MERENCANA STRUKTUR ATAS JEMBATAN BETON Pada bahasan ini akan mengkaji jembatan

21 Pages·2017·0.83 MB·Indonesian

4.3 URAIAN MATERI III: MERENCANA STRUKTUR ATAS JEMBATAN BETON

Pada bahasan ini akan mengkaji jembatan sederhana dari beton pada bagian atas
jembatan atau diistilahkan upper struktur akan mengkaji tentang komponen jembatan mulai
dari sandaran, lantai kendaraan , trotoar sampai dengan balok memanjang utama. Pada
gambar dibawah ini tahapan analisis suatu jembatan dari beton konvensional sebagai bahan
pemahaman dalam merancang dan mengitung

Gambar 4. 1 Potongan Memanjang

Gambar 4. 2 Potongan Melintang

4.3.1 Spesifikasi Komponen Jembatan
Spesifikasi struktur jembatan menjelaskan tentang ukuran disetiap bagian
konstruksi yang akan dipergunakan sebagai acuan dalam analisis komponen jembatan.
Kondisi Jembatan (lihat gambar)
 Panjang bersih gelagar : 8.555 m
 Panjang bentang : 9,355 m
 Jumlah bentang : 1 buah
 Panjang jembatan total : 8,555m
 Lebar jembatan : 4.320 m
 Lebar perkerasan : 3.500 m
 Tipe jembatan : Beton bertulang dengan gelagar balok T
 Jumlah gelagar balok : 2 buah
 Ruang bebas roda :2x0,41 m

1) Spesifikasi Pembebanan
Spesifikasi pembebanan pada bagian konsruksi jembatan menjelaskan
karakterisik beban yang akan dipergunakan untuk menghitung komponen struktur.
Ukuran BM mengambarkan klas dari pembebanan untuk jembatan sesuai peruntukan
klas jembatan
a. Beban hidup : PPJJR No.12/1970 (direncanakan dipakai nilai Beban Muatan 70%)
 Beban roda T = 70% x 10 t = 7 t
 Beban garis P = 70% x 12 t = 8,40 t
 Beban merata q = 70% x 2.20 t/m2 = 1,54 t/m2 (L<30m)
20 20
b. Beban kejut, k = 1 + = 1 + = 1,336
50L 508,555

2). Spesifikasi mutu Beton dan Baja Tulangan
Kemampuan kekuatan bahan ditentukan dari mutu material yang akan dipakai
dalam kontruksi bahan material terpakai
a. Beton :
 Kuat tekan K 250, f ’ = 25 Mpa
c
 Kuat tarik ijin, fc' = 5.5 - 10 Mpa
 Modulus Elastisitas, E = 4700 x 25 = 26,019 Mpa
c
b. Baja Tulangan :
Bahan baja tulangan yang dipakai memiliki kemampuan kuat leleh dan elastisitas
bahan
 Kuat leleh A 41 , f = 300 Mpa
y
 Modulus Elastisitas, E = 2 x 105 Mpa
s

4.3.2 Sandaran Trotoar/ Relling Jembatan
1). Sandaran trotoar
Beban H = P dapat distilah kan beban horizontal,akibat kendaraan menghamtam
relling jembatan diambil sebesar = 100 kg/m, pada sumber VOSB dijelakan bahwa
beban horizontal diperkenankan dalam satuan 100 kg/m .jika dipakai besi lingkaran o
75 mm tebal 5 mm ( d1 = 75 mmmm,d2=70 mm), maka kekuatan reliing jembatan
bagian bawah dan top relling.
Tumpuan tiang relling dari dari bahan beton menyatu dengan bagian kontruksi
sayap trotoar, diasumsi adalah jepit- bebas maka tinggi kritis tiang reling dipakai L =
1 m, panjang kritis lk tiang relingg= 2* L.= 2 * 1 = 2 m, jarak antara tiang sandaran
reliing 2 m, maka hasil statika yang diperoleh dari gaya P horisontal bekerja pada
tengah bentang sebesar M tiang= 1/8x320 kg x 22 = 160 kgm, maka kekuatan tegangan
pada baja reling = Tegangan = Mu/Ws = 160x100 /( 1/32x(7,5-7, 0) = 340 kg/em2 <
tegangan baja bulat GIP, kesimpulan material dapat dipakai

2) Tiang Sandaran reling dari beton Uk 15/25
Beban pada tiang sandaran reling terjadi akibat berat sendiri dan beban
horizontal (q) berat konstruksi tiang ukuran 15/25 . q = b*h*L*bjc = 0,15 * 0,25 * 1*
2400 = 15 kg,
Beban horisontal tumbukan 100 kg/m. maka statika
Momen lentur, Mu = (1/2. X1,2.Qx2.L) + (2*L*1,6(2 x P )
= (½.15x2*1)+ (2 *1*2*100) =200 kgm = 2000 Nm
Gaya geser, V = (15 *1)+ (2. 1 x 100) = 215 kg = 2150 N
Dipakai besi kolom o 10 mm. beugel 0 8 mm

Gambar 4. 3 Dimensi Tiang Reling Trotoar

Persamaan momen nominal
M = .b.d2.k
n
M = M
u n
SNI 2002 perancangan beton dimana Nilai k dari pengaruh Momen kerja
M 2000103
k = u = = 0,925
bd2 0.81501302
nilai ρ (ro) dari kebutuhan penulangan beton
0.85fc' 2k  0.8520 20.9246 
ρ = 1 1 = 1 1 
perlu    
fy 0.85fc' 200 0.8520
   
= 0,00476
Control ρ (ro) minimum
1,4 1,4
ρ = = = 0,007
min
fy 200
jika ρ < ρ ρ = ρ = 0,007
perlu 0,00476 min min
Luas penulangan besi lentur A = ρ b d = 0,007 x 160 x 130 = 145,60 mm2
s
Dipakai tulangan 2 (210) (A = 157 mm2), karena kolom kotak maka dipasang
s
kan tulangan pada sisi sisi sejumlah 4 buah 010 mm, ditambahkan beugel O 8 mm

Kontrol kapasitas momen kolom
Dianggap baja tulangan telah mencapai leleh pada saat beton mulai retak
( = 0,003), f = f
c s y
N = N
T D
A f 157200
a = s y = = 11,55 mm
0.85.f '.b 0.8520150
c
a 11,55
c = = = 13,588 mm
 0,85
1
d c 13013,588
fs = 600 = 600 = 5143,741 Mpa > fy
 c   13,588 
kemampuan baja lebih besar dari kuat leleh
 a  11,55
M = A f d  = 157200130  = 3900665 Nmm
n s y 2  2 
= 3900,665 Nm
M
n = 1,625 perbandingan momen melebihi dari 1 maka konstruksi aman
M
u
untuk dipakai, jika nilai perbandingan Mn/Mu <1 penampang diperbesar.

Perencanaan tulangan geser pada tiang sandaran :
V = 2000 N
u
1 1 
V = f '.bd =  20160130 = 15503,405 N
c 3 c 3 
1 1
V = . 0,6 x 15503,405 = 4651,0215 N > Vu ( tidak perlu sengkang)
2 c 2
Walaupun secara teoritis tidak perlu sengkang /beugel tetapi untuk kestabilan
struktur dan peraturan mensyaratkan dipasang jarak tulangan minimum sengkang
1 1
(spasi penampang). Jarak Sengkang = d = 130= 65 mm
2 2
Atau jarak sengkang maksimum yang diijinkan
S = 600 mm
maksimum
digunakan spasi = 65 mm, dengan luas tulangan minimum sengkang:
1 1 
f '.b.s  2016065
A = 3 c = 3  = 77 mm2
v min
f 200
y
Dari hasil tulangan diatas, lihat table penulangan dipakai tulangan 28 mm (A
v
= 100,531 mm2), maka jika dipakai 100,531 jarak sengkang: diperoleh
A.f 100,531200
S = v y = = 84,298 mm2 >65 mm(jarak dipakai)< 600 mm
1 1 
f '.b  20160
3 c 3 
Maka pada tiang sandaran trotoar di dipakai tulangan sengkang 8-60 mm untuk
geser , dan utama tarik 2x 210 untuk lentur.

4.3.3 Plat Trotoar
Pada konstruksi plat trotoar berupa bentuk kantilevel dimana plat menjorok keluar
balok tepi dengan asumsi plat terjepit pada satu sisinya dan bebas pada sisi berhadapan.
Untuk menentukan beban pada kekuatan plat trotoar diperlukan tatika dengan mencari
monen didasarkan dari luas bagian (Ac) dikalikan jarak X terhadap posisi letak tumpuan.
Sedangkan pada memperoleh gaya geser diperlukan dengan menjumlahkan beban dari
masing masing bagian konstruksi. Perhitungan dapat dilihat pada bagian dibawah ini
Gambar 4. 4 Bagian Penampang Trotoar Dan Perapet

Pada kondisi ini maka setiap bagian komponen kantilevel dapat diperhitungkan
sebagai beban mati yang akan merubah posisi kentilever untuk melentur kebawah.
Lebih mudahnya dalam menghitung maka bagian komponen dilakukan perhitungan
Momen dapat disederhanakan dalam bentuk table dibawah ini
a). Momen lentur (Bending Moment)

Tabel 4. 1 Penghitungan Momen Lentur Dengan Factor Bebean Mati 1,2 Hidup 1,6


(berat W

No Volume (m3) jenis) (berat) Lengan Momen
(kg/m3) (kg) (m) (kgm)
1 Tiang sandar atas 0,16 x 0,16 x 0,50 = 0,008 2400 19,20 0,835 16,420
(0,16x0.16 x0,50 –(0,5x0,10x 0,16)/2 = 0,009
2 bag tiang sandar bagian miring 2400 9,24 0,830 7,960
1.0 x 0,05 x 0,55 = 0,003 2100 6,00 0,55 4,800
3 Bag miring trot 0,10 x (0,15 x 0,50)/2 = 0,004 2400 9,00 0,725 6,530
4 1,00 x 0,825 x 0,20 = 0,165 beton trotoar atas 2400 396,00 0,413 163,500
5 1,00 x (0,825 x 0,10)/2 = 0,041 btn trotobawah 2400 99,00 0,275 27,230
6 Air hujan = 1 x 0,65 x 0,05 =0.0325 1000 32,50 0,325 19,560
P 1,0 x 100,00 100,00 1,200 1200,00
T 1,299 x 7,00 (wheel load) 9093,0 0,275 2500,56
Total momen lentur, M 3036,54
10276,6 30365,40
9 = Nm
b). Gaya geser (Shear Force)
Gaya yang diperlukan untuk menentukan kemampuan pangkal kantilevel yang
menyatu pada balok
Berat tiang sandaran = 1+2+3+4+railling = 67,440 kg
Slab kantilever dan perkerasan = 5+6+7 = 591,250 kg
Beban roda = 9093,000 kg
Beban genangan air hujan = 68,500 kg
Total gaya lintang, V = 10276.69 kg = 1027669 N

c). Kebutuhan baja tulangan pada kantilevel
M = 30370,000 Nm sudah fktor beban V = 1027669 N
u u
h = 300 mm d = 300 – 40 = 260 mm
f
kemampuan gaya kerja terhadap penampang, dihitung perpias panjang kantilevel =
1000mm
M 30370 103
k = u = = 0,5616 Mpa
bd2 0.810002602
0.85fc' 2k  0.8520  20.5616 
ρ = 1 1 = 1 1 
perlu    
fy 0.85fc' 200 0.8520
   
= 0,003
ρ = 0,003 < ρ ρ = ρ = 0,007
perlu min min
kebutuhan besi tulangan pada kantilevel
A = ρbd = 0,007 x 1000 x 260 = 1820 mm2
s
Dipakai tulangan n = As/ A16 = 1820/ 200,96 mm2 = 9,6 = 1016 (A = 2009,6
s
mm2), dengan jarak antar tulangan
200,962
S = 1000= 110,474 em2
perlu
1820
Dipakai tulangan utama arah tarik 10 16-110 mm, pada bagian beton tekan karena
tinggi pangkal 300 mm > 120 mm, maka diperlukan tulangan extra tekan diambil 20%
dari kebutuhan luas tulangan tarik. As= 20%x 1820 = 364 mm2 diperlukan 4 12 As
= 452,16 mm2 > 364 mm2n
Kontrol terhadap geser beton pada pangkal kantilevel:
V 10276
= = = 0,431 Mpa < 0,45 f ’
c 7 7 c
bh 1000260
8 8
4.3.4 Plat Lantai Jembatan
Kemungkinan posisi roda pada kantilever trotoar

Gambar 4. 5 Posisi Roda Pada Plat Kantilevel
Perhitungan plat lantai jembatan diasumsikan bahwa posisi plat menumpu pada
keempat sisi, satu lajur menumpu pada balok gelegar memanjang berhadapan, dan
pada sisi lainya menumpu pada balok pembagi diapragma

Gambar 4. 6 Potongan Melintang Balok Dan Plat Lantai Posisi Roda Kendaraan

1). Momen lentur akibat beban hidup
Dari sumber kajian tabel dari SKSNI . Gideon,dipeoleh koefisien momen dapat
diperoleh dari plat 4 sisi atau 2 sisi , dan besaran momen kerja :
f = 0,1500
xm
f = 0,0933
ym
Kemampuan Beban T pada Plat lantai dilakukan dengan menghitung beban
kontak dan penyebaran, maka dapat disederhanakan ;
Bidang kontak roda pada plat dapat dicapai
dengan
Beban roda, T = 7000 kg
Bidang kontak = 84 x 54 cm
Penyebaran beban roda,
70001,336
T =
0,840,54
= 20617,284 kg/cm2
= 0,20709 Mpa
l = 1,65; l = 
x y
t /l = 0,84/1,65 = 0,509
x x
t /l = 0,54/1,65 = 0,327
y x
Gambar 4. 7 Posisi Beban roda pada
plat –deck slab jembatan

Besaran momen diperoleh ( Gideon)
M = f x T x t x t = 0,1500 x 20617,284 x 0,84 x 0,54 = 1402,8 kgm
xm xm x y
= 14028 Nm
M = f x T x t x t = 0,0933 x 20617,284 x 0,84 x 0,54 = 872,6 kgm
ym ym x y
= 8726 Nm

1) Momen lentur akibat beban mati (q) diatas plat lantai
Berat slab/dck t plat x Bj = 0,20 x 2400 = 480 kg/m2
Berat perkerasan t asplal x BJ = 0,07 x 2200 = 154 kg/m2
Berat air hujan 5 em x Bj = 0,05 x 1000 = 50 kg/m2
Total q = 684 kg/m2
DL
Momen dapat diperoleh sebesar, dengan menasumsikan bahwa plat berada pada
kedua tumpuan, maka dari statika I, 2 PBI 71, SKSNI. Soemono, Shrccril. Chu
kia Wang
1 1
M = q l 2 = 6841,652= 187 kgm = 1870 Nm
xm 10 DL x 10

Sedangkan pada arah memanjang dapat diambil sebesar
1 1
M = M = 187 (kgm) = 63 kgm = 630 Nm
ym xm
3 3

2). Momen total yang dihitung dari pengaruh beban hidup(T) dan beban mati (q)
M = 14028 + 1870 = 15898 Nm
x
M = 8726 + 630 = 9356 Nm
y

3). Perhitungan baja tulangan
Arah melintang (l )
x
M = 15898 Nm
ux
h = 200 mm
f slab
d x = 200 – 40 = 160 mm
M 15898 103
k = u = = 0,7763 Mpa
bd2 0.810001602
0.85fc' 2k  0.8520  20.7763 
ρ = 1 1  = 1 1 
perlu    
fy 0.85fc' 200 0.8520
   

= 0,00397
ρ
min = 1,4/ fy = 1,4/ 140 = 0,1
ρ < ρ ρ = ρ = 0,007
perlu min min
A = ρxbxd = 0,007 x 1000 x 260 = 1820 mm2
s
Dipakai tulangan 16 (A = 201,062 mm2), dengan jarak antar tulangan p.k.p.
s