Perhitungan Struktur Saluran [PDF]

Citation preview

PERHITUNGAN STRUKTUR SALURAN TEGAK



TYPE: B3.0m x H1.0m



1 Dimensi dan Parameter t1



t1



H Hf



HT Hf t3



t2



t2



B BT



Selimut Beton Dinding samping Pelat bawah Tebal Minimum Tul. Tunggal Tul. Ganda



Parameter dasar Kah: Koefisien tekanan tanah aktif we: Beban merata gw: Berat jenis air (t/m3) gd: Berat Jenis Tanah (kering) (t/m3) gs: Berat Jenis Tanah (Jenuh air) (t/m3) gc: Berat Jenis Beton Bertulang (t/m3) sck: Kuat Tekan Beton sca Tegangan ijin tekan beton ssa: Tegangan ijin tarik baja tulangan ta: Tegangan ijin geser beton ssy: Titik leleh baja tulangan n: Rasio Modulus Young's Fa: Angka keamanan gaya angkat (uplift) Dimensi Utama H: Tinggi saluran tegak B: Lebar saluran tegak Hf: Tinggi perkuatan sudut t1: Tebal dinding bagian atas t2: Tebal dinding bagian bawah t3: Tebal pelat bawah t4: Tebal dinding ditengah bentang (1/2 H) BT: Lebar total saluran tegak HT: Tinggi total saluran tegak L: Panjang pias untuk perhitungan hw Tinggi air normal



0.05 m 0.05 m 0.15 m 0.20 m



Koefisien dari tekanan tanah aktif w: sudut permukaan tanah f: sudut geser dalam d: sudut geser antara tanah dan dinding (=2/3 f, kondisi normal) b: sudut dinding c: kohesi tanah (not to be considered) kh : koefisien gempa (not to be considered) a: d E:



0.279 0.50 1.00 1.80 2.00 2.40 175 60 1400 5.5 3000 24 1.2



0.0 30.0 20.0 0.0 0.0 0.00



tan-1 kh sudut geser antara tanah dan dinding (=f/2, kondisi gempa)



derajat derajat derajat derajat t/m2



1.00 3.00 0.08 0.20 0.20 0.25 0.20 3.40 1.25 1.00 0.75



= = = =



0.0000 0.5236 0.3491 0.0000



radian radian radian radian



0.0000 radian 0.2618 radian



Kondisi normal Ka : koefisien tekanan tanah aktif Kah : koefisien tekanan tanah aktif horisontal Kav : koefisien tekanan tanah aktif vertikal



0.297 0.279 = Ka cos(d+b) 0.102 = Ka sin(d+b)



Konversi Beban merata we= wev+wee+wq wev= Pt*(1+Ii)*Iv/H^2 wee= gd*ho*Ie Iv={[2/(b+2*(H+ho)]}*{(x-H-ho)+(a+x+H+ho)*ln[(a+x+H+ho)/(a+2*x)]} Ie=1+(x/H)^2-(2/p)*[1+(x/H)^2]*arcTan(x/H)-(2/p)*(x/H) dimana, wev: wep: Pt: Iv: Ie: Ii: a: b: gd:



Konversi beban merata dari beban kendaraan (t/m2) Konversi beban merata dari timbunan tanah (t/m2) Beban roda belakang truk Koefisien konversi Koefisien konversi Koefisien tumbukan Panjang kontak roda kendaraan Lebar kontak roda kendaraan Berat jenis tanah x



we=



0.500 t/m2



wev= wee= Iv= Ie=



0.000 t/m2 0.000 t/m2 0.000 1.000



Pt=



0.5 t/m2



Class V



Ii= a= b= gd=



0.3 0.00 m 0.00 m 1.80 t/m3



Class V Class V



wq=



0.5 t/m2



maks (0.5tf/m2 or wev+wee+wq)



Pt Beban Pedestrian



wev



ho



x1



x2



Dimensi detail H= ho= x1= x2= x3= x=



x3



H



1 / 24



dengan pengali Iv 1.00 m 0.00 m 0.00 m 0.00 m 2.50 m 2.50 m



dengan pengali Ie 1.00 m 0.00 m 0.00 m 0.00 m 2.50 m 0.00 m



121347622.xls.ms_office, FL-B10-H2,3



2 Analisa Stabilitas Terhadap Gaya Angkat Analisa stabilitas thd gaya angkat dihitung berdasarkan kondisi saluran kosong dan tinggi muka air tanah pada H/3 diatas pelat bawah Fs=(Vd+Pv)/U > Fa dimana, Vd: Pv: U: Fa:



Fs=



2.695



> 1.2



ok



Total beban mati



Vd=



5.264 t/m



={(t1+t2)*H+t3*BT+Hf2}*gc+(hw*gw*L)



50% tekanan tanah vertikal Total gaya angkat Angka keamanan gaya angkat



Pv= U= Fa=



0.081 t/m 1.983 t/m 1.2



=(3/8)*Kav*gd*H2+(1/8)*Kav*(gs-gw)*H2 =gw*BT*(t3+H/3)



3 Perhitungan gaya Kandisi 1: Saluran kosong 1) pada 1/2 tinggi dindig : Mm Beban yang bekerja Sm (t/m) P1= Kah*we (H/2) P2=(1/2)Kah*gd*(H/2)^2



P1= P2= Sm=



2) pada dinding bagian bawah : Ms Beban yang bekerja Ss (t/m) P1= Kah*we (H/2) P2=(1/2)Kah*gd*(H/2)^2 P3= Kah*we (H/2) P4=Kah*gd*(H/2)^2 P5=(1/2)Kah*gs*(H/2)^2 P6= gw*(H/2)^2



Titik pusat gaya (m) H/4= 0.250 H/6= 0.167



0.0698 0.0629 0.1327



P1= P2= P3= P4= P5= P6= Ss=



Mm= Titik pusat gaya (m) (3/4)H= 0.750 (2/3)H= 0.667 H/4= 0.250 H/4= 0.450 H/6= 0.167 H/6= 0.300



0.0698 0.0629 0.0698 0.1257 0.0698 0.2500 0.6481



3) pada akhir (tumpuan) pelat bawah : Me Momen Mbe Mbe=Ms Reaksi wb wb={[(t1+t2)*H+Hf^2]*gc}/BT (beban merata) Gaya geser Sbe=wb BT/2 4) ditengah bentang (lapangan) pelat bawah : Mb Momen Mbm Mbm= Mbe-wb*(BT)^2/8 Gaya geser



Mbe=



0.2550 t.m/m



wb= Sbe=



0.2863 t/m2 0.4868 t/m



Mbm= Sbm=



-0.1588 t.m/m 0.0000 t/m



Momen Mm (t.m/m) 0.0175 0.0105 0.0279



Bending Moment Ms (t.m/m) 0.0524 0.0419 0.0175 0.0566 0.0116 0.0750 Ms= 0.2550



(pusat gaya : Bt/2) (pusat gaya : Bt/2)



Kondisi 2 : Saluran penuh air 1) pada 1/2 tinggi dindig : Mm Beban yang bekerja Sm (t/m) Pw' = gw*H^2/8 0.1250 Pe' =Kah*gs*H^2/8 0.0698 P1= Pw' - Pe' 2) pada dinding bagian bawah : Ms Beban yang bekerja Ss (t/m) Pw = gw*H^2/2 0.5000 Pe = Kah*gs*H^2/2 0.2794 P2 = Pw - Pe



Titik pusat gaya (m)



P1=



0.0552



H/6= 0.167



Titik pusat gaya (m)



P2=



0.2206



3) pada akhir (tumpuan) pelat bawah : Me Momen Mbe Mbe=Ms Reaksi wb wb={[(t1+t2)*H+Hf^2]*gc}/BT (beban merata) Gaya geser Sbe=wb BT/2 4) ditengah bentang (lapangan) pelat bawah : Mb Momen Mbm Mbm= Mbe-wb*(BT)^2/8 Gaya geser



H/3= 0.333



Mbe=



0.0735 t.m/m



wb= Sbe=



0.2863 t/m2 0.4868 t/m



Mb= Sbm=



-0.3402 t.m/m 0.0000 t/m



Momen Mm (t.m/m)



0.0092



Ms



Momen (t.m/m)



0.0735



(pusat gaya : Bt/2) (pusat gaya : Bt/2)



Rekapitulasi perhitungan gaya Uraian Momen (t.m/m) Kondisi 1 Kondisi 2 Untuk perencanaan Gaya geser (t/m) Kondisi 1 Kondisi 2 Untuk perencanaan



pada 1/2 tinggi dinding



pada dinding bagian bawah



tumpuan pelat bawah



lapangan p bawah



0.0279 0.0092 0.0279



0.2550 0.0735 0.2550



0.2550 0.0735 0.2550



-0.1588 -0.3402 -0.1588



0.1327 0.0552 0.1327



0.6481 0.2206 0.6481



0.4868 0.4868 0.4868



0.0000 0.0000 0.0000



2 / 24



121347622.xls.ms_office, FL-B10-H2,3



4 Perhitungan Kebutuhan Penulangan (1) Pada dinding bagian bawah 1) Momen retak Mc=



Zc*(s'ck + N/Ac)



dimana , Mc Zc



s'ck



N Ac h



Mc=



Momen retak Modulus penampang Zc=b*h^2/6 b= 100 cm Tegangan tarik beton (bending) s'ck = 0.5*sck^(2/3) s ck= 175 kgf/cm2 Gaya aksial Luas penampang beton = b*h2 ketebalan penampang =t2



104288.75 kgf.cm



=



1.042887 tf.m



kgf.cm 6666.6667 cm3



15.643312 kgf/cm2 0 tf 2000 cm2 20.00 cm



2) Pengecekan pada momen retak dan momen rencana Momen rencana Mf



0.25497 tf.m



Cek Mf & Mc



1.7*Mf > Mc, jika benar cek momen ultimate 1.7*Mf = 0.433448365 tf.m Mc= 1.042887458 tf.m 1.7*Mf < Mc



Tidak perlu cek Momen Ultimate



3) Momen Ultimate Mu=As*s sy{d-(1/2)*[As*s sy]/[0.85*s ck*b]}



Mu= 65103.01 kgf.cm



dimana, Mu As s sy d



Momen Ultimate Luas tulangan tarik Titik leleh tulangan tarik Tinggi efektir = h-selimut beton selimut beton d1= 5.0 cm h=t2 20.0 cm s'ck Kekuatan tekan beton b Lebar effectif



tf.m cm2 3000 kgf/cm2 15 cm



Mu = Mc =



0.65103 tf.m 1.042887 tf.m



0.6510301 tf.m



(Spec >295 N/mm2)



175 kgf/cm2 100 cm



As=Mf/(s sa*j*d) s sa= Tegangan ijin baja j= 1 -k/3 (=8/9 ) atau k = n/{n+s sa/s ca) n= rasio modulus Young's s ca Tegangan ijin beton Cek Mu & Mc



=



1.461085 cm2 1400 kgf/cm2 0.830986 24 60 kgf/cm2



Mu < Mc



tidak perlu cek



4) Kebutuhan Tulangan Cek terhadap tulangan tunggal atau tulangan ganda M1= (d/Cs)^2*ssa*b > Mf M2= (d'/Cs)^2*ssa*b > |Mf| dimana, M1 M2 Cs s m ssa sca n Cek M1 > Mf



M1= 284407.9 kgf.cm M2= 31600.9 kgf.cm



Momen tahanan untuk kondisi 1 Momen tahanan untuk kondisi 2 (bila Mf Mc, jika benar cek momen ultimate 1.7*Mf = 0.047495218 tf.m Mc= 1.042887458 tf.m 1.7*Mf < Mc



Tidak perlu cek momen ultimate



3) Ultimate Bending Moment Mu=As*s sy{d-(1/2)*[As*s sy]/[0.85*s ck*b]}



Mu= 7196.691 kgf.cm



dimana, Mu As s sy d



Momen Ultimate Luas tulangan tarik Titik leleh tulangan tarik Tinggi efektir = h-selimut beton selimut beton d1= 5.0 cm h=t4= 20.0 cm s'ck Kekuatan tekan beton b Lebar effektif



tf.m cm2 3000 kgf/cm2 15 cm



Mu = Mc =



0.0719669 tf.m



(Spec >295 N/mm2)



175 kgf/cm2 100 cm



As=Mf/(s sa*j*d) s sa= Tegangan ijin baja j= 1 -k/3 (=8/9 ) atau k = n/{n+s sa/s ca) n= rasio modulus Young's s ca Tegangan ijin beton Cek Mu & Mc



=



0.071967 tf.m 1.042887 tf.m



0.160099 cm2 1400 kgf/cm2 0.830986 24 60 kgf/cm2



Mu < Mc



tidak perlu cek



4) Kebutuhan Tulangan Cek terhadap tulangan tunggal atau tulangan ganda M1= (d/Cs)^2*ssa*b > Mf M2= (d'/Cs)^2*ssa*b > Mf dimana, M1 M2 Cs s m ssa sca n Cek M1 > Mf



M1= 284407.9 kgf.cm M2= 31600.87 kgf.cm



= =



2.844079 tf.m 0.316009 tf.m



Momen tahanan untuk kondisi 1 Momen tahanan untuk kondisi 2 (bila Mf Mc, jika benar cek momen ultimate 1.7*Mf = 0.433448365 tf.m Mc= 1.629511653 tf.m 1.7*Mf < Mc



Mf=



0.25497



Tidak perlu cek momen ultimate



3) Momen Ultimate Mu=As*s sy{d-(1/2)*[As*s sy]/[0.85*s ck*b]}



Mu= 65385.56 kgf.cm



dimana, Mu As s sy d



Momen Ultimate Luas tulangan tarik Titik leleh tulangan tarik Tinggi efektir = h-selimut beton selimut beton d1= 5.0 cm h= 25.0 cm s'ck Kekuatan tekan beton b Lebar effektif



Mu = Mc =



0.6538556 tf.m



tf.m cm2 3000 kgf/cm2 (Spec >295 N/mm2) 20 cm Selimut beton ke pusat tul. = 5.0 cm 175 kgf/cm2 100 cm



As=Mf/(s sa*j*d) s sa= Tegangan ijin baja j= 1 -k/3 (=8/9 ) or k = n/{n+s sa/s ca) n= rasio modulus Young's s ca Tegangan ijin beton Cek Mu & Mc



=



0.653856 tf.m 1.629512 tf.m



1.095814 cm2 1400 kgf/cm2 0.830986 24 60 kgf/cm2



Mu < Mc



tidak perlu cek



4) Kebutuhan Tulangan Cek terhadap tulangan tunggal atau tulangan ganda M1= (d/Cs)^2*ssa*b > Mf M2= (d'/Cs)^2*ssa*b > Mf dimana, M1 M2 Cs s m ssa sca n Cek M1 > Mf



M1= 505614 kgf.cm M2= 31600.87 kgf.cm



Momen tahanan untuk kondisi 1 Momen tahanan untuk kondisi 2 ={2m/[s*(1-s/3)]}^(1/2) (n*sca)/(n*sca+ssa) ssa/sca



M1= Mf=



= =



5.05614 tf.m 0.316009 tf.m



d= d'=h-d=



10.52409 0.507042 23.33333 1400 kgf/cm2 60 kgf/cm2 24



5.05614 tf.m 0.25497 tf.m



20.0 5.0



M1 > Mf : Hanya tulangan tarik saja



(a) Tulangan tarik Luas tul maksimum As max = Luas tul minimum As min = Luas tulangan perlu As req= pakai f = 12 @ Jumlah tulangan Luas tulangan As =



0.02*b*d =



40.0 cm2 4.5 cm2



1.095813771 cm2 200 mm Nos=b/pias = 5.654866776 cm2



7 / 24



h



d



d1 sama dgn dinding 5 nos ok



121347622.xls.ms_office, FL-B10-H2,3



(b) Tulangan tekan, bila M1295 N/mm2) 20.0 cm Selimut beton ke pusat tul. = 5.0 cm 175 kgf/cm2 100 cm



As=Mf/(s sa*j*d) s sa= Allowable Stress Rbar j= 1 -k/3 (=8/9 ) or k = n/{n+s sa/s ca) n= Young's modulus ratio = 12 s ca Tegangan ijin baja Cek Mu & Mc



=



1.462113 cm2 1400 kgf/cm2 0.830986 24 60 kgf/cm2



Mu < Mc



tidak perlu di cek



4) Bar Arrangement Cek terhadap tulangan tunggal atau tulangan ganda M1= (d/Cs)^2*ssa*b > Mf M2= (d'/Cs)^2*ssa*b > Mf dimana, M1 M2 Cs s m ssa sca n Cek M2 > Mf



M1= 31600.87 kgf.cm M2= 505614 kgf.cm



Momen tahanan untuk kondisi 1 Momen tahanan untuk kondisi 2 ={2m/[s*(1-s/3)]}^(1/2) (n*sca)/(n*sca+ssa) ssa/sca



M2= Mf=



= =



0.316009 tf.m 5.05614 tf.m



d(case 1)= d'(case 2)=



10.52409 0.507042 23.33333 1400 kgf/cm2 60 kgf/cm2 24



5.0561 tf.m 0.3402 tf.m



5.0 20.0



M2 > Mf : Hanya tulangan tarik saja



(a) Tulangan tarik Luas tul maksimum As max = 0.02*b*d = 40.0 cm2 Luas tul minimum As min = 4.5 cm2 Luas tulangan perlu As req= 1.462113111 cm2 pakai f = 12 @ 100 mm Jumlah tulangan Nos=b/pitch = 10 nos Luas tulangan As = 11.30973355 cm2 ok



9 / 24



h



d



d1



121347622.xls.ms_office, FL-B10-H2,3



(b) Tulangan tekan, bila M2