10 0 1 MB
LAPORAN PERANCANGAN JEMBATAN Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan akademik dalam menyelesaikan studi Sarjana Strata S1 Jurusan Teknik Sipil
Disusun oleh : Muhammad Fikri Fadhillah
2411171049
Muhammad Sihabudin Sumantri 2411171066
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI 2020
BAB I
1.1
ANALISIS DATA
Data Geometris Jembatan a. Panjang Bentang Jembatan (Span) b.
= 30
m
Lebar Jembatan
= 9,25
m
1)
Lebar Jalan
= 7,25
m
2)
Lebar Trotoar
=2
m
c.
Girder yang Digunakan
= PCI – Girder H-160
d.
Jarak Antar Girder
= 1,10
m
e.
Jumlah Girder
=5
buah
f.
Tebal Lapis Aspal + Overlay
= 0,1
m
g.
Dimensi Dafragma
= 0,15 m x 0,6 m
h.
Tinggi Genangan Air Hujan
= 0,05 m
i.
Pelat Lantai
j.
1)
Tebal
= 0,2
m
2)
Mutu Beton
= 25
MPa
= 2/2
UD
Jenis Lajur
1.1. Profil Girder
Gambar 1.1 Profile Girder a.
Profil Girder
= H-160
b.
Luas Penampang Balok
= 4,773
c.
Momen Inersia
= 14,611,104 cm4
cm2
d.
Mutu beton (f’c)
= 29
Mpa
e.
Panjang Bentang
= 30
m
1.2. Data Tanah Dari hasil penyelidikan tanah di lokasi pembangunan jembatan diperoleh parameter tanah (γ = 18 kN/m3, φ = 28º, C = 22,95 kN/m2). Tabel 1.1 Data Tanah Zs (m) 0 3 6 9 12 15 18 21
Soil Data Input Soft Clay Soft Clay Stiff Clay Stiff Clay Stiff Clay Sand/Gravel Sand/Gravel Sand/Gravel
G-lb/f3 46,8 65,9 70,3 73,4 71,6 62,7 65,1 64,3
Phi 0 0 0 0 0 39 39,5 39,3
C-kp/f2 0,34 1,15 2,54 3,78 3,2 0 0 0
k-lb/i3 37,3 276,5 830,2 1378,4 1120,1 122,2 140,1 134,7
e50 or Dr 1,93 0,92 0,57 0,45 0,49 75,23 80,8 79,18
Nspt 3 9 20 30 26 40 46 44
BAB II ANALISIS PERHITUNGAN
2.1 Spesifikasi Material Material yang digunakan pada struktur bawah jembatan adalah struktur beton bertulang dengan kriteria sebagai berikut : 1.
2.
Beton Kuat tekan beton ( f ' c)
: 29 Mpa ( K350)
Modulus elastisitas beton ( Ec )
: 4700 √ f ' c = 25310
Angka Poison (v)
: 0,2
Modulus geser (G)
: EC / [ 2(1+ v) ] = 10545,83
Berat jenis beton (γ c ¿
: 2400 kg/m3
Baja Tulangan Modulus elastisitas baja ( E S )
: 200000 Mpa
Tegangan leleh tulangan geser ( f ys)
: 420 Mpa
Tegangan leleh tulangan utama ( f y )
: 420 Mpa
Berat jenis baja ( γ s )
: 7850 kg/m3
2.2 Layout Jembatan Berikut ini adalah layout jembatan yang akan direncakan:
Gambar 2.1 Layout Rencana Jembatan
Penentuan layout jembatan direncanakan menggunakan bentang 30 m dengan ruang bebas di bawah jembatan dengan nilai 1 m. Sungai memiliki kedalaman air ± 2 m dan diasumsikan memiliki elevasi muka air banir ± 4 m.
Gambar 2.2 Layout Rencana Jembatan 2.3 Peraturan Pembebanan 2.3.1 Beban Mati Untuk beban mati yang bekerja pada struktur antara lain :
Girder
Diafragma
2.3.2 Beban Mati tambahan (SDL)
Pelat Lantai
Aspal
Trotoar
Parapet
2.3.3 Beban Hidup Adapun beban hidup yang bekerja pada struktur jembatan yaitu beban moving load truk sebesar 500 kN, Pejalan kaki ( Pedestrians ) 2.3.4 Beban Angin Beban angin pada struktur jembatan dengan arah horizontal ( EW S )
2.4 Analisis Beton Prategang Tabel 2.1 Properties Girder Dimensi (m) No
A (m2)
Y (m)
A*Y (m2)
A*Y^2 (m3)
Io(m4)
B
H
1
0,55
0,124
0,0682
1,538
0,10489 2
0,161323
0,0000874
2
0,185
0,075
0,01387 5
1,451
0,02013 3
0,029212
0,0000043
3
0,18
1,251
0,22518
0,8505
0,19151 6
0,162884
0,0293672
4
0,235
0,1
0,0235
0,25833 3
0,00607 1
0,001568
0,0000131
5
0,65
0,225
0,14625
0,1125
0,01645 3
0,001851
0,0006170
0,47700 5
4,21033 3
0,33906 4
0,356839
0,0300890 1
Total
1) yb = ∑A*y / ∑A
= 0,7108 m
2) ya= h - yb
= 0,8892 m
3) Momen inersia terhadap alas balok Ib = ΣA*y2 + ΣIo = 0,38693 m4 4) Momen inersia terhadap titik berat balok : Ix = Ib - A * yb2 = 0,14592 m4 5) Tahapan momen sisi atas: Wa = Ix / ya 6) Tahapan momen sisi bawah Wb = Ix / yb A.
Section Properties Balok
= 0,16410 m3 = 0,20528 m3
1) Hitung momen akibat berat sendiri balok 𝑞𝐷𝐿 𝑞𝐷𝐿 𝑞𝐷𝐿
=𝐴×𝛾 = 0,477005𝑚2 × 24 𝑘𝑁/𝑚3 = 11,448 𝑘𝑁/𝑚
𝑀𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 𝑀𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘
= 1/8 x 11,448 x 302 = 1287,9 kN.m
2) Mutu beton girder prestress = k-400 3) Kuat tekan beton fc' = 0.83 * K / 10
=37,35 Mpa
4) Modulus elastik beton Ec = 4700 * fc' 5) Angka Poisson(
=2827,39 Mpa =0,15
6) Modulus geser (G) Ec / 2 (1 + )
12488,6 Mpa
7) Koefisien muai panjang untuk beton
=1.0E-05
/ oC
8) Kuat tekan beton pada keadaan awal (saat transfer) fc' = 0.80 * fc'
=29,88 Mpa
9) Tegangan ijin beton saat penarikan Tegangan ijin tekan
= 0.60 * fc' =17,93 Mpa
Tegangan ijin tarik
= 0.50 * fc' = 2,12 Mpa
10) Tegangan ijin beton pada keadaan akhir Tegangan ijin tekan
= 0.45 * fc' =16,81 Mpa
Tegangan ijin tarik
=0.50 * fc' =3,06 Mpa
11) Mutu beton plat lantai jembatan : K-300 12) Kuat tekan beton fc' = 0.83*K /10
=24,9 Mpa
13) Modulus elastik beton, Ec = 4700 * fc'
= 23453,0 Mpa
B. Perhitungan Jumlah Tendon Kondisi Awal 1) Ditetapkan jarak titik berat tendon terhadap alas balok zo =0,5* 0,225
= 0,1125 m
2) Eksentrisitas tendon(es)
= yb - z0 =0,5983 m
3) Momen akibat berat sendiri balok =894,384 kNm 4) Besarnya gaya prategang awal, Dari persamaan (1) : Pt = Mbalok / (es - Wa / A )
=5064,64 kN
Dari persamaan (2) : Pt =
[0.60∗fci '∗Wb+ Mbalok] = 4829,69 kN Wb ( + es) A
Diambil besarnya gaya prategang C.
Pt = 4829,69 kN
Kondisi Akhir Tendon
Jenis strands
DATA STRANDS CABLE - STANDAR VSL Uncoated 7 wire super strands ASTM A-416 grade 270
Tegangan leleh strand
fpy =
1675000
kPa
Kuat tarik strand
fpu =
1860000
kPa
Diameter nominal strands Luas tampang nominal satu strans Ast = Beban putus minimal satu strands Pbs = Jumlah kawat untaian (strands cable)
0,01270
m
(1/2")
kN 14 kawat untaian tiap tendon
Diameter selubung ideal
Luas tampang strands
Beban putus satu tendon
Modulus elastis strands
Tipe dongkrak
0,00009870 183,7 84
2
m
mm 2
0,00188
m
Pb1 =
2571,8
kN
Es =
193000
kPa
VSL 14
1) Gaya prategang awal(Pt)
= 4829,69 kn
2) Beban putus satu tendon (Pb1)
= 2571,8 kN
3) Beban putus minimal satu strand(Pbs)
=183,7 kN
4) nt = Pt / (0.85*0.80*Pb1)
= 2,761endon = 3 tendon
5) ns = Pt / (0.85*0.80*Pbs)
= 38,663 strands = 39 strands
6) Penentuan Posisi Baris Tendon 𝑛𝑠1= 2 tendon @ 15 strands/tendon 𝑛𝑠2= 1 tendon @ 9 strands/tendon 7) Perhitungan Po po = Pt / (0.85 * ns * Pbs)
=79%< 80% (OK)
8) Perhitungan p jacking
D.
𝑃𝑗
= 𝑃𝑜 × 𝑛𝑠 × 𝑃𝑏𝑠
𝑃𝑗
= 79% × 39 × 183,7
𝑃𝑗
= 5681,99 kN
Perhitungan Kehilangan Tegangan 1. Perpendekan Elastik Beton K-450 Fc’ = 37,35 Mpa Fpu = 1860 Mpa Ns1 = 39 strands D
= 12,7 mm
L N
= 30000 mm =
200.000 Es = = 6,96 Eci 4700 √ 37,35
Ac = 477005 mm2 Po = 3918218,137 N As = 0,24 x π d 2 x ns = 4940,398 mm2
1 tendon ditarik
Es =
n . Po Ac
=
0 ×3607853,827 477005
= 0 N/mm2
2 tendon ditarik
Es = =
n . Po Ac 6,96 ×3918218,137 x 1 477005
= 57,194 N/mm2
3 tendon ditarik
Es = =
n . Po Ac 6,96 ×3918218,137 x 2 477005
= 114,389 N/mm2 Es rata-rata = 57,1942 N/mm % Es
=
57,1942 ×100 % 1860
=3,075 % 2.
Slip pada angkur Rata-rata = 2,5 mm ΔL
=
fpu ×L Ei
=
1860 ×30000 200.000
=279 mm ΔHC
=
Rata−rata slip ∆L
=
2,5 279
= 0,896 % 3.
Gesekan pada Tendon a. Segmen AB Tipe
= 7 Wirestrand
L
= 30 m
Panjang segmen AB
= 10 m
KL
= 0.0016 × 10 = 0,016
Tegangan di B 1 – 0,016
= 0,984
b. Segmen BC L
= 10 m
KL
= 0,0016 x 10 = 0,016
α
= 0,047387
μα
= 0,15 x 0,047387 = 0,014216
KL + μα
= 0,0144 + 0,014216 = 0,03021
Hilang Tegangan
= 0,984 x 0,03021 = 0,0297
Tegangan di C
= 0,984– 0, 0297 = 0,9542
c. Segmen CD L
= 10 m
KL
= 0,0016 × 10 = 0,016
Hilang Tegangan
= 0,9542 x 0,016 = 0,015368
Tegangan di D
= 0,9542 – 0,015368 = 0,9389
Jumlah Kehilangan
= 1 – 0,9389 = 0,061001 = 6,1%
4.
Rangka pada beton Ec
= 28723,883 MPa
n
= 6,9628
f1
= 1200 N/mm2
Ap
= 4940,379 mm2
ȳ
= 710,8180697mm
I
= 0,145915362 m4
W
=
0,145915362 x 10 9 0,71081807
= 205278070,3 mm2 P
= AP x f1 = 5928477,505 N
a. Beban mati akibat berat sendiri balok Mdl
= 1287913500 Nmm
b. Tegangan di lapangan fc
=
5928477,055 5928477,055 x 598,3180697 + 477005 205278070,3
¿ 29,708N/mm2 c. Tegangan pada beton setelah di transfer Fcp
= 26,9732 n/mm2
Fg
= 5,281 n/mm2
Fcd
= 4,935 n/mm2
Fci
= 19,523
Cr
1,6 x n x (fci−fcd) = 1,6 x 6,962 x (19,523 – 4,935) = 162,508 N/mm2
%Cr
=
162,508 x 100 1860
= 8,737% 5.
Susut Pada Beton Fpu
= 1860 N/mm2
Es
= 200000 Mpa
T
= 7 hari → ksh = 0,77
cs
=
200 ×10−6 log 10(7+2)
= 0,0002095 SH
= εcs × Es = 0,0002095 × 200000 = 41,918 N/mm2
%SH
=
41,918 × 100 1860
= 2,254 % 6.
Relaksasi baja Kre
= 41 N/mm2
J
= 0,1
C
=1
Re
= C [Kre – J (SH + CR + ES)] =1-[41–0,1 (41,918 + 162,509 + 57,194 )] = 14,838
% Re
=
14,838 ×100 1860
= 0,798 % Total kehilangan
= 23,283 %
E. Tegangan effektif (Peff) dengan asumsi total losses Peff
= Pj – SF - losses
Peff
= 5861,99 – (10% x pj)- (23,283% x pj)
Peff
= 3790,855 kN
F. Output pada SAP a. Lendutan
Gambar 2.3 Lendutan pada Struktur Jembatan
b. Gaya Aksial akibat Peff
Gambar 2.4 Hasil gaya aksial akibat peff c.
Gaya aksial sebentang jembatan
Gambar 2.5 Gaya aksial sebentang jembatan
d. Momen akibat combo 1
Gambar 2.6 Hasil Momen nominal G. Cek tegangan kondisi akhir
Dari SAP2000 didapatkan nilai Peff sebesar 3909,1843 kN, Mu sebesar 3884,51 kN-m, sehingga didapatkan hasil komdisi untuk tegangan akhir sebagai berikut. σa
=
−p Pey My + − A I i ¿−
3909,184 3909,184 x 598,3180697 x 889,18193 3884,51 x 889,18193 + − 477005 1,45915 x 1011 i 1,45915 x 1011
¿−16,773 Mpa Tegangan ijin= - 0,45 x 37,35 = -16,807Mpa −16,773 Mpa