Desain Box Culvert 2,2x1,6 [PDF]

Citation preview

PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm A. DATA STRUKTUR ATAS



Lebar box culvert (sisi dalam) Tinggi box culvert (sisi dalam) Tebal plat atas Tebal plat dinding Tebal plat bawah Lebar saluran Lebar jalan (jalur lalu-lintas) Tebal selimut beton Tebal slab Rigid Pavement Tebal lapisan aspal + overlay Tinggi genangan air hujan



l= H= h1 = h2 = h3 = L= B1 = ts = ts = ta = th =



2.20 1.60 0.20 0.18 0.18 2.56 27.00 0.02 0.25 0.05 0.05



m m m m m m m m m m m



B. BAHAN STRUKTUR K350 fc' = 0.83 * K / 10 = 29.05 Ec = 4700 * fc' 25332.08 = =G 0.20 = Ec / [2*(1 + )] = α = 10555 1.0.E-05



Mutu beton : Kuat tekan beton, Modulus elastik, Angka poisson Modulus geser Koefisien muai panjang untuk beton Mutu baja : Untuk baja tulangan dengan Ø > 12 mm : Tegangan leleh baja, Untuk baja tulangan dengan Ø ≤ 12 mm : Tegangan leleh baja,



U - 39 fy = U*10 = U - 24 fy = U*10 =



Specific Gravity : Berat beton bertulang, Berat beton tidak bertulang (beton rabat), Berat aspal padat, Berat jenis air,



wc = w'c = wa = ww =



MPa MPa MPa C



390 Mpa 240 Mpa 25.00 24.00 22.00 9.80



kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3



C. ANALISIS BEBAN 1. BERAT SENDIRI (MS) KMS = Faktor beban ultimit : Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian saluran yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Beban berat sendiri saluran dihitung sbb. : Berat sendiri plat rigid pavement, Berat sendiri saluran,



QMS = h1 * l * wc = QMS = h2 * l * wc = QMS =



1.3



15.36 kN/m 36.60 kN/m 51.96 kN/m



Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS) : VMS = MMS = MS



1/2 * QMS * L = 66.51 kN 2 1/8 * Q * L = 42.57 kNm



2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) Faktor beban ultimit : Beban mati tambahan ( superimposed dead load ), adalah berat seluruh ba



KMA = menimbulkan suatu beban pada saluran yang merupakan elemen non-struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur saluran. Saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti : 1) Penambahan lapisan aspal (overlay ) di kemudian hari, 2) Genangan air hujan jika sistim drainase tidak bekerja dengan baik, Panjang bentang Saluran, L Beban mati tambahan pada saluran No. Jenis 1 2



Lap.Aspal+overlay Air hujan



Lebar Lebar (m) (m) 2.56 m 2.56 m



Beban mati tambahan :



1.3



27.00 m



Tebal Berat (m) (kN/m3) 0.10 22.00 0.05 9.80 QMA =



Beban (kN/m) 5.63 1.25 6.89



Gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA) : VMA =



1/2 * QMA * L =



MMA =



1/8 * QMA * L2 =



8.81 kN 5.64 kNm



4. BEBAN LALU-LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor beban ultimit : Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (KTD = Distributed Load ), UDL dan beban garis (Knife Edge Load ), KEL seperti pd Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yg besarnya tergantung pd panjang bentang L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q= untuk L ≤ 30 q = 8.0 kPa untuk L > 30 kPa 8.0 *( 0.5 + 15 / L )



1.0



Untuk panjang bentang, KEL mempunyai intensitas, L= Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut : DLA = 0.40 DLA = 0.4 - 0.0025*(L - 50) DLA = 0.30



Lebar Saluran



27.00 m



q= p=



untuk L ≤ 50 m untul 50 < L < 90 m untuk L ≥ 90 m



s= DLA = QTD = q * s =



Beban lajur pada saluran,



8.00 kPa 44.00 kN/m



2.56 m 0.40 20.48 kN/m



PTD = (1 + DLA) * p * s =



157.70 kN



Gaya geser dan momen akibat beban lajur "D" : VTD = 1/2 * ( QTD * L + PTD ) =



105.06 kN



2



MTD = 1/8 * QTD * L + 1/4 * PTD * L =



117.70 kNm



4.2. BEBAN TRUK "T" (TT) Faktor beban ultimit : KTT =



Beban hidup pada slab rigid berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang besarnya, Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk diambil,



PTT =



1.0



T=



80 kN



80 kN



Gambar 4. Pembebanan Truk "T" Gaya geser maksimum akibat beban, T Momen maksimum akibat beban, D VTT = MTT =



1/2 * PTT = 1/2 * PTT * 1/2 * L =



40.00 kN 51.20 kNm



Gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T". VTT = Gaya geser maksimum akibat beban, D Momen maksimum akibat beban, D



MTT =



105.06 kN 117.70 kNm



5. KOMBINASI BEBAN ULTIMATE No.



Jenis Beban 1 2 3



Berat sendiri (MS) Beban mati tambahan (MA) Beban lajur "D" (TD)



Faktor Beban 1.30 1.30 1.00



Komb



KOMBINASI MOMEN ULTIMATE No. Jenis Beban 1 2 3



Berat sendiri (MS) Beban mati tambahan (MA) Beban lajur "D" (TD/TT)



KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE No. Jenis Beban 1 2 3



Berat sendiri (MS) Beban mati tambahan (MA) Beban lajur "D" (TD/TT)



Faktor Beban 1.30 1.30 1.00



M (kNm) 42.57 5.64 117.70



Komb Mu (kNm) 55.34 7.33 117.70 180.37



Faktor Beban 1.30 1.30 1.00



V (kN) 66.51 8.81 105.06



Komb Vu (kN) 86.46 11.46 105.06 202.98



Momen ultimate rencana saluran Gaya geser ultimate rencana saluran



Mu = Vu =



6. TULANGAN ARAH X Lebar plat fondasi yang ditinjau, Tebal plat fondasi, Jarak pusat tulangan thd. sisi luar beton, Tebal efektif plat, Kuat tekan beton,



b h= d' = d = h - d' = f c' =



2560 mm 200 mm 20 mm 180 mm 29 MPa



fy =



390 MPa 200000 MPa



Kuat leleh baja tulangan,



Es =



Modulus elastis baja, Faktor distribusi teg. beton,



180.37 kNm 202.98 kN



=



0.85 = 1* 0.85 * fc’/ fy * 600 / ( 600 + fy ) = 0.032616 = 0.80 = 0.75 * b * fy * [1-½*0.75* b * fy / ( 0.85 * fc’ ) ] = 7.697 1



b



Faktor reduksi kekuatan lentur, Rmax



Mn = Muy / = 6



2



Rn = M n * 10 / ( b * d ) = Rn < Rasio tulangan yang diperlukan,



Rmax



225.465 kNm 2.71828



(OK)



= 0.85 * fc’ / fy * [ 1 - {1 – 2 * Rn / ( 0.85 * fc’ ) } ] =



0.0074



= 0.0025 min



Rasio tulangan minimum, Rasio tulangan yang digunakan,



=



0.0074



As = * b * d = 3411.16



Luas tulangan yang diperlukan, Diameter tulangan yang digunakan,



13 D 2



Jarak tulangan yang diperlukan,



100 s = / 4 * D * b / As = smax = 200 s= 100 D 13 100 As = / 4 * D * b 2/ s =3411.16



Jarak tulangan maksimum, Jarak tulangan yang digunakan, Digunakan tulangan, Luas tulangan terpakai,



mm



2



mm mm mm mm mm



2



7. TULANGAN ARAH Y b = h2560 = d' = 200 d = h - d' = 20 180



Lebar plat fondasi yang ditinjau, Tebal plat fondasi, Jarak pusat tulangan thd. sisi luar beton, Tebal efektif plat, Kuat tekan beton,



fy = 390



MPa



E200000 s =



MPa



f c' =



Kuat leleh baja tulangan, Modulus elastis baja, Faktor distribusi teg. beton,



1 b



Faktor reduksi kekuatan lentur,



Mn = Muy / = 6



2



Rn = M n * 10 / ( b * d ) = Rn < Rasio tulangan yang diperlukan,



Rmax



= 0.85



= 1* 0.85 * fc’/ fy * 600 / ( 600 + f0.032616 y ) = = 0.80



Rmax = 0.75 * b * fy * [1-½*0.75* b * fy / ( 0.85 * fc’ ) ] =



7.697 225.465 kNm 2.71828



(OK)



= 0.85 * fc’ / fy * [ 1 - {1 – 2 * Rn / ( 0.85 * fc’ ) } ] = 0.0074 min = 0.0025 = 0.0074 2 As = * b * d = 3411.16 mm D 13 mm 2 s = / 4 * D * b / As = 100 mm smax = mm 200 s= 100 mm D 13 100 2 2 As = / 4 * D * b / s = 3411.16 mm



Rasio tulangan minimum, Rasio tulangan yang digunakan, Luas tulangan yang diperlukan, Diameter tulangan yang digunakan, Jarak tulangan yang diperlukan, Jarak tulangan maksimum, Jarak tulangan yang digunakan, Digunakan tulangan, Luas tulangan terpakai,



29



mm mm mm mm MPa



Gambar 5. Detail Penulangan Box Culvert