![Perencanaan Jembatan Prestress I-Girder [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/perencanaan-jembatan-prestress-i-girder.jpg)
4 0 1 MB
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-1
BAB V PERANCANGAN STRUKTUR JEMBATAN
5.1. ALTERNATIF PEMILIHAN JENIS STRUKTUR 5.1.1. Struktur atas jembatan Jembatan Tanggi direncanakan dengan bentang 30,80 meter. Hal ini akan memberikan beberapa alternatif pemilihan jenis jembatan yang akan direncanakan untuk mengganti jembatan lama. Adapun alternatif bahan tersebut dengan mempertimbangkan segi biaya dan waktu adalah sebagai berikut : Tabel 5.1. Jenis Tipe Jembatan No 1 2 3
Type jembatan
Bentang ( m )
Jembatan Komposit I Gelagar baja + plat beton Jembatan beton bertulang Gelagar beton ( konv ) balok T Jembatan beton bertulang Gelagar beton ( konv ) box
6 - 24 6 - 26 12 – 28
4
Jembatan gelagar prategang I
10 – 36
5
Jembatan gelagar pratekan T terbalik
14 – 24
6
Jembatan gelagar pratekan T
18 - 44
7
Jembatan gelagar pratekan V
16 - 36 Sumber : Buku Ajar T.Sipil UNDIP
Tabel 5.2. Alternatif Struktur Bangunan Atas No
Tipe Sruktur Atas Jembatan
Bentang ( m )
1
Rangka lantai bawah dengan papan kayu
20 – 50
2
Rangka lantai atas dengan papan kayu
20 – 50
3
Gelagar baja dengan lantai papan kayu
5 – 35
4
5 – 25
6
Gelagar baja dengan lantai baja Gelagar baja dengan lantai komposit Gelagar beton T
7
Gelagar beton boks
8
Gelagar I dengan lantai komposit
9
Gelagar T pasca penegangan Gelagar boks pasca penegangan dengan lantai komposit
5
10
beton
35 - 90 6 – 25 12 – 30 12 – 35 20 – 45 18 - 40
Sumber : Buku Ajar T.Sipil UNDIP
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-2
Dari beberapa altenatif tersebut diatas, jembatan Tanggi menggunakan tipe jembatan dengan struktur atas berupa gelagar prategang I dengan lantai komposit bentang sederhana. Jembatan tipe ini dipilih karena proses dapat dikerjakan dipabrik atau dilokasi pekerjaan dengan menggunakan beton ready mix sehingga mutunya terjamin ( seragam ). Selain itu, jembatan tipe ini mudah dalam pelaksanaan dan biaya pemeliharaan lebih rendah. 5.1.2. Struktur Bawah Jembatan Pangkal Jembatan ( Abutment ) Jenis abutment yang dipilih dilihat dari tinggi badan abutment tersebut. Bentuk alternatif abutment tertera seperti dibawah ini : Tabel 5.3. Jenis Abutment Jembatan Jenis Abutment
Tinggi ( meter )
Pangkal Tembok Penahan kantilever
0 -8
Pangkal Tembok Penahan Gravitasi
3–4
Pangkal Tembok Penahan Kontrafort
6 -20
Pangkal Kolom ”Spill Through ” Pangkal Balok Cap Tiang Sederhana Pangkal Tanah Bertulang
0 – 20 0 – 20 5 - 15 Sumber : Buku Ajar T.Sipil UNDIP
Dari beberapa alternatif tersebut diatas dipilih tipe abutment tembok penahan kontrafort dengan bahan beton. Abutmen tipe ini dipilih karena kemampuan abutment menahan beban, kekuatan bahan abutment dan pelaksanaannya mudah. Pondasi Penentuan jenis pondasi dilihat dari kedalaman lapisan tanah pendukung. Bentuk alternatif pondasi tertera pada tabel dibawah ini : Tabel 5.4. Jenis – jenis pondasi Jenis Pondasi
Kedalaman Lap. Pendukung
Pondasi langsung Pondasi sumuran Pondasi tiang beton Pondasi tiang baja
0–3m 3 – 15 m 15 – 60 m 7-~m Sumber : Buku Ajar T.Sipil UNDIP
Pada analisa penyelidikan tanah didapat kedalaman lapisan tanah pendukung ( tanah keras ) adalah 3 – 3,6 m Dari berbagai alternatif jenis pondasi tersebut diatas, dipilih jenis pondasi sumuran.
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-3
5.2. PERANCANGAN STRUKTUR 5.2.1. Data - Data Perancangan 1. Nama Jembatan
: Jembatan Tanggi
2. Lokasi Jembatan
: Ruas Jalan Salatiga – Boyolali KM SMG.57+000 atau Sta.14+400
3. Jenis Jembatan
: Lalu Lintas Atas
4. Status Jalan
: Jalan Arteri Primer Kelas 1
5. Konstruksi Jembatan
: Jembatan Prategang I dengan Lantai Komposit
6. Data Konstruksi Jembatan
:
Bentang Jembatan
: 30,80 m (tanpa pilar)
Lebar Jembatan
: 9,00 m (2 lajur)
Lebar Jalur
: 2 × 3,5 m
Lebar Bahu Jalan
: 1,00 m
7. Bangunan bawah
: abutment tembok penahan kontrafort
8. Tipe pondasi
: pondasi sumuran
5.2.2. Spesifikasi bahan untuk struktur a. Beton Struktur utama dalam perencanaan ini hampir seluruhnya menggunakan konstruksi dari beton bertulang. Mutu beton yang digunakan dalam perencanaan konstruksi jembatan dapat dilihat dibawah ini : a. Gelagar Prategang
= K – 500
b. Plat lantai, plat injak dan diafragma
= K – 350
c. Deck slab, cincin pondasi, wingwall, sandaran
= K – 225
d. Abutment
= K – 250
b. Baja Tulangan Tulangan yang digunakan dalam perencanaan ini adalah tulangan yang ada dipasaran dengan alasan mudah didapat dan umum bagi pelaksana dilapangan. Mutu baja yang digunakan : a. Kuat tarik ulur baja prestress 18.000 kg/cm2 b. Baja tulangan D > 13 mm menggunakan U – 39 c. Baja tulangan D < 13 mm menggunakan U – 24 d. Mutu baja railing mengikuti SK-SNI yang ada atau Standard ASTM c. Balok Prategang Balok prategang yang digunakan dipesan dari PT.Wijaya Karya dengan dimensi yang sudah ada dengan tinggi balok 170 cm dan panjang 30,80 m. Adapun untuk spesifikasi dimensi yang sudah ada adalah sebagai berikut : Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-4
Gambar 5.1. Dimensi Balok Girder d. Kabel Prategang ( Tendon ) Kabel prategang yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut: Diameter nominal
= ½”
Tegangan ultimate minimum ( fpu )
= 190 kg / mm2
Tegangan leleh minimum ( fpy )
= 160 kg / mm2
Nominal section Ap
= 98,71 kg / mm2
Kabel tendon yang digunakan
= Seven Wire Strand
e. Elastomer Dimensi elastomer yang digunakan dalam perencanaan ini dapat didimensi sendiri, kemudian dipesankan lepada pihak suplier. Dimensi rencana yang digunakan dalam perhitungan adalah (40 x 45 x 45) cm. f.
Pipa Baja Pipa baja digunakan dalam sandaran. Dipasang pada jarak tepi 150 cm dan jarak tengah setiap 200 cm. Diameter pipa yang digunakan Ø 7,63 cm.
5.3. PERHITUNGAN STRUKTUR
5.3.1. Perhitungan Pembebanan Berdasarkan buku “Panduan Perencanaan Teknik Jembatan – Bridge Manajemen System tahun 1992” data pembebanan terdiri dari : 1) Beban berat sendiri (beban mati) 2) Beban mati tambahan 3) Beban kendaraan rencana (beban truk “T”) 4) Beban lajur “D” dan beban garis “KEL” 5) Gaya rem Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-5
6) Beban pejalan kaki 7) Beban angin 1) Beban mati Berat jenis bahan untuk batas ultimate (ULS) dalam perhitungan konstruksi sebesar : = 25 *1,3 kN/m3
Beton bertulang
= 3,25 T/m3 = 22*1,0 kN/m3 (BMS-1992 vol. 1, hal 2-15)
Beton aspal
= 2,2 T/m3 = 26*1,2 kN/m3 (BMS-1992 vol. 1, hal 2-15)
Beton prategang
= 3,12 T/m3 = 25*1,2 kN/m3 (BMS-1992 vol. 1, hal 2-15)
Beton konvensional
= 3,0 T/m3 2) Beban kendaraan rencana (beban truk “T”) Untuk perhitungan kekuatan lantai kendaraan atau sistem lantai kendaraan jembatan harus digunakan beban “T”, yaitu beban yang merupakan kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda (dual wheel load) sebesar 10 ton. 3) Beban lajur “D” dan beban garis “KEL” Beban “D” Untuk bentang 30,8 meter, menurut BMS-1992 hal 2-22 perhitungannya menggunakan rumus : q
= 8,0 . (0,5+ = 8,0 . (0,5+
15 ) kPa L
15 ) kPa 30.8
= 7,896 kPa = 0,79 T/m2 Karena jembatan termasuk kelas I (BM 100) maka pembebanannya menjadi: q
= 1 x 0.79 = 0.79T/m2
Menurut BMS 1992 hal 2-24, untuk jembatan dengan lebar lantai >5,5 m beban “D” didistribusikan seperti gambar dibawah ini :
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-6
q 0,5 q
Ket. : beban “D” seluruhnya (100 %)
0,5 q
dibebankan pada lebar jalur 5,5 m, sedangkan selebihnya
0,25 m
5,5 m b
dibebani 50 % “D”.
0,25 m
Gambar 5.2. Distribusi Beban “D” Pada Jembatan Tanggi, balok prategang yang digunakan sebanyak 5 buah, tentunya dalam perencanaan digunakan balok yang pembebanannya paling berat yaitu balok tengah , maka beban “D” yang digunakan akan sebesar 0,79 T/m2 karena dalam wilayah balok tersebut persebaran beban “D” masih 100%. Beban “KEL” Menurut BMS 1992 hal 2-22, beban garis “KEL” sebesar p KN/m, ditempatkan dalam kedudukan sembarang sepanjang jembatan dan tegak lurus pada arah lalu lintas. qP
= 44 kN/m = 4,4 T/m
Pada beban KEL terdapat faktor beban Dinamik (DLA) yang mempengaruhi, maka besarnya DLA jembatan Tanggi : BM 100
qP
= 100%. 4,4 = 4.4 T/m
L ≥ 90 m
DLA = 30 %
L ≤ 50 m
DLA = 40 %
L = 30,8 m
DLA = 40 %
Dengan DLA = 40 % maka qP
= (100% + 40%). 4,4 = 6,16 T/m
P
= 6,16 . 1,85 = 11,396 T
4) Gaya rem Pengaruh rem dan percepatan lalu lintas harus dipertimbangkan sebagai gaya memanjang. Gaya ini tidak tergantung pada lebar jembatan, tetapi gaya ini tergantung pada panjang struktur yang tertahan atau bentang jembatan. Berdasar Tabel 2.20. , besarnya gaya rem untuk bentang 30,80 m : Gaya Rem bentang < 80 m
≤ 250 KN
Gaya Rem bentang > 100 m
≥ 300 KN
Gaya Rem Balok Tanggi
= 250 kN = 25 T
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-7
5) Beban angin Berdasarkan BMS 1992 hal 2-44, karena Jembatan Tanggi didaerah jauh dari pantai ( > 5 km ), maka rencana kecepatan angin yang digunakan sebesar 25 m/dt sedang Cw yang digunakan sebesar : b/d jembatan Tanggi =
7,0 + 2 × 2,0 1,6 + 0,07 + 0,20 + 0,25 + 0,05 + 0,95
= 3,52 Cw untuk b/d = 2 adalah 1,5 Cw untuk b/d = 6 adalah 1,25 Cw untuk b/d = 3,52 adalah 1,5 +
(1,5 − 1,25) × (6 − 3,52) (6 − 2)
= 1,655
Dianggap ada angin yang lewat bekerja merata di seluruh permukaan struktur atas jembatan, maka Tew (beban angin) yang digunakan sebesar: Tew
= 0,0006 Cw (Vw)2 Ab kN..........BMS 1992 hal 2-43 = 0,0006 . 1,655 . 252 . (3,12) = 1,94 kN/m = 194 Kg/m,
Beban angin per m2: Tew
= 0,0006 Cw (Vw)2 kN = 0,0006 . 1,655 . 252 = 0,621 kN/m2 = 0,0621 T/m2
5.3.1. Perhitungan Struktur Atas 5.3.1.1. Sandaran Pipa Sandaran
Gambar 5. 3. Detail Dimensi Sandaran Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-8
Spesifikasi teknis : Muatan Horizontal
= 100 kg/m
Jarak tiang sandaran
= 200 cm
Tinggi tiang sandaran
= 50 cm
Dimensi tiang sandaran
= pipa baja galvanis Ø 76,3 mm BJ-37
( σijin = 1600 kg/cm2 ) Dari tabel baja diperoleh
: T
= 2,4 mm
G
= 4,73 kg/m
W
= 9,98 cm3
Pembebanan : Beban Vertikal Beban mati
= 4,73 kg/m ( berat pipa )
Beban hidup
= 100 kg/m
qVertikal ( qv )
= ( 1,2 x 4,73 ) + ( 1,6 x 100 ) = 165,68 kg/m
Beban Horizontal
= 100 kg/m
R 200.00 cm
H Gambar 5. 4. Resultan gaya pada pipa sandaran Perhitungan : R
=
(qv 2 + H 2 )
R
=
(165,682 2 + 100 2 )
= 193,52 kg/m Cek kekuatan pipa : Mmax = 1/8 x R x L2 = 1/8 x 193,52 x22 = 9676 kg.m Tegangan yang terjadi :
σ
=
M W
=
9676 = 969,54 kg/cm2 ≤ 1600 kg/cm2 ........Aman !!! 9,98
Tiang Sandaran Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V-9
Tiang sandaran diasumsikan sebagai struktur jembatan yang diperhitungkan mampu menahan beban horisontal sebesar 100 kg dan mampu menahan railling sandaran. Data perhitungan : f’c
= 22,5 Mpa
fy
= 320 Mpa
b
= 15 cm
h
= 20 cm
p
= 4 cm
ØTulangan
= 12 mm
ØBegel
= 8 mm
Jarak tiang sandaran = 2 m Perhitungan tulangan utama : d
= h – p – 0,5 ØTulangan - ØBegel = 200 – 40 – 0,5.12 - 8 = 146 mm
Mu
= P . L. H = 100 . 2 . (1,0 + 0,25 - 0,1) = 230 kgm = 2,3 kNm
Mn
= =
Mu
; φ = 0,8 (Faktor reduksi untuk menahan momen lentur)
ϕ 2,3 0,8
= 2,875 KNm
= 28750 kgcm RI
= 0,85*f’c = 0,85*225 = 191,25 kg cm 2
Mu
= RI . b. d2. F(1 -
K
= F (1 -
K
=
F ) 2
F ) 2
Mn (b * d 2 * RI )
=
28750 15 * 14,62 * 191,25
= 0,047 F
=1-
1 − 2K
=1-
1 − 2 * 0,047
= 0,0482 Fmax
= β 1 * 450 (600 + fy )
= 0,85*450/(600+320)
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 10
= 0,41576087
14 14 = = 0,0732 ≥ F maka diambil Fmin = 0,0732 RI 191,25
Fmin
=
As
= F * b * d * RI fy
= 0,0732*150*146*1,9125/32
= 95,80 mm2 Dipakai tulangan utama 2Ø12 dengan As’ = 226 mm2 Checking : As tulangan yang dipakai adalah 226 mm 2 Kontrol Rasio Penulangan
ρ max
= β 1 [450/(600+fy)]*(RI/fy) = 0,85[450/(600+320)]*(19,125/320) = 0,024848208
1,4 1,4 = = 0,004375 fy 320
ρ min
=
ρ
= As terpasang / (b*d) = 226 / (150*146) = 0.01032
ρ max > ρ > ρ min 0,024848208 > 0.01032 > 0,004375 ............OK!!! Perhitungan tulangan geser : V
= 100 kg
Vu
=
V
ϕ
=
100 0,6
= 167 kg = 1670 N Vc
= 0,2 * λ *
f 'c * b * d
= 0,2*1* 25 * 150 * 156 = 23400 N > Vu = 1670 N ; Maka tidak perlu tulangan geser Dipakai sengkang praktis Ø 8 – 200
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 11
5.3.1.2. Pelat Lantai Kendaraan
Gambar 5.5. Skema Pelat Lantai Kendaraan Spesifikasi teknis : Tebal lantai
=
20 cm
Tebal perkerasan
=
5 cm
Panjang plat beton
=
7,4 m
Mutu beton ( fc )
=
35 Mpa
Mutu baja ( fy )
=
280 Mpa
Jarak antar girder
=
1,85 m
Bentang
=
30,8 m
Perhitungan koefisien momen maksimum diambil dari Tabel GTBPP hal.24 : Mlap
=
1/11 ql2
Mtump
=
1/10 ql2
Pembebanan : Beban Tetap ( mati ) Beban tetap per 1 m2 adalah sebagai berikut : Berat sendiri plat
=
0,2 x 1 x 2500 = 500 kg/m
Berat pavement
=
0,05 x 1 x 2300 = 115 kg/m
Berat air hujan
=
0,10 x 1 x 1000 = 100 kg/m Jumlah qd
=
715 kg/m
qu = 1,2 x qd = 1,2 x 715 = 858 kg/m = 8,58 kN/m Mlap
= 1/11 x 8,58 x 1,852 = 2,67 kNm
Mtump
= 1/10 x 8,85 x 1,852 = 3,03 kNm Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 12
Beban Muatan ( T ) Untuk perhitungan kekuatan lantai kendaraan atau sistem lantai kendaraan jembatan harus digunakan beban “T”, yaitu beban yang merupakan kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda (dual wheel load) sebesar 10 ton.
Gambar 5.6. Gambar kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda (dual wheel load) sebesar 10 ton.
Gambar 5.7. Penyebaran beban satu roda Tinjauan keadaan beban satu roda :
ly = 30800
lx = 1850
Gambar 5.8. Tinjauan pembebanan terhadap beban satu roda bx
= 50 + ( 2 x 15 ) = 80 cm Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan by
= 30 + ( 2 x 15 ) = 60 cm
Lx
= 1,85 m
Ly
= 30,80 m ( diafragma tidak mendukung lantai )
Jembatan Kelas I = 100 % Muatan Bina Marga T
=
10 ton = 100 kN
Beban yang diterima plat : q
=
T / 0,6
=
100 / 0,6
=
166,67 kN/m
Faktor pembebanan : qu
= 1,6 q = 1,6 x 166,67 = 266,67 kN/m
Reaksi tumpuan : Ra
=
266.67 x 0.8 x ( 0.4 + 0.525 ) 1.85
= 106.67 kN Momen maximum yang terjadi di tengah bentang : Mo
= Ra x ( ½ Lx ) – ½ qu x ( ½ bx )2 = 106,67 x 0,925 – 133,34 x ( 0,4 )2 = 77,34 kNm
Gambar 5.9. Penyebaran beban dua roda
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 13
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 14
Tinjauan keadaan beban dua roda :
Ly = 30800
800
250
800
Lx = 1850 Gambar 5.10. Tinjauan pembebanan terhadap beban dua roda Lx
= 1,85 m
Ly
= 30,80 m ( diafragma tidak mendukung lantai )
Jembatan Kelas I = 100 % Muatan Bina Marga Ra Mo
=
0,80 x 266,67
=
213,34 kN
=
( 0,925 x Ra ) - ( 0,80 qu ) x ( 0,80/2 + 10 )
=
( 0,925 x 213,34 ) - ( 0,80 x 266,67 ) x ( 0,4 + 10 )
=
66,46 kNm
Gambar 5.11. Tampak atas penyebaran beban roda Koefisien tumpuan r = 2/3 ( tumpuan jepit bebas ) Lebar kerja plat ( Sa ) beban sendiri di tengah 3 x r x Lx = = Maka Sa =
3 x ( 2/3 ) x 1,85 4,1625 m < Ly = 30,80 m ( ¾ ) a + ( ¾ ) r Lx
=
( ¾ ) ( 0,80 ) + ( ¾ ) ( 2/3 ) ( 1,85 )
=
1,525 m
=
152,5 cm Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 15
Lebar kerja plat beban tidak berdiri di tengah Ly > r Lx Maka Sa =
( ¾ ) a + ( ¼ ) r Lx
=
( ¾ ) ( 0,80 ) + ( ¼ ) ( 2/3 ) ( 1,85 )
=
0,90 m
=
90 cm
Sb
=
a
Sb
=
80 cm
Maka lebar kerja manfaat plat yang menentukan Sa
=
90 cm
Sb
=
80 cm
Momen :
Gambar 5.12. Distribusi momen pada plat Dari perhitungan momen ( Mo ), ternyata Mo maximum pada saat satu roda ditengah bentang Lx MLx2
=
3Mo/ 4Sa
=
3 x 77,34 / 4 x 0,90 = 64,45 kNm
MTx2
=
2Mo/ 3Sb
=
2 x 77,34 / 3 x 0,80 = 64,45 kNm
=
40,88 kNm
=
MLx1 + MLx2
=
2,67 + 64,45
=
67,12 kNm
=
MTx1 + MTx2
=
3,03 + 64,45
=
67,48 kNm
=
40,88 kNm
Ly / Lx ≥ 3 MLy Momen total MLx
MTx
MLy
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Penulangan : Penulangan ( arah x lapangan )
Gambar 5.13. Tinggi efektif penulangan plat arah x lapangan dx
Mn
RI
Fmax
Fmin
K
F
=
200 – 40 – 16/2
=
152 mm
=
MLx 0.8
=
83,9 kNm
=
0,85 fc
=
0,85 x 35
=
29,75 Mpa
=
=
β1 450 600 + fy
=
0.85 x 450 600 + 280
=
0,435
1.4 RI =
1.4 29.75
=
0,047
=
Mn bd 2 RI 83.9 * 10 −3
=
1 [0.152] 29.75
=
0,12
=
1-
2
1 − 2 K = 0,120
Maka : Fmin < F < Fmax As
=
F b d x RI / Fy
=
0,12 x 1000 x 152 x ( 29,75/280 ) Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 16
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan 1938 mm2
=
Digunakan D16 – 100 ( As = 2011 mm2 ) Kontrol kapasitas penampang : As
=
2011 mm2
F
=
As * fy b * d * RI
=
2011 * 280 1000 * 152 * 29.75
=
0,125
Maka : Fmin < F < Fmax 0,047 < 0,125 < 0,435 ......................... OK!!!! Kontrol rasio penulangan : As
=
2011 mm2
ρ
=
As b*d
=
0,013
Maka : ρ min < ρ < ρ max 0,005 < 0,013 < 0,042 ............................. OK!!!! Penulangan ( arah x tumpuan ) Mu
d
K
F
=
MTx 0.8
=
67,48 0.8
=
84,35 kNm
=
200 – 40 – 16/2
=
152 mm
=
Mn bd 2 RI 84,35 * 10 −3
=
1 [0.152] 29.75
=
0,120
=
1-
=
0,120
2
1 − 2K
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 17
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Maka : Fmin < F < Fmax F
=
0,120
As
=
F b d x RI / Fy
=
0,12 x 1000 x 152 x ( 29,75/280 )
=
1938 mm2
Digunakan D16 – 100 ( As = 2011 mm2 ) Kontrol kapasitas penampang : As F
= 2011 mm2 =
= =
As * fy b * d * RI 2011 * 280 1000 * 152 * 29.75 0,125
Maka : Fmin < F < Fmax 0,047 < 0,125 < 0,435 ......................... OK!!!! Kontrol rasio penulangan : As
=
2011 mm2
ρ
=
As b*d
=
0,013
Maka : ρ min < ρ < ρ max 0,005 < 0,013 < 0,042 ............................. OK!!!! Penulangan ( Arah y Lapangan ) Mly
=
40,88 kNm
Mn
=
MLy 0.8
=
51,1 kNm
=
200 - 40 – 16 – 16/2
=
136 mm
=
Mn bd 2 RI
dy
K
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 18
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
F
51.1 * 10 −3
=
1 [0.136] 29.75
=
0,092
=
1-
2
1 − 2 K = 0,096
Maka : Fmin < F < Fmax F
=
0,096
As
=
F b d x RI / Fy
=
0,096 x 1000 x 136 x ( 29,75/280 )
=
1387,2 mm2
Digunakan D16 – 100 ( As = 2011 mm2 ) Kontrol kapasitas penampang : As
=
2011 mm2
F
=
As * fy b * d * RI
=
2011 * 280 1000 * 136 * 29.75
=
0,139
Maka : Fmin < F < Fmax 0,047 < 0,139 < 0,435 ......................... OK!!!! Kontrol rasio penulangan : As ρ
=
2011 mm2 =
As b*d
=
0,015
Maka : ρ min < ρ < ρ max 0,005 < 0,015 < 0,042 ............................. OK!!!!
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 19
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
D16 – 100
V - 20
D16 – 100
Gambar 5.14. Sketsa Penulangan pada plat Lantai Kendaraan 5.3.1.3. Beton Prategang Spesifikasi Teknis : Lebar Jembatan
= 9 meter
Panjang Jembatan
= 30,80 meter
Jarak Antar Gelagar
= 1,85 meter
Kelas Jalan
=1
Mutu Beton Balok Girder ( f’c )
= K-500 ( 50 Mpa )
Mutu Beton Plat Lantai ( f’c )
= K-350 ( 35 Mpa )
Tegangan Ijin : f’c
= 50 Mpa
f’ci
= 0,9 x 50 = 45 Mpa
a. Tegangan Awal fci
= 0,6 x f’ci = 0,6 x 45 = 27 Mpa
fti
= 0,5
f ' ci
= 0,5
45
= 3,35 Mpa b. Tegangan Akhir fci
= 0,45 x f’c = 0,45 x 50 = 22,5 Mpa
fti
= 0,5
f 'c
= 0,5
50
= 3,54 Mpa Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 21
Dalam perencanaan ini digunakan tanda positif untuk tegangan tekan (+) dan tanda negatif untuk tegangan tarik (-) Analisa Penampang Balok : 1. Sebelum Komposit
Gambar 5.15. Gambar Potongan Melintang Balok Girder 30,8 m Tabel 5.5. Analisa Penampang Balok Prategang Luas Ruas (A) cm² 687.5 138.75 2250 235 1462.5 4773.75
No Ruas I II III IV V Jumlah
Jarak titik B ke titik berat Ruas (cm) 153.75 145 85 25.83 11.25
Statis Momen 105703.125 20118.75 191250 6070.83 16453.125 339595.83
Titik Berat Balok :
339595,8 = 71,138 cm 4773,75
YB
=
Ya
= 170 – 71,138 = 88,862 cm
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 22
Tabel 5.6. Momem Inersia ( IX ) Prategang No Ruas
Perhitungan Momen Inersia ( Ix+Ax*y2 )
IX (cm4)
I
1/12*55*12,53 + 687,5*(153,75- 71,138)2
4700943.147
II
2{1/36*18,5*7,53 + 138,75*(145 - 71,138)2}
1514354.299
III
1/12*18*1253 + 2250*(85-71,138)2
3362025.819
IV
2{1/36*235,5*103 + 235*(71,138-25,833)2}
965993.771
V
1/12*55*12,53 + 1462,5*(71,138-11,25)2
5307091.134
Σ IX (cm4) 15850408.170
Wa
=
I X 15850408 = = 178371 cm3 Ya 88,862
Wb
=
I X 15850408 = = 222812 cm3 Yb 71,138
Penentuan Batas inti Balok Prategang : KA
=
15850408,17 = 46,674 cm 4773,75 * 71,138
KB
=
15850408,17 = 37,365 cm 4773,75 * 88,862
2. Sesudah Komposit Bmax Beff
Plat Lantai 20 cm 7 cm
Balok Pratekan
Deck Slab
170 cm
Gambar 5.16. Komposit Balok Prategang
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 23
Luas Plat Ekivalen Lebar efektif balok komposit : be
=¼xL
= ¼ x 3080
=770 cm
be
= b + 16 t
= 55 + ( 16 x 20 )
=375 cm
be
= jarak antar balok
Dipilih be terkecil
=185 cm = 185 cm
Mutu Beton Girder
( f’c )
= K-500 ( 50 Mpa )
Mutu Beton Plat Lantai ( f’c )
= K-350 ( 35 Mpa )
Mutu Beton ekivalen ( n ) : n
=
25001,5 x0,043x 35 25001,5 x0,043 x 50
= 0,83
Lebar plat efektif ( bef ) : bef
= n x be = 0,83 x 185 = 153,55 cm
Luas plat efektif ( Aplat ) : Aplat
= 20 x 153,55 = 3071 cm2
Jarak plat keatas ( yplat ) : yplat
= h + t/2 = 170 + 20/2 = 180 cm
Luas Balok Komposit : Ac’
= 4770,05 + 3071 = 7841,05 cm2
Statis Momen : Sx’
= sx + ( Ac’ x yplat ) = 339595.83 + (7841,05 x 170 ) = 762363,77 cm3
Jarak dari serat atas : Yb’
=
Sc 762363,77 = 7841,05 A'
= 107,9 cm
Jarak dari serat bawah : Ya’
= (170+20 ) - 107,9 = 72,1 cm
Momen Inersia (IX’ ) IX’
= IX + Ac ( yb’-yb )2 + Iplat + Aplat(yb’-yplat) Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 24
= 15850408.170 + 7841,05(107,9 - 71,138 ) + (1/12 x 153,55 x 203 ) + 3071( 107,9 – 170 ) = 27018103,6 cm4 Momen lawan bagian atas komposit : Wa’
=
27018103,6 72,1
= 406967 cm3
Momen lawan bagian bawah komposit :
Wb’
=
27018103,6 107,9
= 245684 cm3
Penentuan Batas inti Balok Prategang :
Kb’
=
27018103,6 72,1x78401,05
= 107,9
Ka’
=
27018103,6 107,9x78401,05
= 31,94
Perbandingan modulus penampang balok dengan komposit : mb
=
(I x : Yb ) ( I x ': Yb ' )
= 0,89
ma
=
(I x : Ya ) ( I x ': Ya ' )
= 0,476
Tabel 5.7 Resume Analisa Penampang A
Uraian
ya 2
Precast Balok Composite
Ix
Wa 4
3
Wb
(cm)
(cm)
(cm )
(cm )
(cm3)
4773,75 88,86
71,14
15850408
178371
222812
7841.05 72,1
107,9
27018104
406967
245684
(cm )
Balok
yb
Pembebanan Balok Prategang :
1. Beban Mati Berat sendiri balok prategang ( q1 ) : q1
= Ac x γbeton pratekan ULS = 0,4774 m2 x 3.12 t/m3 = 1,489 t/m
Berat plat lantai ( q2 ) q2
= Aplat x γbeton bertulang ULS = 0,2m x 1,85m x 3,25 t/m3 = 1,203 t/m
Berat Pavement ( q3 ) : Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
q3
= A x γbeton aspal ULS
V - 25
= 0,05m x 1,85m x 2,2 t/m3
= 0,204 t/m Berat diafragma ( P ) : P
= Vdiafragma x γbeton bertulang ULS = 0,25 m x 1,67 m x 1,075 m x 3,25 t/m3 = 1,459 t Total beban q
= q 1 + q2 + q3 = 1,489 t/m +1,203 t/m + 0,204 t/m = 2,896 t/m
Total beban P
= 1,459 t
Pdiafragma
0,4 m 6,00 m
6,00 m 6,00 m
6,00 m 6,00 m 0,4 m
30.80 m Direncanakan dipasang 6 buah difragma dengan jarak antar diafragma 6,00m
P = 6 x 1,459 = 8,752 Ton
Reaksi Perletakan : VA
= VB = (2,896*30,8+8,752)*0.5 = 50,148 T
Momen Maximum : Mm
=(
1 1 X 2,896 x 30,82 ) + ( x 8,752 x 30,8 ) 8 4
= 430,545 tonm
2. Beban Hidup q
= 0,79 T/m2 x 1,85 = 1,4615 T/m
P
= 11,396 T
P
0,4 m
15,4 m
q
15,4 m 30,8 m
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
0,4 m
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
VA
= ( 1,4615 x 30,8 + 11,396 ) x 0.5 = 28,2051 T
Mh
=(
V - 26
1 1 x 1,4615 x 30,82 ) + ( x 11,396 x 30,8 ) 8 4
= 261,05 tonm Momen Total : MT
= = Mm + Mh = 430,545 + 261,05 = 691,595 tonm
MP
=
momen pada prategang akibat berat sendiri balok, plat dan balok diafragma sebelum komposit berfungsi (tanpa beban aspal dan beban hidup).
=(
1 1 (1,489 + 1,203) 30,82 ) + ( x 8,752 x 30,8) 8 4
= 346,278 tonm Mc
= Momen penampang komposit = MT - MP = 691,595 - 346,278 = 345,317 tonm
Perhitungan Gaya Prategang : Spesifikasi beton prategang ( K-500 ) f’c
= tegangan umur 28 hari = 50 Mpa
f’ci
= tegangan beton saat transfer (umur 14 hari) = 0,9 x 50 Mpa = 45 Mpa
Kondisi awal (setelah transfer tegangan, sebelum kehilangan tegangan) fti
= - 3,35 Mpa
fci
= 27 Mpa
KondIisi Akhir (pada saat beban mulai bekerja) ft
= - 3,54 Mpa
fc
= 22,5 Mpa
1. Perkiraan Awal Gaya Prategang F=
MT 691,595 = = 664,995 ton 0,65h 0.65 × 1,6
Kehilangan tegangan rata-rata untuk sistem post tensioning adalah 20%
→ FO =
F 664,995 = 0,8 0,8
= 831,244 ton
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 27
2. Mencari letak eksentrisitas (CGS) e1
=
fti × I X 33,5 × 15850,408 = = 7,189 cm 88,86 × 831,244 YA× FO
e2
=
MG 176,56 = → MG = 1/8 x1,489 x 30,802 = 176,56 tm 831,244 FO
= 0,21 m = 21 cm = e 1 + e 2 + Kb
e
= 7,189 + 21 + 37,365 = 65,554 cm < Yb = 71,138 cm Diambil eksentrisitas tendon (CGS), e = 66 cm 3. Perhitungan gaya prategang yang dibutuhkan Gaya prategang efektif : F
=
M P + (mb × M C ) 346,278 + (0,89 × 345,317 ) = 0,66 + 0,467 e + KA = 580,089 ton
Gaya prategang awal : FO =
580,089 0,8
= 725,11 ton
4. Kontrol Tegangan yang Terjadi Akibat gaya prategang awal : F e = 66 cm
F CGC CGS
fbottom
Ftop
=+
F0 e (1 + ) A KA
=+
66 725,11 ) = 0,366 t/cm2 (1 + 46,674 4773,75
=+
FO e (1 − ) A KB
=+
66 725,11 ) = - 0,116 t/cm2 (1 − 37,365 4773,75
Akibat gaya prategang efektif : F e = 66 cm
F CGC CGS
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
fbottom
=+ =
Ftop
F e (1 + ) A KA
66 580,089 ) = 0,293 t/cm2 (1 + 46,674 4773,75
=+ =
F A
(1 −
e ) KB
66 580,089 ) = - 0.093 t/cm2 (1 − 37.365 4773,75
Akibat berat sendiri balok prategang :
fbottom
V - 28
=-
q
MG 17656 =4773,75 × 46,674 A× KA
= - 0,079 t/cm2 ftop
=+
MG 17656 =+ 4773,75 × 37.365 A × KB
= 0,104 t/cm2 Akibat muatan total
fbottom
=-
q
MT 69159,5 =4773,75 × 46,674 A× KA
= - 0.3103 t/cm2 ftop
=+
MT 69159,5 =+ 4773,75 × 37.365 A × KB
= 0.215 t/cm2 Kombinasi tegangan : Keadaan awal (Gaya prategang awal + berat sendiri balok prategang) Serat atas (ft)
= - 0,116 + 0,104 = -0,012 t/cm2 = 1,2 Mpa < - 3,35 Mpa.........(ok) Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Serat bawah (fb)
V - 29
= 0.366 - 0,079 = 0,267t/cm2 = 26,7 Mpa < 27 Mpa.............(ok)
Akibat gaya prategang efektif (Gaya prategang efektif + muatan total ) = - 0.0963 + 0.215
Serat atas
= 0,2137 t/cm2 = 21,37 Mpa < 22.54 Mpa .........(ok) = 0,293 - 0.31
Serat bawah
= -0,0174 t/cm2 = -1,74 Mpa < -3,54 Mpa ............(ok) Perhitungan Kabel Prategang ( Tendon ) 1. Ukuran tendon Digunakan untaian kawat/strand “seven wire strand” dengan diameter setiap strand 0,5”. Luas tiap strand 129,016 mm2, jumlah strand 7. = 903,116 mm2
Luas tampang
= 9,031 cm2 = 19000 kg/cm2 = 19 ton/cm2.
Tegangan batas fpu
Gaya pra-penegangan terhadap beban Fpu
= fpu x luas tampang = 19 x 9,031 = 171,592 ton
Tegangan baja prategang, tegangan ijin menurut ACI : Tegangan saat transfer
: Tat
= 0,8 Tpu
Tegangan saat beton bekerja
: Tap = 0,7 Tpu
Jumlah tendon yang dibutuhkan : FO
= 725,11 t/cm2
n
=
FO 725,11 = = 4,02 0,7 × Fpu 0,7 × 171,592
≈ 4 buah 2. Perhitungan daerah aman tendon Untuk daerah aman tendon ditinjau terhadap tiga kondisi : 1. Kondisi saat transfer dan gaya prategang awal Peninjauan dilakukan setiap interval 385 cm
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
a1 =
V - 30
MG F0
Keterangan :
→
MG
= 0.5 q L x – 0.5 q x2
a1
= Jarak titik berat tendon dibawah kern atas ( kt’)
FO
= 725,11 t/cm2
q = 1,489 t/m
Tabel 5.8. Perencanaan daerah aman tendon saat tranfer tegangan Titik Tinjau
Jarak Langsung (m)
Momen (Mg) kNm
Jarak (a1) (cm)
Batas Bawah (BB)
x1
0
0
0
33.773
x2
3.85
77.25
10.65
23.123
x3
7.7
132.42
18.26
15.513
x4
11.55
165.53
22.83
10.943
x5
15.4
176.57
24.35
9.423
2. Kondisi saat beton bekerja penuh a2
=
MT F
Keterangan : a2
= Jarak titik berat tendon dibawah batas bawah kern ( kb’)
F
= 580,089 t/cm2
MT
= MG + M setelah kehilangan gaya pratekan dan lantai dicor
Tabel 5.9. Perencanaan daerah aman tendon saat beton bekerja penuh Titik Tinjau
Jarak Langsung (m)
Momen (Mg) kNm
Jarak (a1) (cm)
Batas Atas (BA)
x1
0
0.00
0.00
40.16
x2
3.85
139.66
19.26
20.90
x3
7.7
239.41
33.02
7.14
x4
11.55
299.27
41.27
-1.11
x5
15.4
319.22
44.02
-3.86
Perhitungan Kehilangan Gaya Prategang Kehilangan tegangan dapat diakibatkan oleh beton maupun tendonnya (bajanya). Jenis-jenis kehilangan tegangan adalah sebagai berikut : 1) Akibat tegangan elastis beton 2) Akibat rangkak beton Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 31
3) Akibat susut beton 4) Akibat relaksasi baja. Pada perencanaan jembatan Tanggi
ini perhitungan kehilangan tegangan
menggunakan rumus-rumus dan ketentuan-ketentuan pada “Desain Struktur Prategang” TY LIN. 1. Akibat tegangan elastis beton Dari hasil perhitungan sebelumnya diperoleh : As
= 6*903,1 = 5418,699 mm2
Ac
= 4773,75 cm2 = 477375 mm2
FO
= 725,11 ton = 7251100 N
Es
= 200000 Mpa
Ec
= 3,64 104 Mpa
Ic
= 2,7 1011 mm4
e
=660 mm
MG
= 176,56 tm = 1,77 109 Nmm
n
=
Es = 5,49 Ec
Fpo
=
Fo 725110 = = 133,816 N/mm2 As 5418,7
Fcs
=
Fo Fo * e 2 M G * e + − Ac I I
725110 725110 * 66 2 17700000 * 66 = + − 4773,75 15850408,17 1585048,17 = 151,895 + 199,274 – 73,702 = 277,467 kg/cm2
= 27,747 MPa
Maka : ∆fpES = 5,490 x 277,467
= 1523,29 kg/cm2
Pengurangan nilai Pi digunakan reduksi 10 %, maka : ∆fpES = 0,9 x 1523,29 kg/cm2 = 1370,961 kg/cm2
= 137,096 MPa
Karena ada 6 buah tendon ES
= 0.5 x 137,096 MPa = 68,548 Mpa
2. Akibat rangkak beton ( Creep Losses ) ∆fpCR
= Kcr
Eps ( fcs − fcsd ) Ec Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 32
Kcr
= untuk struktur pasca tarik, koefisien rangkan beton 1,6
Fcsd
=
`
= 14,407 MPa
Fcs
= 27,747 MPa
Mp * e 3,46. 10 7 x66 = 15850408,17 I
= 144,072 kg/cm2
Maka, ∆fpCR
= Kcr ∗ n ∗ ( fcs − fcsd ) = 1,6 x 5,49 x (27,747 - 14,407 ) = 117,179 MPa
3. Akibat susut beton ( Shrinkage ) ∆fpSH = €SH x Eps Dimana : €SH
= 0,0005 = jumlah tegangan susut sisa yang mengurangi besar 0,0005 setelah umur beton 28 hari baru dilaksanakan kabel, pada saat tersebut susut beton mencapai 40%
Eps
= 2.000.000 kg/cm2
Maka, ∆fpSH
= 0,0005 x 2.000.000 x 40% = 400 kg / cm2 = 40 Mpa
4. Akibat relaksasi baja
⎞ Log t ⎛ f ' pi ⎜⎜ − 0.55 ⎟⎟ 10 ⎝ fpu ⎠
∆fpR
= fpi x
fpi
= 0.75 x fpu = 0.75 x 19.000 = 14250 kg / cm2
Pengurangan gaya akibat relaksasi adalah 17% f’pï
= (1- 0.17 ) x 14250 = 11827.5 kg / cm2
= 1182.75 Mpa
Waktu durasi pada saat relaksasi diambil selama 5 tahun t
= 5 x 365 x 24 = 43800 jam
Maka, Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
∆fpR
=14250
V - 33
Log 43800 ⎛ 1182.75 ⎞ − 0.55 ⎟ ⎜ 10 ⎝ 19000 ⎠
= 479.727 kg/ cm2 = 47.973 Mpa Kehilangan Gaya Prategang Total : Dari hasil perhitungan 4 macam kehilangan gaya prategang yang terjadi pada beton dan baja, maka diperoleh kehilangan gaya prategang total sebesar : Kehilangan Total
= ES + CR + SH + RE = 68,548 MPa + 117,179 MPa + 40 Mpa + 47.973 MPa = 273.7 Mpa
Perencanaan Tulangan Balok Prategang 1. Perhitungan tulangan utama Penulangan Balok prategang didasarkan atas pengangkutan 2 titik. = 0.5 q (0,209.L)2
Mu
= 0.5 1.489 (0,209*30.8)2 = 3.085x106 Nmm Direncanakan tulangan pokok D20 dan sengkang D10. d
= h – p - Øsengkang – ½ Øtul. pokok = 1600 – 40 – 10 – (0,5 x20 ) = 1540 mm
3.085 * 10 6 = 0,0055 Mpa 1000 * 1540 2
Mu b*d2
=
Mu b*d2
= 0,8 ρ fy (1 – 0,0588 ρ
0,0055
= 0,8 ρ 320 (1 – 0,0588 ρ
ρ
= 0,00003
ρmin
=
fy ) f 'c
320 ) 60
1,4 1,4 = = 0,0044 fy 320
ρmin > ρ maka dipakai ρmin = 0,0044 As
=ρbd = 0,0044*100*1540 = 6737,5 mm2
Maka digunakan tulangan 22 D 20 (As = 6908 mm2 )
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 34
2. Perhitungan tulangan geser balok prategang Gaya lintang akibat beban mati (VD) Akibat gelagar
= 0,5 q L
= 0,5 *1489 *30,8 = 22930,60 kg
Akibat diafragma
= 0,5 P
= 0,5 *8752
Akibat plat lantai
= 0,5 q L
= 0,5 *1203*30,8 = 18526.2 kg VD
= 4376
kg
= 45832.8 kg = 458328 N
Gaya lintng akibat beban hidup (VL) Akibat beban D
= 0.5 P
= 0,5*11396
= 5698 kg
Akibat angin
= 0,5 q L
= 0,5 *194*30,8
= 2987,6 kg
VL
= 8685,6 kg = 86856 N
Vu
= V D + VL = 458328 N + 86856 N = 545184 N
d
= Tinggi efektif balok = 1700 – 40 = 1660 mm
Vc
= gaya lintang yang ditahan oleh beton
Untuk perhitungan Vc ini, harus dilihat dari dua hal yaitu retak akibat geseran pada badan penampang (Vcw) dan retak miring akibat lentur (Vci). Nantinya nilai Vc adalah nilai terkecil dari Vcw dan Vci. Retak akibat geseran pada badan penampang
f ' c + 0,3*fpc)*bw*d + Vp
Vcw
= (0,29*
Vp
= komponen vertikal dari gaya prategang
Vp
= Fo *tg α
52 15400
= 725110 * = 2448,42 N Bw
= 18 cm = 180 mm
Fpc
=
F 580,890 = 4773,75 Ac
= 0,122 T/cm2 = 12,2 N/mm2 Vcw
= (0,29*
f ' c + 0,3*fpc)*bw*d + Vp
= (0,29* 50 + 0,3*12,2)*180*1660 + 2448,42 Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 35
= 1605987,614 N Retak miring akibat lentur (Vci)
Vt * Mcr M max
Vci
= 0,05*bw*d*
f 'c +
Mcr
=
Ic' *(0,5* Yt'
f ' c + fpc)
=
2,7 *1011 *(0,5* 50 + 12,2) 72,1
= 58,9 108 Nmm Menurut buku “Struktur Beton Pratekan Ir. Han Aylie” tegangan terbesar terdapat pada 0.25 L dari tumpuan. x
= 0,25*30,8 = 7,7 m = 770 cm
M max Vt
Vci
=
L * x − x2 L − 2* x
=
3080 * 770 − 770 2 = 1155 cm = 11550 mm 3080 − 2 * 770
= 0,05*180*1560* 50 +
58,9 *10 8 11550
= 609234,5 N Jadi dipakai Vc = Vci = 609234,5 N
Φ Vs
= Vu - Φ Vc
Φ
= vaktor reduksi kekuatan = 0,6
0,6 Vs
= 545184– 0,6 *609234,5
Vs
= 299405,5 N
Tulangan rencana sengkang D10 (As = 157 mm2) S
=
Av * fy * d Vs
=
157 * 320 *1660 = 261,76 mm ≈ 300 mm 299405,5
Jadi dipakai tulangan sengkang D 10-300 mm.
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 36
Gambar 5.17. Tulangan Balok Prategang End Block Akibat stressing maka pada ujung balok terjadi tegangan yang besar dan untuk mendistribusikan gaya prategang tersebut pada seluruh penampang balok, maka perlu suatu bagian ujung block (end block) yang panjangnya maksimal sama dengan tinggi balok dengan seluruhnya merata selebar flens balok. Pada bagian end block tersebut terdapat dua macam tegangan yang berupa : 1. Tegangan tarik yang disebut Bursting Zone terdapat pada pusat penampang di sepanjang garis beban. 2. Tegangan tarik yang tinggi yang terdapat pada permukaan ujung end block, yang disebut Spalling Zone (daerah yang terkelupas). Untuk menahan tegangan tarik di daerah Bursting Zone digunakan sengkang atau tulangan spiral longitudinal. Sedangkan untuk tegangan tarik di daerah spalling Zone digunakan Wiremesh atau tulangan biasa yang dianyam agar tidak terjadi retakan. Perhitungan besarnya gaya yang bekerja pada end block adalah berupa pendekatan. Panjang end block < h Diambil panjang end block = 1000 mm Gaya yang terjadi pada end block dicari dengan rumus sebagai berikut : Angkur tunggal : 3
To
⎡ (b − b1 ) ⎤ = 0,04*F + 0,20* ⎢ 2 ⎥ *F ⎣ (b2 + b1 ) ⎦ Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Angkur majemuk : 3
To
⎡ (b − b1 ) ⎤ = 0,20* ⎢ 2 ⎥ *F ⎣ (b2 + b1 ) ⎦
Ts
=
F * (1 − γ ) 3
Dimana :
To
= gaya pada Spalling Zone
Ts
= gaya pada Bursting Zone
F
= gaya prategang efektif
b1,b2 = bagian-bagian dari prisma 1. Perhitungan Tulangan pada daerah spalling zone Prisma 1
580089 = 145.022 ton 4
F1
=
b1
= 25 cm
b2
= 11cm
Prisma 2
580089 = 145.022 ton 4
F2
=
b1
= 11cm
b2
= 27,5 cm
Prisma 3
580089 = 145.022 ton 4
F3
=
b1
= 27,5 cm
b2
= 11cm
Prisma 4
580089 = 145.022 ton 4
F4
=
b1
= 11 cm
b2
= 25 cm
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 37
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 38
Perhitungan tegangan yang terjadi pada permukaan End Block dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 5.11. Perhitungan tegangan pada permukaan end block. Jarak dari angkur
surface force
Prisma
F ton
3
⎡ (b − b1 ) ⎤ 0,04 F 0.2* ⎢ 2 ⎥ *F ⎣ (b2 + b1 ) ⎦
b1
b2
1
25
11
145.022
5.801
-1.70585
2 3 4
11
27.5
145.022
5.801
2.283145
27.5
11
145.022
5.801
-2.28315
11
25
145.022
5.801
1.705849
Dari tabel diatas didapatkan : To1 max = To2 max = 5.801 ton To1
max
ditahan oleh Net Reinforcement yang ditempatkan di belakang plat
pembagi. Digunakan tulangan dengan fy = 320 Mpa As
=
58010 = 181.281 mm2 320
Digunakan tulangan 6 D 13. To2 max ditempatkan di belakang dinding end block dan digunakan tulangan 7 D 13. 2. Perhitungan Tulangan pada daerah bursting zone Bearing angkur yang digunakan mempunyai ukuran 10½” x 10½” ( 26.7 cm x 26.7 cm ). Tabel 5.12. Perhitungan Tulangan pada daerah bursting zone Bursting Area No
Uraian
1
Gaya Prategang ( F )
2
Sisi Prisma ( b = b1 + b2 )
3
prisma 1
prisma 2
prisma 3
prisma 4
145.022
Sat
145.022
145.022
145.022
ton
36
38.5
23
23
m
Lebar bearing ( 2b )
0.267
0.267
0.267
0.267
m
4
gamma
0.007
0.007
0.012
0.012
5 6
Bursting force Koefisien reduksi Angku miring Ts' = 1.1 x Ts Fy As = Ts' / fy Tulangan terpasang Luas tulangan terpasang
47.982 1
48.005 1
47.779 1
47.779 1
ton
52.780 320 0.165 4 200.960
52.806 320 0.165 4 200.960
52.557 320 0.164 4 200.960
52.557 320 0.164 4 200.960
ton Mpa
7 8 9 10 11
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
mm2
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Gambar 5.18. Penulangan daerah spalling zone dan bursting zone 5.3.1.4. Balok Diafragma
Gambar 5.19. Dimensi balok diafragma 1. Perhitungan Balok diafragma Dimensi : h
Ix
= 88 cm
P
= 185 cm
L
= 25 cm
=
1 *250*8803 12
= 1,419 * 1010 mm4 Kt – Kb =
Ix 1,419 * 1010 = = 146,5 mm 88 * 250 * 880 / 2 A * Cb
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 39
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 40
2. Pembebanan diafragma Berat sendiri
= 0,25*0,88*3,25 = 0,715 T/m2 = 7,15 N/mm2
Momen yang terjadi
=
1 *q*L2 12
= 2039239,58 Nmm Gaya lintang
= 0.5 *q*L = 0.5 * 7,15 *1850 = 6613,75 N
3. Perhitungan momen kritis balok diafragma Perhitungan meomen kritis balok diafragma dihitung terhadap terjadinya keadaan yang paling ekstrim, yaitu pada kondisi di mana salah satu lajurnya terdapat beban kendaraan yang maksimum sedangkan lajur yang lain tanpa beban kendaraan. Pada diafragma tengah dikuatirkan akan pecah akibat momen yang terjadi, yang diakibatkan oleh perbedaan deformasi pada gelagar yang saling berdekatan. Diketahui : Tinggi balok (h) = 880 mm Mutu beton (f’c) = 35 Mpa Tebal balok (t) = 250 mm Selimut beton
= 40 mm
1 880 = 2,933 mm 300
∆maks
=
Ec
=4700 35 = 2,78 104 Mpa
∆maks
=
M * L2 6 * Ec * I
M
=
6 * Ec * I 6 * 2,78 * 10 4 * 1,419 * 1010 * ∆maks = *2,933 L2 1850 2
= 6,9 *108 Nmm 3. Tegangan izin Balok Diafragma F’c = 35 Mpa F’ci = 0,9 * 35 = 31,5 Mpa 1. Kondisi awal (sesudah transfer tegangan) σA
= - f ti Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
=- (-0,5 = 0,5*
V - 41
f ci )
31,5
= 2,806 Mpa = 28,06 kg/cm 2 σB
= -0,6*f’ci = -0,6 * 31,5 = -18,9 Mpa = 189 kg/cm 2
2.
Kondisi Akhir pada saat beban mulai bekerja σ B = -0,45*35 =-15,75 Mpa = -157,5 kg/cm 2 σA
= -ft = -( − 0,5 f 'C ) = 0,5 35 = 2,958 Mpa = 29,58 kg/cm 2
4. Perhitungan gaya pratekan yang dibutuhkan
M 6,9 * 10 8 = = 21,38 N/mm2 1 W 2 * 250 * 880 6
σ
=
P
=σ*A = 21,38 * 250 *880 = 4686000 N
Direncanakan menggunakan dua buah tendon sehingga gaya prategang efektifnya menjadi : P
= 2*F
4686000 = 2* F F
= 2343000 N
5. Perhitungan gaya prategang awal Fo
=
Fo 2343000 = = 2928750 N 0,8 0,8
Kontrol Tegangan 1. Akibat momen kritis fbottom =
MT 2039239,58 = 250 * 880 * 146,5 A× KA Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 42
= 0,063 Mpa ftop
=-
MT 2039239,58 =250 * 880 * 146,5 A × KB = - 0,063 Mpa
2. Akibat gaya prategang awal fbottom = -
Fo 2928750 =250 * 880 A
= - 2,31 Mpa ftop
=-
Fo 2928750 =250 * 880 A
= - 2,31 Mpa 3. Akibat gaya prategang efektif fbottom = -
F 2343000 =250 * 880 A
= - 2,65 Mpa ftop
=-
F 2343000 =250 * 880 A
= - 2,65 Mpa 6. Kombinasi Tegangan Keadaan awal (a + b) Serat atas (ft)
= - 0,063 – 2,31 = - 2,373 Mpa < - 18,9 Mpa.........(ok)
Serat bawah (fb)
= 0,063 - 13,31 = - 2,247 Mpa < 2,806 Mpa.............(ok)
Akibat gaya pratekan efektif (a + c) Serat atas
= - 0,063 - 2,65 = - 2,713 Mpa < -15,75 Mpa .........(ok)
Serat bawah
= 0,063 - 2,65 = -2,587 Mpa < 2,958 Mpa ............(ok)
8. Perhitungan tendon balok diafragma Digunakan untaian kawat/strand “seven wire strand” dengan diameter setiap strand 0,5”. Luas tiap strand 129,016 mm2, jumlah strand 7. Luas tampang
= 903,116 mm2 = 9,031 cm2
Tegangan batas Tpu = 19000 kg/cm2 = 19 ton/cm2. Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 43
Gaya prapenegangan terhadap beban Fpu
= Tpu * luas tampang = 19 * 9,031 = 171,592 ton
Tegangan baja prategang, tegangan ijin menurut ACI : 1. Tegangan saat transfer
: Tat
= 0,8 Tpu
2. Tegangan saat beton bekerja
: Tap = 0,7 Tpu
Jumlah tendon yang dibutuhkan : F
= 2343000 N = 234,3 t
FO
= 2928750 N = 292,8 t
n
=
FO 292,8 = = 1,99 ≈ 2 0,7 × 171,592 0,7 × Fpu
9. Perhitungan tulangan balok diafragma Perhitungan tulangan balok diafragma dihitung terhadap terjadinya keadaan yang paling ekstrim, yaitu pada kondisi di mana salah satu lajurnya terdapat beban kendaraan yang maksimum sedangkan lajur yang lain tanpa beban kendaraan. Pada diafragma tengah dikuatirkan akan pecah akibat momen yang terjadi, yang diakibatkan oleh perbedaan deformasi pada gelagar yang saling berdekatan. Diketahui : Tinggi balok (h) = 880 mm Mutu beton (f’c) = 35 Mpa Tebal balok (t) = 250 mm Selimut beton ∆maks = Mu
= 40 mm
1 *880 = 2,933 mm 300
=
M 0,8
=
6,9 * 10 8 0,8
= 8,625*108 Nmm Direncanakan tulangan pokok D13 dan sengkang D8. d
= h – p - Dsengkang – 0,5 D tul. pokok = 880 – 40 – 8 – 0,5 * 13 = 825,5 mm
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 44
8,625 * 10 8 = 5,062 Mpa 250 * 825,5 2
Mu b*d2
=
Mu b*d2
= 0,8 ρ fy (1 – 0,588 ρ
5,062
= 0,8 ρ 320 (1 – 0,588 ρ
ρ
= 0,006
ρmin
=
fy ) f 'c 320 ) 35
1,4 1,4 = = 0,0044 fy 320
ρ > ρmin maka dipakai ρmin = 0,006 As
=ρbd = 0,006 * 250 * 825,5 = 1238,25 mm2
Maka digunakan tulangan pokok 10 D 13 (As = 1327,32 mm2)
Gambar 5.20. Layout Tendon Diafragma 5.3.1.5. Bearing Pad ( Elastomer ) Perletakan direncanakan menggunakan elastomer dengan dimensi yang dipesan sesuai permintaan. Dimensi rencana ( 40 x 45 x 4.5 ) cm.
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
10
40
V - 45
10 4.5 10.5
60 Gambar 5.21. Bearing Pad Digunakan : CPU Elastomeric Bearing tebal 45 mm isi 3 plat baja 3 mm Kuat tekan = 56 kg/cm2 Kuat geser = 35 kg/cm2 CPU Bearing Pad / strip tebal 20 mm Kuat geser = 2.11 kg/cm2 Beban yang bekerja : Vmax = D Total = 679.38 kN = 67938 kg Beban Horizontal Hmax = 25.27 kN = 2527 kg Pengecekan terhadap beban vertikal : f
=
Vmax A
=
67938 45 * 40
= 37.743 kg/cm2 ≤ 56 kg/cm2 Pengecekan terhadap geser : f
=
H max A
=
2527 45 * 40
= 1.404 kg/cm2 ≤ 35 kg/cm2 Pengecekan terhadap CPU Bearing Pad / strip : Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
f
=
5% * H max A
=
5% * 2527 45 * 40
V - 46
= 0.070 kg/cm2 ≤ 2.11 kg/cm2 5.3.1.5. Shear Connector Karena hubungan antara lantai jembatan dengan gelagar beton ptategang merupakan hubungan komposit, dimana dalam hubungan ini, lantai dengan gelagar beton tidak dicor dalam satu kesatuan, maka perlu diberi penahan geser agar hubungan antara lantai dengan gelagar beton dapat bekerja secara bersamaan dalam menahan beban. Direncanakan : Diameter angkur
: 2D16 ( 2 kaki )
Tinggi angker masuk ke pelat
: HSC-P = 17 cm
Tinggi angker masuk ke gelagar
: HSC-G = 27 cm Shear Connector D16
Pelat f’c = 350 kg/cm2
20
17 27
Ytk = 107.9
180 Ybk = 72.1
Gelagar f’c = 500
Gambar 5.24. Shear Connector 1. Menghitung kekuatan angkur Kekuatan q buah stud shear connector (Bina Marga) :
H ≥ 5.5 d
Q = 55 * d2 *
f 'c
H < 5.5 Q = 10 * d2 * d 15,4 m
f 'c
Angkur yang masuk ke plat : Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
17 = 10,63 ≥ 5,5 1.6
Q = 55 * 1,62 *
Dipakai 2 kaki
Q = 5268,25 kg
V - 47
350 = 2634,13 kg
Angkur yang masuk ke gelagar :
27 = 16,88 ≥ 5,5 1.6
Q = 55 * 1,62 *
Dipakai 2 kaki
Q = 6296,76 kg
500 = 3148,38 kg
2. Menghitung jarak dan jumlah angkur Jarak angkur
: s =
Q q
Kekuatan shear connector per panjang 1 m (lungitudinal shear connector) : q =
Dx * Sx p Ix
Besar Gaya Lintang (Dx) pada jarak tinjauan :
54518 4
54518 4 kg 15 4 m
15 4 m 30 8 m
Untuk L = 3,85 m
D = 27259,2 kg = 27259 ton
Untuk L = 7,7 m
D = 13629,6 kg = 13629 ton
Statis Momen bagian pelat : Sxpelat = Ap * (Ytk – ½ * hp) = 153.55 * 20 * (107,9 – ½ * 20) = 300650.9 cm3 Momen Inersia komposit : Ixk
= 27018103,6 cm4
Jarak shear connector tiap bagian setengah bentang dihitung dalam tabel berikut : Tabel 5. 13. Jarak shear connector tiap bagian setengah bentang Jarak (m)
Dx (kg)
Sx (cm3)
Ixk (cm4)
Q (kg)
q (kg/cm)
S (Q/q) (cm)
0 3.85 7.7
54518.4 27259.2 13629.6
762363.8 762363.8 762363.8
27018103.6 27018103.6 27018103.6
6296.76 6296.76 6296.76
1538.33 769.17 384.58
4.09 8.19 16.37
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
4.09 cm
16.37 cm
8.19 cm
3.85 m
V - 48
32.74 cm
3.85 m
3.85 m
3.85 m
15.4 m Gambar 5.25. Penempatan Shear Connector 5.3.1.7. Deck Slab Direncanakan : Menggunakan beton K-225 L = 100 cm P = 170 cm t = 7 cm
Pembebanan : a. Plat lantai kendaraan
: 0,2*1,7*3,25 = 1,17 T/m
b. Lapisan Aspal
: 0,05*1,7*2,2 = 0,198 T/m
c. Berat sendiri
: 0,07*1,7*3,25= 0.,4095 T/m
qtot
= 1,7775 T/m
M
=
1 qtot*L2 8
=
1 *1,775*12 8
= 0,222 Tm = 222 kgm = 2220000 Nmm I
=
1 1 b*h2 = 1700*702= 735 000 mm 12 12
Ec =4700 22,5 = 2,23 104 Mpa Lendutan maksimum ∆ maks
=
1 1 L= 1700 = 5,667 mm 300 300
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
∆
Mu
V - 49
=
M * L2 6 * Ec * I
=
2,2 * 10 6 * 1700 2 = 2,257 mm > 5,667 mm.......ok 6 * 2,23 * 10 4 * 735000
=
M 0,8
=
2,22 * 106 0,8
= 2,75*106 Nmm Direncanakan tulangan pokok D13 d
= h – p– 0,5 D tul. pokok = 70 – 40 – 6,5 = 23,5 mm
2,75 * 106 = 4,979 Mpa 1000 * 23,52
Mu b*d2
=
Mu b*d2
= 0,8 ρ fy (1 – 0,0588 ρ
fy ) f 'c
4,979
= 0,8 ρ 320 (1 – 0,0588 ρ
320 ) 22,5
214,08 ρ2 – 256 ρ + 4,979 = 0 p
= (256 +247,532):2*214,08 = 0,0019
ρmin
=
1,4 1,4 = = 0,0044 fy 320
ρmin > ρ maka dipakai ρmin = 0,0044 As
=ρbd = 0,0044*1000*23,5 = 103,4 mm2
Maka digunakan tulangan pokok 6 D 13 (As = 796 mm2)
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 52
5.3.2. Perhitungan Struktur Bawah 5.3.2.1. Perancangan Abutment Data-data yang dipakai dalam perencanaan struktur bangunan bawah antara lain : Data Tanah Dari data hasil penyelidikan tanah, dapat disimpulkan bahwa :
1) Dari hasil ke-2 titik sondir S.1 dan S.2 menunjukkan ketidaksamaan dimana untuk sondir 1 ( S.1 ) lapisan tanah keras terdapat pada kedalaman -3,60 meter dari bahu jalan dan untuk sondir 2 ( S.2 ) lapisan tanah keras terdapat pada kedalaman -3,00 meter dari permukaan tanah bahu jalan. 2) Dari hasil titik bor tangan B.1 pada lokasi penelitian secara umum lapisan tanah lanau kepasiran terdapat pada kedalaman -0,50 meter sampai -3,50 meter. 3) Dari hasil boring mesin ( BH. 1 ) lapisan tanah dari kedalaman -7,00 meter sampai 23,00 meter terdapat lapisan pasir kerikilan terurai dengan nilai N SPT = 49 sampai N SPT = 58. 4) Muka air tanah (MAT) sampai pada kedalaman -7,00 meter dari muka tanah. 5) Sifat tanah pada daerah untuk abutment dengan spesifikasi sebagai berikut : B1 0 – 1 m
γd= 1,2914gr/cm3
φ1=15 0 C = 0.11 kg/cm2
1- 3m
γd= 1,4242 gr/cm3
φ1=23 0 C = 0.19 kg/cm2
Pelat Injak
aspal
a g re g a t 0.5500
p la t in ja k
Gambar 5.23. Pelat Injak Pembebanan Pelat Injak Berat aspal
= 2250 × 0,05 × 1
= 112,5
kg/m
Berat agregat
= 1450 × 0,55 × 1
= 725,00
kg/m
Berat air hujan
= 1000 × 0,1 × 1
= 100,00
kg/m
Berat pelat sendiri
= 2500 × 0,2 × 1
= 500,00
kg/m
Berat Total (q)
= 1437,50
kg/m
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 53
= 1 / 8 × q × L2
Mmaks
= 1 / 8 × 1437,50 × 2,5 2 = 1123,05 kgm Beban terpusat (P) : P
= 10/0,6 = 16,667 T = 16667 kg = 1/ 4 × P × L
Mmaks
= 1 / 4 × 16667 × 2,5 = 10416,875 Kgm M total
= 1123,05 + 10416,875 = 11539,925 kgm = 115,39925 KNm
Penulangan Pelat Injak F’c
= 35 MPa
Fy
= 400 MPa
B
= 100 cm
H
= 20 cm
D
= 20 – 4 – ½ (1,6) = 15,2 cm
K
=
Mu b×d2
=
115,399 1,00 × 0,152 2
= 4994,763 kN/m2 ρ
= 0,017679 (interpolasi tabel 5.1.e Grafik dan Tabel Perhitungan
Beton Bertulang) ρmin
= 0,0018 (Tabel 7. Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang)
ρmax
= 0,0271 (tabel 8 Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang)
ρmin < ρ < ρmax, 0,0018 < 0,017679 < 0,0271 sehingga: Asl
= ρ × b × d × 10 6 = 0,017679 × 1 × 0,152 × 10 6 = 2687,208 mm2
Untuk fy
= 240 Mpa, tulangan pembagi (As):
As
=
0,25 × b × 100 100
=
0,25 × 1000 × 200 100
= 500 mm2 Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Dipilih: Tulangan utama Ø16 – 75 (As = 2681 mm2) Tulangan pembagi Ø10 – 150 (As = 524 mm2)
Gambar 5.24. Denah Penulangan Pelat Injak Pembebanan abutment Gaya-gaya yang bekerja pada abutment antara lain : Beban Mati meliputi : a. Berat sendiri b. Beban mati bangunan atas c. Gaya akibat beban vertikal tanah Beban Hidup meliputi : a. Beban hidup bangunan atas b. Gaya horisontal akibat rem dan traksi c. Gaya akibat tekanan tanah aktif d. Gaya gesek tumpuan bergerak e. Gaya gempa f.
Beban angin
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 54
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 55
Beban Mati 1. Berat sendiri
10.00
CL
A
Gambar 5.25. Bagian-bagian abutment dan letak titik beratnya Tabel 5. 14. Pembebanan abutment akibat berat sendiri Bagian 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Gaya Vertikal Vs (ton) 0.3 0.8 0.7 0.5 2 1.2 1.2 1.2 0.9 3 3 3
x x x x x x x x x x x x
0.8 0.5 0.2 1.6 0.5 0.7 0.9 0.4 4.7 0.6 0.6 6.5
x x x x x x x x x x x x
3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25
x
0.5
x
0.5
x x
0.5 0.5
0.78 1.3 0.455 2.6 3.25 1.365 3.51 0.78 13.7475 2.925 2.925 63.375
V total
97.013
Jarak (m) 3.85 3.95 4.05 3.40 2.10 3.73 3.05 2.47 3.05 4.00 1.73 3.25 Momen Total
Untuk lebar 9 m, maka : Vs
= 97.013*9
= 1067.143 T
Ms
= 324.79*9
= 3572.69 Tm
Jarak titik berat abutment terhadap titik A : X
=
∑ Mx = 3572.69 ∑ Berat 1067.143
=
3.3479 m
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Momen ( tm ) 3.00 5.14 1.84 8.84 6.83 5.09 10.71 1.93 41.93 23.40 10.12 205.97 324.79
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 56
Momen yang terjadi terhadap titik A : Mg
=
∑ Mx = 3572.69 Tm
Tabel 5.15. Pembebanan abutment akibat berat sendiri untuk perhitungan Sumuran Momen Bagian Gaya Vertikal Vs (ton) Jarak ke CL ke CL (m) ( tm ) 1 0.3 x 0.8 x 3.25 0.78 0.80 0.62 2 0.8 x 0.5 x 3.25 1.3 0.90 1.17 3 0.7 x 0.2 x 3.25 0.455 1.05 0.48 4 0.5 x 1.6 x 3.25 2.6 0.35 0.91 5 2 x 0.5 x 3.25 3.25 0.15 0.49 6 1.2 x 0.7 x 3.25 x 0.5 1.365 0.68 0.93 7 1.2 x 0.9 x 3.25 3.51 0.00 0.00 8 1.2 x 0.4 x 3.25 x 0.5 0.78 0.58 0.45 9 0.9 x 4.7 x 3.25 13.7475 0.00 0.00 10 3 x 0.6 x 3.25 x 0.5 2.925 0.95 5.56 11 3 x 0.6 x 3.25 x 0.5 2.925 1.32 7.72 12 3 x 6.5 x 3.25 63.375 0.2 12.68 V total
97.013
Momen Total
31.01
Untuk lebar 9 m, maka : Vs
= 97.013*9
= 1067.143 T
Ms
= 31.01*9
= 341.11 Tm
2. Beban mati akibat konstruksi atas Pembebanan akibat beban mati bangunan atas adalah : Beban aspal
: 0,05*7*30,8*2,2
= 30,492 ton
Beban air hujan : 0,05*9*30,8*1,0
= 13,950 ton
Beban plat lantai
: 0,2*11*30,8*3,25= 220,22 ton
Beban sandaran: 2*(0,25*0,2 *30,8)*3,25 + 2*(30,8/2+1)*0,9*0,2*0,15*3,25 + 2*(30,8/2+1)*0.25*0.12*3,14*0,2*3,25
= 13,39 ton
Beban balok prestress : 0,4775*30,8*3,15*5 = 231,635 ton Beban diafragma
: 1,459 *3*6
Total
= 525,347 ton
Jadi total beban mati untuk abutment : 0,5*525,347
=
= 15,66 ton 262,674 ton
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
P = 262,674 T
CL Gambar 5.26. Pembebanan abutment akibat beban mati bangunan atas Pm
=
262,674 T
Lengan terhadap G (x) = 3,05 m Momen terhadap G : Mg
=
x × Pm
=
3,05 × 262,674
=
801,156 Tm
Lengan terhadap CL (x) = 0,165 m Momen terhadap CL : Mg
=
x × Pm
=
0,165 × 262,674
=
35,9 Tm
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 57
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 58
3. Beban mati akibat timbunan tanah diatas pondasi abutment
1 0 .0 0
CL Gambar 5.27 Pembebanan abutment akibat beban vertikal tanah timbunan Untuk tanah timbunan digunakan tanah pada kedalaman 1-3 m, karena γd – nya tertinggi dari kedalaman yang lain. γd
= γd
= 1,4242 gr/cm3
= 1,4242 T/ m3
Tabel 5.16. Pembebanan abutment timbunan tanah diatas pondasi Bagian 1 2 3 4 5 6
Gaya Vertikal Vs (ton) 2.50 2.30 2.30 0.50 3.00 3.00
x x x x x x
0.80 2.00 1.20 1.20 4.70 0.60
x x x x x x
1.42 1.42 1.42 1.42 1.42 1.42
x
0.50
x
0.50
2.85 6.55 3.93 0.43 20.08 1.28 35.12
Jarak ke A (m) 5.05 5.15 5.15 3.83 5.00 5.50
Untuk lebar 9 m, maka : Vs
= 35,12*9
= 386,32 T
Ms
= 177,46 *9
= 1952,06 Tm
Jarak titik berat timbunan terhadap titik A adalah : X
=
∑ Mx = 1952,06 ∑ Berat 386,32
=
5,05 m
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Momen thdp A ( ton m ) 14.38 33.74 20.24 1.64 100.41 7.05 177.46
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 59
Momen terjadi terhadap A : Mg
=
∑ Mx =
1952,06 Tm
Tabel 5.17. Pembebanan abutment timbunan tanah diatas pondasi dengan momen terhadap CL Bagian 1 2 3 4 5 6
Gaya Vertikal Vs (ton) 2.50 2.30 2.30 0.50 3.00 3.00
x x x x x x
0.80 2.00 1.20 1.20 4.70 0.60
x x x x x x
1.42 1.42 1.42 1.42 1.42 1.42
x
0.50
x
0.50
2.85 6.55 3.93 0.43 20.08 1.28 35.12
Jarak keCL (m) 2.20 2.30 2.30 0.78 1.95 1.45
Momen thdp CL ( ton m ) 6.27 15.07 9.04 0.33 39.16 1.86 71.73
Untuk lebar 9 m, maka : Vs
= 35,12*9 = 386,32 T
Ms
= 71,73*9= 789,03 Tm
Jarak titik berat timbunan terhadap titik CL adalah : X
=
∑ Mx = 789.03 ∑ Berat 386.32
= 2,04 m
Beban Hidup 1. Beban hidup bangunan atas Beban merata ‘D’
: 0,79*30,8*5,5 +0,5*0,79*30,8*0,25
= 136,870 ton
Beban garis ‘KEL’
: 6,16*30, 8
= 189,728 ton
Total
= 326,598 ton
Jadi total beban hidup untuk satu abutment : 0,5*326,598
= 163,299 ton
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 60
P = 163,299 T
CL Gambar 5.28. Pembebanan abutment akibat beban hidup bangunan atas Lengan terhadap G = x = 3,05 m SLS (Serviceability Limit State)
P = 163,299 T
Momen terhadap G = Mg
=
Ph × x = 163,299 × 3,05
=
498,016 Tm
ULS (Ultimate Limit State)
P = 163,299 *2 = 326,598 T
Momen terhadap G = Mg
=
Ph × x = 326,598× 3,05
=
996,124 Tm
Momen terhadap CL = Mg
=
Ph × x = 326,598× 0,165
=
53,89 Tm
2. Gaya horisontal akibat rem dan traksi BMS 1992 : ”pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu lintas harus diperhitungkan sebagai gaya dalam arah memanjang, dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan.” Besar gaya rem untuk L < 80 m = 250kN = 25 T.
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 61
P = 25 T
G
CL
Gambar 5.29. Pembebanan pilar akibat gaya rem dan traksi Tinggi Abutmen rencana
= 10 m
SLS (Serviceability Limit State)
P = 25 T
Momen terhadap G = Mg
=
Ph × x = 25 × 10
=
250 Tm
ULS (Ultimate Limit State)
P = 25 *2 = 50 T
Momen terhadap G = Mg
=
Ph × x = 50 × 10
=
500 Tm
Momen terhadap CL = Mg
=
Ph × x = 50 × 10
=
500 Tm
3. Gaya akibat tekanan tanah aktif Besarnya tekanan tanah yang bekerja pada abutmen tergantung dari properties tanah dan ketinggian tanah dibelakang abutmen. Parameter tanah
:
B1 0 – 1 m
γd= 1,2914gr/cm3
φ1=15 0
C = 0.11 kg/cm2
1- 3m
γd= 1,4242 gr/cm3
φ1=23 0
C = 0.19 kg/cm2
Koefisien tekanan tanah
:
Ka
= tan2 ( 45 - φ1 )
= 0,3197
Kp
= tan2 ( 45 + φ1 )
= 3,1162
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 62
Tegangan tanah aktif
:
Pa1
= Ka * g * H
= 5,599 t/m2
Pa2
= Ka * q
= 0,697 t/m2
Tegangan tanah pasif
:
Pp
= 0 t/m2
= Kp * g * H
Besarnya tekanan tanah aktif / pasif : Rencana tinggi abutmen
H = 10,00 m
Lebar telapak abutmen
B = 5,00 m
Panjang abutmen arah melintang
L = 9,00 m
Beban hidup yang bekerja diatas oprit q = 2,182 t/m Pa1
= ½ * g * H2 * Ka * L = 251,944 t
Pa2
= pa2 * H * L
= 62,775 t
Pp
= ½ * h * pp * L
=0t
f
= 251,944 + 62,775
= 314.719 t
4. Gaya gesek akibat tumpuan-tumpuan bergerak fges
=
Pm × C
dimana: fges
=
gaya gesek tumpuan bergerak (rol)
Pm
=
beban mati konstruksi atas (T) = 262,674 T
C
=
koefisien tumpuan gesekan karet dengan baja = 0,15
Fges
=
262,674 × 0,15 = 33,028 T P = 33,028 T
G
CL Gambar 5.30. Gaya gesek tumpuan bergerak Lengan gaya terhadap titik G : Yges =
8,2 m
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 63
Momen terhadap titik G : Mges =
Fges × Yges
=
33,028 x8,2
=
270,83 m
Momen terhadap titik CL : Mges =
Fges × Yges
=
33,028 x8,2
=
270,83 m
5. Gaya gempa
Gambar 5.31. V
Pembebanan gempa pada abutment
= Wt. C. I. K. Z
dimana : Wt
= berat total jembatan yang dipengaruhi oleh percepatan gempa = berat bangunan atas + berat ½ badan abutment = 425,973 + (0,5 × 266,539) = 559,243 Ton
C
= koefisien geser dasar gempa
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 64
0,057
0,06
Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak
0,05
Coef gempa (C)
0,043
0,057 / T
0,04
0,035 / T 0,033 0,020 / T
0,03
0,028 0,022 0,02
0,017 0,01
0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
Periode T (detik)
Gambar 5.32. Diagram spektrum respon gempa T
= waktu getar struktur (detik) = 2 π √ (Wt / g.K)
g
= percepatan gravitasi = 9,81 m/det2
K
= kekakuan pilar jembatan, untuk 1 pilar K = 3. E. I / L3
E
= modulus elastisitas bahan pilar = 200000 kg / cm2 = 2000000
T/m2 I
= momen inersia penampang pilar (m4) = 1
12
× 8,4 × 113
= 931,7 m4 L
= tinggi abutment (meter)
K
=
3 × EI L3
=
3 × 2000000 × 931,7 8.43
= 9,43 . 106 T/m T
⎛ Wt ⎞ × K ⎟⎟ ⎝ g ⎠
= 2π ⎜⎜
⎛ 559,243 ⎞ × 9,43 * 10 6 ⎟ ⎝ 9,81 ⎠
= 2π ⎜
= 2π*23.187,85 detik Kekuatan geser tanah (S) S
= c + (γ × h ) tan ϕ
φ1
= 31 derajat
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 65
γ
= 1,7512 t/m3 = 0,00175 kg /cm3
C
= 2,1 t/m2
= 0,21 kg/cm2
Kedalaman lapisan tanah (h) = 3 m = 300 cm S
= 0,21 + (0,00175 × 840) Tan 31 = 1,093 Kg/cm2 = 109,3 Kpa
Kedalaman Lapisan
Tabel 5.18. Definisi jenis tanah Nilai Kuat Geser Tanah S (Kpa)
(m)
Tanah Keras
Tanah Sedang
Tanah Lunak
5
S > 55
45 < S < 55
S < 45
10
S > 110
90 < S < 110
S < 90
15
S > 220
180 < S < 220
S < 180
>20
S > 330
270 < S < 330
S < 270
90 < S < 110, S = 109,3 Kpa, maka termasuk tanah sedang. Dari diagram spektrum respon gempa didapat C = 0,012 I K Z
=
faktor kepentingan
=
1,0 ; Jembatan merupakan jembatan permanen
=
faktor jenis struktur
=
3 ; merupakan jembatan type C bersifat elastis tidak daktail
=
faktor wilayah gempa
=
1,4 ; Salatiga termasuk dalam zone gempa 3 (Rekayasa
Gempa, 2004) V
=
Wt. C. I. K. Z
=
559,243 × 0,012 × 1,0 × 3 × 1,4
=
28,186 Ton
Lengan terhadap G (Yg)
= 8,4 m
Momen terhadap G
= 28,186 x 8,4 = 236,7624Tm 2
6. Beban angin (w = 62,1 kg/m ) Beban angin pada sisi struktur atas jembatan (d1) : d1
= 100% × A × w / 2 = 100% × (2 × 30,8) × 62,1 / 2 = 1912,68 kg
Beban angin pada muatan hidup setinggi 2 m (d2) : Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan = 100% × w × L × 2 m / 2
d2
= 100% × 62,1 × 30,8 × 2 / 2 = 1912,68 kg dtotal = d1 +d2 = 1912,68 +1912,68 = 3825,36 kg Lengan terhadap A: Y1
= 8,4 + 1 = 9,4 m
Y2
= 10,0+ 1 = 11 m
Momen terhadap titik A : = d1 × Y 1 + d 2 × Y 2
Ma
= 1,91268 × 9,4 + 1,91268 × 11 = 39,02 Tm Momen terhadap titik CL : = d1 × Y 1 + d 2 × Y 2
Ma
= 1,91268 × 9,4 + 1,91268 × 11 = 39,02 Tm 5.3.1.2. Perhitungan Kapasitas Pondasi Telapak
⎛ x ⎞⎞ ⎛ ⎛ Pv ⎞ ⎛⎜ ⎛ y ⎞⎞ ⎟ + ⎜ Mhx × ⎜⎜ ⎟⎟ ⎟⎟ + ⎜⎜ Mhy × ⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎝ A⎠ ⎝ ⎝ Ix ⎠ ⎠ ⎝ Iy ⎠ ⎠ ⎝
= ⎜
Pmax dimana : Pmax
=
beban maksimum total pondasi
Pv
=
beban vertikal total
A
=
luas dasar pondasi
Mx
=
momen arah x
My
=
momen arah y
x
=
3,6 / h
y
=
13 / h
Ix
=
momen inersia arah x
Iy
=
momen inersia arah y
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 66
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 67
Balok Cap
9,00
X 5,00
Balok Cap
9,00
Y
Gambar 5.33.
Dimensi Kaki Abutment
x
=
0,5 x 5,0
y
=
0,5 x9,0
Ix
=
1/12 × Bx × By
=
1/12 × 5,0 × 93
=
1/12 × Bx3 × By
=
1/12 × 5,03 × 9
= 114,58 m4
=
5,0 x 9
= 45 m2
Iy
A
= 2,5 m = 4,5 m 3
= 554,58 m4
Kapasitas dukung tanah dasar (bearing capacity) dipengaruhi oleh parameter
ϕ , c, danγ . Besarnya kapasitas dukung tanah dasar dapat dihitung dengan metode Terzaghi, yaitu :
Pult = Ap ⋅ (c ⋅ N c (1 + 0,3B / L) + γ ⋅ D f ⋅ N q + 0,5 ⋅ γ ⋅ B ⋅ Nγ ⋅ (1 − 0,2 B / L)) dimana :
Pult
=
daya dukung ultimate tanah dasar (t/m2) Laporan Tugas Akhir
Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan c
=
kohesi tanah dasar (t/m2)
γ
=
berat isi tanah dasar (t/m3)
B=D
=
lebar pondasi (meter)
Df
=
kedalaman pondasi (meter)
V - 68
N γ , Nq, Nc
= faktor daya dukung Terzaghi
Ap
=
luas dasar pondasi
B
=
lebar pondasi
L
=
panjang pondasi
Tabel 5.19. Nilai-nilai daya dukung Terzaghi Keruntuhan Geser Umum Keruntuhan Geser Lokal
φ 0 5 10 15 20 25 30 34 35 40 45 48 50
Nc
Nq
5,7 7,3 9,6 12,9 17,7 25,1 37,2 52,6 57,8 95,7 172,3 258,3 347,6
1,0 1,6 2,7 4,4 7,4 12,7 22,5 36,5 41,4 81,3 173,3 287,9 415,3
Nγ 0,0 0,5 1,2 2,5 5,0 9,7 19,7 35,0 42,4 100,4 297,5 780,1 1153,2
N’c 5,7 6,7 8,0 9,7 11,8 14,8 19,0 23,7 25,2 34,9 51,2 66,8 81,3
N’q 1,0 1,4 1,9 2,7 3,9 5,6 8,3 11,7 12,6 20,5 35,1 50,5 65,6
N’γ 0,0 0,2 0,5 0,9 1,7 3,2 5,7 9,0 10,1 18,8 37,7 60,4 87,1
Berdasar data tanah diperoleh nilai : φ1
= 23 0
γd
= 1,4242 gr/cm3
= 0,001424 kg /cm3
C
= 1,9 t/m2
= 0.19 kg/cm2
Sehingga diperoleh ( hasil interpolasi ) : Nc
=
22,15
Nq
=
10,58
Nγ
=
7,82
Daya dukung ijin pondasi dangkal menurut formula Terzaghi & Peck :
σ ult σult
= (c ⋅ N c (1 + 0,3B / L) + γ ⋅ D f ⋅ N q + 0,5 ⋅ γ ⋅ B ⋅ N γ ⋅ (1 − 0,2 B / L)) =(0,19.(22,15)(1+0,3.500/1100)+(1,4242/1000).100.(10,58)+0,5.(
1,4242/1000).500. (7,82).(1-0,2.500/1100)) σult
= 8,82 Kg/cm2
σall
= (1/3). σult
σall =
(1/3). 88,2 = 29,4 Ton/m2 Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 70
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Kombinasi Pembebanan Pada Abutment Tabel 5.20. Kombinasi Beban Kombinasi Beban AKSI 1. Aksi Tetap:
Ultimate 1 x
2 x
3 x
4 x
5 x
6 x
x
o
o
o
x
o
o
o
o
o
o
o
x
o
berat sendiri beban mati tambahan penyusutan, rangkak prategang pengaruh pelaksanaan tetap tekanan tanah penurunan 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki
x
5. Gesekan pada perletakan
o
8. Beban angin
o
o
9. Aksi lain: gempa
x Ket.
o x
= kondisi batas layan (SLS) = kondisi ultimate (ULS)
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Sumber : BMS 1992
V - 71
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Tabel 5. 21.
Kombinasi 1
AKSI
kombinasi 1 (Aksi Tetap ULS + Aksi Transien ULS + Gaya Rem ULS + Gaya Gesek SLS + Beban Angin SLS) V Vertikal
1. Aksi Tetap: berat sendiri prategang tekanan tanah 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki 5. Gesekan pada perletakan 8. Beban angin 9. Aksi lain: gempa jumlah
V Horisontal
1067,143 425,973
M Vertikal
M Horisontal
ULS/SLS
3572,69 801,156 314,719
1573,595 x
326,598
1819,714
966,124 50
500
x
33,028 3,83
125.508 39,02
o o
401,377
5339,97
2238,123
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 72
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Tabel 5. 22.
Kombinasi 2
AKSI
kombinasi 2 (Aksi Tetap ULS + Aksi Transien SLS + Gaya Rem SLS + Beban Pejalan Kaki ULS + Gaya Gesek SLS) V Vertikal
1. Aksi Tetap: berat sendiri prategang tekanan tanah 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki 5. Gesekan pada perletakan 8. Beban angin 9. Aksi lain: gempa jumlah
V Horisontal
M Vertikal
M Horisontal
ULS/SLS x
1067,143 425,973
3572,69 801,156 314,719
1573,595 o
163,299
1819,714
498,016 25.000
145.000
o
33.028
270,83
o
372,747
4871,862
1989,43
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 73
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Tabel 5. 23. Kombinasi 3
AKSI
kombinasi 3 (Aksi Tetap ULS + Aksi Transien SLS + Gaya Rem SLS + Gaya Gesek SLS+ Beban Angin SLS) V Vertikal
1. Aksi Tetap: berat sendiri prategang tekanan tanah 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki 5. Gesekan pada perletakan 8. Beban angin 9. Aksi lain: gempa jumlah
V Horisontal
M Vertikal
M Horisontal
ULS/SLS x
1067,143 425,973
3572,69 801,156 314,719
1573,595 o
116.640
1609,56
291.599 25.000
145.000
o
33.028 3,83
270,83 39,02
o o
376,577
4665,45
2028,445
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 74
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Tabel 5. 24. Kombinasi 4
AKSI
Kombinasi 4 (Aksi Tetap ULS + Aksi Transien SLS + Gaya Rem SLS + Gaya Gesek SLS+ Beban Angin ULS) V Vertikal
1. Aksi Tetap: berat sendiri prategang tekanan tanah 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki 5. Gesekan pada perletakan 8. Beban angin 9. Aksi lain: gempa Jumlah
V Horisontal
M Vertikal
M Horisontal
ULS/SLS x
1067,143 425,973
3572,69 801,156 314,719
1573,595 o
163,299
1656,415
498,016 25
250
o
33,028 3,83
270,83 39,02
o x
376,577
4871,862
2133,445
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 75
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Tabel 5.25. Kombinasi 5 kombinasi 5 (Aksi Tetap ULS + Gempa ULS) AKSI V Vertikal 1. Aksi Tetap: berat sendiri prategang tekanan tanah 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki 5. Gesekan pada perletakan 8. Beban angin 9. Aksi lain: gempa jumlah
V Horisontal
M Vertikal
M Horisontal
ULS/SLS x
1067,143 425,973
1493,116
3572,69 801,156 314,719
1573,595
28,186
236,73
342,905
4373,846
1810,325
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
x
V - 76
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Tabel 5.26. Kombinasi 6 kombinasi 6 (Aksi Tetap + Gaya Gesek SLS + Beban Angin SLS) AKSI V Vertikal 1. Aksi Tetap: berat sendiri prategang tekanan tanah 2. Aksi Transien: beban lajur “D”, atau beban truk “T” 3. gaya rem, atau gaya sentrifugal 4. beban pejalan kaki 5. Gesekan pada perletakan 8. Beban angin 9. Aksi lain: gempa jumlah
V Horisontal
1067,143 425,973
1493,116
M Vertikal
M Horisontal
x
3572,69 801,156 314,719
1573,595
33,028 3,83
125.508 39,02
351,577
4373,846
ULS/SLS
1738,123
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penggantian Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
o o
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 77
Digunakan kombinasi 1 dengan gaya dan momen sebagai berikut : Vv
= 1819,714 t
Vh
= 401,377 t
Mv
= 5339,97 tm
Mh
= 2283,123 tm
Kontrol Terhadap: a. Gaya Guling FS
=
∑ Mv ∑ Mh
=
5339,97 = 2,338 > SF = 1,5 2283,123
................... Aman
b. Gaya Geser FS
=
Tan δ
∑V × tan δ + Ca × B ∑H =
faktor geser tanah antara tanah dan dasar tembok (Buku
Teknik Sipil) =
0,45 (Beton dengan tanah lempung padat dan pasir gravelan padat)
Ca
=
adhesi antara tanah dan dasar tembok = 0
B
=
lebar dasar pondasi
Fs
=
1819,714 × 0,45 + 0 × 5,0 = 2,040 > SF = 1,5 ................... Aman 401,377
c. Eksentrisitas e
=
B ∑ Mv − ∑ Mh B 4,5 < = = 0,75 m − 6 6 2 ∑V
=
5,0 5339,97 − 2283,123 − = 0,71 < 0,75 m 2 1819,714
................... Aman
d. Pmax Pondasi
⎛ x ⎞⎞ ⎛ ⎛ Pv ⎞ ⎛⎜ ⎛ y ⎞⎞ ⎟ + ⎜ Mhx × ⎜⎜ ⎟⎟ ⎟⎟ + ⎜⎜ Mhy × ⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎝ A⎠ ⎝ ⎝ Ix ⎠ ⎠ ⎝ Iy ⎠ ⎠ ⎝
= ⎜
Pmax dimana : Pmax
=
beban maksimum total pondasi
Pv
=
beban vertikal total
A
=
luas dasar pondasi Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Mx
=
momen arah x
My
=
momen arah y
x
=
3,6 / h
y
=
13 / h
Ix
=
momen inersia arah x
Iy
=
momen inersia arah y
Pmax
=
1819,714 (2283,123) × 2,5 + 55 114.58
=
82.9 T/m2 > Pall = 29.4 T/m2
V - 78
...................Tidak Aman
Dikarenakan nilai Pmax pondasi tidak aman sehingga direncanakan menggunakan pondasi sumuran untuk menanggulangi kegagalan konstruksi. 5.3.2.2. Perencanaan Pondasi Sumuran Parameter Tanah Asli : Lapis 1
= 31,000
: φ1
Lapis 2
Tan φ1
= 0,6
γ1
= 1,751 t/m3
C1
= 2,100 t/m2
h1
= 2,00 m
: φ2
= 31,000
Tan φ2
= 0,6
γ2
= 1,751 t/m3
C2
= 2,100 t/m2
H2
= 4,00 m
Dari grafik diperoleh untuk φ = 31, besarnya factor daya dukung menurut Terzaghi : Nc
= 32
Nγ
= 18
Nq
= 20
Qult = 1,3*c* Nc + D* γ * Nq + 0,3* γ 1 *B* N γ
Qult
= 1308,5130 t/m2
qsafe = Qult / SF = 1308,5130 t/m2 / 3 = 436,171 t/m2 Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 79
Koefisien Tekanan Tanah : Ka1 Ka2
= tan2 ( 45 - φ1/ 2) 2
= tan ( 45 – φ2/ 2)
= 0,320 = 0,320
Tegangan tanah aktif pada pondasi sumuran : σa2
= Ka2* γ 2 *H2
= 2,239 t/m2
Besarnya tekanan tanah aktif : Rencana tinggi abutmen
H = 10,00 m
Lebar telapak abutmen
B = 5,00 m
Panjang abutmen arah melintang
L = 11,00 m
Beban hidup yang bekerja diatas oprit q = 2,182 t/m Pa1
= ½ * γ 2 *H2*Ka2*L
= 40,311 t
Mencari Diameter Pondasi Sumuran : Direncanakan menggunakan pondasi sumuran dengan kedalaman -4,00 meter dari muka tanah ( panjang sumuran 4 meter dari poer ). Karena pondasi berbentuk lingkaran, maka berlaku rumus Terzaghi :
Qult = 1,3*c* Nc + D* γ * Nq + 0,6* γ 1 *R* N γ Qult
= P/A
Dimana : P A
= 1819,714 ton = π*R2
1819,714 / π*R2 = 1,3*0,02* 32 + 4* 1,65* 20 + 0,6*1,65*R* 18
Diperoleh nilai R = 2,00 meter Direncanakan R pondasi sumuran = 2,00 meter ( Diameter = 4,00 meter ) berarti memenuhi perhitungan. Perhitungan Pondasi Sumuran : Beban Mati
= 1819,714 ton
Daya dukung ( Qult ) = 8221,547 ton Jumlah Pondasi Sumuran N
= 1819,714 ton / 8221,547 ton = 0,221 buah ~ 2 buah
Perhitungan jarak as ke as antar Sumuran : Syarat jarak : 1,5 D – 3,0 D dimana D sumuran = 4,00 meter Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 80
Syarat jarak : 2,25 m – 4,50 m Diambil jarak antar pondasi sumuran antar as ke as adalah 4,75 meter Kontrol daya dukung : Panjang pondasi
=L
= 4,0 meter
Berat sendiri pondasi = Wt Pmax = =
= 165,792 ton
1819,714 (2283,123) × 2,5 + 55 114.58 82.9 T/m2 < Qsafe = 436,171 T/m2
Karena daya dukung tanah lebih besar dari P yang terjadi maka aman Perhitungan Cincin Sumuran : Beton cyclop, f’c = 17,5 MPa = 175 kg/cm2 Beton cincin, f’c = 25 MPa = 250 kg/cm2 Kedalaman pondasi = 4 m Tebal cincin sumuran = 30 cm
4000 3000
3400 4000
3400 4000 Gambar 5. 34. Lay Out Pondasi Sumuran q = ½ x γ × H × Ka = ½ x 1,751 t/m3 × 4 × 0,320 = 1,747 T/m2
Cincin sumuran dianggap konstruksi pelengkung dengan perletakan sendi-sendi dengan beban merata sebesar q = 1,747 T/m2 dengan momen maksimum terletak pada tengah bentang.
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 81
q = 1,747 T/m2
3400 4000 Gambar 5. 35. Pembebanan pada dinding sumuran (beton cincin) Mu
= 1/8 × q × l 2 = 1/8 × 1,747 × 3 2 = 1,965 Tm = 196500 kgcm
Dinding sumuran dianggap sebagai plat beton dengan arah tulangan x dan y yang direncanakan menggunakan tulangan utama D 12 mm
Mu 196500 = = 245671 kgcm 0,8 0,8
Mn
=
d
=h–p–½D = 300 – 40 – ½ 12 = 254 mm = 25,4 cm
b
= π × D = π × 3000 = 9424,778 mm = 942,478 cm
Rl
= 0,85 f’c = 0,85 × 250 = 212,5 kg/cm2
K
=
F
=1–
1 − 2K
=1–
1 − 2 × 0,0019
491344 Mn = = 0,0019 2 b × d × Rl 942,478 × 25,4 2 × 212,5
= 0,0019 Fmaks
=
β1 × 4500 6000 + fy
=
0,85 × 4500 6000 + 4000
= 0,3825 Kmaks
= F max× (1 − f max/ 2 ) = 0,3825 × (1 − 0,3825 / 2 ) = 0,309 Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 82
F < Fmax berarti menggunakan tulangan single underreinforced As
= F × b × d × Rl
fy
= 0,0038 × 9424,778 × 254 × 212,5
4000
= 241,63 mm2 Digunakan tulangan D16 – 150 Penulangan geser sumuran Gaya tarik melingkar (T)= ½ × γ × h 2 × D × Ka = ½ × 1,678 × 6 2 × 3 × 0,347 = 31,442 T Luas tulangan geser (A) =
T 31442 = = 19,651 cm2 = 1965,1 mm2 σu 1600
fy = 2400, σu = 1600 kg/cm2 Digunakan tulangan double D12 – 150
D16-150 D12-150
Gambar 5. 36. Penulangan Pondasi Sumuran Penulangan Abutment : Dari perhitungan sebelumnya didapat : Vv
= 1819,714 t
Vh
= 401,377 t
Mv
= 5339,97 tm
Mh
= 2283,123 tm Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan Dipakai
V - 83
:
D tul
= 25 mm
Fy
= 320 Mpa
Fc
= 22,5 Mpa
Fc’
= 0,83*fc = 18,675 Mpa
B
= 11000 mm
D
= 1000-50-0.5*25 = 938 mm
ρb
=
b1 * 0,85 * fc' 600 ( ) fy 600 + fy
=
0,85 * 0,85 * 18,675' 600 ( ) = 0,0275 320 600 + 320
Ρmax
= 0,75* ρb = 0,75*0,275 = 0,0206
Ρmin Mu
=
1,4 1,4 = = 0,004 fy 320
= k*b*d2
5339,97 * 107 = k*11000*9382 K
= 0,181
K
= 0,9*p*fy
0,181
= 0,9*p*320
P
= 0,0000629 < pmin = 0,004
Diambil
p = pmin
Sehingga : As min
= pmin *b*d = 0,004*11000*938 =41272 mm2
Dipakai D 25-200; As
= 0.25*252*3,14*(
11000 +1) 80
= 62624,16 mm2 > As min Tulangan bagi min (20% dari tulangan pokok)
= 20% * 62624,16 mm2 = 12524,833mm2
Dipakai Ø16-200; As
= 0.25*162*3,14*(
11000 +1) 200
= 8239,36 mm2 > As min
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 84
Penulangan Poer Abutment : H V
3.00
M
2.60 0,60 0,70
Gambar 5. 37. Skema Pembebanan Pada Kaki Abutment ambar 5. Gaya pada Poer Vv
= 1819,714 t
Vh
= 401,377 t
Mv
= 5339,97 tm
Mh
= 2283,123 tm
X max = jarak terjauh Sumuran ke pusat berat kelompok Sumuran = 4,0 m Pmax
=
1819,714 240,419 *1,45 0 ± ± 12 4 *16,82 3 *12,5
= 70,866 Ton Mu
= 1,45*P = 1,45 * 70,866 = 452,129 Tm = 452,129 * 107 Nmm
Kontrol terhadap Pecahnya konstruksi
Mu < 0,1 * fc’ W 452,129 * 107 = 0,1*22.5 1 2 * 8000 * 1500 6 1,507 < 2,25 ....................Konstruksi Tak Pecah Penulangan (dipakai tulangan D20) b
= 8000
h
= 1500
d’
= 1500 – 40 – 20 = 1440 mm Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Mu 320 = p * 0,8 * 400 (1 – 0,588*p* ) 2 22,5 b*d 4,521 * 109 320 = p * 0,8 * 320 (1 – 0,588*p* ) 2 8000 * 1440 22,5 0,273 = 256*p*(1 – 8,36p) P
= 0,00107
pmin = 0,004 pmax = 0,0206 dipakai p= 0,004 As
= p * b*d = 0,004*8000*1440 = 46080 mm2
Digunakan tulangan D25-200 (As = 49062,5 mm2) Tulangan bagi dipakai tulangan praktis
= 20%*As = 20% *46080 = 9216 mm2
Dipakai tulangan D16-150 (As = 11335 mm2)
Gambar 5.38. Sketsa Tulangan Kaki Abutment
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 85
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 86
Perhitungan geser Pons : Tebal pondasi dicek terlebih dahulu sehingga dapat memenuhi ketentuan SK-SNI – T151994- 03 pasal 3.4.1.1. Vc diturunkan dari SK SNI di atas yakni dalam bentuk :
1 1 )* * βc 6
Vc = (1 +
fc' *b0*d
Dimana:
β c = rasio sisi panjang terhadap sisi pendek penampang kolom = d
8000 = 1,778 4500
= tebal efektif pondasi telapak = 1500– 40 – 0,5*25 = 1447,5 mm
b0 = perimeter keliling penampang poer terhadap geser = 2*(8000+1447,5) = 18895 mm Vu
= 788,220 T = 7,88 *106 N
Vc = (1 +
1 1 )* * 22,5 *18895*1447,5 1,778 6
= 33,783 *106 N > Vu ............. aman 5.3.2.3. Perhitungan Penulangan Wing Wall ( Tembok Sayap ) Bangunan wingwall dengan ketebalan 40 cm direncanakan sebagai berikut : 0.3 0.2
1
7.2
3
2
10.00
4
2.1 2.1 7
5 6
Gambar 5.39. Pembagian penampang wingwall Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 87
Pembebanan : Berat sendiri wingwall Tabel 5.27. Berat sendiri wingwall 2
3
Segmen
Perhitungan
Luas ( m )
Tebal ( m )
Berat jenis ( t/m )
Berat ( ton )
1
5.10 x 0.80
4.08
0.4
2.5
4.08
2
4.9 x 6.40
31.36
0.4
2.5
31.36
3
0.5 x 0.2 x 1.2
0.12
0.4
2.5
0.12
4
0.2 x 3.2
0.64
0.4
2.5
0.64
5
3.0 x 1.50
4.5
0.4
2.5
4.5
6
0.5 x 2.1 x 2.1
2.205
0.4
2.5
2.205
7
0.5 x 3.0 x 0.6
0.9
0.4
2.5
0.9 43.805
Berat wingwall per m =
43.805 9.3
= 4.71 T/m Akibat tekanan tanah Dari perhitungan diatas didapatkan : γ1
= 1,2914 gr/cm3 = 1,2914 T/ m3
φ1
= 15 0
C1
= 0.11 kg/cm2 = 1.1 T/m2
H1
= 2.8 m
γ2
= 1,4242 gr/cm3 = 1,4242 T/ m3
Φ2
= 23 0
C2
= 0.19 kg/cm2 = 1.9 T/ m2
H2
= 6.5 m
Ka1
= tg2 ( 45 0 - φ1/2 ) = tg2 ( 45 0 - 15 0 /2 ) = 0.589
Ka2
= tg2 ( 45 0 - φ1/2 ) = tg2 ( 45 0 - 23 0 /2 ) Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 88
= 0.438 Dari perhitungan pembebanan abutment untuk beban merata yang diakibatkan oleh beban lalu lintas sebesar : q
= 0.79 T/ m2 x 30.8 m = 24.332 T/m
Maka diperoleh : Pa1
= q x H1 x Ka1 x B = 24.332 x 2.8 x 0.589 x 2.5 = 100.32 T
Pa2
= q x H2 x Ka2 x B = 24.332 x 6.5 x 0.438 x 2.5 = 173.183 T
Zo =
2xc 2 x 1.1 = = 2.2 γ Ka 1.2914 0.589
H – Zo = 2.8 – 2.2 = 0.6
Pa3
= ½ x (γ1 x H x Ka1) x H x B = ½ x (1.2914 x 0.6 x 0.589) x 0.6 x 2.5 = 0.343 T
Pa4
= (γ1 x H1 x Ka2) x H2 x B = (1.2914 x 2.8 x 0.438) x 6.5 x 2.5 = 25.736 T
Pa5
= ½ x (γ2 x H2 x Ka2) x H2 x B = ½ x (1,4242 x 6.5 x 0.438) x 6.5 x 2.5 = 32.944 T
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
Pa
Pa
3
1
V - 89
2.8
Pa
6.5
2
Pa 4
Pa 5
Gambar 5.40. Tekanan Tanah Aktif Perhitungan Momen : Momen sejajar dengan wingwall : M
= Pa1 x 7.9 + Pa2 x 3.25 + Pa3 x 7.43 + Pa4 x 3.25 + Pa5 x 2.16 = 100.32 x 7.9 + 173.183 x 3.25 + 0.343 x 7.43 +25.736 x 3.25 + 32.944 x 2.16 =
1512.657 Tm
Momen tegak lurus dengan wingwall : M
= ½ x q x B2 = ½ x 6.34 x 2.52 = 19.813 Tm
Penulangan Wing Wall : Penulangan sejajar dengan wingwall Mn
= 1512.657 Tm
Mu
= 1.2 x 1512.65 = 1815.189 Tm
b
= 1000 mm
h
= 400 mm
Selimut beton (P) d
= 50 mm
= h – p – 0,5 Ø - Ø = 400 – 50 – 8 - 16 Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan = 326 mm f’c
= 22,5 Mpa
fy
= 320 Mpa
Fmax =
Fmin
β1 x 450 600 + fy
=
0.85 x 450 600 + 320
=
0.416
=
1.4 RI
=
1.4 191.25
= 0.0073 K
=
Mn bd 2 RI
=
181518900 2 1000 [326] 191.25
= 0,0089 F
= 1-
1 − 2K
=1-
1 − 2 * 0,0089
= 0.0089 Fmax > F > Fmin 0.416 > 0.0089 > 0.0073 As
=
F * b * d * RI fy
=
0.0089 * 1000 * 326 * 191.25 320
= 1734.039 mm2 Maka digunakan tulangan D16 – 100 (As = 2011 mm2 )
Laporan Tugas Akhir Evaluasi dan Penanganan Jembatan Tanggi di Ruas Jalan Salatiga – Boyolali Sta. 14 + 400 Km. Smg 57+000
V - 90
Bab V. Perancangan Struktur Jembatan
V - 91
Penulangan tegak lurus wingwall Karena momen tegak lurus dengan wingwall (19.813 Tm)
