,05+0 ,05

Y =

7 , 0254 ,946 = 1,420 m

MTEQ = TEQ x Jarak titik berat abutment

= 80843,9 x 1,420 = 110573,838 kg.m

Kombinasi Pembebanan

Beban Vertikal

ΣV = Σ Berat Abutment + Σ Berat Urugan

= 389344 + 35605 = 424949 kg

ΣMV = Σ Momen pada Abutment + Σ Momen pada Urugan

= 532999 + 79656 = 612655 kg.m

Beban horizontal

Tekanan Tanah Aktif – Tekanan Tanah Pasif

Tekanan Tanah = Pa – Pp

= 35758 - 22418

= 13340 kg

Momen Tekanan Tanah = MPa - MPp

= 50061 - 6725

= 43336 kg.m

ΣH = Tekanan Tanah + TEQ

= 13340 + 77868,9

= 91208,9 kg

ΣMH = Momen Tekanan Tanah + MTEQ

= 43336 + 110573,838

= 153909,838 kg.m

75

4.1.4 Kontrol stabilitas

- Stabilitas Terhadap Guling (Josep E.Bowles.Analisa dan Desain Pondasi.1993.hal 90)

SF =

Σ MVΣ MH

=6125655153909,838

=3 , 981>1,5 …………..(OK)

- Stabilitas Terhadap Geser (Josep E.Bowles.Analisa dan Desain Pondasi.1993.hal 85)

SF = ∑ V . tgθ

∑ H =

424949 x 0,70091208,9

= 3,262 > 1,5 ……(OK)

- Stabilitas terhadap Eksentrisitas (Joseph E.Bowles.Analisa dan Desain Pondasi.1993.hal 84)

e = 12 . B -

∑ MV−∑ MH

∑ V < 16 . B

= 12 . 2,7 -

612655−153909,838424949

<

16 . 2,7

= 0,270 < 0,450 ………………………..(OK)

- Stabilitas Terhadap Tegangan Tanah

Sudut geser tanah 350 (Dari data lapangan)

Koefisien daya dukung dari terzaghi sudut geser = 350. (Sumber Ir.Suryono Sasrodarsono dan

Kazuto nakazawa “Mekanika Tanah Dan Teknik Pondasi “Cetakan 7 .2000, hal 32).

Nc = 57,8 Nq = 41,4 Nγ = 44,0

Berdasarkan data dilapangan dimana, dari data SPT diperoleh nilai N / cm dengan

kedalaman ;

▪ 0 – 1 m = 26 ▪ 1 – 4 m = 24

N = (26 + 24)/2 = 25

c = 0,10 x N (Ir. V Sunggono KH 1995, “Teknik Sipil”,hal;135)

= 2,50 ton/m2

qu = 1,3 . c . Nc + γ . Df . Nq + 0,4 . γ .B . Nγ

= 1,3. 2,5. 57,8 + 1,76 . 0,9 . 41,4 + 0,4 . 1,76 . 2,7 . 44,0

= 462,516 ton/m2

Dengan angka keamanan 3, maka daya dukung ijinya adalah:

Q ijin = qu

3 = 462 , 516

3 = 154,172 ton/m2

Qu = ∑ VL .B (1±6 .e

B ) = 439 , 824(8,5 .2,7)

(1±6 .0 ,2702,7 )

Qmax = 19,164 x (1 + 0,601) = 29,645 ton/m2

= 29,645 ton/m2 < Qijin = 154,172 ton/m2

Qmin = 19,164 x (1 - 0,601) = 7,387 ton/m2

Qmax = 29,645 ton/m2 < Qijin = 154,172 ton/m2……….(Stabil)

4.1.5. Penulangan Abutment

Untuk penulangan abutmen dibagi menjadi beberapa bagian :

76

4.4 Gambar Penulangan Abutment

(1) Penulangan bagian 1

Pembebanan: Beban hidup merata = 68965,057 kg

Beban rem = 9000 kg

Beban hidup garis = 36713,250 kg

Vu = 114678,307 = 1146,783kN

Gaya horizontal ΣH = 91208,9 kg.m = 912,089 kN.m

- Tulangan untuk menahan gaya vertikal

φ=0 , 65

Vn =

Vu0 ,65

=1146,7830,65

= 1764,282 kN

Avt = VnFy . μ

=1764,282 x 103

320 .1,4=

3938,129 mm2

Dipakai tulangan φ 16 – 50 = 4021,2 mm2

- Tulangan untuk menahan gaya horisontal

NucMin = 0,20 x Vu = 0,20 x 912,089 = 182,418 kN

An =

Nucφ . fy =

182 , 418 x 103

0 , 65 x 320 = 407,183 mm2

Dipakai tulangan φ 12 – 200 = 565,5 mm2

Menentukan tulangan pokok :

As = 2/3 Avt + An = (2/3 x 3938,129 + 407,183) = 3032,602 mm2

Ah = ½ x (As – An) = ½ x (3032,602 – 407,183) = 1312,710 mm2

Dipakai tulangan Ø16 – 150 ⇒ As = 1340,4 mm2

(2) Penulangan bagian 2

Pembebanan :

Beban bagian 1 = 114678,307 kg

Beban mati = 169563,49 kg

77

Vu = 284241,797 kg = 2842,418 kN

Puφ . A . 0 ,85 . fc ' =

2842 ,418 x 103

0 , 65 x 1 , 01 x 106 x 0 ,85 x 25 = 0,204

Exsentrisitas (e) = MP

= 153909,838

424949 = 0,362

eh

= 362610 = 0,594

Maka, ( Pu

φ . A . 0 ,85 . fc 'x e

h )= 0,204 x 0,594 = 0,121

Dari grafik SK-SNI-T-1991- 03 diperoleh :

r = 0,001 ; β = 1,25 ; ρ = 0,00125

As = ρ . A = 0,00125 x 1,141 x 106 = 1426,25 mm2

Dipakai tulangan 19 – 150 ⇒ As = 1890,2 mm2

Tulangan yang digunakan untuk menahan momen horizontal :

Dipakai tulangan 19

b = 2,1 m = 2100 mm

h = 0,61 m = 610 mm

d" = h – tebal selimut beton – (12∅ sengkang¿

d = 610 – (50+ (½ x 19) = 550,5 mm

Rn =

Muφ . b . d =

2842 ,418 x 106

0,8 x 2100 x 550 ,52 = 5,583 Mpa

ρMin =

1,4fy =

1,4320 = 0,0044

w = 0,85 x (1 − √1 − 2 ,353 x Rn

fc ' )

= 0,85 x (1 − √1 − 2 , 353 x 5 ,58325 )

= 0,018

ρ = w x fc'

fy

= 0,018 x 35

320 = 0,0014

ρ = 0,0014 < ρMin = 0,0044

As = ρ . b . d = 0,0044 x 2100 x 550,5 = 5057,719 mm2

Jarak tulangan (s) =

bAs

1 /4 . π . d2

78

=

21005057 ,719

1/4 x 3 , 14 x 192 = 118 ¿ 150 mm

As(Ada) = bs

x 14

x π x d2

= 2100150

x 14

x 3 ,14 x 192

= 3967,390 mm


Tulangan bagi = 20 % x As

= 20 % x 3967,390 = 793,478 mm2


(3) Penulangan Bagian III

Pembebanan :



Vu = 398920,104 kg = 3989,201 kN

b = 0,7 m = 700 mm

h = 1,67 m = 1670 mm

Puφ . A . 0 , 85 . fc ' =

3989 , 201 x 103

0 , 65 x 1 , 169 x 106 x 0 , 85 x 25 = 0,193

Exsentrisitas (e) = MP

= 132847,137

439824 = 0,302

eh

= 3621670 = 0,217

Maka, (Pu

φ . A . 0 , 85 . fc 'x e

h )= 0,193 x 0,217 = 0,042

Dari grafik SK-SNI-T-1991- 03 diperoleh :

r = 0,001 ; β = 1,25 ; ρ = 0,00125

As = ρ . A = 0,00125 x 1,169 x 106 = 1461,25 mm2



= 20 % x 1461,25 = 292,25 mm2


Tulangan yang digunakan untuk menahan momen horizontal :

Dipakai tulangan 19

d" = h – tebal selimut beton – (12∅ sengkang¿

d = 1670 – (50+ (½ x 19) = 1610,5 mm

Rn = Mu

φ . b . d = 3989 ,201 x 106

0,8 x 700 x 1610 , 52 = 2,746 Mpa

79

ρMin = 1,4fy =

1,4320 = 0,0044

w = 0,85 x (1 − √1 − 2 ,353 x Rnfc ' )

= 0,85 x (1 − √1 − 2 , 353 x 2, 74625 ) = 0,009

ρ = w x fc '

fy

= 0,009 x 25

320 = 0,001

ρ = 0,001 < ρMin = 0,0044

As = ρ . b . d = 0,0044 x 1670 x 1610,5 = 4932,156 mm2


bAs

1 /4 . π . d2

=

7004932 , 156

1/4 x 3 , 14 x 192 = 40 ¿ 50 mm

As(Ada) = bs

x 14

x π x d2

= 70050

x 14

x 3 ,14 x 192

= 3967,390 mm



= 20 % x 3967,390 = 793,478 mm2


(4) Penulangan Bagian IV

Pembebanan :

Beban Vertikal ΣV = 424949 kg = 4249,49 kN

ΣMV = 153909,838 kg.m = 1539,098 kN

- Tulangan untuk menahan gaya vertikal

b = 2,7 m = 2700 mm

h = 0,9 m = 900 mm

Dipakai tulangan 19

d = 900 - 50 – (½ x 19) = 840,5 mm

Rn =

Muφ . b . d =

4249 , 491 x 103

0,8 x 2700 x 840 , 52 = 2,785 Mpa

ρMin =

1,4fy =

1,4320 = 0,0044

w

= 0,85 x (1 − √1 − 2 ,353 x Rn

fc ' )

80

= 0,85 x (1 − √1 − 2 ,353 x 2 , 88225 ) = 0,009

ρ = w x fc '

fy

= 0,009 x 25

320 = 0,001

ρ = 0,001 < ρMin = 0,0044

As = ρ . b . d = 0,0044 x 2700 x 840,5 = 9928,406 mm2


bAs

1 /4 . π . d2

=

27009928 , 406

1 /4 x 3 ,14 x 192 = 77 ¿ 100 mm

As(Ada) = bs

x 14

x π x d2

= 2700100

x 14

x 3 ,14 x 192

= 7651,395 mm



= 20 % x 7651,395 = 1530,279 mm2


- Tulangan yang digunakan untuk menahan momen horizontal

b = 2,7 m = 2700 mm

h = 0,9 m = 900 mm

Dipakai tulangan 19

d = 900 – 50 – (½ x 19) = 840,5 mm

Rn = Mu

φ . b . d = 1539 , 098 x 103

0,8 x 2700 x 840 , 52 = 1,009 Mpa

ρMin = 1,4fy =

1,4320 = 0,0044

w = 0,85 x (1 − √1 − 2 , 353 x Rnfc ' )

= 0,85 x (1 − √1 − 2 , 353 x 1 ,00925 ) = 0,0041

ρ = w x fc'

fy

= 0,0041 x 25

320 = 0,0032

ρ = 0,0032 < ρMin = 0,0044

As = ρ . b . d = 0,0044 x 2700 x 840,5 = 9928,41 mm2

81


bAs

1 /4 . π . d2

=

27009928 ,41

1/4 x 3 ,14 x 192 = 77 ¿ 100 mm

As(Ada) = bs

x 14

x π x d2

= 2700100

x 14

x 3 ,14 x 192

= 7651,395 mm



= 20 % x 7651,395 = 1530,279 mm2


Ganbar 4.5 Penulangan Pada Abutmen

4.2 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang

4.2.1 Data Perencanaan

Diameter tiang pancang = 40 cm = 0,4 meter

Panjang tiang pancang = 15 meter

Mutu beton fc` 30 Mpa = 300 kg/cm2

σ Bahan = 0,45 . fc

= 0,45 x 300

= 135 kg/cm2

4.2.1.1 Penulangan Tiang pancang

Penulangan tiang pancang dihitung berdasarkan kebutuhan pada saat pengangkatan.

(Ir.Sardjono HS,1996,”Pondasi Tiang Pancang 1, hal 47)

Kondisi I

82

Gambar 4.6 Gaya Angkat Pada Kondisi I

q = berat tiang pancang (kg/m)

= ¼ . 3,14 . (0,4)2

. 2500 = 314 kg/m

M 1 = ½ . q . a2

M 2 = 1/8 . q . ( L - 2a )2

- ½ . q . a2

M 1 = M 2

= ½ . g . a2

= 1/8 . q . ( L - 2a )2

- ½ . q . a2

= 4a2

+ 4aL - L2

= 0

= 4a2

+ 4a(15) – (15)2

= 0

= 4a2

+ 60a – 225 = 0

a1,2 =

−b±√b2−4 ac2 a

a1,2 =

−60±√602−(4 . 4 . (−225 )2. 4

= 3,107 m

M 1 = M 2= ½ . g . a2

M = ½ x 314 x (3,1072)

= 1515,591 kg.m

Kondisi II

Gambar 4.7 Gaya Angkat Pada Kondisi II

M 1 = ½ . q . a2

g = ¼ . 3,14 . (0,4)2

. 2500 = 314 kg/m

83

R1 = ½ . q . ( L – a ) – (

12

x q x a2

L−a)

= (q x (L−a)

2) – ( q a2

2(L−a)) = ¿)

M x = R1 . x - ½ . q . x2

Syarat extrim : dMxdx

R1 – qx = 0

x = L2−2 aL2 ( L−a )

M Max = M 2= R1L2−2 aL2 ( L−a )

−12 . q [ L2−2 aL

2(L−a) ]2

M Max = M 2= 12

. q x [ L2−2 aL2(L−a) ]

❑

M Max = M 2= 12

. q . a2=12

. q x L2−2 aL2 ( L−a )

a=L2−2 aL2 ( L−a )

= 2a2

+ 4aL + L2

= 0

= 2a2

+ 4a(15) + (15)2

= 0

= 2a2

+ 60a + 225 = 0

a1,2 =

−b±√b2−4 ac2 a

a1,2 =

−60±√602−(4 .4 . (−225 )2 .2 = 3,371 m

M 1 = M 2= ½ . g . a2

M = ½ x 314 x (3,3712)

= 1784,092 kg.m

Jadi momen yang paling menentukan adalah pada kondisi 2 (diambil momen

terbesar).

Dipakai rencanakan tulangan Ø 12

d = 400 – 60 – (1/2 . 12) - 10 = 324 mm

84

Rn =M

φ .b.d2 = 17 ,84 x 106

0,8 x 400 x 3242 = 0,531

ρmin = 1,4fy

= 1,4320 = 0,0044

w = 0,85 x (1−√1−2 ,353 xRnfc )

= 0,018

ρ = w x fcfy = 0,018 x

30320 = 0,0017

ρ min = 0,0044 > ρ = 0,0017

As = ρ . b . d

= 0,0044 x 400 x 324 = 570,24 mm2

Dipakai tulangan pokok D12 – 200 ; As = 565,5 mm2

Tulangan geser :

Untuk tulangan geser menggunakan tulangan spiral D12

Rumus ρs=0.45 x ⌈Ag

A c−1⌉ x

f c

f y

Dimana:

S = Jarak spasi spiral (mm)

Ag = Luas penampang lintang dari kolom

Ac = Luas penampang lintang inti kolom

F y = tegangan leleh tulangan baja spiral ( < 400mpa )

Maka Ag = Atiang = ¼ . 3,14 . (4002) = 125600mm2

Ac = ¼ . 3,14 . (3242) = 82406,16mm2

F c = 30 Mpa

F y = 320 Mpa

Sehingga diperoleh :

ρ s(min)=0,45 x ( 12560082406,16

−1)x 30320

=¿0,0221

Sedangkan jarak spasi maksimum diperoleh dengan cara :

ρs aktual =

4 xAspfyx ρ sp =

4 x 113 , 1320 x0 , 0221 = 63,93 mm ~ 64 mm

Untuk menentukan jarak spasi bersih lilitan spiral tidak boleh lebih dari 88 mm dan

kurang dari 15 mm, maka :

Jarak spasi bersih = 64 - 12 = 52 mm.

85

Gambar 4.8 Penulangan Tiang Pancang

4.2.3 Daya dukung tiang pancang

1) Pengolahan Data SPT

Nilai N yang dirata-ratakan dalam perencanaan pondasi tiang pancang, berada pada

kedalaman 4,2 m – 19 m. yang dapat dilihat dalam tabel gaya geser maksimum

dinding tiang.

Tabel 4.3 Gaya geser pada keliling permukan tiang, digolongkan menurut lapisan

tanah

Kedalaman

(m)

ketebalan

lapisan/Li(m)jenis tanah

harga

rata2 N

fi

(t/m2)

li x fi

(t/m2)

4.2 - 11 6,8 pasir lanauan 29 5,8 39,44

11 - 16 5 pasir sedikit kerikil 41 8,2 41

16 - 19 3 pasir tersedimentasi 50 10 30

Jumlah (Σ) 110,44

2) Daya dukung tiang

a. Berdasarkan kekuatan bahan

Rumus :Ptiang=¿σ bahan x Atiang ¿

(Sarjono Hs, “Pondasi Tiang Pancang”,Jilid 1, hal 32)

Dimana:

p tiang = Kekuatan yang diijinkan pada tiang pancang (kg)

σ bahan = Tegangan ijin bahan tiang kg/cm2

A tiang = Luas penampang tiang (cm2

)

A tiang = 1/4 x π x d2 = ¼ x 3.14 x 402 = 1256 cm2

σ bahan = 0,45 x 300 = 135 kg/cm2

P tiang = σ bahan x A tiang = 135 x 1256 = 169560 kg = 169,56 ton

86

b. Kemampuan terhadap kekuatan tanah

- Akibat tanah ujung

Karena tiang pancang yang dipakai adalah tiang pancang yang dicor di tempat (cast

in place), qd diambil/diperkirakan dari tabel 2.17 (Bab II) dengan mengabaikan

perbandingan dalamnya (deth Ratio) lapisan tanah pendukungnya.

Harga N pada ujung tiang N1 = 50

N̄2 =

50+502 = 50

N =

N 1+ N̄2

2 =

50+502 = 50

Daya dukung pada ujung tiang (qd)

qd = 750 t/m2

qd xA=750 x 3 , 14 x 0,42

4

= 94,2 ton

Gaya geser maksimum

fi = π x d x ∑ li x fi

= 3,14 x 0,4 x 110,44 = 138,713 ton

Jadi : Ru = qd xA+π x d Σ( l1 . f 1 )

= 94,2 + 138,713 = 232,913 ton

Daya dukung yang diijinkan berdasarkan kondisi tanah

Ra =

Run (Mekanika Tanah & Teknik Pondasi)

Ra =

94 ,23

+138 ,7134 = 66,078 ton

Berat sendiri tiang =

14 x 3,14 x 0,42 x 15 x 2,5 = 4,710 ton

Kemampuan satu tiang pancang tegak adalah :

N = 66,078 – 4,710 = 61,368 ton

Menentukan jumlah tiang pancang tegak

N = ΣVN =

424 , 94961 , 368 = 6,92 ≈ 7 buah

87

Dicoba menggunakan tiang pancang dengan jumlah 14 buah

4.2.4 Perhitungan Kontrol Jarak Antar Tiang

(Sarjono Hs, “Pondasi Tiang Pancang”,Jilit 1, hal 56)

Gambar 4.9 Kontrol jarak antar tiang

Syarat jarak antar tiang (s) :

S ≤ 1,57 d . m. nm+n−2 (sardjono,1996,”Pondasi Tiang Pancang”,hal 61)

Dimana : S = Jarak antara tiang ( as-as )

d = Diameter tiang pancang (40 cm)

m = Banyaknya baris ( 2 )

n = Banyaknya tiang pancang per-baris ( 7 )

S≤ 1,57 x 40 x 7 x22+7−2

= 125,6 = 126 cm

Kontrol S

2,5 D ≤ S ≤ 3D

2,5 x 40 ≤ S ≤ 3 x 40

100 ≤ S ≤ 120, diambil S = 110

4.2.5 Perhitungan Efisiensi Kelompok Tiang Pancang

Efisiensi dari rumus “Uniform Building Code” dari AASHO

η=1− θ90 [ (n−1 ) .m+(m−1 ) . n

m. n ] ((sardjono,1996,”Pondasi Tiang Pancang”,hal 61))

Dimana :

m = Jumlah garis (2)

n = Jumlah tiang dalam satu baris (7)

d = Diameter tiang (40 cm)

s = Jarak antar tiang (110 cm)

θ = Sudut geser (00 )

θ = arc . tan DS

= arc . tan 40

110 = 190 58' 59' '

η=1−19058 ' 5990

x [ (7−1 ) x2+(2−1 ) x72 x7 ]

= 1 – (0,222 x 1,357) = 0,699

88

Maka daya dukung tiang tegak =η xQSp

= 0,699 x 61,368 ton = 42,879 ton

4.2.6 Tiang Pancang Beton Menerima Gaya Eksentrisitas

Gambar 4.10 Kontrol jarak antar tiang

Diketahui :

ΣV = 424949 kg = 424,949 ton

ΣMH = 153910 kg.m = 153,910 ton.m

nx = 7 buah

ny = 2 buah

Xmax = 3,75 m

Ymax = 1,7 m

→∑ X2=2 .2 . [3,752 ]+2.2. [2,52 ]+2. 2. [1,252 ]= 56,25 + 25 + 6,25 = 87,5 m

Maka Pmak=∑ V

n±∑MH . X max

ny .∑ X2 (Sardjono,1996,”Pondasi Tiang Pancang 1” .hal 55)

= 424,949

14± 153,910 x 3,75

2 x 87,5

= 30,354 + 3,298

= 33,652 < qtiang = 61,368 ton ……….(aman)

4.2.7 Daya dukung tiang pancang miring

a. Berdasarkan kuat tarik tiang

berat sendiri tiang pancang (B tiang)

tg−1

=

110 = 5,710

0

x = 10 . (cos 5,710)−1

= 10,049

x = 15 . (cos 5,710)−1

89

= 15,07 meter

B tiang = ¼ x 3,14 x 0,42

x 15,07 x 2,5 = 4,732 ton

Tabel 4.4 Gaya geser pada keliling permukan tiang pancang miring, digolongkan

menurut lapisan tanah

Kedalaman

(m)

ketebalan

lapisan/Li(m)

Li x (cos

5,710)-1jenis tanah

harga

rata2 N

fi

(t/m2)

li x fi

(t/m2)

4.2 - 11 6,8 6,83 pasir lanauan 29 5,8 39,64

11 - 16 5 5,02 pasir sedikit kerikil 41 8,2 41,20

16 - 19 3 3,01 pasir tersedimentasi 50 10 30,15

Jumlah (Σ) 110,99

b. Daya dukung tiang

Gaya geser maksimum

fi = π x d x ∑ li x fi

= 3,14 x 0,4 x 110,99 = 139,404 ton

Jadi : Ru = qd xA+π x d Σ( l1 . f 1 )

= 94,2 + 139,404 = 233,604 ton

Daya dukung yang diijinkan berdasarkan kondisi tanah

Ra =

Run (Ir.Suyono & Kazuto N,Mekanika Tanah & Teknik Pondasi,hal 100)

Ra =

94 ,23

+139 , 4044 = 66,251 ton

Kemampuan satu tiang pancang adalah :

N = 66,251 – 4,732 = 61,519 ton

Menentukan jumlah tiang pancang

N = ΣVN =

439 ,82461 ,519 = 6,91 ≈ 7 buah

4.2.8 Perhitungan Efisiensi Kelompok Tiang Pancang

Efisiensi dari rumus “Uniform Building Code” dari AASHO

η=1− θ90 [ (n−1 ) .m+(m−1 ) . n

m. n ] ((sardjono,1996,”Pondasi Tiang Pancang”,hal 61))

Dimana :

m = Jumlah garis (2)

n = Jumlah tiang dalam satu baris (7)

d = Diameter tiang (40 cm)

90

s = Jarak antar tiang (110 cm)

θ = Sudut geser (00 )

θ = arc . tan DS

= arc . tan 40

110

= 190 58' 59' '

η=1−19058 ' 5990

x [ (7−1 ) x2+(2−1 ) x72 x7 ]

= 1 – (0,222 x 1,357) = 0,699

Maka daya dukung tiang pancang miring

=η xQSp

= 0,699 x 61,519 ton

= 43,002 ton > q tiang tegak 42,879 ton

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan keseluruhan dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Dimensi penulangan pada plat lantai kendaraan dan trotoar adalah :

- Tebal plat beton = 230 mm

- Tulangan pokok = D19 - 100 mm

- Tulangan bagi = D19 - 450 mm

Untuk trotoir yaitu:

- Tebal plat beton = 480 mm

- Tulangan pokok = 19 - 100 mm

- Tulangan bagi = 19 - 450 mm

2. Dimensi profil dalam perencanaan jembatan ini adalah :

Gelagar memanjang = WF 400 x 200 x 7 x 11

Gelagar melintang = WF 900 x 300 x 15 x 23

91

Gelagar induk = WF 400 x 300 x 9 x 14

Ikatan angin bawah = L 60 x 60 x 4

Ikatan angin atas vertikal = WF 100 x 50 x 5 x 7

Ikatan angin atas diagonal = L 45 x 45 x 4

3. Hasil perencanaan sambungan gelagar memanjang dengan gelagar melintang :

Gaya yang bekerja pada gelagar memanjang Pmax = 29626,63 kg

Plat penyambung baja siku sama kaki L 150 . 150 . 10

Menggunakan baut mutu tinggi 5/8” sebanyak 4 buah/baris.

4. Hasil perencanaan sambungan gelagar melintang dengan gelagar induk :

Gaya yang bekerja pada gelagar memanjang Pmax = 67887,715 kg

Plat penyambung baja siku sama kaki L 150 . 150 . 10

Menggunakan baut mutu tinggi 3/4” sebanyak 6 buah.

5. Landasan memakai adalah sendi dan rol dengan ukuran 80 cm x 26 cm.

6. Konstruksi bangunan bawah pada abutmen atau kepala jembatan memakai bentuk T terbalik

dengan dinding penuh untuk dapat menahan tanah, dimensi yang dipakai adalah panjang 8,5

m, lebar 2,7 m, tinggi 4,2 m.

7. Pondasi yang dipakai yaitu pondasi tiang pancang, dimana pada abutment: panjang 8,5 m,

lebar 2,7 m, jumlah tiang pancang 14 buah dengan diameter 400 mm dengan kedalaman 15 m.

8. Dengan dibangunnya jembatan selok anyar ini, arus transportasi dijalur lintas selatan

khususnya daerah luajang akan menjadi lancar dan kesejahteran penduduk meningkat.

9. Keuntungan yang didapat dari jembatan menerus ini adalah :

a. Gelagar yang berada dalam keseimbangan segitiga gaya saling memperkuat daya pikul

jenbatan, sehingga menguntungkan dalam pencapaian bentang panjang.

b. Konstruksi baja ringan sehingga beban yang harus ditanggung oleh struktur dibawahnya

kecil, dan selain itu dapat mempermudah pemasangan.

5.2 Saran-saran

1. Analisa dengan menggunakan metode STAAD sangatlah tepat untuk digunakan dalam

menganalisa suatu sruktur jembatan rangka. Sebab waktu yang diperlukan lebih singkat

dengan tingkat kesalahan yang relatif kecil dari perhitungan manual.

2. Dalam merencanakan konstruksi jembatan sebaiknya perlu ada pertimbangan dari segi biaya,

waktu pelaksanaan desain struktur yang digunakan, baik bangunan atas maupun bangunan

bawah serta pemakaian bahan yang disesuaikan dengan kondisi dilapangan.

3. Dalam perencanaan struktur bangunan bawah hendaklah disesuaikan dengan kondisi tanah

serta relief yan ada, sehingga nantinya struktur tidak mengalami keruntuhan.

92

Documents

Web viewBeton= SK SNI 03 – XXX – 2002. Data Pembebanan. Lapisan aspal lantai kendaraan-Tebal Aspal= 0,07 meter(Data Perencanaan Dinas PU Jawa Timur)