![PERHITUNGAN BOX CULVERT CIBUNARJAYA Rev2 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/perhitungan-box-culvert-cibunarjaya-rev2.jpg)
4 0 2 MB
PERHITUNGAN BOX CULVERT CIBUNARJAYA
1.
DESKRIPSI STRUKTUR
Struktur box culvert Cibunarjaya terdiri dari 2 cell dimana bentang masing – masing cell adalah 18,9 m dan lebar tegak lurusnya 9 m. Dimensi pelat box culvert ini adalah : Top slab = 1,2 m Bottom slab = 1,2 m Wall tepi =1m Wall tengah = 0,8 m
Gambar 1. Plan Box Culvert
Gambar 2. Potongan Melintang
2.
PROPERTIES MATERIAL
Properties material yang digunakan adalah : Beton
:
Baja tulangan
:
fc’ Ec fy Es
= 29,05 Mpa = 25332 Mpa = 400 Mpa = 200000 Mpa
3.
PEMODELAN
Struktur box culver dimodelkan menggunakan program SAP2000. Dimana top slab, bottom slab, dan wall dimodelkan sebagai frame element. Lebar element frame diambil sebesar 2,75 m menyesuaikan dengan lebar tributary untuk satu kendaraan truk. Pada tumpuan box culvert menggunakan perletakan spring dimana konstanta spring yang digunakan adalah 7212,76 kN/m/m.
Gambar 3. Potongan Melintang
4. 4.1.
PEMBEBANAN Berat sendiri
Berat sendiri struktur dihitung otomatis menggunakan program SAP2000 dimana berat jenis beton yang digunakan adalah 25 kN/m3. 4.2.
Beban SDL
Beban sdl merupakan beban lapisan aspal setebal 0,1 m. Dimana beban yang diinput adalah 0,1 m * 2,75 m * 22 kN/m2 = 6,05 kN/m
Gambar 4. Input Beban SDL
4.3.
Beban Tekanan Tanah
Beban tekanan tanah lateral diambil sebesar (84.175+3,611) = 87,786 kN/m/m. Untuk tributary area 2,75 m, maka tekanan tanah lateral yang diinput = 87,786 kN/m/m * 2,75 m = 241,411 kN/m.
Gambar 5. Input Beban Tekanan Tanah Lateral
4.4.
Beban Tekanan Tanah Gempa
Beban tekanan tanah lateral diambil sebesar 78,812 kN/m/m. Untuk tributary area 2,75 m, maka tekanan tanah lateral yang diinput = 78,812 kN/m/m * 2,75 m = 216,733 kN/m.
Gambar 6. Input Beban Tekanan Tanah Lateral Gempa
4.5.
Beban Truk
Beban truk diinput sebagai beban moving load diamana jarak sumbu roda yang digunakan adalah 5m + 4m – 9m. Faktor beban dinamis yang digunakan adalah 1,3.
Gambar 7. Input Beban Truk 500 kN
4.6.
Beban D
Beban D yang digunakan adalah 9 kN/m2. Sehingga input beban D adalah 9 kN/m2 * 2,75 = 24,75 kN/m.
Gambar 8. Input Beban D
5.
KOMBINASI PEMBEBANAN
Kombinasi pembebanan yang digunakan adalah : U1 U2 U3 Ekstrim 1 6. 6.1.
= 1,2 SW + 1,25 EP + 2 SDL + 1,8 T/D = 1,2 SW + 1,25 EP + 2 SDL + 1,4 T/D = 1,2 SW + 1,25 EP + 2 SDL = 1,2 SW + 1,25 EP + 2 SDL + 1 EPE
GAYA DALAM Gaya dalam akibat beban SW
Pelat atas M(+) pada tengah bentang = 1787,13 kNm M(-) pada tengah tumpuan = -3836,12 kNm Pelat bawah M(-) pada tengah bentang = -2129,78 kNm M(+) pada tengah tumpuan = 3581,33 kNm
Gambar 9. Diagram moment akibat beban SW
6.2.
Gaya dalam akibat beban SDL
Pelat atas M(+) pada tengah bentang = 123,83 kNm M(-) pada tengah tumpuan = -237,45 kNm Pelat bawah M(-) pada tengah bentang = -98,76 kNm M(+) pada tengah tumpuan = 203,13 kNm
Gambar 10. Diagram moment akibat beban SDL
6.3.
Gaya dalam akibat beban tekanan tanah
Gambar 11. Diagram moment akibat beban tekanan tanah
6.4.
Gaya dalam akibat beban tekanan tanah gempa
Gambar 12. Diagram moment akibat beban tekanan tanah gempa
6.5.
Gaya dalam akibat beban Truk
Pelat atas M(+) pada tengah bentang = 1424,9 kNm M(-) pada tengah tumpuan = -1123,77 kNm Pelat bawah M(-) pada tengah bentang = -760,7 kNm M(+) pada tengah tumpuan = 958,49 kN
Gambar 13. Diagram moment akibat beban Truk
6.6.
Gaya dalam akibat beban D
Gambar 14. Diagram moment akibat beban D (Full)
Gambar 15. Diagram moment akibat beban D (1/2 bentang)
6.7.
Gaya dalam akibat kombinasi U1
Gambar 16. Diagram moment akibat kombinasi beban U1
6.8.
Gaya dalam akibat kombinasi U2
Gambar 17. Diagram moment akibat kombinasi beban U2
6.9.
Gaya dalam akibat kombinasi U3
Gambar 18. Diagram moment akibat kombinasi beban U3
6.10. Gaya dalam akibat kombinasi ekstrim 1
Gambar 19. Diagram moment akibat kombinasi beban ekstrim 1
7. 7.1.
DESAIN ELEMENT STRUKTUR Pelat Atas Mu = 7512,58 kNm Mu = -2379 kNm
Mu = 4672,6 kNm
Gambar 20. Diagram moment pelat atas akibat kombinasi beban U1
Tumpuan Ujung (Tulangan Atas) Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1,2 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
2379 88 32 0 200 13,75 11062,8571 65,2796291 1096 4705,52073 0,9 4234,96866 0,5617515
ρ ρmin
= =
0,00367049 0,0035
β1 εs fy / Es fs
= = = =
0,85 0,03981274 0,002 400 Mpa
tulangan leleh
0,03142875 0,02357156
tulangan underreinforced
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρmaks
ρb = 0,75 ρb =
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
Desain Geser Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= = = = = = =
spasi Kuat geser sengkang
φ (Vc + Vs) = Vu / φ (Vc + Vs) =
1836,39 kN 0,75 2759,25074 0 19 400 1096 100 0
kN mm Mpa mm mm kN
2069,43806 kN 0,88738583
OK
10712,3852 kN
OK
Vs max 0,66 * √fc * bw * d =
Lapangan (Tulangan Bawah) Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1,2 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
4672 78 32 0 150 18,33333 14750,48 87,03951 1106 6268,836 0,9 5641,952 0,828082
ρ ρmin
= =
0,00485 0,0035
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
β1 εs fy / Es fs
ρmaks
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm
= 0,85 = 0,029403 = 0,002 = 400 Mpa
ρb = 0,031429 0,75 ρb = 0,023572
OK
tulangan leleh
tulangan underreinforced
Desain Geser Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= 2784,426 kN = 0 = 19 mm = 400 Mpa = 1106 mm = 100 mm = 0 kN
spasi Kuat geser sengkang
φ (Vc + Vs) =
212,75 kN 0,75
2088,32 kN
Vu / φ (Vc + Vs) = 0,101876
OK
Vs max 0,66 * √fc * bw * d = 10810,13 kN
OK
Tumpuan Tengah (Tulangan Atas) Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1,2 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
7512 88 32 0 100 27,5 22125,71429 130,5592582 1096 9122,169774 0,9 8209,952797 0,91498699
ρ ρmin
= =
0,00734098 0,0035
β1 εs fy / Es fs
= = = =
0,85 0,018406372 0,002 400 Mpa
tulangan leleh
ρb 0,75 ρb
= =
0,03142875 0,023571563
tulangan underreinforced
Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= = = = = = =
2759,250744 0 19 400 1096 100 0
φ (Vc + Vs)
=
2069,438058 kN
Vu / φ (Vc + Vs)
=
0,887385826
OK
0,66 * √fc * bw * d
=
10712,38524 kN
OK
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρmaks
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
Desain Geser
spasi Kuat geser sengkang
1836,39 kN 0,75 kN mm Mpa mm mm kN
Vs max
7.2.
Pelat Bawah
Mu = -3953,97 kNm Mu = 4210,77 kNm
Mu = 6613,73 kNm
Gambar 21. Diagram moment pelat bawah akibat kombinasi beban U1
Tumpuan Ujung (Tulangan Bawah) Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1,2 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
4210,77 88 32 0 200 13,75 11062,8571 65,2796291 1096 4705,52073 0,9 4234,96866 0,99428599
ρ ρmin
= =
0,00367049 0,0035
β1 εs fy / Es fs
= = = =
0,85 0,03981274 0,002 400 Mpa
tulangan leleh
0,03142875 0,02357156
tulangan underreinforced
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρmaks
ρb = 0,75 ρb =
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
Desain Geser Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= = = = = = =
spasi Kuat geser sengkang
φ (Vc + Vs) = Vu / φ (Vc + Vs) =
2126 kN 0,75 2759,25074 2 19 400 1096 100 2486,98057
kN mm Mpa mm mm kN
3934,67349 kN 0,54032438
OK
10712,3852 kN
OK
Vs max 0,66 * √fc * bw * d =
Lapangan (Tulangan Atas) Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1,2 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρ ρmin β1 εs fy / Es fs
ρmaks
3953,97 78 32 0 200 13,75 11062,86 65,27963 1106 4749,772 0,9 4274,795 0,92495
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
= 0,003637 = 0,0035 = 0,85 = 0,040203 = 0,002 = 400 Mpa
ρb = 0,031429 0,75 ρb = 0,023572
tulangan leleh
tulangan underreinforced
Desain Geser Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= 2784,426 kN = 0 = 19 mm = 400 Mpa = 1106 mm = 100 mm = 0 kN
spasi Kuat geser sengkang
φ (Vc + Vs) =
65,4 kN 0,75
2088,32 kN
Vu / φ (Vc + Vs) = 0,031317
OK
Vs max 0,66 * √fc * bw * d = 10810,13 kN
OK
Tumpuan Tengah (Tulangan Bawah) Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1,2 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
6613 88 32 0 100 27,5 22125,71429 130,5592582 1096 9122,169774 0,9 8209,952797 0,805485752
ρ ρmin
= =
0,00734098 0,0035
β1 εs fy / Es fs
= = = =
0,85 0,018406372 0,002 400 Mpa
tulangan leleh
ρb 0,75 ρb
= =
0,03142875 0,023571563
tulangan underreinforced
Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= = = = = = =
2759,250744 0 19 400 1096 100 0
φ (Vc + Vs)
=
2069,438058 kN
Vu / φ (Vc + Vs)
=
0,944217679
OK
0,66 * √fc * bw * d
=
10712,38524 kN
OK
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρmaks
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
Desain Geser
spasi Kuat geser sengkang
1954 kN 0,75 kN mm Mpa mm mm kN
Vs max
7.3.
Wall Tepi
Wall Tepi Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
1m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
4210 88 32 0 125 22 17700,5714 104,447407 896 5974,12904 0,9 5376,71614 0,78300581
ρ ρmin
= =
0,00718367 0,0035
β1 εs fy / Es fs
= = = =
0,85 0,01887512 0,002 400 Mpa
tulangan leleh
0,03142875 0,02357156
tulangan underreinforced
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρmaks
ρb = 0,75 ρb =
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
Desain Geser Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= = = = = = =
spasi Kuat geser sengkang
φ (Vc + Vs) = Vu / φ (Vc + Vs) =
939 kN 0,75 2255,73783 0 19 400 896 100 0
kN mm Mpa mm mm kN
1691,80338 kN 0,55502904
OK
8757,57042 kN
OK
Vs max 0,66 * √fc * bw * d =
7.4.
Wall Tengah
Wall Tengah Tinggi balok Lebar balok
H B
= =
0,8 m 2,75 m
fc' fy Es
= = =
29 Mpa 400 Mpa 200000 Mpa
Mu c db ds s nb Asb a d Mn φ φ Mn Mu/φMn
= = = = = = = = = = = = =
851,9 88 25 0 200 13,75 6752,23214 39,8435236 699,5 1835,46801 0,9 1651,92121 0,51570256
ρ ρmin
= =
0,00351016 0,0035
β1 εs fy / Es fs
= = = =
0,85 0,04176825 0,002 400 Mpa
tulangan leleh
0,03142875 0,02357156
tulangan underreinforced
Material Mutu beton Besi tulangan Desain lentur Moment ultimate cover diameter tulangan diameter tulangan sengkang spasi antar tulangan jumlah tulangan Luas tulangan total a = Ast * fy / (0.85*fc'*b) d = H - 0,5 db - ds- c Mn = Ast * fy * (d-a/2) faktor reduksi
rasio tulangan rasio tulangan minimum
ρmaks
ρb = 0,75 ρb =
kNm mm mm mm mm buah mm2 mm mm kNm kNm OK
Desain Geser Gaya geser ultimate faktor reduksi
Vu φ
= =
Kuat geser beton jumlah kaki diameter sengkang tegangan leleh tul. Sengkang
Vc n Ds fy d s Vs
= = = = = = =
spasi Kuat geser sengkang
φ (Vc + Vs) = Vu / φ (Vc + Vs) =
939 kN 0,75 1761,0364 0 19 400 699,5 100 0
kN mm Mpa mm mm kN
1320,7773 kN 0,71094499
OK
6836,96485 kN
OK
Vs max 0,66 * √fc * bw * d =
8.
PENGECEKAN DAYA DUKUNG TANAH
Dari hasil kombinasi pembebanan S1 reaksi pada box culvert rata-rata adalah 97,16 kN/m2.
Gambar 22. Reaksi akibat kombinasi pembebanan S1
