PERANCANGAN JEMBATAN KOMPOSIT PDF

Preview

Summary

TUGAS PERANCANGAN JEMBATAN KOMPOSIT DOSEN PEMBIMBING : CANDRA ADITYA, ST., MT. NAMA : AMBROSIO MARTINS NUNO NIM : 12 28 42 82 0972 JURUSAN SIPIL-FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2014 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Perkembangan transportasi di Indonesiasaat ini semakin pesat, sejala...

Description

!

"

Perkembangan transportasi di Indonesiasaat ini semakin pesat, sejalan dengan laju perkembangan teknologi dan industri. Oleh karena itu perlu adanya sarana dan prasarana perhubungan darat, laut dan udara. Prasarana perhubungan darat adalah masalah paling penting untuk diprioritaskan, karena tanpa adanya sarana perhubungan darat kegiatan ekonomi, sosial dan budaya maupun informasi dari suatu daerah akan terhambat. Pembangunan sarana darat sangat dipengaruhi oleh keadaan topografi daerah yang dibangun. Masalah yang sering timbul dalam pembangunan jalan raya adalah trase jalan yang direncanakan terhalang oleh jurang, sungai menuntut dibangunnya bangunan penghubung seperti

atau keadaan lain yang

jembatan.

Perencaanaan

jembatan ini hendaknya memenuhi persyaratan perencanaan yang harus dapat menerima beban – beban yang berada diatasnya dengan konstruksi permanen dan dapat berumur panjang. Oleh

karena

itu,

dalam

penyusunan

laporan

akhir

ini

penyusun

membahas mengenai Perencanaan Bangunan Atas Jembatan Komposit Sungai Sawo. Jembatan ini merupakan elemen yang sangat penting dalam transportasi untuk mengangkut kayu jati yang berkualitas tinggi di daerah tersebut. Jembatan Komposit Sungai Sawo terletak Jalan Pembangunan dan

Jalan DR. Sitomo

Balikpapan.

Dengan desain konvensional yang telah ada, keakuratan hasil perencanaan kurang

memadai,

maka

penyusun

menganggap

perlu

untuk

merencanakan

jembatan komposit ini dengan perencanaan 3 D yang terintegrasi. Permasalahan yang timbul adalah : Bagaimana merencanakan struktur bangunan atas jembatan sesuai syarat aman dan ekonomis ?

!

"

#

$ %

&' "'

Dalam merencanakan ulang (redesain) jembatan komposit ini penyusun dapat : 1. Menentukan desain awal dan data jembatan. 2. Memperoleh hasil yang meliputi gelagar utama, gelagar tepi, diafragma, tebal pelat lantai kendaraan, tebal lantai trotoir, dimensi kerb, tiang sandaran, sambungan dan

.

3. Mengetahui gambaran metode pelaksanaan jembatan komposit di lapangan.

Dalam penyusunan laporan akhir ini, penyusun memberikan batasan permasalahan yang akan dibahas. Adapun materi yang akan penyusun bahas antara lain : 1. Perencanaan bangunan atas jembatan komposit. a. Perencanaan pelat lantai kendaraan. b. Perencanaan tiang sandaran c. Perencanaan kerb d. Perencanaan pelat trotoar e. Perencanaan gelagar utama f. Perencanaan penyambung geser g. Perencanaan sambungan profil. h. Perencanaan diafragma i. Metode pelaksanaan pembangunan bangunan atas jembatan komposit.

!"! !# 1. Perencanaan bangunan atas jembatan tipe komposit dimulai dari penyusunan Bab I yang isinya antara lain : latar belakang ; permasalahan ; tujuan ; batasan masalah dan sitematika masalah. Bisa juga dimulai dari bab II, karena tidak ada keterkaitan yang berarti. Dalam bab II berisi dasar/pedoman dalam merencanakan jembatan komposit ini. (catatan : tanda panah putus0putus

!

"

#

$ %

&' "'

merupakan urut0urutan jika bab I harus diselesaikan terlebih dahulu karena ada keterkaitan yang berarti). 2.

Setelah selesai penyusunan bab I & bab II dilanjutkan penyusunan bab III yang didalamnya terdapat item perhitungan dan perencanaan.

3. Pada bab III berisi perencanaan jembatan jembatan komposit yang dimulai dengan mengansumsikan atau memperkirakan sementara data yang akan dipakai untuk perhitungan nantinya, misalnya : dimensi pelat, tiang sandaran, dll. 4. Perhitungan pada bab III dapat dimulai dari ke empat item hitungan, yaitu : Pelat lantai kendaraan ; tiang sandaran ; kerb dan

atau lantai trotoir.

Kemudian hasil dari perhitungan didapatkan momen untuk mencari tulangan yang dipakai. Khusus untuk pelat lantai kendaraan penyusun membandingkan dengan perhitungan memakai Staad Pro untuk perhitungan momennya dan menggunakan momen tersebut dalam perencanaan penulangan. 5. Perhitungan gelagar tidak mempunyai keterkaitan yang berarti jadi dapat dikerjakan

sebelum atau bersamaan dengan

pula

dimulai dengan mengansumsikan

dimensi profil yang akan digunakan. 6. Data tersebut kemudian dipakai untuk perhitungan gelagar tengah dan gelagar tepi (biasanya dimensi untuk gelagar tengah dan tepi dipakai dimensi yang sama). Dari perhitungan didapat momen yang kemudian dikontrol terhadap lendutan, perubahan bentuk dan faktor keamanan (SF). 7. Jika hasil yang didapatkan tidak memenuhi syarat, maka perhitungan diulang dari point ke – 5. tetapi jika data yang dihasilkan telah memenuhi syarat maka dilanjutkan dengan

perhitungan tegangan sebelum dan sesudah komposit.

Perhitungan untuk tegangan juga dikontrol oleh tegangan ijin dasar baja. 8.

Jika hasil perhitungan tersebut tidak memenuhi syarat maka dilakukan perhitungan ulang pada point ke – 5, tetapi jika telah sesuai dengan yang disyaratkan maka perhitungan dapat dilanjutkan dengan perhitungan pada

, sambungan, atau diafragma.

Hasil perhitungan tersebut kemudian dikontrol . 9.

Jika hasil perhitungan tersebut tidak memenuhi syarat maka dilakukan perhitungan ulang pada masing0masing

!

"

#

$ %

&' "'

10. Pada metode pelaksanaan terdapat urut0urutan pengerjaan jembatan sesuai instruksi dari pembimbing. 11. Setelah selesai maka yang terakhir menyusun bab V yaitu penutup yang berisi kesimpulan dan saran.

$

%

WuDL = beban mati berfaktor WuLL = beban hidup berfaktor fc’

= mutu beton

fy

= mutu baja

Ast

= luas tulangan utama

Vu

= gaya lintang berfaktor

Vn

= gaya geser nominal

Vc

= kekuatan geser tulangan

Av

= luas tulangan sengkang

S

= spasi/jarak sengkang

∅

= diameter tulangan polos

D

= diameter tulangan ulir

bf

= lebar sayap profil baja

tf

= tebal sayap profil baja

bw

= tebal badan profil baja

tw

= tebal badan profil baja

Ix

= momen imersia

bE

= lebar efektif pelat

C

= gaya tekan

T

= gaya tarik

ts

= tebal pelat beton

Cc

= gaya tekan pada beton

Cs

= gaya tekan pada baja

Ts

= gaya tarik pada baja

Mn

= momen kapasitas penampang

Ec

= Elastisitas beton

!

"

#

$ %

&' "'

Es

> Elastisitas baja

n

> modulus rasio

Ikomp

> inersia komposit

Wmp

> beban mati primer

Wms > beban mati sekunder K

> koefisien kejut

Mta

> momen angin total

MR

> momen akibat rem

α

> koefisien thermal

Is

> inersia pada baja

Ic

> inersia pada beton

Nc,Ns > gaya normal Mtsuhu > momen akibat suhu Mtsusut > momen akibat susut SF Cg

> titik keseimbangan

σ

> tegangan

σ

> tegangan ijin

y’

> jarak terhadap Cg

ya

> jarak dari serat atas ke g.n. komposit

yb

> jarak dari serat bawah ke g.n. komposit

Mts

> momen baja total

Mtc

> momen beton total

H

> tinggi stud SC

ds

> diameter stud SC

Wx

> momen tahanan

Ap

> luas plat penyambung

tp

> tebal plat penyambung

Kgs

> kekuatan baut akibat geser

Ktp

> kekuatan baut akibat tumpu

Tm

> gaya horisontal pada sambungan

Td

> gaya akibat gaya lintang τ

> tegangan geser

!

"

#

$ %

&' "'

2.1. DASAR PERENCANAAN Konstruksi jembatan direncanakan sesuai dengan peraturan sbb : 1. Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan, 1992 (PPTJ$1992), Departemen Pekerja$ an Umum, Direktorat Jendral Bina Marga, Direktorat Bina Program Jalan. 2. Bridge Design Manual, 1992 (BDM$1992), Directorate General of Highways, Ministry of Public Works, Republic of Indonesia.

2.2. BEBAN JEMBATAN A. AKSI TETAP (PERMANENT ACTIONS)

1. BERAT SENDIRI ( MS ) Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non$struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Berat sendiri dihitung berdasarkan berat satuan ( unit weight ) seperti Tabel 1. Tabel 1. Berat satuan untuk menghitung berat sendiri Bahan / material

Berat sat

Bahan / material

3

Beton bertulang

( kN/m ) 25.0 Timb. tanah padat

Berat sat 3

( kN/m ) 17.2

Beton prategang

25.5

Kerikil dipadatkan

20.0

Beton

24.0

Aspal beton

22.0

Batu pasangan

23.5

Lapisan beraspal

22.0

Baja

77.0

Air murni

9.8

Besi tuang

71.0

Pasir basah

18.4

Besi tempa

75.5

Pasir kering

17.2

Lempung lepas

12.5

Timbal

111.0

Beton ringan

19.6

Kayu ringan

7.8

Neoprin

11.3

Kayu keras

11.0

2. BEBAN MATI TAMBAHAN ( MA ) Beban mati tambahan ( superimposed dead load ), adalah berat seluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non$struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur jembatan.

Jembatan direncanakan mampu

memikul beban tambahan yang berupa : a. Aspal beton setebal 50 mm untuk pelapisan kembali di kemudian hari (overlay ). b. Tambahan genangan air hujan setinggi 50 mm apabila saluran drainase tidak beker$ ja dengan baik.

3. TEKANAN TANAH ( TA ) Tekanan tanah lateral dihitung dihitung berdasarkan harga nominal dari berat tanah ws, sudut gesek dalam φ, dan kohesi c dengan :

ws' = ws φ' = tan$1 (KφR * tan φ ) c' = KcR * c

dengan faktor reduksi untuk φ', dengan faktor reduksi untuk c',

Koefisien tekanan tanah aktif, Koefisien tekanan tanah pasif,

KφR = K cR =

Ka = tan2 ( 45° $ φ' / 2 ) Kp = tan 2( 45°+ φ' / 2 )

Pada bagian tanah di belakang dinding penahan yang dibebani lalu$lintas, harus diper$ hitungkan adanya beban tambahan yang setara dengan tanah setebal 0.60 m yang berupa beban merata pada bagian tersebut. Beban merata :

q = 0.60 * Ws

B. AKSI SEMENTARA (TRANSIENT ACTIONS)

1. BEBAN LALU$LINTAS Beban lalu$lintas untuk perencanaan jembatan terdiri dari beban lajur "D" dan beban truk "T". Beban lajur "D" digunakan untuk perhitungan yang mempunyai bentang se$ dang sampai panjang, sedang beban truk "T" digunakan untuk bentang pendek dan lantai kendaraan. Lalu$lintas rencana mempunyai lebar 2.75 m.

0.7 1.0

1.1. BEBAN LAJUR "D" ( TD ) Beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi merata (Uniformly Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti terlihat pada Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yang dibebani seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

q = 8.0 q = 8.0 *( 0.5 + 15 / L )

kPa

untuk L ≤ 30 m

kPa

untuk L > 30 m

5.5 m p kN/m

KEL

b 90°

direction of traffic

5.5 m

5.5 m

q kPa

UDL 100% 50%

Gambar 1. Beban lajur "D" 10

q(kPa)

8

6

4

2

0 0

20

40

60

80

100

L (m)

Gambar 2. Intensitas Uniformly Distributed Load (UDL) KEL mempunyai intensitas,

p = 44.0

kN/m

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut :

DLA = 0.4 DLA = 0.4 $ 0.0025*(L $ 50) DLA = 0.3

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

50 40

DLA(%)

30 20 10 0 0

50

100

150

200

Bentang, L (m)

Gambar 2. Faktor beban dinamis (DLA)

Untuk bentang menerus, digunakan panjang bentang ekivalen yang dinyatakan dengan rumus : LE = √ ( Lav * Lmax )

Lav = Lmax =

panjang bentang rata$rata panjang bentang maksimum

1.2. BEBAN TRUK "T" ( TT ) Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi$trailer yang mempunyai susunan dan beban as seperti pada Gambar 2. Faktor beban dinamis untuk pembebana truk di$ ambil, DLA = 0.3

Gambar 3. Beban truk "T"

2. GAYA REM ( TB ) Pengaruh pengereman dari lalu$lintas diperhitungkan sebagai gaya dalam arah me$ manjang, dan dianggap bekerja pada permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan tergantung panjang total jembatan (Lt) sebagai berikut : Gaya rem, TTB = 250 kN

untuk Lt ≤ 80 m

Gaya rem, TTB = 250 + 2.5*(Lt $ 80) kN

untuk 80 < Lt < 180 m

Gaya rem, TTB = 500 kN

untuk Lt ≥ 180 m

600 500

Gayarem(kN)

400 300 200 100 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Lt (m)

Gambar 4. Gaya rem

3. PEMBEBANAN UNTUK PEJALAN KAKI ( TP ) Trotoar pada jembatan jalan raya direncanakan mampu memikul beban hidup merata seperti yang dilukiskan pada Gambar 5. 6

5

q(kPa)

4

3

2

1

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

A (m2)

Gambar 4. Pembebanan untuk pejalan kaki

100

110

120

A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m2) Beban hidup merata q : Untuk

A ≤ 10 m2 : 2

2

Untuk 10 m < A ≤ 100 m : 2

Untuk A > 100 m :

q= 5 kPa q = 5 $ 0.033 * ( A $ 10 ) q= 2 kPa

kPa

C. AKSI LINGKUNGAN (ENVIRONMENTAL ACTIONS)

1. PENGARUH TEMPERATUR ( ET ) Variasi temperatur rata$rata pada konstruksi jembatan yang digunakan untuk meng$ hitung pemuaian dan gaya yang terjadi akibat perbedaan temperatur diberikan pada Tabel 2. Besarnya harga koefisien perpanjangan akibat suhu disajikan pada Tabel 3. Tabel 2. Temperatur Jembatan Rata$rata Tipe Bangunan Atas

Temperatur min.

Temperatur maks.

Jembatan

rata$rata

rata$rata

15 °C

40 °C

Lantai beton di atas gelagar beton

Tabel 3. Sifat Bahan Rata$rata Akibat Pengaruh Temperatur Bahan

Koefisien muai

Modulus Elastis

Jembatan

akibat suhu

beton

$6

25000 MPa

Beton dengan kuat tekan, fc' < 30 MPa

10 x 10

per °C

2. BEBAN ANGIN ( EW ) Gaya akibat angin dihitung dengan rumus sebagai berikut :

TEW = 0.0006*Cw*(Vw)2*Ab

kN

Cw = koefisien seret, lihat Tabel 4. Vw = Kecepatan angin rencana ( m/det ), lihat Tabel 5. Ab = luas bidang samping jembatan (m )

2

Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat angin yang meniup kendaraan di atas jembatan dihitung dengan rumus :

TEW = 0.0012*Cw*(Vw)2

kN/m

dengan, Cw = 1.2

Tabel 4. Koefisien seret, Cw Struktur Atas Masif

Cw

b/d = 1.0

2.10

b/d = 2.0

1.50

b/d ≥ 6.0

1.25

Keterangan b = lebar total jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = tinggi struktur atas

Untuk harga antara b/d dapat diinterpolasi Tabel 5. Kecepatan Angin Rencana, Vw Keadaan Batas

Lokasi s/d 5 km dari pantai

> 5 km dari pantai

Daya layan

30 m/det

25 m/det

Ultimit

35 m/det

30 m/det

2. BEBAN GEMPA ( EQ ) Beban gempa rencana dihitung dengan rumus :

TEQ = Kh * I * Wt Kh = C * S TEQ = Gaya geser dasar total pada arah yang ditinjau (kN) Kh = Koefisien beban gempa horisontal I

= Faktor kepentingan

Wt = Berat total bangunan yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan = PMS + PMA

kN

C = Koefisien geser dasar untuk wilayah gempa, waktu getar, dan kondisi tanah S

= Faktor tipe struktur yang berhubungan dengan kapasitas penyerapan energi gempa (daktilitas) dari struktur jembatan.

Waktu getar struktur dihitung dengan rumus :

T = 2 * π * √ [ WTP / ( g * KP ) ] KP = 3 * Ec * Ic / h

3

WTP = ( PMS + PMA ) struktur atas + 1/2*PMS struktur bawah

T = waktu getar (detik) WTP = berat sendiri struktur atas dan beban mati tambahan, ditambah setengah berat sendiri struktur bawah (kN) PMS = berat sendiri (kN) PMA = beban mati tambahan (kN) g = percepatan grafitasi (= 9.8 m/det2) KP = kekakuan struktur yang merupakan gaya horisontal yang diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan (kN/m) Ec = modulus elastis beton (kPa) 4

Ic = momen inersia (m ) h = tinggi struktur (m)

Untuk struktur jembatan dengan daerah sendi plastis berupa beton bertulang dan struktur berperilaku elastis, maka nilai faktor tipe struktur,

S = 3.0 Jika struktur dapat berperilaku daktail dan mengalami simpangan yang cukup besar, sehingga mampu menyerap energi gempa yang besar, maka nilai faktor tipe struktur,

S = 1.0 * F ≥ 1.0 F = 1.25 $ 0.025 * n n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral yang ditinjau. Koefisien geser dasar untuk wilayah gempa 3 disajikan pada Tabel 6, atau dapat di$ lihat pada Gambar 5. Kriteria kondisi tanah keras, sedang, dan lunak, untuk menentukan koefisien geser da$ sar diberikan pada Tabel 7. Faktor kepentingan ( I ) disajikan pada Tabel 8.

Tabel 6. Koefisien geser dasar untuk wilayah gempa 3 T

Nilai C untuk Tanah

( detik )

Keras

Sedang

Lunak

0.00

0.14

0.18

0.18

0.40

0.14

0.18

0.18

0.55

0.11

0.16

0.18

0.60