Abutment [PDF]

Citation preview

ANALISIS BEBAN ABUTMEN A



DATA STRUKTUR ATAS



Bagian Panjang bentang jembatan Lebar Jalan Lebar trotoar Tebal penghalang lalu lintas Tinggi penghalang lalu lintas Lebar total jembatan Tinggi trotoar Tebal perkerasan jalan Tinggi gelagar Jarak antar gelagar Lebar gelagar Jumlah gelagar Tinggi diafragma Lebar diafragma Jarak antar diafragma Tebal genangan air hujan Tebal slab Specific Gravity Beton bertulang Beton tidak bertulang Berat aspal Berat jenis air



Rekayasa Jembatan



L B1 B2 B3 hl B tt tp h s b n hd bd sd ta ts



Notasi



Satuan m m m m m m m m m m m n m m m m m



Nilai 18 7 0.9 0.20 1.40 9.2 0.20 0.07 60.00 2.00 40.00 5.00 0.50 0.40 4.00 0.05 0.20



Wc W'c Wa Ww



KN/m3 KN/m3 KN/m3 KN/m3



25.00 24.00 22.00 9.81



B



DATA STRUKTUR BAWAH (ABUTMENT)



Notasi h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10 h11 c d b1 b2 b3



Satuan m m m m m m m m m m m m m m m m



Nilai 1.35 1.3 0.7 0.75 0.75 0.8 4.7 0.6 0.6 1.2 1.2 1.6 0.8 0.35 0.55 0.75



b5



m



0.6



b7 b8 b9



m m m



1 2.9 3.1



Rekayasa Jembatan



Keterangan Panajang abutment Tebal Wing-Wall



Notasi Satuan By m hw m TANAH TIMBUNAN Berat volume Ws kN/m3 Sudut gesek ɸ ˚ Kohesi c kPa TANAH ASLI (didasar pile cap) Berat volume Ws kN/m3 Sudut gesek ɸ ˚ Kohesi c kPa BAHAN STRUKTUR Mutu Beton fc Mutu Baja Tulangan fs



b0 Bx



1.1



m



m 7 BERAT SENDIRI



Berat Sendiri Struktur Atas



No 1 3 4 5 6



0.5



Beban slab Trotoar Gelagar Diafragma Penghalang lalu lintas



Total berat sendiri struktur atas,



Parameter Volume n b (m) t (m) L 7.00 0.20 18 0.90 0.9 18 40.00 60.00 18 0.40 0.50 8 0.20 1.40 8 WMS =



Berat (KN/m3 1 25.00 2 25.00 5 25.00 8 25.00 2 25.00



Beban pada abutmen akibat berat sendiri struktur atas,



PMS =1/2*WMS=



Eksentrisitas beban terhadap pondasi,



e=(-Bx/2)+b8+(b7/2)=



Momen pada fondasi akibat berat sendiri struktur atas,



MMS=PMS*e=



1.2 Berat Sendiri Struktur Bawah



Berat beton



Wc=



25 kN/m3



Berat tanah



Ws=



17.2 kN/m3 2.35 m 2.15 m 9.2 m 1m



b12 b13 Lebar By 2XTebal wing wall



Rekayasa Jembatan



h13 H



No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



No 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23



4.35 m 7.5 m



Parameter Berat Bagian b h Shape Direc ABUTMENT 0.35 1.35 1 -1 0.55 1.3 1 -1 0.75 0.7 1 -1 0.75 0.75 0.5 -0.5 0.6 0.75 1 1 0.6 0.8 0.5 0.5 1 4.7 1 -1 2.9 0.6 0.5 -0.5 3.1 0.6 0.5 0.5 2.9 1.2 1 -1 3.1 1.2 1 1



Parameter Berat Bagian b h Shape Direc WING WALL 2.85 1.35 1 2.65 2 1 2.65 0.75 1 3.4 1.6 1 3.4 0.6 0.5 0.75 0.75 0.5 Lateral stop block 0.2 TANAH 2.35 1.35 1 2.15 4.35 1 0.75 0.75 0.5 0.75 1.6 1 2.9 0.6 0.5 PMS=



Berat Sendiri 1 Struktur Atas 2 Struktur Bawah Jumlah



Rekayasa Jembatan



PMS



108.675 164.45 120.75 64.6875 103.5 55.2 1081 200.1 213.9 800.4 855.6



Berat (kN) -1 -1 -1 -1 -1 1 1



96.1875 132.5 49.6875 136 25.5 7.03125 10



-1 502.0164 -1 1479.94 -1 44.505 -1 189.888 -1 137.6688



1.3 Total Beban Akibat Berat Sendiri No



Berat (kN)



MMS



kN kN-m 2700842 -270084.174 6579.187 -6875.04 2707421 -276959.21



Lengan (m) 0.975 1.075 0.975 0.85 0.7 0.6 0.1 1.567 1.433 2.05 1.95



Lengan (m) 2.575 2.675 2.675 2.3 2.867 1.1 0



Momen (kNm) -105.95813 -176.78375 -117.73125 -27.492188 72.45 16.56 -108.1 -156.77835 153.25935 -1640.82 1668.42



Momen (kNm) -247.68 -354.44 -132.91 -312.80 -73.11 7.73 0



2.325 -1167.1881 2.425 -3588.8535 1.1 -48.9555 0.975 -185.1408 2.533 -348.71507 6579.19 MMS= -6875.04



2



Beban Mati Tambahan (MA) Beban Mati Tambahan adalah berat seluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jemb merupakan elemen non struktural. Jembatan dianalisis harus mampu memikul beban tambaha 1) Penambahan lapisan aspal (overlay) 2) Genangan air hujan jika sistem drainase tidak bekerja dengan baik. 3) Pemasangan tiang listrik dan istalasi (ME) No



Jenis beban mati tambahan 1 Lap. Aspal+overlay 2 Air Hujan 3 Railing, lights, dll. 4 Instalasi ME



Tebal m



Lebar m 0.10 0.05



w= w=



Panjang jumlah m 7 18 9.2 18 0.5 18 0.1 18



1 1 2 2



Beban pada abutmen akibat beban mati tambahan PMA=1/2*WMA = 380.027 kN Eksentrisitas beban terhadap pondasi e=(-Bx/2)+b8+(b7/2) =



-0.1 m



Momen pada pondasi akibat berat sendiri struktur atas MMA=PMA*e = -38.003 kN-m



3



Tekanan Tanah (TA)



Tekanan tanah lateral dihitung berdasarkan harga nominal dari berat tanah (Ws), sudut gesek dan kohesi (c) dengan: Ws'=Ws ɸ'=tan-1(KɸR*tanɸ)



dengan faktor reduksi



KɸR



c'=K *c



dengan fakrot reduksi



KcR



R c



Koefisien tekanan tanah aktif Berat tanah Sudut gesek dalam Kohesi Tinggi total abutment Lebar abutment



Rekayasa Jembatan



Ka= tan2 (45°-ᶲ'/2) ws= 17.2 kN/m ᶲ= 35 c= 0 kPa H= 7.5 m By= 9.2 m



Beban merata akibat berat timbunan tanah setinggi 0.6 m yang merupakan ekivalen beban kendaraan : 0.6 * ws = 10.32 kPa



ᶲ' = tan-1 (KᶲR * tan ᶲ) Ka = tan2 (45°-ᶲ'/2) no 1 2



4



0.320253 rad 0.5211



Lengan thd O 371.064888 y= H/2 2319.15555 y= H/3 TTA = 2690.220438



Gaya akibat tekanan tanah Tta= (0.6*ws)*H*Ka*By Tta= 1/2*H2*ws*Ka*By



18.34915



Tta (kN)



y



MTA



3.75 1391.49333 2.5 5797.88888 MTA = 7189.38221



Beban Lajur 'D' (TD) Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi merata ( Uniformly Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load ), KEL seperti pada Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yang dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : untuk panjang



Rekayasa Jembatan



Untuk panjang bentang q= 8*(0.5+15/L) =



untuk L= 20 m



Rekayasa Jembatan



L=



18



10.66667 kPa



b1= 7 m



p=



0.4



44



kN/m



Besar beban lajur D : WTD= q*L*(5.5+b/2+p*(1+DLA)*(5.5+b)/2 = Beban pada abutment akibat beban lajur "D" PTD = 1/2*WTD*2 = 1585 Eksentrisitas beban terhadap pondasi, e



1585



-0.1



Momen pada pondasi akibat berat sendiri struktur atas MTD= PTD*e = -158.5



5



Beban Pedestrian/Pejalan Kaki (TP) Jembatan jalan raya direncanakan mampu memikul beban hidup merata pada trotoar yang besarnya tergantung pada luas bidang trotoar yang didukungnya.



A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m 2) panjang bentang L= lebar trotoar b2= jumlah trotoar n=



18 0.9 2



Luas bidang trotoar yang didukung abutment beban merata pada pedestrian beban pada abutment akibat beban lajur "D"



Rekayasa Jembatan



A = b2 * L/2 * n = 16.2 q=5-0.033*(A-10) = 4.7954 PTP = A * q = 77.68548



eksentrisitas beban terhadap pondasi akibat berat sendiri struktur atas



6



e= -0.1 MTP = PTP * e = -7.768548



Gaya Rem (TB) Pengaruh pengereman dari lalu-lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan tergantung panjang total jembatan (L t) sebagai berikut : Untuk,



Untuk,



Rekayasa Jembatan



Lt = L = Gaya rem, PTB =



18 250



Lengan terhadap pondasi : YTB = h1+h2+h3+h4+c+h8+h10= 7.5 Momen pada pondasi akibat gaya rem : MTB = PTB * YTB = 1875 Lengan terhadap breast wall : Y'TB = h1 + h2 + h3 + h4 + c 5.7 Mommen pada breast wall akibat gaya rem : MTB = PTB * Y'TB 1425



7



Pengaruh Temperatur (ET) Untuk memperhitungkan tegangan maupun deformasi struktur yang timbul akibat pengaruh temperatur, diambil perbedaan temperatur yang besarnya setengah dari selisih antara temperatur maksimum dan temperatur minimum rata-rata pada lantai jembatan. Temperatur maksimum rata-rata Temperatur minimum rata-rata



Tmax = Tmin =



40 °c 15 °c



ΔT = (Tmax - Tmin) / 2 Perbedaan temperatur, Koefisien muai panjang untuk beton, Kekakuan geser untuk tumpuan berupa elatomeric, Kekakuan geser untuk tumpuan berupa elatomeric, Jumlah tumpuan elastomeric (jumlah girder),



Gaya pada abutment akibat pengaruh temperatur TET =α*ΔT*k*L/2*n 8.4375 Lengan terhadap pondasi, YET = h7 4.7 Momen pd pondasi akibat temperatur, MET = TET * YET 39.65625 Lengan terhadap Breast wall, Y'ET = h7 - h9 - h11 2.9 Momen pd Breast wall akibat temperatur M'ET = TET * Y'ET 24.46875



Rekayasa Jembatan



ΔT α k L n



= = = = =



12.5 1.E-05 1500 18 5



8 8.1



BEBAN ANGIN (EW) ANGIN YANG MENIUP BIDANG SAMPING JEMBATAN Gaya akibat angin yang meniup bidang samping jembatan dihitung dengan rumus : TEW1 = 0.0006*CW*(VW)^2*Ab kN Cw = koefisien seret Vw = Kecepatan angin rencana (m/det) Ab = luas bidang samping jembatan (m2)



CW = VW =



1.25 35 18 2.75 24.75



Panjang bentang, Tinggi bid. Samping, h Ab = L/2 * Beban angin pada abutment : TEW1=0.0006*CW*(VW)^2*A 22.73906



Rekayasa Jembatan



Lengan terhadap pondasi : YEW1 = h7 + ha/2 6.075 Momen pd pondasi akibat beban angin : MEW1=TEW1*YEW1= 138.1398 Y'EW1 = h7 - h9 - h11 + ha 4.275 M'EW1=TEW1*Y'EW1 97.20949 8.2



ANGIN YANG MENIUP KENDARAAN Gaya angin tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus : TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)^2 * L / 2



Lengan terhadap pondasi : Momen pd pondasi : Lengan terhadap breast wall : Momen pd Breast wall :



8.3



Cw TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)2 * L / 2 YEW2 = h7 + hb + ts + ta MEW2 = TEW2 * YEW2 Y'EW2 = YEW2 - h11 - h9 M'EW2 = TEW2 * Y'EW2



BEBAN ANGIN TOTAL PADA ABUTMENT Total beban angin pada abutment, Total momen pd pondasi Total momen pd breast wall,



8.4



= 1.2 = 16.5375 = 7.1 = 117.41625 = 5.3 = 87.64875



TEW = TEW1 + TEW2 = 39.2765625 MEW = MEW1 + MEW2 = 255.556055 MEW = M'EW1 + M'EW2 = 184.858242



TRANSFER BEBAN ANGIN KE LANTAI JEMBATAN



Beban angin tambahan yang meniup bidang samping kendaraan : TEW = 0.0012*Cw*(Vw)^2 =



1.8375



Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi



Rekayasa Jembatan



2.00 m di atas lantai jembatan. Jarak antara roda kendaraan



h= x=



Gaya pada abutment akibat transfer beban angin ke lantai jembatan, PEW = 2 * [ 1/2*h / x * TEW ] * L/2 = Eksentrisitas beban terhadap pondasi,



9 9.1



18.9



e=



-0.1



Momen pada pondasi akibat transfer beban angin, MEW = PEW * e =



-1.89



BEBAN GEMPA BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN



Rekayasa Jembatan



2 1.75



Rekayasa Jembatan



9.1.1



BEBAN GEMPA ARAH MEMANJANG JEMBATAN (ARAH X) Tinggi breast wall Ukuran penampang breast wall Inersia penampang breast wall Mutu beton K - 300 Modulus elastis beton Nilai kekakuan, Percepatan grafitasi Berat sendiri struktur atas Beban sendiri struktur bawah Berat total struktur Waktu getar alami struktur



Lb = h3 + h4 + c = b = By = h = b7 = Ic = 1/ 12 * b * h3 = fc' = 0.83 * K / 10 = Ec = 4700 * √ fc' = Ec = Kp = 3 * Ec * Ic / Lb = g= PMS (str atas) = PMS (str bawah) = WTP = PMS (str atas) + 1/2*PMS (str bawah) = T = 2 * π * √ [ WTP / ( g * KP ) ] =



Kondisi tanah dasar termasuk sedang (medium).Lokasi di wilayah gempa 3. Koefisien geser dasar, C= 0.18



Rekayasa Jembatan



Untuk struktur jembatan dg daerah sendi plastis beton bertulang, maka faktor jenis struktur S = 1.0 * F dengan, F = 1.25 - 0.025 * n dan F harus diambil ≥ 1 F = faktor perangkaan, n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral. Untuk, n = 1 maka :



F = 1.25 - 0.025 * n = S = 1.0 * F = Kh = C * S =



Koefisien beban gempa horisontal,



1.225 1.225 0.2205



Untuk jembatan yang memuat > 2000 kendaraan / hari, jembatan pada jalan raya utama atau arteri,dan jembatan dimana terdapat route alternatif, maka diambil faktor kepentingan I= TEQ = Kh * I * Wt =



Gaya gempa,



h1 h2



Rekayasa Jembatan



1.35 1.3



h6 h7



0.8 4.7



h11 c



1 0.2205



1.2 1.6



h3 h4 h5



0.7 0.75 0.75



h8 h9 h10



0.6 0.6 1.2



d h13 H



Berat TEQ Uraian lengan terhadap titik O Wt(kN) kN STRUKTUR ATAS PMS 2700842 595535.6 y = H PMA 380.03 83.79591 y = H ABUTMENT 1 108.675 23.96284 y1 = h10+h8+c+h4+h3+h2+h1/2 2 164.45 36.26123 y2 = h10+h8+c+h4+h3+h2/2 3 120.75 26.62538 y3 = h10+h8+c+h4+h3/2 4 64.6875 14.26359 y4 = h10+h8+c+2/3*h4 5 103.5 22.82175 y5 = h11+h9+d+h6+h5/2 6 55.2 12.1716 y6 = h11+h9+d+2/3*h6 7 1081 238.3605 y7 = h7/2 8 200.1 44.12205 y8 = h10+1/3*h8 9 213.9 47.16495 y9 = h11+1/3*h9 10 800.4 176.4882 y10 = h10/2 11 855.6 188.6598 y11 = h11/2 WING WALL 12 96.1875 21.20934 y12 = y1 13 132.5 29.21625 y13 = h10+h8+c+h4+(h3+h2)/2 14 49.6875 10.95609 y14 = h10+h8+c+h4/2 15 136 29.988 y15 = h10+h8+c/2 16 25.5 5.62275 y16 = h10+2/3*h8 17 7.03125 1.550391 y17 = h10+h8+c+1/3*h4 18 10 2.205 y18 = h7 no



no



Berat Wt(kN)



TEQ kN



Uraian lengan terhadap titik O



0.8 4.35 7.5



Besar y(m) 7.5 7.5



Besar y(m)



TANAH 19 502.0164 110.6946 y19 = H - h1/2 20 1479.94 326.3267 y20 = h10+h8+h13/2 21 44.505 9.813353 y21 = h10+h8+c+h4/3 22 189.888 41.8703 y22 = h10+h8+c/2 23 137.6688 30.35597 y23 = h10+2/3*h8



9.1.2



BEBAN GEMPA ARAH MELINTANG JEMBATAN (ARAH Y) Inersia penampang breast wall, Nilai kekakuan Waktu getar alami struktur Koefisien geser dasar,



Rekayasa Jembatan



Ic = 1/ 12 * h * b3 = Kp = 3 * Ec * Ic / Lb T = 2 * π * √ [ WTP / ( g * KP ) ] = C=



Faktor tipe struktur, Koefisien beban gempa horisontal, Faktor kepentingan, Gaya gempa, Berat sendiri (struktur atas + struktur bawah), Beban mati tambahan, Beban mati total, Beban gempa arah melintang jembatan, Momen pada fondasi akibat beban gempa,



S = 1.3 * F Kh = C * S I TEQ = Kh * I * Wt PMS PMA Wt = PMS + PMA TEQ = Kh * I * Wt MEQ = TEQ * YEQ



9.2 TEKANAN TANAH DINAMIS AKIBAT GEMPA Gaya gempa arah lateral akibat tekanan tanah dinamis dihitung dengan menggunakan koefisien tekanan tanah dinamis ( LKaG) sebagai berikut : θ=tan-1 (Kh) KaG = cos2 (ᶲ'-θ)/*cos2θ*,1+√(sinᶲ'*sin(ᶲ'-θ))/cosθ-+ ΔKaG = KaG - Ka Tekanan tanah dinamis, p = Hw * ws * LKaG kN/m2 H= 7.5 By = 9.2 Kh = 0.28665 ᶲ' = 0.320253 Ka = 0.5211 ws = 17.2 θ=tan-1(Kh)= 15.9949



Rekayasa Jembatan



= = = = = = = = =



cos2(ᶲ'-θ) =



0.99889



gaya gempa lateral Lengan terhadap pondasi Momen akibat gempa



10



[cos2θ*{1+√(sinᶲ'*sin(ᶲ'-θ))/cosθ}] = KaG = cos2 (ᶲ'-θ)/[cos2θ*{1+√(sinᶲ'*sin(ᶲ'-θ))/cosθ}] = ΔKaG = KaG - Ka = TEQ = 1/2 * H2 * ws * LKaG * By = yEQ = 2/3 * H = MEQ = TEQ * yEQ =



GESEKAN PADA PERLETAKAN Gesekan pada perletakan termasuk pengaruh kekakuan geser dari perletakan elastomer. Gaya akibat gesekan pada perletakan dihitung dengan menggunakan hanya beban tetap, dan harga rata-rata dari koefisien gesekan. Koefisien gesek pada tumpuan yang berupa elastomer, μ = 0.18



Reaksi abutment akibat : Berat sendiri struktur atas, PMS =



2700841.74



PMA = Reaksi abutment akibat beban tetap :



380.027



Beban mati tambahan,



Rekayasa Jembatan



PT = PMS + PMA Gaya gesek pada perletakan, TFB = μ * PT Lengan terhadap pondasi, YFB = h7 Momen pd pondasi akibat gempa, MFB = TFB * Yfb Lengan terhadap Breast wall Y'FB = h7 - h9 - h11 Momen pd breast wall akibat gempa MFB = TFB * y'FB



Rekayasa Jembatan



= 2701221.767 =



486219.918



=



4.7



= 2285233.615 =



2.9



= 1410037.762



Rekayasa Jembatan



Nilai 9.2 0.5 17.2 35 0



ap) 18 28 15 K-300 U-39



Rekayasa Jembatan



Berat (KN) 630 729 5E+006 320 4.48 5E+006 3E+006 kN -0.1 +005 kN-m



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan



n pada jembatan yang ban tambahan, seperti:



w Berat kN/m3 kN 22.00 277.20 9.81 81.23 18 3.6 WMA 380.03



udut gesek dalam (ɸ),



Rekayasa Jembatan



iformly



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan



emanjang memanjang



Rekayasa Jembatan



pengaruh



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan



ban angin



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan



3.05 9.2 1 0.76667 24.9 23453 2E+007 2E+007 9.8 3E+006 6579.19 3E+006 0.78442



Rekayasa Jembatan



s struktur



utama pentingan



Rekayasa Jembatan



64.8907 1E+009 0.00116 0.18



Rekayasa Jembatan



1.5925 0.28665 1 775139 3E+006 380.027 ### 776191 0



Rekayasa Jembatan



-0.5211 0 5 0



n tetap,



Rekayasa Jembatan



Rekayasa Jembatan