1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dengan terjadinya luapan Lumpur di Porong,
Sidoarjo sejak tanggal 29 Mei 2006 sangat
mengganggu dan mengakibatkan terhambatnya lalu lintas jalan Arteri Porong yang menghubungkan antara
Surabaya, Sidoarjo, Malang dan Pasuruan. Mengingat
peran penting akan Jalur ini bagi perekonomian
Propinsi Jawa Timur dan semakin meluasnya wilayah
yang tergenang lumpur serta ketidakpastian
penghentian semburan lumpur maka perlu untuk
dibuat jalur Alternatif yang dapat mengurangi beban
lalu lintas di Jalan Arteri Porong.
Untuk menangani hal tersebut diatas maka
dibangun jalur Alternatif baru yang mempunyai rute dari Kepadangan, Krembung dan Jasem. Dalam
pekerjaan jalur alternatif ini salah satunya terdapat
pekerjaan jembatan yang melintasi kali sadar, eksisting
dari jembatan ini tidak layak untuk digunakan sebagai
jalan umum karena terbuat dari kayu. Maka perlu
direncanakan ulang suatu jembatan yang layak
digunakan dengan spesifikasi jalan yang telah
ditetapkan. Untuk itu perencanaan ini menggunakan
jembatan rangka baja yang berbentuk busur dengan bentang 60m.
Dipilihnya perencanaan jembatan menggunakan
busur rangka baja dengan bentang 60m. karena tidak perlu lagi meninjau aliran air kali sadar yang terganggu
akibat pembuatan pilar ditengah jambatan baru jika
bentangnya kurang dari 60m, sehingga dapat mempercepat pelaksanaan pembuatan jembatan
tersebut.
1.2. Perumusan Masalah
Secara umum berdasarkan latar belakang di
atas, maka terdapat beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, antara lain:
1. Bagaimana merencanakan PRELIMINARY DESIGN pada jembatan ?
2. Bagaimana merencanakan struktur bangunan Busur Rangka Baja dari menentukan dimensi,
menghitung kontrol sampai menghitung sambungan dirangka baja ?
3. Bagaimana merancang dimensi dan
penulangan dari Deck slab ?
4. Bagaimana merencanakan bentuk dan dimensi Perletakan ?
5. Bagaimana merancang dimensi dan
penulangan dari Abutment ?
6. Bagaimana merancang dimensi dan
penulangan dari Footing ?
7. Bagaimana merancang dimensi dan penulangan Tiang pancang ?
8. Bagaimana metode pelaksanaan dari stuktur busur rangka baja ?
9. Bagaimana menggambarkan hasil dari desain struktur jembatan ?
1.4. Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dalam penyusunan tugas akhir ini, maka ada batasan
masalah antara lain :
1. Tidak merencanakan bangunan pelengkap jembatan
2. Tidak merencanakan tebal perkerasan dan desain jalan
3. Tidak menghitung aspek ekonomis dari biaya konstruksi jembatan
4. Tidak menghitung struktur tambahan yang diakibatkan dari metode pelaksanaan ?
5. Analisa struktur manual dari program bantu SAP 2000
6. Penggambaran mengunakan program bantu Auto Cad
1.5. Tujuan Penulisan
Dari permasalahan yang ada di atas,
adapun tujuan yang akan dicapai dalam penyusunan
tugas akhir ini adalah : 1. Untuk mendapatkan preliminary design
pada jembatan.
2. Untuk mendapatkan dimensi, pemenuhan kontrol sampai bentuk sambungan di busur
rangka baja.
3. Untuk mendapatkan dimensi dan
penulangan dari Deck slab.
4. Untuk mendapatkan bentuk dan dimensi Perletakan.
5. Untuk mendapatkan dimensi dan
penulangan dari Abutment.
6. Untuk mendapatkan dimensi dan penulangan dari Footing.
7. Untuk mendapatkan dimensi dan
penulangan Tiang pancang. 8. Untuk mendapatkan metode pelaksanaan dari stuktur busur rangka baja
9. Untuk mendapatkan gambar hasil dari desain struktur jembatan
1.6. Manfaat
Dengan dibangunnya jembatan Kali Sadar, Kabupaten Mojokerto maka diharapkan dapat
dijadikannya jalur alternatif baru untuk
mengurangi kemacetan disekitar Porong yang merupakan daerah bencana luapan lumpur.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 SISTEM KONSTRUKSI JEMBATAN
Dikutip dari : Herry Vaza, 2003
http://www.pu.go.id/bapekin/hasil%20kajian//kajian2.html Sistem Bangunan Atas Jembatan yang telah diteliti
dan dikembangkan selama bertahun-tahun, termasuk
pengembangan tipe-tipe Konstruksi Bangunan Atas, jenis
material, nilai ekonomis, panjang jembatan yang mungkin
dicapai, telah menghasilkan suatu kesimpulan berupa suatu
konsep yang dikenal dengan sebutan “Bentang Ekonomis
Jembatan”. berikut contoh bentang ekonomis jembatan :
• Tipe Gelagar, untuk bentang: 10m-25m
• Tipe gelegar Box Prismatic Section: 30m-60m
• Tipe Box Free Cantilever Sistem: 60m-200m
• Tipe Pelengkung untuk bentang: 50m-250m
• Tipe Rangka untuk bentang: 40m-400m (Bentang
yang diambil untuk Tugas Akhir)
• Tipe Gantung untuk bentang: 100m-2000m
Berikut dibawah ini dapat dilihat uraian secara
lengkap sistem konstruksi jembatan menurut hirarkinya
sebagai berikut:
II.2. APLIKASI METODA PERKUATAN
JEMBATAN RANGKA BAJA
Dikutip dari : Wardana, Panji Krisna 2002
http://pustaka.pu.go.id/katalog-
detail.asp?kode=PUSTRANJAL-4207&jenis=MONO
Jembatan dengan struktur bangunan atas rangka baja pada umumnya mengalami getaran, akibat beban
dinamis yang relatif besar. Hal ini terjadi mengingat
kekakuan jembatan rangka baja yang relatip rendah nilainya apabila dibebani dengan beban kejut sehingga
menghasilkan getaran yang besar pula. Selain getaran
yang cukup besar, pelat lantai dari beton bertulang juga
sering mengalami kerusakan yang cukup parah hingga
jembatan tidak dapat dilalui. Banyak faktor yang
menyebabkan kerusakan pada pelat lantai, diantaranya
getaran berlebih pada jembatan akibat sambungan
kurang baik, beban kejut berlebih akibat ketidak rataan
permukaan jalan terutama oprit, beban berlebih, kurang baiknya mutu bahan beton baja dan kurang baiknya
pelaksanaan.
Dari makalah diatas dapat diambil perhatian khusus mengenai sambungan konstruksi rangka baja
yang harus diperhitungkan dengan teliti agar dalam
pelaksanaan dilapangan tidak menimbulkan kendala.
II.3. GERUSAN YANG TERJADI DI SEKITAR
ABUTMENT TANPA SAYAP PADA
JEMBATAN
Dikutip dari : Agung Wiyono H.S. dan Widyaningtias, 4
Desember 2007
http://www.ftsl.itb.ac.id/wpcontent/uploads/2008/03/Ab
strak%20Agung%20Wiyono%20(Vol.14%20No.4).pdf
Salah satu bagian terpenting dari jembatan adalah
abutment jembatan. Abutment jembatan adalah struktur
di ujung-ujung jembatan yang berfungsi sebagai kaki
jembatan dan tumpuan atau penyalur beban, dalam hal
ini struktur tersebut masuk ke dalam sungai. Pemodelan
suatu saluran terbuka dengan pemasangan abutment
pada empat titik, yaitu pada saluran lurus, saluran
dengan tikungan 180o, saluran lurus diantara tikungan,
dan saluran dengan tikungan 90o. Tujuan pemodelan ini
adalah untuk mengetahui besar gerusan yang terjadi pada sungai lurus dan sungai dengan tikungan. Model
ini akan dialiri air dengan beberapa debit yang berbeda.
Kedalaman gerusan dan kecepatan aliran yang terjadi akan diukur. Data kedalaman gerusan dan kecepatan
aliran digunakan untuk menghitung gerusan maupun
sedimentasi yang terjadi dengan menggunakan
beberapa formula.
Makalah diatas menunjukkan bahwa abutment
harus mendapat perhatian khusus selain menerima
beban dari konstrusi diatasnya juga harus diperhatikan
masalah gerusan yang terjadi akibat aliran sungai yang
cukup deras.
II.4. Analisis Kekuatan Nominal Balok Lentur Baja
dengan Metode Desain Faktor Beban dan
Tahanan (LRFD) dan Metode Desain
Tegangan Ijin (ASD)
Dikutip dari : Reni Suryanita, Alfian Kamaldi,25 Oktober 2002
http://www.unri.ac.id/jurnal/jurnal_natur/vol5(2)/reni.
3
Dewasa ini perkembangan dan desain struktur baja telah bergeser menuju prosedur desain yang lebih rasional
dan berdasarkan konsep probabilitas. Konsep desain ini
pertama kali diadopsi oleh American Institute of Steel Construction (AISC). Desain ini memberikan keamanan
struktur yang menjamin penghematan secara menyeluruh
dengan memperhatikan variabel-variabel desain yaitu
faktor beban dan ketahanan struktur, dengan menggunakan
kriteria desain secara probabilistik (AISC 1986a). Metode
ini dikenal dengan desain Faktor Beban dan Tahanan (Load
and Resistence Factor Design) atau metode LRFD, namun
di Indonesia kebanyakan desain masih dilakukan dengan
desain tegangan ijin, Allowable Stress Design (metode ASD). Metode ASD menitik beratkan pada beban layanan
(beban kerja) dan tegangan yang dihitung secara elastik
dengan cara membandingkan tegangan terhadap harga batas yang diijinkan (Salmon 1992). Rasionalitas metode
LRFD selalu menarik perhatian, dan menjadi suatu
perangsang yang menjanjikan penggunaan bahan yang lebih ekonomis dan lebih baik untuk beberapa kombinasi
beban dan konfigurasi struktural. Metode LRFD juga
cenderung memberikan struktur yang lebih aman bila
dibandingkan dengan metode ASD dalam
mengkombinasikan beban-beban hidup dan beban mati
(Beedle 1986). Meskipun metode LRFD mampu
menggusur kedudukan metode ASD, namun para desainer
perlu memahami filosofi desain kedua metode tersebut,
karena banyak struktur akan tetap didesain dengan metode ASD ataupun untuk mengevaluasi struktur-struktur yang
didesain dimasa lalu.
Dari hasil studi kasus, dapat diamati secara umum
metode LRFD memberikan profil yang lebih ekonomis
dengan luas penampang yang lebih kecil bila dibandingkan
dengan metode sebelumnya, metode ASD. Dengan metode
LRFD, dapat diprediksi terjadinya tekuk lokal pada elemen
balok akibat kombinasi beban yang digunakan.
II.5. EVALUASI METODE PERENCANAAN
BATANG AKSIAL MURNI SNI-03-1729-2000
DAN AISC-LRFD
Evaluation of Axial Member Design Method of SNI-03-1729-2000 and AISC-LRFD
Beta PATRIANTO, Wiryanto DEWOBROTO,2006
http://wiryanto.wordpress.com/publikasi/
Tata Cara perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan
Gedung (SNI 03-1729-2000) telah menjadi standar baru
dalam perencanaan konstruksi baja saat ini, dengan
demikian sudah ada langkah nyata dalam upaya
meningkatkan kualitas perencanaan bangunan baja di Indonesia. Meskipun tidak terlihat secara nyata, tetapi
kalau melihat formulasi yang digunakan, maka standar
tersebut mengacu pada peraturan AISC-LRFD. Hal tersebut dapat dilihat pada formulasi perencanaan batang tarik
dimana SNI mirip dengan AISC-LRFD. Meskipun
demikian , formulasi yang digunakan pada perencanaan batang tekan terlihat sedikit berbeda dengan memodifikasi
faktor tahanan.
Dengan demikian tugas akhir ini dapat mengacu
pada peraturan AISC-LRFD atau menggunakan SNI 03-1729-2000.
II.6. STRUKTUR JEMBATAN BUSUR
An arch is a curved structure capable of spanning
a space while supporting significant weight ( Busur
merupakan suatu bentuk kurva yang mampu
menghubungkan bentang dengan dukungan suatu berat
tertentu ) (http://id.wikipedia.org/wiki/Jembatan)
Konstruksi busur didefinisikan sebagai bukaan
bentang anggota struktur dan bekerja sebagai penopang
bagi beban di atas bukaan tersebut. Dan konstruksi
tersebut dapat memberikan reaksi horizontal akibat beban vertikal yang bekerja. (Diktat kuliah, Djoko
Irawan).
Sedangkan, jembatan busur menurut H.J Struyk, dkk (1995), merupakan jembatan yang mana konstruksi
pada gelagar-gelagar induknya dibangun oleh busur-
busur. Jembatan busur juga dapat dikatakan sebagai jembatan lengkung. Jembatan ini mengadakan reaksi
tumpuan yang arahnya seseorang pada beban tegak
lurus. Gaya-gaya uraian mendatar sering menimbulkan
pada bangunan bawah suatu tekanan tinggi yang pada
terrein yang kurang teguh umumnya oleh bangunan
bawah tidak dapat diterima jika tidak dengan
pertolongan konstruksi-konstruksi yang mahal.
(www.wikipedia.com )
BAB III
METODOLOGI Sistematika metodologi penulisan proposal Tugas
Akhir dapat dilihat seperti diagram flow chart dibawah
4
Penjelasan metodologi flow cart dalam Perencanaan
Ulang Struktur Jembatan Kali Sadar Dengan Menggunakan
Busur Rangka Baja di atas sebagai berikut :
3.1 Pengumpulan Data
3.1.1 Data – Data Teknis Jembatan
Jembatan Kali Sadar dengan memakai busur rangka baja. Adapun data-data yang digunakan dalam
perencanaan adalah sebagai berikut:
1. Panjang jembatan : 70 m, terdiri dari 1 bentang
2. Lebar jembatan : 9 m
3. Lebar rencana jalan : 9 m 4. Lantai kendaraan beton bertulang : 2 lajur, 2 @
3.5 m
5. Lebar trotoar : 2 x 1 m
6. Tebal lantai beton : 0,25 m 7. Struktur Utama : *. Busur Rangka Baja
*. Abutment
*. Footing 3.1.2 Data Tanah
Data tanah berupa hasil sondir dan boring pada
lokasi pembangunan jembatan diperoleh dari Testana.
3.2 Studi Kepustakaan
3..2.1 Peraturan – Peraturan yang dipakai
1. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan “ Bridge Management System “ (BMS) 1992.
2. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan “ Bridge Management Manual “ (BDM)
1992. 3. Standar Pembebanan untuk jembatan,
RSNI – 2004, Badan Standarisasi Nasional
(BSN)
4. Perencanaan Struktur Beton untuk
Jembatan, SNI T-12-2004 Badan
Standarisasi Nasional (BSN)
5. Perencanaan stuktur baja untuk jembatan, RSNI T-03-2005, Badan Standarisasi
Nasional (BSN)
3.3 Bahan-Bahan Yang Digunakan
Bahan yang akan digunakan dalam perencanaan ulang jembatan Kali Sadar adalah sebagai
berikut :
1. Beton � Kuat tekan beton untuk beton bertulang
(fc’) = 35 Mpa.
2. Baja � Mutu baja yang digunakan untuk rangka
baja menggunakan BJ 41 ( fy = 2500
kg/cm2 , fu = 4100 kg/cm
2)
� Mutu baja yang digunakan untuk
penulangan pelat lantai dan penulangan
bangunan bawah adalah baja mutu fy 320 Mpa.
� Modulus elastisitas Es = 200.000 MPa. 3.4 Pembebanan Struktur jembatan
Beban – beban yang dimasukkkan sesuai
dengan peraturan pembebanan BMS. Kemudian
dilakukan analisa mekanika dengan menggunakan
program bantu SAP, sehingga didapat momen terbesar
dari beberapa kombinasi pembebanan.
Menurut spesifikasi Pembebanan Jembatan
(RSNI – 2004), beban dan gaya yang digunakan dalam perhitungan tegangan-tegangan dalam konstruksi
adalah beban primer, beban sekunder dan beban
khusus. Ringkasan Faktor Beban pada aksi-aksi rencana
dapat dilihat pada Tabel berikut :
3.4.1 Beban Lalu Lintas
3.4.1.1 Beban lajur “D”
� Beban terbagi rata (UDL) dengan intensitas q kPa, dengan q tergantung pada panjang
yang dibebani total (L) sebagai berikut:
L ≤ 30m, q = 8 kPa
L > 30m, q = kPaL
150.58
+×
� Beban garis (KEL) sebesar p kN/m, ditempatkan dalam kedudukan sembarang
sepanjang jembatan dan tegak lurus pada
arah lalu lintas.
P = 44 KN/m
5
Adapun pembebanan ini dapat dilihat pada
gambar dibawah :
Intensitas beban “b” lebih dari 5.5m
Gambar 3.1 Kedudukan beban lajur “D”
Intensitas beban “b” kurang dari 5.5 m
Gambar 3.2 Kedudukan beban lajur “D”
Gambar 3.3 Bentuk beban lajur “D”
3.4.1.2 Beban Truk “T”
Beban truk “T” adalah kendaraan berat tunggal
dengan tiga gandar yang ditempatkan dalam kedudukan
sembarang pada lajur lalu lintas rencana. Tiap gandar
terdiri dari dua pembebanan bidang kontak yang dimaksud
agar mewakili pengaruh roda kendaraan berat. Hanya satu
truk “T” boleh ditempatkan per lajur lalu lintas rencana.
Beban “T” merupakan muatan untuk lantai kendaraan.
Muatan “T” = 100% ⇒ P = 10 ton
Gambar 3.4. Beban akibat truk “T”
arah memanjang arah melintang
Muatan kelas I :
A = 20 cm, b = 50 cm a’ = a + 2do + d
b’ = b + 2do + d
Gambar 3.6. Beban akibat truk “T”
� Faktor beban Dinamik (DLA)
Faktor beban dinamik berlaku pada “KEL”
lajur “D” dan truk “T” untuk simulasi kejut dari kendaraan bergerak pada struktur
jembatan.( BMS 1992 ).
Untuk muatan “T” ⇒ DLA = 0,30
Untuk KEL lajur “D”
• LE ≤ 50m ⇒ DLA = 0,40 • 50m ≤ LE ≤ 90m ⇒ DLA = 0.525 – 0.0025 L • 90m ≤ LE ⇒ DLA = 0.30
3.4.2 Aksi Lingkungan
3.4.2.1. Beban Angin
Kecepatan angin rencana dan type jembatan
merupakan faktor utama yang berpengaruh pada
intensitas beban angin. Kecepatan angin rencana
ditentukan oleh letak geografis dari pantai. Perhitungn beban angin sesuai dengan BMS 1992 pasal 2.4.6 hlm
2.43, digunakan rumus sebagai berikut :
TAW = 0,0006 CW ( VW )2 Ab
Dimana : CW = Koefisien seret
VW = Kecepatan angin rencana (m/dt) untuk keadaan
batas yang ditinjau Ab = luas koefisien bagian samping jembatan (m2)
Selain itu apabila ada kendaraan sedang lewat
diatas jembatan, beban garis merata tambahan
horisontal harus diterapkan pada permukaan lantai
sesuai dengan BMS 1992 pasal 2.4.6 hlm 2.44,
digunakan rumus sebagai berikut :
TAW = 0,0012 CW (VW)2
3.4.2.2. Beban Gempa
Pengaruh beban gempa hanya ditinjau pada keadaan batas ultimate. Pada metode beban statis
ekivalen untuk beton rencana gempa minimum sesuai
BMS 1992 pasal 2.4.7 hlm 2.44. dipakai rumus :
TEQ = Kh I WT
Dimana : Kh = C . S
TEQ = Gaya geser dasar total dalam arah
yang ditinjau (KN)
Kh = Koefisien gempa horisontal
WT = Berat total nominal bangunan
yang mempengaruhi percepatan gempa, diambil sebagai beban
mati ditambah beban mati
tambahan (KN)
I = Faktor kepentingan
C = Koefisien gempa dasar untuk
daerah waktu kondisi setempat
yang sesuai
S = Faktor type bangunan (1-3)
3.4.2.3. Pengaruh temperatur
Pengaruh temperatur dibagi menjadi 2 yaitu :
� Variasi temperatur jembatan rata-rata
� Variasi temperatur di dalam bangunan atas jembatan (perbedaan temperatur).
6
KEL)&UDL(akibatIE
LPx
48
1
IE
λqx
384
5∆
xx
L34
0⇒+=
Variasi temperatur jembatan rata-rata digunakan dalam
menghitung beban akibat terjadinya pengekangan dari pergerakan tersebut. Besarnya harga koefisien
perpanjangan dan modulus elastisitas yang digunakan
untuk menghitung besarnya pergerakan dan gaya yang terjadi.
3.4.2.4. Beban Rem
Pengaruh gaya rem dan percepatan lalu lintas
harus dipertimbangkan sebagai gaya memanjang. Gaya ini
tidak tergantung pada lebar jembatan. Untuk panjang
struktur tertahan, gaya rem diberikan (BDM 1992 hlm
2.21):
L ≤ 80 : gaya rem S.L.S = 250 KN
80 ≤ L ≤ 180 : gaya rem S.L.S = (2.5 L + 50) KN
L ≤ 180 : gaya rem S.L.S = 500 KN
3.5 Desain Struktur Rangka Baja
Untuk jembatan baja, karena beratnya ringan, maka
perlu mempertimbangkan beberapa hal khusus sebagai
berikut :
� Pemanfaatan Ikatan – ikatan yang ada guna menambah KEKAKUAN dan STABILITAS
� Kontrol Stabilitas untuk Elemen Struktur dan Struktur keseluruhan Jembatan, terutama terhadap deformasi
arah horizontal
� Perencanaan Tinggi Busur
Syarat tinggi Busur 2,016,0 ≤≤L
f.
� Perencanaan Struktur Busur
• Pembebanan
Beban mati yang terjadi di antaranya:
a. Berat Sendiri Busur Rangka Baja b. Berat Sendiri Plat c. Berat Mati Tambahan
• Analisa gaya – gaya dalam akibat pembebanan
pada struktur.
Gaya-gaya dalam yang terjadi merupakan hasil output SAP 2000.
• Kontrol profil terhadap tekuk, kontrol geser, dan
kontrol lendutan.
a. Kontrol terhadap tekuk (lateral torsional
buckling) MnΦMu ≤
HM
DMMu +=
Dimana : Mu = Momen lentur akibat beban mati
dan akibat beban hidup.
Φ = Faktor reduksi ⇒ 0.9
Mn = Kuat lentur nominal penampang.
b. Kontrol terhadap geser.
Untuk penampang profilnya. VnΦVu ≤
Keterangan :
Vu = Kuat geser akibat beban mati ditambah beban hidup
Φ = Faktor reduksi ⇒ 0.9
Vn = Kuat geser nominal pelat badan.
fy = Tegangan leleh baja
Aw = Luas kotor pelat badan c. Kontrol terhadap lendutan.
∆∆ 0 <
λ800
1∆ =
Dimana : 0∆ = Lendutan yang terjadi
(akibat beban hidup).
∆ = Lendutan ijin.
3.6. Desain Struktur Beton
� Analisa pembebanan menurut yang ada pada
struktur jembatan tersebut.
� Analisa struktur dengan manual dan program
Bantu seperti SAP 2000
� Perhitungan plat kendaraan, trotoar, kerb, dan
sandaran.
• Berdasarkan pada peraturan perencanaan
teknik jembatan (BMS, 1992) beban yang bekerja pada tiang sandaran adalah berupa
gaya horizontal sebesar 0.75 kN/m yang
bekerja pada ketinggian 90 cm dari lantai
trotoar.
Jarak tiang sandaran MH = H x 2 x 0.9
Penulangan As = ρmin x b x d • Perhitungan trotoar menggunakan rumus :
Luas areal yang dibebani pejalan kaki
A = Lebar trotoar x panjang jembatan
• Perhitungan kerb menggunakan rumus :
Mu = gaya horizontal x tinggi kerb (yang
direncanakan)
• Perhitungan plat lantai kendaraan
Tebal minimum plat lantai kendaraan adalah :
ts ≥ 200 mm
ts ≥ (100 + (40 x L)) mm
Dimana : L = Bentang dari plat lantai kendaraan antara pusat
tumpuan (m)
3.7. Perencanaan Pondasi Tiang
Perencanaan pondasi harus diperhitungkan
terhadap daya dukung tiang :
Daya dukung tiang individu berdasarkan :
� Kemampuan bahan.
Qbahan = A x fc’
Dimana : Qbahan = daya dukung tiang
A = luas penampang
fc’ = mutu bahan
� Effisiensi tiang dengan menggunakan persamaan
conversi Labarre : Elastis
tb
h
Aw900000Vn
Inelastisfyh
tb1100xAwxfyx0.6Vn
tbxdAw
:
plastisKondisiAwxfyx0.6Vn
2⇒
=
⇒=
=
⇒=
Dimana
7
∑∑∑ ×
±×
±=22
maxmax
y
yM
x
xM
n
PP xy
satu TP
- 1 / 1 0
Ek = 1 –
−+−
xmxn
nmmn
90
)1()1(θ
Dimana : Ek = effisiensi tiang individu
m = jumlah baris
n = jumlah tiang per baris
θ = arc tan d/s
d = dimensi tiang
s = jarak antar tiang
� Daya dukung tiang
Qtiang = SF
xJHP
SF
AxC )()( φ+
Dimana : Qtiang = daya dukung tiang individu
A = luas penampang
C = harga conus
∅ = keliling tiang
JHP = jumlah hambatan pelekat
SF = angka keamanan yang besarnya
masing – masing 3 dan 5
� Perhitungan jarak tiang pancang
2,5D ≤ S ≤ 3D
Perhitungan jarak tiang pancang ke tepi poer
1,5D ≤ S1 ≤ 2D
� Perkiraan jumlah tiang pancang
ijinP
Pn
∑=
Dimana : n = jumlah tiang
∑P = jumlah beban vertikal
ijinP = daya dukung ijin (diambil nilai
terkecil dari Qbahan dan Qtiang)
� Daya dukung tiang dalam group Pgroup = η x P ijin
Dimana : Pgroup = daya dukung tiang
Pijin = daya dukung tiang individu
η = effisiensi tiang individu
� Beban maksimum yang diterima tiang dalam kelompok tiang
Dimana : ∑P = jumlah beban vertikal
n = jumlah tiang
Mx = My = momen yang bekerja diatas poer
x,y = jarak dari sumbu tiang ke titik
berat susunan kelompok tiang
3.8. Metode Pelaksanaan
Memberikan tahapan – tahapan pelaksanaan dan pemasangan atau perakitan dari jembatan busur
rangka baja
BAB IV
PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN
DAN TROTOAR
4.1. Perencanaan Lantai Kendaraan
Menurut BMS 1992 Pasal 6.7.1.2 tebal pelat
lantai kendaraan diambil yang paling minimum diantara
ts di bawah ini :
Gambar 4.1 Lantai Kendaraan
mm441(1,10)40100b40100ts
mm200ts
1 =+=+≥
≥
Jadi dipakai tebal pelat = 200 mm
Dimana :
ts = tebal pelat lantai kendaraan b1 = bentang pelat lantai antara pusat tumpuan
Direncanakan pelat lantai kendaraan dari beton dengan
ketebalan 20 cm.
4.1.1. Pembebanan
a. Beban Mati � Berat sendiri pelat
= 0,20 x 2.400 x 1 x 1,3 = 624 kg/m
� Berat aspal
= 0,05 x 2.200 x 1 x 1,3 = 143 kg/m Qd (u) = 767 kg/m
b. Beban Hidup � Beban roda truck ” T ” = 100 kN = 10.000
kg .....
(RSNI T-02-2005 6.4.1) � Dengan factor kejut (DLA = Dynamic Load
Allowance) = 0,3 ..... (RSNI T-02-2005
6.6.4))
Total muatan :
T = ( 1 + 0,3 ) x 100 = 130 kN = 13.000 kg
4.1.2. Penulangan Lantai Kendaraan
� Faktor beban MSU
K = 1,3 ..... (beton di cor
setempat)
� Faktor beban TTU
K = 2 ..... (beban truck)
� Qd (u) = 767 kg/m
� Tu = 2 x T = 2 x (13.000) = 26.000 kg
8
5 0 c m 4 5 ° ( a r a h p e n y e b a r a n b e b a nT = 1 0 0 k N x 1 , 3 )
d 4
d 02 0
5 0 d 4 / 2
b 0
l u a s b i d . k o n t a k r o d a
k e l i l i n g k r i t i s
a r a h k e n d a r a a n
d 4 / 2
d 4 / 2
d 4 / 2
20
15 kN/m
TROTOAR
PELAT BETON
- 1 / 1 0- 1 / 1 0
+ 1 / 1 0
b 1b 1
+ 1 / 1 0
- 1 / 1 0
4.1.2.1. Penulangan Utama ( Arah Melintang )
Untuk didesain komposit diasumsikan lebar sayap profil gelagar melintang = 250mm jadi s = 1,10 – 0,25 = 0,85m
Gambar 4.3 Momen Distribusi Arah Melintang
As = ρxbxd = 0,0103 x 1.000 x 167 = 1720,1 mm2
Dipakai tulangan D16 – 100 (As = 2010 mm2)
As’ = ρ’ x b x d = 0,0058 x 1.000 x 167
= 968.6 mm2
Untuk memudahkan pemasangan tulangan maka dipakai
tulangan D16 – 150 (As’ = 1340 mm2)
4.1.2.2. Penulangan Susut ( Arah Memanjang )
Dipasang tulangan susut dan suhu dengan ketentuan
sebagai berikut :
As min = 0,002 A bruto pelat .... (tul. deform ; fy = 300 MPa) As min = 0,0018 A bruto pelat .... (tul. deform ; fy = 400 MPa)
)320400(
)320400()0018,0002,0(002,0
−−
−−= xkoef = 0.0018
As min = 0,0018 x 1.000 x 167 = 300,6 mm2
Dipakai tulangan D10 – 200 (As = 393 mm2 )
4.1.3. Kekuatan Pelat Lantai Terhadap Geser
Kekuatan geser ultimate dari pelat lantai kendaraan
didasarkan pada persamaan berikut : (BMS 6.7.2.3)
fcv = xUxddxu3
fc'fc'x
hβ
21
6
1≤+
Dimana :
u = panjang efektif dari keliling geser kritis.
d = tinggi efektif, diambil rata – rata di sekeliling
garis keliling geser kritis.
β h = perbandingan antara dimensi terpanjang dari luas
efektif yang dibebani Y, dengan dimensi X,
diukur tegak lurus Y. Beban T yang bekerja sebesar 100 kN, dengan luas bidang
kontak roda 20 x 50 cm. Beban pada saat ultimate dengan
faktor beban 2 dan faktor beban dinamis 0,3 sebesar Vn = 100 x ((1 + 0,3) x 2) = 260 kN.
Lintasan kritis yang terjadi sesuai ketentuan BMS 1992
(Ps.6.7.2 )
Gambar 4.4 Lintasan Kritis
Dari gambar di atas maka :
bo = (20/2 + 50 + 20/2) = 70 cm = 700 mm
do = (20/2 + 20 + 20/2) = 40 cm = 400 mm
u = 2 x (70 + 40) = 220 cm = 2200 mm
β h = 50 / 20 = 2,5
d = 167 mm
Vuc = 16722006
35x
2,5
21 xx
+
= 16722003
35'N31,070.652 xxVc =<
= 724.522,57 N ….(OK)
Vn = 260 kN = 260000 N
Gaya geser ultimate = Vn ≤ Vuc ≤ Vc’
260000 N ≤ 652.070,31 N ≤ 724.522,57 N …………..OK!!
4.2. Perencanaan Trotoar dan Sandaran
4.2.1. Perhitungan Trotoar
a. Data – data perencanaan :
• Lebar trotoar = 1 m
• Tinggi pelat trotoar = tinggi kerb = 20 cm • Mutu beton fc’ = 35 MPa
• Mutu baja fy = 320 Mpa
Gambar 4.4 Trotoar
Dipakai tulangan D12 – 100 (As = 1130,4 mm2)
As’ = dxbxρ' = 0,0024 x 1.000 x 184 =
441,6 mm2
Dipakai tulangan D12 – 200 (As = 565,2 mm2)
Untuk tulangan susut :
As = 0,0018 x 1.000 x 184 = 331,2 mm2
Pakai tulangan D10 – 150 (As = 523 mm2)
BAB V
PERENCANAAN GELAGAR JEMBATAN
Untuk perencanaan gelagar jembatan ini
menggunakan profil baja dengan mutu BJ 41, dengan ketentuan sebagai berikut :
Tegangan leleh → fy = 250 MPa
Tegangan ultimate → fu = 410 MPa
Modulus Elastisitas → E = 2,1 x 106 kg/cm2
5.1. Perencanaan Gelagar Memanjang
d3 = 5 cm
d4 = 25 cm
balokmelintang
500,0
aspal
beton
Gambar 5.1 Detail Perencanaan Gelagar
Untuk perencanan gelagar memanjang dipilih profil WF dengan dimensi : 500 x 300 x 11 x 18
5.1.1. Pembebanan
a. Beban Mati
Berat pelat beton = 0,25x1,1x2.400x1,3=858 kg/m
Berat aspal = 0,05x1,1x 2.200x1,3=157,3 kg/m
Berat bekisting = 50 x 1,1 x 1,4= 77 kg/m
Berat sendiri balok= 128 x 1,1= 140,8 kg/m
Qd (u) =1.233,1 kg/m
9
MD = 2lx(u)Qdx
8
1
= 2
00,5x33,121.x8
1 = 3.853,44 kgm
b. Beban Hidup
� Beban terbagi rata (UDL)
Menurut ketentuan BMS 1992 pada pasal 2.3.3.1 untuk :
kPa
L
150,58,0q;m30L
kPa8,0q;m30L
+=>
=≤
Pembeban UDL :
L = 60 m ;
2/k0066
150,58,0q
60mgkPa ==+=
Beban yang bekerja :
QL = 600 x 1,10 x 2 = 1.320 kg/m = 13,2 kN/m
� Beban garis (KEL)
Beban garis (KEL) sebesar p kN/m, ditempatkan tegak
lurus dari arah lalu – lintas pada jembatan dimana besarnya
:
P = 44 kN/m = 4.400 kg/m
harga DLA = 30 %, maka beban yang bekerja dengan
adanya faktor kejut DLA adalah :
P1 = (1 + DLA) x P x b1 x TDU
K
= (1 + 0,3) x 44 x 1,1 x 2 = 125,84 kN
= 12.584 kg
λ
λ
1/4Pgp.Mc
qL1
(m)
C
A B
Gambar 5.2. Pembebanan Akibat Beban KEL
ML1 =
+ λxPx
4
1λxQx
8
1
1L
2
=
+ 5x584.12x
4
15x.3201x
8
1 2
= 19.855 kgm
� Momen akibat beban truck ”T”
Beban truck ”T” adalah sebesar 100 kN (BMS
2.3.4.1 on page 27) dengan faktor kejut DLA = 0,3 (BMS
2.3.6 on page 29)
T ( 1 + 0,3 )
gp.Mc1/4 λ
Gambar 5.3. Pembebanan Akibat Beban Truck
ML2 = U
TTKxλx
4
1x)0,31(T +
= 2x5x4
1x)0,31(x100 +
= 325 kNm = 32.500 kgm
Karena ML1 < ML2 , maka dipakai momen akibat
beban truck yaitu : ML = 32.500 kgm
5.1.2. Kontrol kekuatan lentur
Mu = φ Mn (3.853,44 + 32.500) x 100 = 0,9 x 2.500 x Zx
3.635.344 = 2.250 Zx
Zx ≥ 1615,71cm3 → (Anggap kompak)
5.1.2.1 Kontrol penampang :
Badan :
h = d – 2 ( t f + r ) = 588 - 2 ( 18 + 26 ) = 500 mm
tw
h ≤
fy
1.680
11
500 ≤
250
1.680
45,45 ≤ 106.25 → OK !!
Sayap :
f
f
t2
b ≤
fy
170
81x2
300 ≤
250
170
8,33 ≤ 10.75 → OK !!
Penampak kompak : Mnx = Mpx
5.1.2.2 Kontrol tekuk lateral :
Dipasang shear connector praktis sejarak 120
cm sebagai pengaku arah lateral.
LP = 1,76 x fy
Eyi =
250
210.000x04,7x1,76
= 359,11 cm
LB = 120 cm ⇒ LP > LB (Bentang Pendek)
Mnx = Mpx
Mp = Zx x fy = 2.910 x 2.500 = 7.275.000 kgcm
Φ Mn ≥ Mu 0,9 x 7.275.000 ≥ 3.651.500
6.547.500 ≥ 3.651.500 ⇒ OK !!!!
5.1.2.3. Kontrol lendutan
Persyaratan untuk lendutan per bentang
memanjang (L = 5,00 m)
Lendutan ijin :
ijin∆ = λ800
1 = 500
800
1 = 0,625 cm ..... (BMS 6.8.2)
Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :
)kel(udl∆o
+ = x
L
IE
λQ
384
54
+ x
1
IE
LP
48
13
10
175 cm
B
175 cm
100
TTT
A B
= 000.371x10x2,1
(500)x20,13
384
56
4
+ 000.137x10x2,1
00)5(x584.12
48
16
3
= 0,037 + 0,114 = 0,151 cm
Lendutan akibat beban truck :
)T(o
∆ = xIE
λP
48
13
= 37.0001x10x2,1
)005(x000.31
48
16
3
= 0,118 cm
Dipakai beban dari lendutan yang lebih besar yaitu akibat
beban (UDL + KEL) = 0,151 cm
)kel(udl∆o
+ ≤ ijin∆ →0,151 ≤ 0,625 ⇒ OK !!!
5.1.2.4. Kontrol geser
Gaya geser maksimum terjadi apabila beban hidup
berada dekat dengan perletakan.
Va max = ( )
+ λx
2
1xQ1xP L1
1
= ( )
+ 5x
2
1x2,131x84,251 = 158,84 kN
= 15.884 kg
Untuk beban T menentukan :
Va max = ( ) 2x1x0,31xT +
= 100 x (1 + 0,3) x 1 x 2 = 260 kN
= 26.000 kg
Jadi Va yang digunakan adalah Va akibat beban truck
sebesar 26.000 kg.
wt
h ≤
fy
1.100
11
500 ≤
250
1.100
45,45 ≤ 69,57
Vu ≤ Vnφ
Vu ≤ 0,6 x fy x Aw → Aw = d x tb
26.000 kg ≤ 0,6 x 2.500 x 58,8 x 1,1
26.000 kg ≤ 97.020 kg ⇒ OK!!
5.2. Perencanaan Gelagar Melintang Untuk perencanan awal gelagar melintang dipilih
profil WF dengan dimensi : 900 x 300 x 18 x 34
5.2.1. Pembebanan a. Beban Mati
Sebelum komposit
b1berat b. memanjang
BAB
q1
Gambar 5.6 Pembebanan Gelagar Melintang Sebelum Komposit
Q1M = 2
)U(D1 BxQx8
1
= 29xx
8
14659,60 = 47.178,45 kgm
Sesudah komposit
aspal
kerb
0,2 m
1 m
B
A B1 m
Gambar 5.7 Pembebanan Gelagar Melintang Sesudah Komposit
QD2 = 3835 kg/m
Σ MB = 0
Ra=9
)50,0x1x3120()50,4x7x715()50,8x1x(3120 ++
Ra = 5622,5 kg
MQ2 = (Ra x 4,50) – (3120 x 1 x 4) – (715 x 3,5 x 1,75)
= (5623 x 4,50) – (3120 x 1 x 4) – (715 x 3,5 x 1,75)
= 25303,5– 12480 – 4379,4
= 8.444,1 kgm b. Beban Hidup
� Beban terbagi rata (UDL)
Untuk L = 60 m > L = 30 m Maka digunakan :
qUDL = q x λ = 600 x 5,00 x 2 = 6.000 kg/m
� Beban garis (KEL)
Beban P = 44 kN/m = 4.400 kg/m dengan faktor DLA
= 0,3 Maka beban KEL yang bekerja adalah :
PKEL = ( 1 + DLA ) x P
= ( 1 + 0,3 ) x 4.400 x 2 = 11.440 kg/m
Gambar 5.8 Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL
Beban ”D” = Beban UDL + Beban KEL
= (6.000 + 11.440) = 17.440 kg/m
- q1 = 100 % x 17.440 = 17.440 kg/m
- q2 = 50 % x 17.440 = 8.720 kg/m
Mmax L1 = Vax4,50– q2x0,75x3,125–q1x2,75x 1,375 = (53.955 x 4,50) – (8720 x 0,75 x 3,125) –
(17.440 x 2,75 x 1,375) = 156.415 kgm
c. Beban truck “T’
Gambar 5.9 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi a)
Mmax L2 a = Va x 4,5 – T ( 2,25 + 0,5 )
= 47.666,67 x 4,50 – 26.000 x ( 2,25 + 0,5 )
= 143.000 kgm
Gambar 5.10 Pembebanan Akibat Beban Truck (kondisi b)
Mmax L2 b = 26.000 x 4,5 – 26.000 x (0,875)
= 94.250 kgm
11
Q D1 = 7.074,78 kg/m
BA B
q
B
aspal
BA
5,5 m
lebar 2 jalur kendaraan
B
1 m
100% D
50% D0,25 m
BA
bef = 2375 mm
tb = 200mm
Py
c
0,85f'c
tb
d3
d1a
Dipakai Momen beban truck kondisi a = 143.000 kgm
Dari kondisi di atas, maka dipilih kondisi yang memberikan Mmax terbesar yaitu : M max L2 = 143.000 kgm
5.2.2. Gaya Geser
a. Gaya geser sebelum komposit.
Gambar 5.11 Beban Merata Geser Sebelum Komposit
Va = 0,5 x QD1 x B
Va = 0,5 x 4.659,6 x 9 = 20.968,2 kg
b. Gaya geser setelah komposit.
Gambar 5.12 Beban Merata Geser Setelah Komposit
Va = 9
0,50)x1x(3120)50,5x7x(715)50,8x1x(3120 ++
Va = 9
15605,527.27520.26 ++
Va = 6.178,611 kg
c. Gaya geser akibat beban hidup
Gaya geser maksimum diperoleh jika UDL + KEL.
Gambar 5.13 Pembebanan Akibat Beban UDL & KEL
Va x 9 = (17.440 x 5,5 x 4,50) + (8.720 x 0,75 x 6,875) +
(8720 x 0,75 x 1,375)
Va = 9
595.485 = 53.955 kg
Dari Va diatas diambil terbesar maka diperoleh Vmax = Va
= 53.955 kg
5.2.3. Perhitungan Balok Komposit
Perhitungan gelagar melintang jembatan dengan
menggunakan metode plastis
a. Menentukan Lebar Efektif Pelat Beton
• be1 ≤ S
≤ 850 cm
• be2 ≤ 4
L
≤ 4
900 = 225 cm
Dimana :
S = Jarak antar gelagar melintang L = Lebar jembatan
Untuk lebar effektif pelat beton diambil yang terkecil yaitu
225 cm.
b. Menentukan Centroid dari Gaya-Gaya yang
Bekerja
efbcf
ca
⋅⋅=
'85,0 =
22535085,0
000.910
xx = 13,59 cm
Gambar 5.14 Centroid dari Gaya-Gaya yang Bekerja
d1 = tb-2
a = 200 -
2
59,13 = 193,205 mm = 19,32 cm
d2 = 0
d3 = 2
912
2=
D = 456 mm = 45,60 cm
c. Perhitungan Momen Positif
Mn = c1 ( d1 + d2 ) + Py ( d3 – d2 )
di mana, Py = As x fy
Py = 364 cm2 x 2500 kg/cm2
= 910.000 kg
C = 0,85 x f’c x a x beff C = 0,85 x 350 x 13,59 x 225
C = 909.680,625 kg
Mn= 909.680,625 (19,32 + 0 ) + 910.000 (45,60 – 0 ) = 59.071.029,68 Kg cm
Mu = φ.Mn = 0,85 x 59.071.029,68 = 50.210.375,22 Kg cm
= 502.103,752 Kgm
Mu > ( MQ1 + MQ2 ) + MuL 502.103,752 kgm > (47.178,45 + 8.444,1 ) + 143.000
502.103,752 kgm > 198.622,55 kgm …ok!
5.2.4. Kontrol
5.2.4.1. Kontrol Tegangan
Kontrol Momen Lentur dengan Tekuk Lateral
LB = 110 cm
LP = 1,76 x fy
Eyi =
250
210.000x56,6x1,76
= 334,623 cm
Lp > LB Bentang pendek � Mnx = Mpx
Mnx = Mpx = Zx x fy = 12.221 x 2.500
= 30.552.500 kgcm = 305.525 kgm
Mu ≤ φ Mn 143.000 ≤ 0,9 x 305.525 = 274972,5 kgm ...ok!!
5.2.4.2. Kontrol Lendutan
Persyaratan untuk lendutan per bentang memanjang (L = 9,00 m)
Lendutan ijin :
ijin∆ = λ800
1 = 900
800
1x = 1,125 cm ..... (BMS 6.8.2)
Lendutan akibat beban hidup ( UDL + KEL ) :
)kel(udl∆o
+ = x
L
IE
λQ
384
54
+ x
1
IE
LP
48
13
12
WF 900 x 300 x 18 x 34
d = 30 mm
912
125 125 125 125101 101100
302
A
N
O
P
QR S
B C D E F G H I J K LM
TU
V
W
X
B1
B2
B3
B4
B5B6
B12
B11
B10
B9
B8B7
H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12
V1
V2
V3V4 V5
V6
V11
V10
V9V8V7
L = 5
D1
D2
D3D4
D5
D10D9
D8D7
D6
= 000.498x10x2,1
(900)x60
384
56
4
+
000.498x10x2,1
00)9(x440.11
48
16
3
= 0,49 + 0,166 = 0,656 cm
Lendutan akibat beban truck :
)T(o
∆ = xIE
λP
48
13
= .000498x10x2,1
)009(x000.26
48
16
3
= 0,378 cm
Dipakai beban dari lendutan yang lebih besar yaitu akibat
beban (UDL + KEL) = 0,656 cm
)kel(udl∆o
+ ≤ ijin∆ → 0,656 cm ≤ 1,125 cm ⇒
OK !!!
5.2.4.3. Kontrol Geser Jadi Va yang digunakan adalah Va akibat beban
UDL dan KEL sebesar 54.50275 kg.
� wt
h ≤
fy
1.100
18
788 ≤
250
1.100
43,78 ≤ 69,57
� Vu ≤ Vnφ
Vu ≤ 0,6 x fy x Aw → Aw = d x tb
53.955 kg ≤ 0,6 x 2.500 x 91,2 x 1,8
53.955 kg ≤ 246.240kg ⇒ OK!!
5.2.5. Perhitungan Shear Connector
Untuk jarak perhitungan shear connector (BMS
7.6.8.3) tidak boleh melebihi nilai sebagai berikut :
� 600 mm � 2 x tebal lantai
� 4 x tinggi shear connector
Tinggi minimum dari paku shear connector adalah 75 mm dan jarak antara paku shear connector dengan ujung
flens gelagar tidak boleh kurang dari 25 mm. Untuk
diameter paku shear connector tidak boleh melebihi :
� 1,5 x tebal plat flens bila plat memikul
tegangan tarik.
� 2,0 x tebal plat flens bila tidak terdapat
tegangan tarik.
Digunakan shear connector jenis paku / stud
dengan data–data sebagai berikut : � Diameter = 30 mm < 1,5 x 34 = 51 mm � Tinggi total = 150 mm � Jarak melintang antar stud = 100 mm � Kuat beton fc’ = 35 MPa → σc = 0,4 fc’
σC = 0,4 x 35 = 14 Mpa
5.2.5.1. Kekuatan Stud Connector (Q)
Asc = 22 20
44
ππ=D = 314 mm
2
EC = fc'4.700
= 357004. = 27.805 MPa
Qn = 0,5.Asc.( f’c . Ec )0,5
= 0,5 x 314.9 35 x 27.805 )0,5
= 154.881,52 N
Asc.fu = 314 x 410
= 128.740 N Qn = 154.881,52 N > Asc.fu = 128.740 N........(ok)
= 12.874 Kg
5.2.5.2. Jarak Pemasangan Shear Connector
Vh = C = 9,1 x 106 N
Banyaknya stud :
N = 12.874
5909.680,62=
n
h
Q
V = 70,66 = 72 buah
Stud dipasang arah tegak lurus gelagar melintang sebanyak dua buah = 2N = 2 x 60 = 120 buah
5.2.5.3. Jarak Pemasangan Shear Connector
S = 72
9000=
N
B = 125 mm
Gambar 5.15 Pemasangan Shear Connector
Dipasang shear connector pada gelagar melintang dengan jarak 125 mm.
BAB VI
PERENCANAAN RANGKA BUSUR
Gambar 6.1 Rencana Rangka Busur
6.1. Data-Data
6.1.1. Bentuk Geometrik Busur
f = 10 m → syarat : 5
1
L
f
6
1≤≤
untuk : 0,167 ≤ (L
f = 60
10 = 0,167) ≤ 0,2 K OK
Persamaan parabola :
Yn = ( )2L
XL.X.f.4 − ( Panjang Rangka
Vertikal ) L= 170 m ; f = 30 m ; Yn’ = f - Yn
∆ Sn = 22
∆X)'1
Y'(Ynn +−−
( Panjang Busur )
∆ Dn = 22
∆X1
++n
Y ( Panjang Rangka Diagonal )
Tabel 6.1 Panjang Rangka Vertikal, Diagonal dan busur
13
1/2 V V 1/2 VV V V V V V V V V V
RA RM
V1 V V V V V V V V V V
RA RM
V V
V1 V V V V V V V V V V
RA RM
VV
A B
B
1.10
Beban Gel. Memanjang
Beban Kerb / Trotoar
Q beban mati
Beban Aspal
q1
q2100%
50%
A B
B
1.00 5.50 1.50 1.00
q1
q2100%
50%
A B
B
1.00 5.50 1.50 1.00
Titik Segmen
X
(m)
Y
(m)
Yn'
(m)
∆ Sn
(m)
∆ Dn
(m)
S 30 10,00 0,00
S - R 5,008 10,933
R 25 9,72 0,28
R - Q 5,069 10,199
Q 20 8,89 1,11
Q - P 5,189 9,014
P 15 7,50 2,50
P - O 5,365 7,474
O 10 5,56 4,44
O - N 5,590 5,860
N 5 3,06 6,94
N - A 5,860 -
A 0 0,00 10,00
6.1.2. Rangka Busur
Direncanakan profil WF 400 x 400 x 20 x 35
6.1.3. Rangka Horizontal
Direncanakan profil WF 400 x 400 x 21 x 21
6.1.4. Rangka Vertikal dan Diagonal
Direncanakan profil WF 400 x 200 x 8 x 13
6.2. Pembebanan
6.2.1. Beban Mati
Berat gel. Melintang = 286 x 1,1= 314,60 kg/m
Berat pelat beton= 0,2x2.400 x 5,00 x 1,3= 3.120 kg/m Berat bekisting= 50 x 5,00 x 1,4= 350 kg/m
QBeban Mati = 3.784,6 kg/m
Berat gel. Memanjang=[(175 x 5,00) / 2]x1,1= 481,25kg/m
Berat aspal= 0,05 x 2.200 x 5,00 x 1,3= 715 kg/m
Berat Trotoar= 0,2 x 2.400 x 5,00 x 1,3= 3.120 kg/m
Gambar 6.2 Pembebanan Untuk Beban Mati
Σ MB = 0
Ra = [(½ x 3.784,6 x 92) + (715 x 7 x 4,5) + (3.120 x 1
x 8,5) + (½ x 3.120 x 12) + (481,25 x 40,4)] / 9
Ra = VBeban Mati = 24.813,48 kg
Berat Rangka = Prangka = ((berat profil busur x panjang) +
(berat profil vertikal x panjang) +
(berat profil diagonal x panjang)
+ (berat profil horizontal x panjang))
Prangka=(283x64,02)+(66x77,76)+(66x746,17)+(197x60)
= 92.675,706 Kg
Berat Pelat penyambung + Ikatan angin
=20%xBerat Rangka=20%x92.675,706=18.535,14Kg
Prangka total = (92.675,706 + 18.535,14) / 12 = 9.267,57 Kg
V = Prangka +PBeban Mati = 9.267,57+ 24.813,48=34.081,05 Kg
6.2.2. Beban Hidup
a. Beban terbagi rata (UDL)
Gambar 6.3 Pembebanan Untuk Beban Hidup (UDL)
Σ MB = 0
VA = 9
)75,1x5,1x(3.000)25,5x5,5x(6.000 +
= 20.125 kg
b. Beban garis (KEL)
Gambar 6.4 Pembebanan Untuk Beban Hidup (KEL)
Σ MB = 0
VA = 9
)75,1x5,1x(5.720)25,5x5,5x(11.440 +
= 38.371,67 kg
6.3. Perhitungan Gaya Batang Akibat Beban
Mati
V = 34.081,05 Kg
Gambar 6.5 Beban Mati Untuk Busur Rangka
Dianalisa dengan Program SAP
6.4. Perhitungan Garis Pengaruh Akibat Beban
Hidup Kel Dan Udl
V = UDL saja = 20.125 kg V1 = UDL + KEL= 20.125 + 38.371,67
= 58.496,67 Kg
V1 dititik A
V1 dititik B
14
V V V V V V V V V
RA RM
V VV1V
V V V V V V V V
RA RM
V VV V1V
V V V V V V V
RA RM
V VV V1V V
V V V V V V
RA RM
V VV V1V V V
V V V V V
RA RM
V VV V1V V V V
V1 dititik C
V1 dititik D
V1 dititik E
V1 dititik F
V1 dititik G
Hingga V1 dititik M Gambar 6.8 Beban Hidup Untuk Busur Rangka
Dianalisa dengan Program SAP
6.4.1. Kontrol Kekuatan Batang
a. Batang Busur ( B1 => tekan => Pu = 613914.19 kg ) Dipakai : WF 400 x 400 x 20 x 35
h = 428 - 2 ( 35 + 22 ) = 314 mm
D = 428 mm bf = 407 mm Ag = 360.7 cm2
ix = 18.2 cm iy = 10.4 cm
L = 586 cm
`
* Kontrol Penampang =>
h 314
tw 20 h
665 tw
290
bf 407
2.tf 70 bf <
250 2.tf
290
* Kontrol Kelangsingan Struktur =>
586
18.2
586
10.4
λ fy 56.3
π E 3.14
=
= 1.2
1.6 - 0.67 λc
fy 2500
w 1.2
Cek : Ф Pn ≥ Pu
0.9 ≥
kg ≥ kg OK
= 741037.72 kg
56.35
360.7
741037.72 613914.19
w =
Ag
666933.9 613914.19
λc< =>1.2<0.25
Pn = =
=
=
=
= 56.35
1.43
0.63
200000=> λc =λy
250
=λy
λmin =
} λ
56.35
λx = = 32.2
<}λR = = 39.05
15.70==
}λR
5.81==
14.68= =
λR
λR
OK
OK
b. Batang Horisontal ( H6 => tarik => Pu =
543674.69 kg ) Dipakai : WF 400 x 400 x 21 x 21
h = 400 - 2 ( 21 + 22 ) = 314 mm
D = 400 mm bf = 408 mm Ag = 250.7 cm2
ix = 16.8 cm iy = 9.75 cm
L = 500 cm
Beban tarik Pu = = kg
* Kontrol Kelangsingan =>
LK 500
i 9.75
* Kontrol Kekuatan Batang Tarik =>
Batas Leleh =>
P = Ø fy Ag
= 0.9 2500 251
= kg > Pu = kg OK
Batas Putus =>
An = 0.85 , Ag = 213.095 cm2
(dimisalkan)
P = Ø fy Ae
dimana:
Ø = 0.75
Ae = ū An = 0.9 213
= 192 cm2
P = 0.75 4100 192
= kg > Pu = kg OK
543674.69
543674.69
(dimisalkan)
543674.69589740.413
564075
λ max= = = 51.28 < 240 OK
ū = 0.9
x x
x
xx
xx
c. Batang Diagonal ( D5 => tekan => Pu =
20808.24 kg ) Dipakai : WF 400 x 200 x 8 x 13
h = 400 - 2 ( 13 + 16 ) = 342 mm
D = 400 mm bf = 200 mm Ag = 84.12 cm2
ix = 16.8 cm iy = 4.54 cm
L = cm
Beban tarik Pu = = kg
* Kontrol Kelangsingan =>
LK 1080
i 4.54
* Kontrol Kekuatan Batang Tarik =>
Batas Leleh =>
P = Ø fy Ag
= 0.9 2500 84.12
= kg > Pu = kg OK
Batas Putus =>
An = 0.85 , Ag = 71.5 cm2
(dimisalkan)
P = Ø fy Ae
dimana:
Ø = 0.75
Ae = ū An = 0.9 71.5
= 64.4 cm2
P = 0.75 4100 64.35
= kg > Pu = kg OK
189270
20808.24197881.785
0.9
1080.33
20808.24
20808.24
(dimisalkan)
λ max= = =
ū =
238 < 240 OK
x x
x x
x x
15
500
L=∆
cmL
12500
6000
500===∆
AB C D E F G H I J K L
M
N
O
PQ R S T U
V
W
X
5 0 0
2 5 0
y
w
1
2
3
4
w
w
w
d. Batang Vertikal ( V1 => tekan => Pu = 173226.96
kg ) Dipakai : WF 400 x 200 x 8 x 13
h = 400 - 2 ( 13 + 16 ) = 342 mm
D = 400 mm bf = 200 mm Ag = 84.12 cm2
ix = 16.8 cm iy = 4.54 cm
L = 306 cm
Beban tarik Pu = = kg
* Kontrol Kelangsingan =>
LK 306
i 4.54
* Kontrol Kekuatan Batang Tarik =>
Batas Leleh =>
P = Ø fy Ag
= 0.9 2500 84.12
= kg > Pu = kg OK
Batas Putus =>
An = 0.85 , Ag = 71.5 cm2
(dimisalkan)
P = Ø fy Ae
dimana:
Ø = 0.75
Ae = ū An = 0.9 71.5
= 64.4 cm2
P = 0.75 4100 64.35
= kg > Pu = kg OK
173226.96
173226.96
(dimisalkan)
173226.96197881.785
189270
67.4 < 240 OKλ max= = =
ū = 0.9
x x
x x
x x
6.5. Kontrol Lendutan
Syarat lendutan rangka batang pada BMS 7- K7 pasal
7.2.3.3 adalah sebesar :
dengan ∆ adalah lendutan ijin dalam centimeter.
Untuk L =60 m = 6000 cm, maka lendutan ijin yang
diperbolehkan
Kontrol Lendutan dilakukan dengan program SAP 10.0.7 Adapun hasilnya adalah :
Lendutan maksimum = lendutan di tengah bentang (Joint
G)
= 11 cm < ∆ijin = 12 cm
Gambar 6.38 Rencana Rangka Busur
Gambar 6.39 Lendutan dari Program Bantu SAP 10
6.6. Pembebanan
a. Beban Angin
Menurut BMS’92 gaya nominal ultimate pada bangunan
atas :
TEW = 0,0006 x CW x VW2 x Ab ....... (kN)
(Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Pasal 2.4.6 hal
2-43)
Dimana : CW = Koefisien seret (tabel 2.9 BMS, PPTJ hal 2-44)
= 1,5 (b/d = 2, bangunan atas masif)
VW = Kecepatan angin rencana = 30 m/det.
( > 5 km dari pantai)
Ab = Luas ekivalen bagian samping jembatan
(m2). Sedangkan gaya nominal ultimate pada kendaraan
sepanjang jembatan (bekerja pada lantai kendaraan)
hanya dipikul oleh ikatan angin bawah : TEW = 0,0012 x CW x VW2 x Ab ...... (kN)
(Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, Pasal 2.4.6
hal 2-44)
Bidang vertikal muatan hidup ditetapkan sebagai suatu
bidang vertikal yang mempunyai tinggi menerus
sebesar 5m di atas lantai kendaraan.
Gambar 6.40 Beban Angin Pada Konstruksi Busur
Untuk jembatan rangka : Ab = 30 % x Luas yang dibatasi batang
= 30 % x ( )1fxL x π
4
1
2
1
= 30 % x ( )10x60.π4
1
2
1
= 70,65 m2
Beban angin pada konstruksi Rangka busur (TEW1) :
TEW1 = 0,0006 x CW x VW2 x Ab
= 0,0006 x 1,2 x 302 x 70,65
= 45,781 kN = 4578,1 Kg
Beban hidup : TEW2 = 0,0006 x CW x VW2
= 0,0012 x 1,2 x 302
= 1,296 kN = 129,6 Kg
Konstruksi lantai kendaraan :
W1 = 0,0006 x 1,2 x 302 x (1,144 x 5,00)
= 3,707 kN = 370,7 kg
Beban hidup
W2 = 0,0012 x 1,2 x 302
= 1,296 kN = 129,6 Kg
Konstruksi rangka : W3 = 0,0006 x 1,2 x 302 x (0,3 Y)
= 0,194 Y kN = 19,4 Y kg
Konstruksi busur : W4 = 0,0006 x 1,2 x 302 x 0,582 x ∆S
= 0,377 ∆S kN/m = 37,7 ∆S kg
b. Beban Gempa
Bplat lantai kendn.= 0,25x9,5x60x2.400= 342.000 kg
Berat trotoar = 2 x 0,25 x 1 x 60 x 2.400= 72.000 kg
Berat aspal = 0,05 x 9,5 x 60 x 2.200= 1.045 kg
Berat gel. memanjang = 128 x 5 x 12 x 9= 69.120 kg
Berat gel. melintang= 286 x 9,5 x 13= 35.321 kg
Total konst. Lt. Kendn. = 519.486 kg
16
Berat Rangka Busur = 92.675,706Kg =92.675,706 kg
Total konst. = 612.161,706kg Berat ikatan angin atas, ikatan angin bawah, berat gelagar
memanjang, dan berat sambungan diasumsikan menerima
beban sebesar 10% dari berat konstruksi lantai kendaraan. P = 10% x (612.161,706 kg)
= 61.216,171 kg
Maka :
Wm total = W total konst + P
= 612.161,706 + 61.216,171
= 673.377,877 kg = 673,378 ton
� Koefisien dasar gempa ”C”
T = 43
H0,085 (bangunan baja)
Dimana :
H = Tinggi dasar bangunan ke level tertinggi (ft)
Maka :
T = 0,085 x ( ) 43
375,.7 = 0,38
Dalam perencanaan ini, lokasi terletak di pulau Jawa
maka termasuk ke dalam zone gempa daerah 4. Untuk
tanah zona gempa (gambar 2.15 BMS, PPTJ ’92) tanah
lunak didapat :
C = 0,10
WTP = Wm tot = 705,54 ton
� Faktor tipe bangunan ”S”
Berdasarkan BMS, PPTJ 2.4.7.3 tabel 2.14 Digunakan tipe A4 yaitu : jembatan dengan daerah sendi
beton atau baja.
S = 1F F = 1,25 – 0,025 n
F ≤ 1
Dimana :
F = Faktor perangkaan
n = Jumlah sendi yang menahan
deformasi arah
lateral.
F = (1,25 – 0,025 x 2) = 1,2 ≤ 1,0
Maka → S = 1,0
� Faktor kepentingan ”I” Berdasarkan BMS, PPTJ 2.4.7.3 tabel 2.13
Digunakan Iminimum = 1,0
� Perhitungan beban geser gempa
WTP = 2
673,378 = 336,689 ton
TEQ = kh x I x WTP → kh = C x S = C x S x I x WTP
= 0,10 x 1,0 x 1,0 x 336,689 ton = 33,669 ton
= 33.669 kg
Gaya Geser Total arah memanjang
TEQ = 33.669 kg
= 33,669 ton F(y) Q = 0,5 TEQ
= 16,835 ton
Gaya Geser Total arah melintang TEQ = 33.669 kg
= 33,669 ton
F(x) Q = TEQ
= 33,669 ton
BAB VII
PERENCANAAN KONSTRUKSI SEKUNDER
7.1. Ikatan Angin Atas
Gambar 7.1 Ikatan Angin Atas
P = W4 (rata – rata) + ½ W3 (rata – rata)
W4 (rata-rata) = 7
1209.454 = 172.779 kg
W3 (rata - rata) =
7
867.762
2
1 = 61.983 kg
P = 172.779 + 61.983 = 234.762 kg
Ikatan angin direncanakan berdasarkan gaya batang terbesar dari
perhitungan SAP 2000 yaitu :
Batang vertikal → S maks = 1139.791 kg
Batang diagonal → S maks = 1365.238 kg
7.1.1. Batang vertikal
Profil yang dipakai : WF 200 x 150 x 6 x 9
Gaya yang terjadi :
N = 1139.791 kg
Panjang tekuk : Lkx = 9,53 m = 953 cm
Lky = 5, 00 m = 500 cm
Kontrol kelangsingan sebagai batang tekan :
λx =
x
kx
i
L =
8,3
953 = 114,82
λy =
y
ky
i
L = 3,61
500 = 138,50
λ = λy = 138,50
λc = E
fy
π
λ =
510 x 2,1
250
π
138,50 = 1,52
Untuk :
λc ≥ 1,2 → ω = 1,25 λc2 = 1,25 x (1,52)2 = 2,89
Kekuatan nominal :
Nn = Ag x ω
fy = 39,01 x
2,89
2.500
= 33.745,67 kg Kekuatan rencana :
Nu = φ Nn = 0,85 x 33.745,67 = 28.683,82 kg > 1139.791
kg → OK!!
Kontrol Penampang :
Pelat sayap :
tf2
bf =
9x2
150 = 8,33
λR =
fy
250 =
250
250 = 18,81
Pelat badan :
tb
h =
6
150 = 25
λR =
fy
665 =
250
665 = 42,06
λx < λy
OKλtf2
bfR →<
OKλtb
hR →<
17
9,53 m
5,83 m
Rc
Ra
7.1.2. Batang diagonal
Profil yang dipakai : WF 200 x 150 x 6 x 9
φ baut = 19 mm
φ lubang = 19 + 3 = 22 mm
Gaya yang terjadi :
N = 1365.238 kg
Panjang tekuk :
L = 22
5,0053,9 + = 10,762 m
Lk = kc x L = 1 x 10,762 = 10,762 m
Kontrol kelangsingan sebagai batang tarik :
λ max =
mini
Lk ≤ 300
= 3,61
1076,2 = 298,12 ≤ 300 → OK!!
Kontrol kekuatan leleh :
Pnφ =
Agxfyxφ
= 0,9 x 2.500 x 39,01 = 87.772,5 kg > 1365.238 kg → OK!!
Kontrol kekuatan patah :
An = 39,01 – ( 4 x 2,2 x 0,9 ) = 31,09 cm2
u = 1 - L
x = 1 -
12
2,63
= 0,781
Ae = u x An = 0,781 x 31,09
= 24,281 cm2
φ Pn = φ x fu x Ae
= 0,75 x 5.000 x 24,281
= 93.633,75 kg > 1365.238 kg → OK!!
Kontrol kekuatan / Block Shear :
Agt = 4 x ( 3 x 0,9 ) = 10,8 cm2
Ant = 4 x ( 3 – 0,5 x 2,2 ) x 0,9 = 6,84 cm2
Agv = 4 x ( 16 x 0,9 ) = 57,6 cm2
Anv = 4 x ( 16 – 2,5 x 2,2 ) x 0,9 = 37,8 cm2 fu x Ant = 5.000 x 6,84 = 34.200 kg
0,6 x fu x Anv = 0,6 x 5.000 x 37,8 = 113.400 kg
Karena putus geser > putus tarik
Φ Pn = φ [( 0,6 x fu x Anv ) + ( fy x Agt ) ]
= 0,75 [(113.400) + ( 2.500 x10,8 )]
= 105.300 kg > 1365.238 kg → OK!!
7.2. Ikatan Angin Bawah
Gambar 7.2 Ikatan Angin Atas
P = W1 + ½ W3 rata-rata
P = 370.7 +
7
867.762
2
1
P = 432.683 kg
7.2.1. Dimensi batang diagonal
Profil yang dipakai : WF 175 x 125 x 8 x 12
Gaya yang terjadi :
N = 1254.658 kg
Panjang tekuk :
L = 22
00,553,9 + = 10,762 m
Lk = 2
10,762 = 5,381 m = 538,1 cm
φ baut = 19 mm φ lubang = 19 + 3 = 22 mm
Kontrol kelangsingan sebagai batang tarik
λ max =
min
k
i
L ≤ 300
= 2,97
538,1 = 181,18 ≤ 300 → OK!!
Kontrol kekuatan leleh
Pnφ = Agxfyxφ
= 0,9 x 2.500 x 29,65
= 66.712,5 kg > 1254.658 kg → OK!! Kontrol kekuatan patah
An = 29,65 – ( 4 x 2,2 x 1.2 ) = 19,09 cm2
u = 1 - L
x = 1 -
12
2,27 = 0,811
Ae = u x An
= 0,811 x 19,09 = 16,139 cm2
φ Pn = φ x fu x Ae
= 0,75 x 5.000 x 16,139
= 60.521,25 kg > 5.756,35 kg → OK!!
Kontrol kekuatan (Block Shear)
Agt = 4 x 1,2 x 3 = 14,4 cm2
Ant = ( 3 – 0,5 x 2,2 ) x 1,2 x 4 = 9,12 cm2
Agv = 16 x 1,2 x 4 = 76,8 cm2
Anv = ( 16 – 2,5 x 2,2 ) x 1,2 x 4 = 50,4 cm2 fu x Ant = 5.000 x 9,12 = 45.600 kg
0,6 x fu x Anv = 0,6 x 5.000 x 50,4 = 151.200 kg
Karena putus geser > putus tarik
ΦPn = φ [ ( 0,6 x fu x Anv ) + ( fy x Agt ) ]
= 0,75 [ 151.200 + ( 2.500 x 14,4 ) ]
= 140.400 kg > 1254.658 kg → OK!!
7.3. Portal Akhir
TEW1 = 4578,1 Kg
TEW2 = 129,6 Kg
dan untuk beban vertikalnya adalah beban busur (54.502,75 kg).
Dari SAP 2000, beban yang bekerja pada balok sebesar :
Gambar 7.3 Portal Akhir
7.3.1. Balok Portal Akhir
Beban yang bekerja pada balok sebesar :
N = 2.361,691 Kg Ma = 9.390,194 Kgm
Vu = 3.109,217 Kg Mb = 10.834,979 Kgm
Mmax = 13.768,658 Kgm Mc = 12.294,466 Kgm
Digunakan profil WF 250 x 250 x 8 x 13
7.3.1.1. Kontrol lendutan
f = 240
L =
240
953 = 3,971
f = IxE384
4Lq +
IxE48
LP3
=
930.9x10.1,2x384
539x0,6656
4
+
930.9x10.2,1x48
539x691,361.26
3
= 0,069 + 2,042
= 2,111 < 3,971 → OK!!
18
7.3.1.2. Kontrol penampang profil
Flens :
tf2
b =
13x2
249 = 9,577
λP = fy
170 =
250
170 = 10,752
Web :
h = d – 2 (tf + r)
= 248 – 2 (13 + 16) = 190 mm
tb
h =
8
190 = 23,75
λP = fy
1.680 =
250
1.680 = 106,253
Penampang kompak.
Mn = Zx . fy
= 859 x 2.500 = 2.147.500 kgcm
7.3.1.3. Kontrol lateral buckling
Lp = 1,76 iy fy
E = 1,76 x 6,29 x
2.500
610x2,1
= 320,851 cm
J = 3
tb.d3
1 +
3tf.b
3
2
=
− 3
0,8x)1,3x28,24(x3
1 +
31,3x9,24x
3
2
= 3,7888 + 36,4702 = 40,259 cm4
X1 = 2
AJGE
Sx
π
= 2
7,84x259,04x10x8x10x2,1x
801
π 56
= 209.908,583 kg/cm2
Iw = Iy 4
h2
= ( )
4
1,38,42x350.3
2−
= 462.509,375 cm6
X2 = 4 Iy
Iw
J.G
Sx2
= 4 3.350
5462.509,37x
259,04x10x8
8012
5
= 3,416 x 10 -7 cm2/kg
fL = fy – fr
= 2.500 – 700 = 1.800 kg/cm2
Lr = iy ( )
( )2L21 fX11frfy
X++
−
= 6,29 x ( )27008.1x10416,311x
1.800
3209.908,58 −++
x
= 1148,476 cm
Lb = 953 cm ; Lp = 320,851 cm ; Lr = 1148,476 cm
Lp < Lb < Lr → Bentang menengah
Cb = Mc3Mb4Ma3M2,5
M12,5
max
max
+++
=
( )( ) ( ) ( ) ( )466,294.21x3979,834.01x4194,390.9x3658,768.31x2,5
658,768.31x12,5
+++
= 1,205
MR = Sx (fy – fr) = 801 (2500 – 700) = 1.441.800 Kgcm
Mp = Zx x fy = 859 x 2500 = 2.147.500 Kgcm
Mn = Mp )Lp) -(Lr
Lb) -(Lr MR) - (Mp (MR Cb ≤+
Mn = )320,851) - (1.148,476
953) - (1.148,4761.441.800) - (2.147.500 (1.441.800 1,205 +
= 1.938.216,767 < Mp = 2.147.500 Kgcm........... (Ok)
7.3.1.4. Kontrol geser
Syarat :
tb
h ≤ 1,10
fy
E.Kn
Kn = 5 (tanpa pengaku lateral)
8
190 ≤ 1,10
2.500
000.100.25 x
23,75 ≤ 71,288 → OK!!
Vn = 0,6 fy . Aw → Aw = d . tb
= 0,6 x 2.500 x (24,8 x 0,8)
= 29.760 kg
Vu ≤ Vnφ
3.109,217 ≤ 0,9 x 29.760
3.109,217 ≤ 26.784 → OK!! Balok kuat terhadap
geser
7.3.2. Kolom Portal Akhir
Beban yang bekerja pada kolom portal :
N = 3.482,250 Kg Mb = 6.884,33 Kgm
Mmax = 13.768,658 Kgm Mc = 10.326,49 Kgm
Ma = 3.442,16 Kgm Digunakan profil WF 450 x 200 x 8 x 12
7.3.2.1. Kontrol interaksi kolom
Pnφ
Pu
c
≤ 0,2 (Rumus Interaksi 2)
857,084.77x0,85
3.482,25 ≤ 0,2
0,053 ≥ 0,2
Maka :
++
Mnyφ
Muy
Mnxφ
Mux
Pnφ
Pu
bbc
≤ 1,00
0,053 +
+
6.100x0,933.315,839x0,9
2.558,15813.768,658 ≤ 1,00
0,978 ≤ 1,00 → OK
Dari perhitungan kontrol di atas maka konstruksi busur kuat sebagai
portal.
BAB VIII
PERHITUNGAN SAMBUNGAN dan
PERLETAKAN
8.1. Sambungan Gelagar Melintang – Gelagar
Memanjang
• Profil gelagar melintang WF 900 x 300 x 18 x 34
• Profil gelagar memanjangWF500x300x11x18
• Pelat penyambung → tp = 10 mm ; BJ 50
• Baut → db = 20 mm ; BJ 50
Φ lubang = 20 + 1,5 = 21,5 mm (dibor)
OKλtf2
bfP →<
OKλtb
hP →<
19
B A LO K M EL IN TAN GW F 900X 300X 18X 34
L 9 0X 90X 11
BA LO K M EM AN JANGW F 500 x 3 0 0 x 1 1 x 1 8
1 6 .0 05 .0 0
3 .0 0
5 .0 0
3 .0 0
H6 H7
V6
D5 D6
20808.240 Kg2
0808.240 Kg 5
7261.146 Kg
543674.697 Kg543674.697 Kg
G
RB5B6
V5D5
20808.240 Kg
76306.084 Kg
551388.080
Kg546324.080 Kg
BATANG H7
WF 400X400X21X21
BATANG H6
WF 400X400X21X21
BATANG D6
WF 400X200X8X13
BATANG D6
WF 400X200X8X13
BATANG V6WF 400X200X8X13
Gelagar MelintangWF 900x300x18x34
PELAT T=20BAUT D-26
Gelagar Melintang
WF 900x300x18x34
BATANG VERTIKAL
WF 400X200X8X13
BATANG HORISONTAL
WF 400X400X118X18
PELAT T=20
BAUT D-26
L 90x90x11
� Jumlah baut yang diperlukan.
n = Vd
Pu =
4.710
19.382,75 = 4.12 ≈ 6 baut (2 sisi)
masing – masing sisi 3 buah baut
Gambar 8.1 Sambungan Gelagar Melintang – Memanjang
8.2. Sambungan Gelagar Melintang – Batang
Penggantung / Batang Vertikal
� Baut → db = 26 mm ; BJ 55 � Pelat → tp = 20 mm ; BJ 55
� Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
10.950,41
83.310,15
= 7,608 ≈ 8 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 8 buah baut.
Gambar 8.2 Sambungan Gelagar Melintang – Batang Penggantung /
Batang Vertikal
8.3. Sambungan Pada Konstruksi Rangka Busur
8.3.1. Sambungan Pada Titik G
Gambar 8.3 Gaya – Gaya Batang Untuk Titik G
8.3.1.1. Direncanakan :
� Baut → db = 26 mm ; BJ 55 � Pelat → tp = 20 mm ; BJ 55
� Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
21.900,82
7543.674,69 = 24,82 ≈ 28 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 28 buah
baut.
8.3.1.2. Sambungan Baut Pada Batang D5 = D6
� Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
10.950,41
20.808,240 = 1,9 ≈ 8 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 8 buah baut.
8.3.1.3. Sambungan Baut Pada Batang V6
Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
10.950,41
57.261,146 = 5,23 ≈ 8 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 8 buah
baut.
8.3.1.4. Kontrol Pelat simpul
(Nnt
Nu
Φ+
Mn
Mu
Φ)2 + (
Vt
Vu
Φ)2 < 1
(5,204.727
726,035.19 + 12.228.660
8482.365,29)2 + (
271.048,95
94.268,882 )2 < 1
(0,125) < 1....OK
Gambar 8.4 Detail Sambungan dan Pelat simpul
8.3.2. Sambungan Pada Titik R
Gambar 8.3 Gaya – Gaya Batang Untuk Titik R
8.3.2.1. Direncanakan :
� Baut → db = 26 mm ; BJ 55
� Pelat → tp = 20 mm ; BJ 55
Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
21.900,82
0551.388,08 = 25,18 ≈ 28 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 28 buah baut.
8.3.2.2. Sambungan Baut Pada Batang B6
� Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
21.900,82
0546.324,08 = 24,94 ≈ 28 baut
20
BATANG B6
WF 400X400X20X35
BATANG B5
WF 400X400X20X35
BATANG B5
WF 400X200X8X13
BATANG V6
WF 400X200X8X13
BAUT D-26
PELAT T=20
SVSD
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 28 buah
baut.
8.3.2.3. Sambungan Baut Pada Batang D5
Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
10.950,41
20.808,240 = 1,9 ≈ 8 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 8 buah baut.
8.3.2.4. Sambungan Baut Pada Batang V5
� Jumlah baut yang dibutuhkan
n = Vd
Pu =
10.950,41
76.306,084 = 6,96 ≈ 8 baut
Jadi baut untuk tiap flens digunakan sebanyak 8 buah baut.
8.3.2.5. Kontrol Pelat simpul
(Nnt
Nu
Φ+
Mn
Mu
Φ)2 + (
Vt
Vu
Φ)2 < 1
(5,204.727
14.573,918 + 12.228.660
3519.265,65 )2 + (
271.048,95
4156.277,18 )2 < 1
(0,336) < 1....OK
Gambar 8.5 Detail Sambungan dan Pelat simpul
8.4. Sambungan Ikatan Angin Atas
8.4.1. Titik simpul 1
Gambar 8.7 Gaya – Gaya Batang Untuk Titik 1 SD = 1.365,238 kg
SV = 1.139,791 kg
8.4.1.1. Direncanakan
� Pakai baut
d = 12 mm → BJ 41 Pakai pelat simpul dengan tebal
t = 10 mm → BJ 37
8.4.1.2. Sambungan batang vertikal ke pelat simpul.
Gaya batang maksimum yang bekerja
SV = 1.139,791 kg
Jumlah baut yang dibutuhkan :
n = Rnφ
Sv =
1.738,872
1.139,791 = 0,65 baut ≈ 4 baut
8.4.1.3. Sambungan batang diagonal ke plat simpul Gaya batang maksimum yang bekerja
SD = 1.365,238 kg
Jumlah baut yang dibutuhkan :
n = Rnφ
SD =
1.738,872
1.365,238 = 0,785 baut ≈ 4 baut
8.4.1.4. Sambungan plat simpul ke busur Gaya yang terjadi pada plat simpul :
SD = 1.365,238 kg
SV = 1.139,791 kg S = SV + SD sin42
0= 1.139,791 + 1.365,238 sin420
= 2.053,314 Kg
Jumlah baut yang dibutuhkan :
n = Rnφ
SD =
1.738,872
2.053,314 = 1,181 baut ≈ 2 baut
8.5. Sambungan Ikatan Angin Bawah
8.5.1. Direncanakan
� Pakai baut
d = 20 mm → BJ 41
� Tebal pelat t = 14 mm → BJ 37
8.5.2. Sambungan batang diagonal ke pelat simpul
Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal :
S = 5.756,35 kg
Jumlah baut yang dibutuhkan :
n = Rnφ
SD =
4.830,199
5.756,35 = 0,795 baut ≈ 2 baut
8.5.3. Sambungan pelat simpul ke gelagar
melintang
Gaya maksimum yang terjadi pada batang diagonal : P = sin α x 5.756,35 = 4.553,273 kg
Jumlah baut yang dibutuhkan :
n = Rnφ
SD =
4.830,199
4.553,273 = 0,943 baut ≈ 2 baut
8.6. Sambungan Portal Akhir
Gambar 8.9 Sambungan Balok ke Busur
8.6.1. Data :
Beban yang bekerja pada balok sebesar :
P = 21.361,691 Kg Pakai baut 8D40 mutu BJ 41 Mmax= 131.768,658 Kgm
8.6.2. Kontrol kekuatan baut
Kekuatan masing – masing baut :
Vu = 2.670,211 kg
Kekuatan geser baut
Vnφf
= 19.320,795 kg Vu < Vnφ → OK!!
Kekuatan tarik baut
Tnφ = 26.153,759 kg Vu < Tnφ → OK!!
Menentukan besar gaya tarik Td
Mu = φMn= 2.990.727kgcm ≥131.768,658Kgm→ OK
Sambungan tersebut cukup kuat menerima beban geser +
lentur.
21
Z
Y
X
8.7. Perencanaan Elastomer
8.7.1. Perencanaan bahan elastomer
Durometer hardness IRHD 70
- Panjang perletakan= 900 mm
- Lebar perletakan= 900 mm - Shear modulus (G)= 1,2 MPa
- Bulk modulus (B)= 2.000 MPa
- Tebal selimut (tc)= 14 mm
- Tebal lapis dalam (t1)= 16 mm
- Tebal pelat baja (ts)= 5 mm
- Jumlah pelat baja (n)= 3
- Tebal total elastomer (T)= 75 mm
- Side cover thickness (tsc)= 16 mm
- Panjang karet (a)= 700 mm - Lebar karet (b)= 700 mm
- Luas denah total karet (Ar)= 490.000 mm2
Gambar 8.10 Perletakan Laminasi
8.7.2. Kontrol elastomer
8.7.2.1. Faktor bentuk (BMS 8.3.5)
Untuk lapis dalam perletakan laminasi :
S = etxP
A = 10,938 ≤ 12 Pakai S = 10,938
8.7.2.2. Persyaratan perencanaan
� Regangan geser pada perletakan laminasi :
aδ = G.A
T.Ha = 21,473 mm
bδ = G.A
T.Hb = 42,945 mm
aδ = 1,2x000.490
75x 168.350 = 21,473 mm
bδ = 1,2x000.490
75x 336.690 = 42,945 mm
Aeff = A
−−b
δ
a
δ1 ba = 444.907,4 mm
2
cε = ( )2S21xGxAx3
V
eff
max
+ = 0,0065
scε = 6 x S x cε = 0,426
� Regangan geser tangensial ( shε )
shε = T
δa = 75
21,473 = 0,286
• Aeff ≥ 0,9 A
444.907,4 ≥ 441.000→ OK
• Aeff ≥ 0,8 A
444.907,4 ≥ 392.000 → OK
Maka nilai regangan geser maksimum ijin ialah :
shε ≤ 0,7
0,286 ≤ 0,7 → OK
� scε + srε + shε ≤ G
2,6
0,712 ≤ 2,373 → OK!
� Persyaratan stabilitas perletakan
eff
max
A
V ≤
t.3
S.Gb.2 .e
5,586 ≤ 81,67 → OK!
� Persyaratan tebal minimum pelat baja
Tebal baja → ts = 3 mm dengan BJ 37 dan fy = 240
Mpa
• ts ≥ y
1max
fA
tV3
3 ≥ 1,01 → OK!
• ts ≥ 3 mm
3 ≥ 3 mm → OK!
� Persyaratan penahan perletakan
• Kombinasi beban :
H’ < 0,1 ( Vmax + 3 Aeff x 103 )
336,690 < 395,54 → OK!
• Beban permanen :
eff
max
A
V≥ 2
5,586≥ 2 → OK!
a
b
tct 1
ts
tsc
t 1
I
I
Section I - I
Gambar 8.11 Elastomer
Jadi Elastomer berukuran 700 x 700 mm2 dapat dipakai
BAB IX
PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN
BAWAH 8.8. Pembebanan
Gambar 9.1 Gaya-gaya Beban Pada Abutment
Dimana :
M =Beban mati (dead load) x 2 elastomer u/ 1 abutment
H =Beban hidup (live load) x 2 elastomer u/ 1 abutment
Ta = Tekanan tanah
Gg = Gaya gesek = 0,15 (M + H)
Rm = Gaya Rem (traffic load)
A = Beban angin (wind load)
Hg = Gaya gempa (earthquake)
22
Tag = Tekanan tanah akibat gempa
Struktur bangunan atas jembatan menggunakan bahan baja dengan bentang 60 m dengan spesifikasi
pembebanan sebagai berikut :
a. Beban mati
� Reaksi di Perletakan
Ra = 0,5 x 795.368,32 kg = 397.684,16 kg
b. Beban hidup
Va = 54.500 kg
c. Beban angin
Hw1 = 4.578,1 kg x 1,2 = 5.493,72 kg
d. Beban gesekan
HL1 = 88.175,91 kg
e. Beban rem Rm1 = 310 Kn = 31 ton
f. Beban gempa
� Arah memanjang TEQ (y) = 135.497,55 kg = 135,498 ton
� Arah melintang
TEQ (x) = 135.497,55 kg = 135,498 ton
g. Tekanan Tanah
Ta = 11,313 x 11 = 124,454 ton
h. Tekanan Tanah Akibat Gempa
Tag = 271,7 ton Tabel 9.5 Rangkuman Data Beban
Kombinasi I = M + H + Ta
Kombinasi II = M + Ta + Gg + A
Kombinasi III = Komb.I + Rm + Gg + A
Kombinasi IV = M + Ta + Hg + Tag
Kombinasi V = M + Hg + Gg + A
Kombinasi VI = M + Ta Dipilih kombinasi dengan P terbesar dan M terbesar
� M terbesar ( kombinasi IV )
V = 397,68 ton Hx = 152,33 ton
Hy = 565,32 ton
Mx = 359,15 ton-m My = 1166,61 ton-m
� P terbesar ( kombinasi III )
V = 452,18 ton
Hx = 124,67 ton
Hy = 124,45 ton
Mx = 723,08 ton-m
My = 185,44 ton-m
� Perhitungan beban vertikal ekivalen (Pv)
Pv = 22 XΣ
Xmax.My
YΣ
Ymax.Mx
n
V++
N = 24 buah
Σy2 = {(2 x 4 x 4,50) + (2 x 4 x 2,70) + (2 x 4 x 0,90)}2 = 4.199,04 m
2
Σx2 = {(2 x 6 x 0,75) + (2 x 6 x 2,25)}2 = 1.296 m2
ymax = 4,50 m
xmax = 2,25 m a. Kombinasi I : Pmax = 19.163 ton
b. Kombinasi II : Pmax = 17.474 ton
c. Kombinasi III : Pmax = 19.938 ton d. Kombinasi IV : Pmax = 18.980 ton
e. Kombinasi V : Pmax = 18.330 ton
f. Kombinasi VI : Pmax = 16.892 ton
8.9. Kontrol Kekuatan Tiang
Dari Spesifikasi Wika Pile Classification
(“Daya Dukung Pondasi Dalam” oleh Dr. Ir. Herman
Wahjudi) direncanakan tiang pancang beton dengan :
� Diameter = 50 cm
� Tebal = 9 cm � Kelas = A2
� fc’ = 600 kg/cm2
� Allowable axial = 170,63 ton � Bending moment crack = 12,50 t-m
� Bending moment ultimate = 18,75 t-m
� Modulus elastisitas (E) = wc1,5 . 0,043 . fc'
= 2.4001,5 x 0,043 x 60
= 39.161,647 MPa
= 391.616,465 kg/cm2
� Momen inersia (I) = ( )444150π
64
1−
= 168.086,94 cm4
8.9.1. Kontrol terhadap gaya aksial
Pv = 52,27 ton < Pijin = 170,63 ton → OK
8.9.2. Kontrol terhadap gaya lateral
Ha = a.δβ
k.D
= 9,172 ton < Ha = 12,4 ton → OK
8.9.3. Kontrol terhadap gaya momen
Mm = 0,2079.Mo = 0,2079.
2.β
H:
Mm = 0,2079.
0,276 x 2
9,172
= 3,454 t-m < Mcrack = 29 t-m → OK
8.9.4. Kontrol defleksi
Y = ( )
EI12
ZfeH3+ = ( )
95,086.681x5391.616,46x12
205,02903 9,172 +
= 0,00049 cm → Y < Ymaks = 1 cm → OK
8.10. Perencanaan Tulangan Abutment Dan Pilecap
8.10.1. Penulangan pilecap
Data perencanaan :
� fc’ = 35 MPa � fy = 320 Mpa � qpilecap = Lebar pilecap x tinggi pilecap x γ beton
= 11 x 1 x 2,4 = 26,4 t/m
� P = Dari gaya reaksi PV 1 tiang = 19,938 ton V = 452,18 ton (Kombinasi III)
Mu = Ptiang pancang x 1 + berat poer x 1
= (19,938 x 1) + (26,4 x 1) = 46,338 ton-m
= 46.338.000 Nmm
23
� Tebal plat = 1,00 m
� Diameter tul utama = 25 mm � Diameter tul memanjang = 20 mm
� Selimut beton = 100 mm
d = t - selimut beton - 0,5 Ø utama - Ø memanjang = 1000 – 100 – 0,5 x 25 – 20
= 867,5 mm
ρbalance = fy600
600x
fy
1βxfc'x0,85
+
= 203600
600x
81,0x53x0,85
320 + = 0,0491
ρmax = 0,75 x ρbalance = 0,75 x 0,0491 = 0,0368
ρmin = fy
1,4 =
320
1,4 = 0,00438
a. Koefisien Ketahanan
Rn = 2dxbxφ
Mu = 25,867x1.000x0,85
46.338.000 = 0,0725 N/mm2
M = fc'0,85
fy =
35x0,85
320 = 10,756
ρperlu =
−−
fy
Rnm211
m
1
=
−−
320
0725,0x756,10x211
10,756
1 = 0,000227
Syarat :
ρmin < ρperlu < ρmax Pakai ρperlu = 0,00438 b. Luas Tulangan
As perlu = ρx b x d = 0,00438 x 1.000 x 867,5 = 3.799,65 mm2
Digunakan tulangan Ø 25 - 100 mm (As = 4.906 mm2)
Untuk tulangan pembagi : As perlu = 20% x 3.799,65
= 759,93 mm2
Digunakan tulangan Ø 20 - 200 mm (As = 1.570 mm2 )
c. Kontrol geser poer
Gaya geser yang terjadi :
Vu = 19,938 ton
= 19,938 x 6 / 11 = 10,875 ton ( per meter lebar)
Vu = 10,875 ton = 108,75 kN
Kekuatan beton :
φ Vc = 0,6 x dbwfc'61
= 0,6 x 5,678x1.000x3561
= 513.219,92 N = 513,220 kN
Vu < φ Vc → Tidak perlu tulangan geser.
Pasang tulangan geser praktis Ø 16 – 300 mm
8.10.2. Penulangan dinding abutment
� Mmax = 1.166,61tm = 1,167 x 1010 Nmm
� Tebal dinding abutment = 220 cm
� Diameter tul utama = 25 mm
� Diameter tul mmanjang = 20 mm � Selimut beton = 100 mm
Dx = t – selimut beton – 0,5 Ø utama – Ø memanjang
= 2200 – 100 – 0,5 x 25 – 20 = 2.067,5 mm
ρbalance = fy600
600x
fy
1βxfc'x0,85
+
= 203600
600x
81,0x53x0,85
320 + = 0,0491
ρmax = 0,75 x ρbalance = 0,75 x 0,0491 = 0,0368
ρmin = fy
1,4 =
320
1,4 = 0,00438
a. Koefisien Ketahanan
Rn = 2dxbxφ
Mu =
2
10
5,067.2x11.000x0,85
10 x 1,167
= 0,292 N/mm2
m = fc'0,85
fy =
350,85
320
×
= 10,756
ρperlu =
−−
fy
Rnm211
m
1
=
−−
320
292,0x756,10x211
10,756
1
= 0,000917 Syarat :
ρmin < ρperlu < ρmax Dipakai → ρmin = 0,00438 b. Luas Tulangan
As perlu = ρ x b x d = 0,00438 x 11.000 x 2.067,5
= 99.612,15 mm2 (Untuk dua sisi)
Untuk tiap sisi = 99.612,15 / 2 = 49.806,075 mm2
Digunakan tulangan Ø 25–100 mm (As = 53.969 mm2)
Untuk tulangan longitudinal digunakan :
As perlu = ρ x b x d = 0,00188 x 11.000 x 2.067,5
= 42.755,9 mm2
Untuk tiap sisi = 42.755,9 / 2 = 21.377,95 mm2
Digunakan tulangan Ø20-100 mm (As = 34.540 mm2 )