Upload
fajar-tsani
View
39
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Spesifikasi Jembatan
Jenis Jembatan : Rangka Baja
Fungsi Jembatan : Jalan Raya
Tipe Lantai kendaraan :
Panjang Bentang : 40,00 meter
Jarak Titik Buhul : 5,00 meter
Lebar Jembatan : 9,00 meter
Lebar Perkerasan : 7,00 meter
Lebar Trotoar : 1,00 meter
Tinggi Jembatan : 5,00 meter
Jumlah Segmen : 10 (enam)
Tipe Sambungan : Baut
2.1.1. Gambar Rangka Jembatan
Gambar 2.1.Tampak 3 Dimensi
Gambar 2.2.Tampak Memanjang
Gambar 2.3. Tampak Atas
2.1.2. Spesifikasi Material
Material yang digunakan untuk rangka adalah Baja Karbon A36, dengan sifat-sifat
mekanis sebagai berikut :
Berat per Unit Volume γ= 7850 kg/m3
Modulus Elastisitas E = 200000 MPa
Modulus Geser G = 76903 MPa
Poisson Ratio = 0.3
Tegangan Leleh fy = 290 MPa
Tegangan Ultimit fu = 500 MPa
Sedangkan material yang digunakan untuk pelat lantai kendaraan adalah beton
bertulang dengan spesifikasi material sebagai berikut :
Kuat Tekan Beton fc’ = 30 MPa Modulus Elastisitas E = 4700√ f c 'Mpa
Tegangan Leleh Baja Tul fy = 400 MPa
2.1.3. Standar Desain dan Peraturan
Perancangan jembatan ini didasarkan pada beberapa peraturan, diantaranya:
RSNI T-02-2005 : Pembebanan Untuk Jembatan
RSNI T-03-2005 : Perencanaan Struktur Baja Untuk Jembatan
RSNI T-12-2005 : Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan
Specification for Structural Steel Buildings ANSI/AISC 341-05.
Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002.
2.1.4. Pembebanan
A. Beban Mati
1. Berat Sendiri untuk Struktur Jembatan dari Baja
Berat sendiri rangka jembatan dihitung secara langsung oleh program SAP2000 dengan
memasukan variabel luas penampang dari masing-masing rangka batang dan berat jenis
baja sebesar γ= 7850 kg/m3.
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMS= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMS= 1,10
2. Beban Pelat Lantai Beton
Beban Pelat lantai beton diasumsikan langsung dipikul oleh Cross Girder dan berupa
beban merata per meter panjang.
Gambar 2.4. Beban Pelat Lantai Beton
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMS = 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMS = 1,30
Berat Jenis Beton, 𝜸beton ¿24 kN /m3
Tebal Beton Rata-rata, tbeton ¿0,25m
Panjang Segmen ¿4,00m
qbeton=24×0,25×4,00=24 kN /m
qbeton=24×0,25× 4,002
=12,5kN /m
(pada cross girder tepi)
3. Beban Aspal
Beban aspal diasumsikan langsung dipikul oleh Cross Girder dan berupa beban merata
per meter panjang.
Gambar 2.5. Beban Aspal
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMS= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMS= 1,40
Berat Jenis Aspal, 𝜸aspal ¿22kN /m 3
Tebal Aspal Rata-rata, taspal ¿0,05m
Panjang Segmen ¿4,00m
qaspal=22×0,05×4,00=4,4 kN /m
qaspal=22×0,05× 4,002
=2,2kN /m
(pada cross girder tepi)
4. Beban Trotoar
Beban trotoar diasumsikan langsung dipikul oleh Cross Girder dan berupa beban merata
per meter panjang selebar trotoar.
Gambar 2.6. Beban Trotoar
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMS= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMS= 1,30
Berat Jenis Beton, 𝜸beton ¿24 kN /m3
Tebal Trotoar, ttrotoar ¿0,2m
Panjang Segmen ¿4,00m
q trotoar=24×0,2×4,00=19,2kN /m
q trotoar=24×0,2× 4,002
=9,6kN /m
(pada cross girder tepi)
B. Beban Mati Tambahan
1. Beban Pengaspalan Kembali (Overlay)
Diperhitungkan juga tebal overlay aspal setebal 5 cm untuk kemudian hari sebagai
beban mati tambahan.
Gambar 2.7. Beban Overlay
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMA= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMA= 1,40
Berat Jenis Aspal, 𝜸aspal ¿22kN /m 3
Tebal Aspal, taspal ¿0,05m
Panjang Segmen ¿5,00m
qaspal=22×0,05×4,00=4,4 kN /m
qaspal=22×0,05× 4,002
=2,2kN /m
(pada cross girder tepi)
2. Beban Air Hujan
Genangan air hujan setinggi 2 cm diperhitungkan sebagai beban mati tambahan umum.
Gambar 2.8. Beban Air Hujan
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMA= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMA= 2,00
Berat Jenis Air, 𝜸air ¿10kN /m 3
Tinggi Genangan, tair ¿0,02m
Panjang Segmen ¿5,00m
qh ujan=10×0,02×4,00=0,8kN /m
qh ujan=10×0,02× 4,002
=0,4kN /m
(pada cross girder tepi)
C. Beban Hidup1. Beban Lajur “D”
Beban lajur “D” terdiri dari beban tersebar merata (UDL) yang digabung dengan beban
garis (KEL).Susunan konfigurasi pembebanan seperti dalam Gambar 1.11 dan Gambar
1.12. Beban terbagi rata ”UDL” mempunyai intensitas q kN/m2 dimana besarnya q
dihitung dengan Persamaan 1.2 berikut :
L ≥30m : q=9,0(0,50+ 15L )kPa
Tabel 2.1. Nilai Beban Terbagi Rata (UDL)
Tipe Jembatan Bentang Jembatan (m) UDL (kN/m2)
Beban Pada Cross Girder
(kN/m)
Beban Pada Cross Girder Tepi (kN/m)
B60 40.00 7.875 20.25 10.13
Panjang jembatan = 40m
Lebar jalan b = 7 m
Intensitas beban terbagi rata qbtr 9,0(0,5 + (15+ L))
L= 40 hasil nya = 7,875
Beban terbagi rata BTR = 5,5 x qbtr x 100%
= 43,31 knm
Beban terbagi rata btr2 = (b-5,5) x qbtr x 50%
= 5,91 kn/m
Sedangkan besar beban garis KEL dengan intensitas P adalah 49 kN/m ditempatkan
tegak lurus dari arah lalu-lintas pada jembatan.
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTD= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTD= 2,34
2. Beban Truk “T”
Beban “T” adalah beban untuk perhitungan lantai kendaraan, besar masing-masing
roda sebesar 112,5 kN, dengan ukuran serta kedudukan seperti pada gambar 1.13.
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTT= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTT= 2,34(termasuk DLA)
3. Faktor Beban Dinamis
Faktor beban dinamis (DLA) merupakan interaksi antara kendaraan yang bergerak
dengan jembatan.Besarnya DLA tergantung kepada frekuensi dasar dan suspense
kendaraan.Untuk jembatan dengan bentangan lebih kecil dari 80 meter faktor beban
dinamis diambil 30%.
4. Gaya Rem
Pengaruh gaya rem diperhitungkan sebesar 250 kN/m pada jembatan bentangan lebih
kecil dari 80 m.
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTBT= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTB= 1,80
5. Beban Pejalan Kaki
Semua elemen dari trotoar yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan
untuk beban nominal 5 kN/m2.
Gambar 2.9. Beban Pejalan Kaki
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTT= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTT= 1,80
Beban Pejalan Kaki ¿5 kN /m2
Panjang Segmen ¿4,00m
q pejalan=5×4,00=20,00 kN /m
q pejalan=5× 4,002
=10,0kN /m
(pada cross girder tepi)
6. Gesekan Pada PerletakanGesekan pada perletakan diperhitungkan dengan menjumlahkan beban mati dikalikan
dengan koefisien dari perletakan jembatan yang menggunakan bahan karet elastomer
diambil 15% dari beban mati struktur atas.
qgesek=15%×qRDL=25,00 kN
D. Beban Angin
Gaya Nominal ultimate dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin
rencana seperti berikut :
T EW =0,0006 ∙Cw ∙ (V w)2 ∙ Ab
dengan :
Cw : Koefisien seret = 1,2
V w : Kecepatan angin rencana ultimit = 35 m/s
V w : Kecepatan angin rencana daya layan = 30 m/s
Ab : Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2)
T EW diberlakukan pada permukaan atas dan bawah jembatan yang ditransfer sebagai beban
pada titik-titik buhulnya sebesar angka yang tertera pada tabel dibawah ini.
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSEW= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUEW= 1,20
Tabel 2.2. Beban Angin Batas Ultimit Tanpa Kendaraan
Tipe Jembatan Ab (m2)
Jumlah Titik
Buhul Atas
Jumlah Titik
Buhul Bawah
TEW Ultimit (kN)
TEW
Ultimit t.b.Atas
(kN)
TEW
Ultimit t.b.Bawah
(kN)
B60 173.6 11 11 153.115 13.92 13.92Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya
Tabel 2.3. Beban Angin Batas Layan Tanpa Kendaraan
Tipe Jembatan Ab (m2)
Jumlah Titik
Buhul Atas
Jumlah Titik
Buhul Bawah
TEW Layan (kN)
TEW Layan t.b.Atas
(kN)
TEW Layan t.b.Bawah
(kN)
B60 173.6 11 11 112.493 10.227 10.227Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya
Apabila suatu kendaraan sedang berada di atas jembatan, beban garis merata tambahan
arah memanjang jembatan diberlakukan pada permukaan lantai jembatan dengan
persamaan berikut :
T EW =0,0012∙Cw ∙ (V w )2 ∙ Ab
dengan :
Cw : Koefisien seret = 1,2
V w : Kecepatan angin rencana ultimit = 35 m/s
V w : Kecepatan angin rencana daya layan = 30 m/s
Ab : Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2)
T EW diberlakukan pada permukaan atas dan bawah jembatan yang ditransfer sebagai beban
pada titik-titik buhulnya sebesar angka yang tertera pada tabel dibawah ini.
Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSEW= 1,00
Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUEW= 1,20
Tabel 2.4. Beban Angin Batas Ultimit Dengan Kendaraan
Tipe Jembatan Ab (m2)
Jumlah Titik
Buhul Atas
Jumlah Titik
Buhul Bawah
TEW Layan (kN)
TEW Layan t.b.Atas
(kN)
TEW Layan t.b.Bawah
(kN)
B60 90 13 7 158,76 12,21 22,68Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya
Tabel 2.5. Beban Angin Batas Layan Dengan Kendaraan
Tipe Jembatan Ab (m2)
Jumlah Titik
Buhul Atas
Jumlah Titik
Buhul Bawah
TEW Layan (kN)
TEW Layan t.b.Atas
(kN)
TEW Layan t.b.Bawah
(kN)
B60 90 13 7 116,64 8,97 16,66Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya
Beban angin total untuk masing-masing titik buhul ditunjukkan pada tabel 2.6 dan 2.7
berikut :
Tabel 2.6. Beban Angin Total Keadaan Batas Ultimit
Tipe Jembatan TEW Ultimit t.b.Atas (kN)
TEW Ultimit t.b.Atas Ujung
(kN)
TEW Ultimit t.b.Bawah (kN)
TEW Ultimit t.b.Bawah Ujung (kN)
B60 18,32 9,16 34,02 17,01Catatan : tabel di atas hasil penjumlahan tabel 2.2 dan tabel 2.4
Tabel 2.7. Beban Angin Total Keadaan Batas Layan
Tipe Jembatan TEW Layan t.b.Atas (kN)
TEW Layan t.b.Atas Ujung
(kN)
TEW Layan t.b.Bawah (kN)
TEW Layan t.b.Bawah Ujung (kN)
B60 13,46 6,73 24,99 12,495Catatan : tabel di atas hasil penjumlahan tabel 2.3 dan tabel 2.5
Dari hasil kombinasi di atas beban angin total, keadaan batas ultimit terfaktor yang
menentukan untuk perencanaan struktur. Beban-beban yeng telah dan selanjutnya dibuat
konfigurasi pembebanan pada program analisis struktur, seperti diperlihatkan pada gambar
2.10 dan gambar 2.11 berikut ini :
Gambar 2.10. Beban Mati
Gambar 2.11. Beban Hidup
2.2 ANALISA STRUKTUR
Elemen struktur rangka baja yang diantaranya gelagar melintang atas, gelagar melintang
bawah, gelagar memanjang, rangka utama jembatan, ikatan angin atas dan ikatan angin bawah,
dianalisis dengan konfigurasi penampang awal hasil seperti yang ditunjukan pada Tabel 2.8
berikut.
Tabel 2.8. Konfigurasi Penampang Awal Elemen Struktur Jembatan
Elemen Struktur Profil PenampangGelagar Memanjang IWF 200.200.8.12Gelagar Melintang Atas IWF 900.300.16.28Gelagar Melintang Bawah IWF 400.400.13.21Rangka Utama IWF 414.405.18.28Ikatan Angin Tengah dan Bawah IWF 400.400.13.21Ikatan Angin Atas SIKU 200.200.25
Pada tahap awal, analisis struktur dan desain dilakukan dengan SAP 2000 dimana model
struktur 3D adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1. Penampang yang diberikan
merupakan hasil desain dari SAP 2000 dengan menggunakan peraturan AISC LRFD 1993. Hasil
keluaran diagram gaya aksial maksimum ditampilkan sebagai berikut :
Gambar 2.12. Gaya Aksia Pada Rangka Utama
Pembatasan lendutan yang terjadi pada jembatan akibat beban layan tidak melampaui
lendutan maksimum yang diijinkan adalah 1/800 kali panjang bentang. Berikut ini adalah tabel
resume lendutan hasil analisis :
Tabel 2.9. Resume Lendutan Jembatan
Lendutan Aktual (mm) Lendutan Izin (mm)
70,39 75
Berdasarkan hasil resume dari tabel diatas, maka lendutan aktual struktur lebih kecil
dari lendutan maksimum yang diizinkan.
2.3 DESAIN ELEMEN STRUKTUR
SAP 2000 menyediakan option perencanaan baja berdasarkan code diantaranya :
ANSI/AISC 360-05, AISC–ASD 1989, AISC–LRFD 1994, AASHTO–LRFD 1997, CAN/CSA-S16.1-94
1995, BS5950 1990, CEN 1992. AISC–LRFD 1994 sama dengan standar SNI 03–1729–2000, maka
option tersebut dipilih. Hasilnya berupa ratio kuat perlu dibanding kuat nominal.
Pada tahap awal, desain dilakukan dengan SAP, dengan model struktur 3D adalah
seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Penampang awal yang diberikan pada tabel 2.8
merupakan hasil desain dari SAP dengan menggunakan peraturan AISC LRFD 1993. Gambar
2.14 berikut memperlihatkan hasil pengecekan kekuatan dengan SAP 2000 untuk penampang
yang diinputkan.
Gambar 2.13. Rasio Kekuatan Gaya Aksial Rangka Jembatan Utama
Dilihat dari hasil desain SAP 2000 untuk penampang awal yang terpasang, semua
elemen memiliki ratio kekuatan kurang dari satu atau semua penampang telah memenuhi
persyaratan kekauatan.
Sampai tahap ini pengecekan preliminary design yang dilakukan dengan SAP telah
selesai, namun elemen hasil preliminary design ini dicek kembali secara manual khususnya
berkaitan dengan ketentuan perencanaan struktur baja yang ada pada Specification for
Structural Steel Building ANSI/AISC 360-05 yang merupakan code terbaru dalam perencanaan
bangunan baja.
Dari besaran gaya-gaya dalam hasil analisis terhadap model struktur, dilakukan
pengecekan terhadap elemen struktur hasil preliminary design secara manual dengan bantuan
program MathCad (perhitungan dapat dilihat pada LAMPIRAN).