STUDI ALTERNATIF
PERENCANAAN JEMBATAN DENGAN KONSTRUKSI PLATE GIRDER PADA
JEMBATAN PAGERLUYUNG TOL MOJOKERTO
Didi
Supriadin
ABSTRAKSI
Jembatan merupakan konstruksi yang berfungsi untuk meneruskan
jalan dari satu tempat ke tempat yang lain yang terhalang oleh rintangan.
Rintangan ini dapat berupa jalan lain (jalan air atau jalan lalu lintas biasa).
Perkembangan trasportasi yang semakin erat kaitannya dengan pembangunan, baik
berupa pembangunan jalan maupun jembatan yang berfungsi untuk memperlancar arus
kendaraan sehingga tercipta efisiensi waktu dalam beraktifitas. Jembatan
Pagerluyung mempunyai bentang total yaitu 87,9m dan lebar 11,15m, dengan
bentang yang panjang jembatan pagerluyung dibagi menjadi 3 bentang yaitu
bentang I : 16,60m, bentang II : 40,70m, dan bentang III : 30,60m. Secara umum,
tugas akhir ini adalah merencanakan alternatif struktur jembatan. Altenatif
perencanaan Jembatan pagerluyung tol Mojokerto menggunakan kontruksi
gelagar plat, bentang jembatan di ambil 40,65 meter dengan lebar 11,15 meter.
Untuk pembebanan pada jembatan ini menggunakan LRFD, Standard pembebanan untuk
jembatan RSNI T – 02 - 2005 dan RSNI4 (Perencanaan Struktur Baja untuk
Jembatan). Hasil
perencanaan besarnya pembebanan dan dimensi plat lantai kendaraan dari
perhitungan Beban primer didapat Berat plat lantai kendaraan: 1304,4
kg/m, Beban sendiri gelagar : 1050,016 kg/m, beban hidup : 2111,4 kg/m dan beban
garis ”P” : 11466 kg. Sedangkan untuk beban sekunder didapat Beban angin :
1109,65 kg/m dan akibat Gaya rem: 8100 kg. Perencanaan dimensi plat lantai
kendaraan diperoleh Tebal plat beton : 20 cm, Tulangan pokok : D16 - 100 mm,
dan Tulangan bagi: D10 - 100mm.
Hasil perhitungan dimensi gelagar tipe plat tinggi 170 cm, lebar flens atas dan
bawah 60 cm, tebal flens 7,5 cm terdiri dari 3 lapis plat, tebal badan 2 cm.
Semua dimensi yang dipakai memenuhi persyaratan dari beban yang bekerja.
Panjang gelagar 40,65 meter terbagi menjadi 6 sambungan baut dengan panjang
5,325 meter untuk ujung bentang dan 6 meter pada tengah bentang. Pada
perencanaan pondasi, pondasi yang digunakan adalah tiang pancang dengan
diameter 60 cm, kedalaman 24 meter, sebanyak 15 buah dan menggunakan
besi tulangan diameter 14 mm.
Kata
Kunci : Alternatif jembatan,
Plate girder, Tol Mojokerto.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jembatan merupakan konstruksi
yang berfungsi untuk meneruskan jalan dari satu tempat ke tempat yang lain yang
terhalang oleh rintangan. Rintangan ini dapat berupa jalan lain (jalan air atau
jalan lalu lintas biasa). Perkembangan trasportasi yang semakin erat kaitannya
dengan pembangunan, baik berupa pembangunan jalan maupun jembatan yang
berfungsi untuk memperlancar arus kendaraan sehingga tercipta efisiensi waktu
dalam beraktifitas.
Dalam perencanaan jembatan
pagerluyung kontruksi yang digunakan adalah beton pratekan, Sedangkan gelagar
jembatan yang digunakan di lapangan yaitu gelagar pratekan dengan tipe I. Pada penyusunan
tugas akhir ini penulis mengambil alternatif
perencanaan jembatan dengan gelagar plat
karena gelagar plat merupakan alternatif terbaik yang bisa digunakan karena
mempunyai nilai ekonomis yang lebih.
Identifikasi Masalah
Berdasarkan dari latar belakang di atas maka di per oleh
identifikasi masalah sebagai berikut :
1. Kondisi lalu lintas yang padat sehingga perlu lantai
kendaraan yang sesuai.
2. Gelagar tipe I adalah
gelagar yang digunakan di lapangan sehingga perlu arternatif lain yaitu dengan
gelagar plat.
3. Gelagar plat (plate
girder) yang direncanakan mempunyai beban yang cukup besar sehingga
memerlukan dimensi pilar yang sesuai.
4. Kondisi tanah keras letaknya sangat dalam.
Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi
masalah yang ada, maka dapat dirumuskan rumusan masalah sebagai
berikut :
1. Berapa pembebanan dan dimensi
plat lantai kendaraan?
2. Berapa dimensi gelagar plat (plate
girder) jembatan ?
3. Berapa dimensi pilar yang sesuai dengan
beban yang bekerja?
4. Berapa dimensi pondasi yang sesuai
dengan beban yang bekerja?
Tujuan dan Manfaat
Sesuai dengan judul tugas akhir dan uraian di atas maka tujuan
yang di harapkan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk
mengetahui perencanaan penampang komposit dan gaya-gaya pada jembatan layang.
2. Menerapkan disiplin ilmu tentang
struktur jembatan yang di terima selama perkuliahan.
Sedangkan manfaat yang di harapkan dari “Studi Alternatif
Perencanaan Jembatan dengan Konstruksi Plate Girder pada
Jembatan Pagerluyung Tol Mojokerto” adalah diharapkan mampu memberikan
alternatif perencanaan jembatan kepada instansi terkait dalam penentuan tipe
jembatan di masa yang akan datang.
Lingkup Pembahasan
Sesuai dengan judul skripsi
yaitu “Studi Alternatif Perencanaan Jembatan dengan Konstruksi Plate
Girderpada Jembatan Pagerluyung Tol Mojokerto”, maka pembahasan hanya pada
bangunan jembatan, yang meliputi:
1. Perhitungan
penulangan plat lantai kendaraan dan tiang sandaran.
2. Perhitungan gelagar
plat.
3. Perhitungan Pilar .
4. Perhitungan
pondasi.
Landasan Teori
Pengertian Jembatan Jalan Raya
Jembatan adalah bagaian dari jalan yang merupakan bangunan layanan
lalu lintas (untuk melewatkan lalu lintas), dan keberadaannya sangat diperlukan
untuk menghubungkan ruas jalan yang terputus oleh suatu rintangan seperti
sungai, lembah, gorong-gorong, saluran-saluran (air,pipa,kabel,dll), jalan atau
lalu lintas lainnya. Adapun fungsi dari jembatan yaitu sama dengan jaan yang
melintasinya yakni prasarana penghubung atau meneruskan pergerakan lalu lintas
barang dan jasa, secara langsung dan ekonomis sehingga akan menambah nilai
efisiensi produksi barang tersebut.
Pembebanan Jembatan
Pada perencanaan jembatan
ini, dipakai peraturan perencanaan teknik jembatan (RSNI T-02-2005) dan
selanjutnya akan dibahas jenis beban yang bekerja pada jembatan jalan raya
yaitu Pembebanan kelas I adalah aplikasi pembebanan sebesar 100 % beban “T“
(beban truck) dan 100 % beban “D” (beban lajur).
Beban-beban yang dipakai dalam
perhitungan adalah ;
a. Beban
primer
- Beban hidup
- Beban mati
b. Beban
lalu lintas
- Lajur lalu lintas
biasa
- Beban lajur “D”
- Beban truk “T”
- Faktor beban
dinamis
- Gaya rem
c. Beban
lingkungan
- Beban angin
- Pengaruh gempa
Konstruksi Plat girder
Plat girder adalah elemen struktur lentur tersusun yang didesain
untuk memenuhi kebutuhan yang tidak dapat dipenuhi oleh penampang gilas panas
biasa. Bentuk umum yang dewasa ini yang didesain terdiri atas dua flens yang
dilas pada plat web yang relatif tipis. Tebal plat biasanya konstan. Tinggi
plat web dapat konstan atau menjadi lebih tinggi didaerah yang momennya besar.
Girder plat yang tingginya tidak konstan biasanya hanya digunakan pada struktur
bentang panjang.
Perencanaan plat girder baja
Tebal badan girder bisa diambil
dari persamaan :
Perencanaan dimensi plat sayap
digunakan rumus :
Af =
Perencanaan pengaku
- Pengaku
vertikal
Ast =
- Pengaku
Tumpuan
Astperlu =
Sambungan plat girder
Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen
batang yang disatukan dengan alat pengencang. Salah satu alat pengencang
disamping las yaitu baut mutu tinggi. Baut mempunyai beberapa kelebihan dari
paku keling yang terlebih dahulu ada yaitu jumlah tenaga kerja yang lebih
sedikit, kemampuan menerima gaya lebih besar, dan secara keseluruhan dapan
menghemat biaya kontruksi
|
Tipe baut
|
Diameter (mm)
|
Proof stress(Mpa)
|
Kuat tarik min (Mpa)
|
|
A307
|
6,35-10,4
|
-
|
60
|
|
A325
|
12,7-25,4
|
585
|
825
|
|
A490
|
12,7-38,1
|
825
|
1035
|
Tabel Tipe tipe baut
Alat penghubung geser (Shear Connector)
Shear connector adalah alat penghubung geser yang
diletakkan sedemikian rupa pada bidang kontak antara baja dengan beton agar
kedua bahan tersebut dapat bekerja sama sebagai satu kesatuan dalam memikul
beban. Untuk menghitung kekuatan dari shear connector tipe
paku :
qult = 0,0004.ds2. untuk H/ds ≥
4
Perencanaan Kepala jembatan
Kepala
jembatan dan pondasi termasuk dalam bangunan bawah jembatan yang menerima
beban-beban dari bangunan diatasnya meliputi beban mati, beban hidup dan
beban-beban lainnya yang bekerja pada struktur jembatan yang kemudian
diteruskan ke tanah sebagai dasar dan landasan struktur jembatan.
- Stabilitas
terhadap beban eksentrinitas
)
- Stabilitas
terhadap guling
Stabilitas terhadap geser
Perencanaan pondasi tiang pancang
Pondasi tiang pancang berfungsi
untuk memindahkan beban-beban dari kontruksi diatasnya ke lapisan tanah yang
lebih dalam. Pemilihan tipe pondasi ini didasarkan atas:
a. Fungsi
bangunan atas yang akan dipikul oleh pondasi tersebut.
b. Besarnya
beban dan beratnya bangunan atas.
c. Keadaan
tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan.
Biaya pondasi
dibandingkan dengan bangunan atas
Perhitungan daya dukung pondasi
Ptiang= ØPn maks = 0,85. Ø (0,85.fc x(Ag-Ast) + fy.Ast)
Berdasarkan Data SPT
Daya dukung yang diijinkan:
Ra =
Daya dukung tiang pancang tunggal
Daya dukung tiang pada tanah
pondasi umumnya diperoleh dari jumlah daya dukung terpusat tiang (bearing
pile) dan tahanan geser (friction pile) pada dinding tiang seperti
terlihat pada gambar di bawah.
Perhitungan Jumlah Tiang Pancang
n =
Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok
Berdasarkan perumusan “Uniform
Building Code” dari AASHO
S £
Eff h =
q = Arc. Tan (q 0)
Gaya Yang Bekerja Pada Tiang Pancang
P =
METODOLOGI PERENCANAAN
Persiapan
Tahap persiapan merupakan
rangkaian kegiatan sebelum memulai pengumpulan data. Dalam tahap awal disusun
hal hal yang penting yang harus dilakukan untuk mengefektikan waktu perjalanan.
Tahap persiapan ini meliputi kegiatan kegiatan sebagai berikut :
1. Studi
pustaka terhadap materi untuk penentuan desain.
2. Menentukan
data data yang dibutuhkan.
3. Mencari
instansi yang akan dijadikan nara sumber.
4. Pengadaan
peryaratan administrasi untuk perencanaan data.
5. Pembuatan
proposal penyusunan tugas akhir.
6. Survey
lokasi untuk mendapatkan gambaran umum kondisi proyek.
7. Perencanaan
jadwal pembuatan desain.
Susunan persiapan di atas harus dilakukan
secara cermat untuk menghindari pekerjaan yang berulang. Sehingga tahap
pengumpulan data dapat optimal.
Pengumpulan data
Pengumpulan data merupakan
sarana pokok untuk penyelesaian suatu masalah secara ilmiah. Dalam pengumpulan
data peran instansi terkait sangat diperlukan sebagai pendukung dalam
memperoleh data data yang dibutuhkan.
Adapun beberapa hal yang harus diperhatikan
dalam pengumpulan data adalah:
a. Jenis data
b. Tempat diperolehnya
data.
c. Jumlah data yang
harus di kumpulkan agar diperoleh data yang memadai (cukup dan akurat).
Untuk studi alternatif perencanaan jembatan
dengan konstruksi plate girder pada jembatan pegerluyung tol Mojokerto.
Diperlukan sejumlah data yang didapat secara langsung yaitu dengan melakukan
peninjauan langsung dilapangan untuk mengetahuai kondisi jembatan ataupun data
yang diperoleh dari instansi terkait, dengan tujuan agar dapat mendapatkan
gambaran yang sesuai untuk perncanaan jembatan.
Metode yang dilakukan selama proses pengumpulan
data adalah sebagai berikut :
1. Metode
literatur
Yaitu mengumpulkan, mengidentifikasi dan mengolah data tertulis
dan metode kerja yang digunakan.
2. Metode
obervasi
Dengan langsung survey kelapangan agar keadaan
real yang ada dilapangan diketahui, sehingga dapat diperoleh gambaran sebagai
pertimbangan dalam perencanaan desain struktur.
Proses Pengumpulan data
Pengumpulan data dilakukan dengan cara survey
dilapangan yang diperoleh data-data sebagai berikut:
1. Data lokasi
Adalah data yang memberikan keterangan kondisi
fisik jembatan Pagerluyung Tol Mojokerto sebagai bahan dalam menentukan
altenatif perencanaan jembatan yang memungkinkan.
2. Data teknis
merupakan data-data perencanaan yang menjadi
acuan perhitungan konstruksi
3. Data tanah
Adalah data yang diperoleh dari hasil
penelitian tanah pada daerah setempat untuk menentukan perencanaan pondasi yang
akan digunakan.
Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan
berdasarkan data data yang diperoleh, selanjutnya dilakukan perencanaan dan
perhitungan konstruksi yaitu sebagai berikut :
Perencanaan bangunan atas
a. Analisa
pembebanan
b. Perhitungan
dimensi dan penulangan plat lantai
c. Perhitungan
dimensi sandaran
d. Perencanaan
dimensi gelagar induk
e. Perencanaan
dimensi pengaku vertikal dan tumpuan
Perencanaan sambungan
a. Perencanaan
sambungan las
b. Perencanaan
sambungan baut
Perencanaan bangunan bawah
a. Perhitungan
dimensi, penulangan dan stabilitas Pilar.
b. Perhitungan dimensi dan daya dukung
pondasi tiang pancang
PEMBAHASAN
Data Perencanaan
Kelas Jembatan= Kelas 1
Tipe Gelagar =gelagarPlat(plate girder)
Bentang
jembatan 40,65m
Lebar
Jembatan 11,15m
Lebar Lantai
kendaraan 10,25m
Tebal plat lantai
kendaraan 0,20
m
Mutu Beton Lantai
Kendaraan
- Mutu baja tulangan
(fy) 240 Mpa
- Mutu beton
(fc) 25Mpa
- Mutu baja konstruksi
Bj.55;Fy4100 kg/cm2
Data Pembebanan
a) Lapisan aspal lantai
kendaraan
Tebal Aspal
Beton =
0,05 meter
Berat satuan
volume aspal
= 2240 kg/m³
Faktor
beban K=1,3(RSNI T-02-2005 Hal: 9)
b) Plat beton lantai
kendaraan
Tebal plat
beton = 0,20 m
Berat Volume beton =
2400 kg/m3
Faktor beban K=1,3 (RSNI
T-02-2005 Hal : 9)
c) Air hujan
dengan faktor beban
Tinggi air
hujan = 0,05 m
Berat Volume air hujan= 1000
kg/m3
Faktor beban K=2,0 (RSNI
T-02-2005 Hal : 9)
Pembebanan Lantai Kendaraan
Plat di anggap balok selebar 1m
a. Beban
Mati
Berat Sendiri Plat beton
0,20 x 1 x 2400 x 1,3
= 624 kg/m
Berat lapisan Aspal
0,05 x 1 x 2240x 1,3
= 145,6 kg/m
Berat air hujan
0,05 x 1 x 1000 x 2,0
= 100 kg/m
q1 =
869,6 kg/m
b. Beban
Hidup
· Muatan
‘T’ yang bekerja pada lantai kendaraan adalah tekanan gandar = 225 kN = 22500
kg, atau tekanan roda sebesar = 11250 kg
· Faktor
beban dinamis “FBD” untuk beban T diambil 30%
FBD = 0,30
Faktor beban
Ku;;TT = 1,8
Maka P
( 1 + 0,30 ) x 11250 = 14625 kg
Jadi beban total hidup P = 14625 kg
Pult atau Beban
T = 1,8 x 14625
=
26325 kg
Perhitungan Plat Lantai Kendaraan
Momen Akibat Beban Mati
Momen maksimum pada Tumpuan
MB=MG=-1/10 x 869,6 1,52
= - 195,66 kg.m
Momen maksimum pada Lapangan
MAB = MGH =
1/14 x 869,6 x 1,52
= 139,75 kg.m
Momen akibat beban hidup
S = 1,5 m
MT = ML = 0,8 x x 26325
=
4422 kg.m
Penulangan Plat Lantai Kendaraan Arah
Melintang (Y)
Penulangan Pada tumpuan-
lapangan
Mu =195,66 + 4422 = 4617,66
kg.m
Mn = = 5772,07 kg.m
Rn = = =
2,19 Mpa
m
= = Mpa
ρ =
= 0,0096
ρ min =
0,0058<ρ=0,0096< ρ maks = 0,039
maka dipakai ρ = 0,0096
As perlu =
ρ . b . d
=0,0096.
1000 . 162= 1555,2 mm2
As’= 20%x 1555,2=
311,04mm2
Dipakai tulangan D16 - 100=
2010,6 mm2 > As perlu
Dipakai tulangan D10 - 100=
785,4 mm2 > As’
Penulangan plat lantai kendaraan arah
memanjang (x)
As =
= 113,04 mm2
Jarak maksimum antar
tulangan
= 387,65 mm
Dipakai tulangan Æ12 – 250 ;As’= 452,4
mm²
Penulangan Sandaran
Momen yang ditahan sandaran:
Ml =
H x t = 100 x 1 = 100 kgm
Mutu baja (fy) = 240 Mpa, mutu beton (fc’) =25
Mpa
= x 0,85 x
= 0,053
= 0,75 x = 0,039
= = =
0,0058
=
H – – Tebal selimut beton
=
270 – ( x 12) - 50= 214 mm
=
100 kgm
Mn =
= =
125 kg.m
Rn = =
0,027Mpa
m = =
11,29 Mpa
= x
= 0,00011
=
0,0058< = 0,00011 < = 0,039
Maka dipakai = 0,0058
ASperlu= x b x d =0,0058x1000x 214
=1241,2
mm2
AS’ =20% xASperlu
=
248,24 mm2
Dipakai tulangan tarik D14–100=1539,4
mm2
Dipakai tulangan tekan D10 – 100=
785,4 mm2
Pembebanan
Akibat Beban mati lantai kendaraan
Berat Sendiri Plat
beton
= 0,20 x 1,5 x 1 x 2400 x 1,3
= 624 kg/m
Berat lapisan
Aspal
= 0,05 x 1,5 x 1 x 2240x 1,3
= 145,6 kg/m
Berat air
hujan
= 0,05 x1,5 x 1 x 1000 x 2,0
= 100 kg/m
qd
=1304,4 kg/m
Mmaks=1/8x1304,4x40,652=269427,5 kgm
Dmaks = ½ x
1304,4 x 40,65=26511,93 kg
Akibat Berat sendiri gelagar plat
Dicoba direncanakan gelagar induk (plate
girder) dengan ukuran :
H = 158 cm, tw = 2 cm, L sayap = 60 cm, tf = 6
cm.
Plat badan (0,02 x 1,55
m) =0,0316 m2
Plat sayap 2 (0,06 x 0,60
m) = 0,09 m2
Total = 0,0316 + 0,09 = 0,1216 m2
berat sendiri gelagar induk (qd)
0,1216 x 7850 x 1,1 = 1050,016 kg/m
Mmax= 1/8 x 1050,016 x40,652
=
216883,76 kgm
DMax= ½ x 1050,016 x40,65=21341,58
kg
Akibat Berat diafragma
Diafragma direncanakan,menggunakan baja WF 300
x 300 x 15 x 15.
Maka berat sendiri gelagar induk (P) = 106 x
1,5 x
1,1 =
174,9 kg
RA = RB = ½ x (9 x P) = 807,3 kg
Mmaksimum = 7291,25 kgm
D maksimum = 807,3– 174,9 = 632,4 kg
Akibat Beban hidup
a. Akibat
Beban “D”
- Beban
terbagi rata : faktor beban = 1,8
L = 40,65m > 30m → q = 9,0 x
(0,5+15/40,65) = 7,82 Kpa=782 kg/m2
q’ = 1,5 x 782 x 1,8 = 2111,4
kg/m
ML1 = 1/8 x q’
x L2 = 436115,75 kgm
- Akibat beban
garis “P”
ML2 =
1/4 x P x L
=¼x11466 x 40,65=116523,22 kgm
Momen akibat beban lajur “D”
(BTR + BGT)
ML=436115,75+116523,22=552639
kgm
b. Beban
Sekunder
- Beban angin
Panjang gelagar yang terkena angin sepanjang
40,65 m dan di anggap beban merata maka:
qw = =
1109,65 kg/m
Mmax = x x
L2= 229202,59 kgm
Akibat gaya rem
Zr =
tebal aspal+plat beton+Ya
Zr = 0,05
+ 0,20 + 0,815 =1,065 m
Mr =
PRU x Zr = 8100 x 1,065
= 8626,5 kgm
Dimensi gelagar
Perhitungan Lebar Effektif
Tebal plat
kendaraan = 20cm
Jarak gelagar induk= 1,5m = 150
cm
Jarak
diafragma =
5,081 m = 508,1 cm
Jadi lebar effektif lantai
kendaraan :
- Beff = 1/5
x 508,1
= 101,62
cm = 102cm
- Beff = 12
x 20 = 240 cm
- Beff = 150
cm
Maka dipakai Beff sebesar
102 cm
Perencanaan Dimensi Plat Badan
a. Dimensi plat girder
direncanaan sesuai rencana awal yaitu :
Untuk plat
badan = 2 x 158 cm
Untuk Plat
sayap = 7,5 x 60 cm
Perencanaan Dimensi Plat Sayap
Dari perhitungan statika didapat:
Mu =
1067186,836 kgm
Af=
= 134,92cm2
Bf = = = 21,72 cm →
dipakai bf 60 cm
Maka ukuran pelat sayap 2,5 x 60 cm dapat
dipakai
- Letak
Garis Netral Baja
a. Penampang
gelagar
Tabel Perhitungan Penampang
Plat Girder
|
Bagian Plat
|
Luas (A) cm2
|
Jarak (d) cm
|
A . d (cm2)
|
|
I
|
2,5 x 60 = 360
|
1,5
|
187,5
|
|
II
|
2,5 x 60 = 360
|
3,75
|
562,5
|
|
III
|
2,5 x 60 = 360
|
6,25
|
937,5
|
|
IV
|
2 x 158 = 310
|
85
|
26350
|
|
V
|
2,5 x 60 = 360
|
163,75
|
14562,5
|
|
VI
|
2,5 x 60 = 360
|
166,25
|
24937,5
|
|
VII
|
2,5 x 60 = 360
|
168,75
|
25312,5
|
|
∑
|
1210
|
102850
|
Jarak garis netral :
Yts = =
85 cm (dari serat atas)
Ybs = 170 -85 =
85 cm
Momen Inersia :
Ix =
(1/12 x 2 x 1553) + 2 (1/12 x 60 x 2,53 + 60 x 2,5 x
78,75) + 2 (1/12 x 60 x 2,53+60x 2,5 x 81,25) + 2 (1/12 x 60 x 2,53 +
60 x 2,5 x 83,75)
= 6541221 cm4
(s) = = =
76955,54 cm3
- Kuat lentur
nominal gelagar
Mn =KgxSxfcr =
32300294,64 kgm
Ø.Mn=0,9x32300294,64=
29070265,18 kgm > 1067186,836
kgm → OK
b. Penampang
gelagar setelah komposit
beq = = = 11,98
cm
Penampang baja : As = 1210 cm2
Penampang baja
(s) = 76955,54 cm3
Penampang beton :
Ac =
beq .ts
= 11,89 x 20 = 239,72 cm2
Ic = 1/12 x
beq x ts3
=
1/12 x 11,89 x 203=7990,6cm4
Tabel Perhitungan Penampang Plat Girder Setelah
Komposit
|
Bagian Plat
|
Luas (A) cm2
|
Jarak (d) cm
|
A . d (cm2)
|
|
Beton
|
239,72
|
10
|
2397,2
|
|
I
|
2,5 x 60 = 150
|
21,25
|
3187,5
|
|
II
|
2,5 x 60 = 150
|
23,75
|
3562,5
|
|
III
|
2,5 x 60 = 150
|
26,25
|
3937,5
|
|
IV
|
2 x 155 = 310
|
105
|
32550
|
|
V
|
2,5 x 60 = 150
|
183,75
|
27562,5
|
|
VI
|
2,5 x 60 = 150
|
186,25
|
27937,5
|
|
VII
|
2,5 x 60 = 150
|
188,75
|
28312,5
|
|
S
|
1449,72
|
129447,2
|
Jarak garis netral
Ytc’ = = 89,29 cm (dari serat atas)
Ybc’ = (170+ 20) – 80,88= 100,71 cm
Momen inersia :
Plat beton =
Ic +Ac (Ytc – ½ hc) 2
=
1515123 cm4
plat
baja = Is +
As(Ybc – ½ hs) 2
= 6841015 cm4
Total momen inersia (Icp) = 1515123 + 6841015 = 8356138 cm4
Modulus Terhadap serat atas beton
Stc = = =
93582,91 cm3
Modulus terhadap serat bawah baja
Sbs = = =82973,34
cm3
Modulus terhadap serat atas baja
Sts= =120594,36 cm3
Tegangan yang terjadi akibat beban setelah
komposit :
0,6 fy = 0,6 . 4100 = 2460
kg/cm2
Fc =
250 kg/cm2
Terhadap serat atas beton
ftc= =
= 134 kg/cm2< 250
kg/cm2 OK
Terhadap serat bawah baja
fbs = =
=1286,93 kg/cm2 < 2460kg/cm2 OK
Terhadap serat atas baja
fts = =
=884,92kg/cm2 <2460kg/cm2 OK
Kontrol Lendutan
· Akibat beban mati
= 5,009 cm
· Akibat beban hidup
= 4,492 cm
· Akibat beban
terpusat
=0,960 cm
∆ total=
5,009+4,492+ 0,960 = 10,461 cm
Lendutan yang diijinkan adalah
:
= =11,30 cm > 10,461 cm
Penyambungan Plat Girder
direncangan panjang sambungan
plat yang seragam dengan 6 penyambungan :
Panjang plat ujung bentang =
5,325 m
Panjang Plat tengah bentang
masing-masing = 6 m
Dari perhitungan Sebelumnya di
dapat:
qu = 7978,99 kg/m
Pu = 28275,48 kg
Ra =(½ x q x L)+ (½ x p)=176310,69 kg
Maka M = Ra.x - ½.q.x2
M1=M6)= 825729,80 kgm
M2 = M5)= 1485043,39 kgm
M3 = M4= 1857113,34 kgm
Perhitungan bidang D
D = Ra - q.x
D1
=D6 =
133822,56 kg
D2
=D5 =
85948,63 kg
D3
=D4 = =
38074,69 kg
- Pehitungan
sambungan pada titik 2
M2=1485043,39kgm=148504339 kgcm
I profil = 8356138 cm4
Momen yang dipikul oleh badan dan flens:
Mbadan
= 11030047,08
kgcm
Mflens = 148504339
– 11030047,08
= 137474291,9
kgcm
a. Merencanakan
plat penyambung flens:
Gaya yang dipikul flens :
Sflens = =808672,30kg
Penentuan jumlah baut :
Baut bekerja 2 irisan
Ng = øRn = ø x 0,5
x Fub x m x Ab
= 0,75 .0,5 .825.2.(1/4. π.252)=30357
kg
Ntp= øRn = ø x2,4 x db x tp x fup
= 36900
kg
n = = 26 baut
Jarak baut :
2,5 d ≤ s ≤ 7 d
2,5 (2,5) ≤ s ≤ 7 (2,5)
6,25 ≤ s ≤ 17,5
----à diambil 10 cm
Jarak baut ke pinggir diambil 5 cm
Jadi panjang plat penyambung flens:
= 10 (10) + 4 (5) + 1 = 121 cm
b.Merencanakan plan penyambung badan
M yang dipikul badan
M1= 825729,80 kg.m
D1= 133822,56
kg
- Penentuan tebal dan tinggi plat
penyambung
hmax. = 155 cm, diambil h = 140 cm
Dipakai baut diameter 25 mm
Maka :
Ag = Tw x hw= 20 (1550)= 31000 mm2
Leleh = Ø Tn = Ø.fy.Ag =
1143900 kg
jumlah baut yang dihitung berdasarkan gaya
leleh =1143900 kg
- Tahan Baut
Ng = øRn = ø x 0,5
x Fub x m x Ab
= 0,75.0,5 .825. 2.(1/4. π.252)= 30357 kg
Ntp= øRn = 0,75x 2,4 x
25 x 20
x(410) =
36900 kg
Jumlah baut:n= =
37,60 → dipakai 40 baut
Jadi jumlah baut pada 2 irisan adalah 40 baut,
maka tiap irisan terdapat 20 baut
- Gaya
yang dipikul badan :
∆M =85948,63x 28
=24065,6164 kg.m
Sedangkan momen yang bekerja
sebesar
M2 + ∆M
= 1485043,39 + 24065,6164 = 1509109 kg.m
Akibat M + ∆M, baut no. 1, 7,14 dan 20 memikul gaya terbesar.
Baut yang terjauh (h terbesar) mempunyai x =
15cm dan y 60cm
∑ (x2 + y2) = 2500
+ 41600 = 44100 cm2
NH = 20532 kg
Nv = 5133 kg
Nv= = 6691,12 kg
N maks terdapat pada baut no 1 dan 3 maka :
N maks 1 =
=
23693,30 kg
Ng = 30357 kg ≥ N maks
= 23693,30 kg, jadi pola baut cukup kuat.
Sambungan Gelagar memanjang dan
difragma
Diafragma direncanakan dengan
menggunakan baja WF 300 x 300 x 15 x 15 sebagai penghubung digunakan baut
dengan diameter 16 mm = 1,6 cm .
Pu = ½ .
[ ( b. mati lantai kend x 5 ) + (bs. Gelagar memanjang x 5)+ (beban garis
P)] = 9607,075 kg
Kekuatan tarik minimum baut =
825 MPa
Luas baut : Ab= ¼ . 3,14 .1,62 =2,00
cm2
Kekuatan tumpu desain :
ØRn = Ø . 2,4 .db
. tp. fu
= 2361,6
Jumlah baut : n = =
4 baut
Tebal siku :
Mutu baja = 4100 kg/cm2
Rn =0,75.fy=3075 kg/cm2
Imin = = =
0,625 cm
Dari tabel profil siku sama
kaki diperoleh profil L 45 . 45 . 7 dengan A = 5,86 cm2
Diameter lubang = 0,1 +
d = 1,7 cm
Luas 1 lubang =
¼ .p.d2 = 2,26 cm
A netto = A profil – luas 1
lubang
= 5,86 – (2,26) =3,6 cm2
0,85 A bruto = 0,85 x 3,6 =
3,06 cm2
= 2668,63 kg/cm2 3075
kg/cm2 OK
maka digunakan L 45. 45. 7
Perhitungan Shear Connector
Direncanakan penghubung geser dengan data
sebagai berikut :
Jenis penghubung geser : Stud kepala Ø ¾” x 3”
ds ¾” = 19
mm
Hs 3” = 75
mm
Ec = 4700 x = 23500 Mpa
qult = 0,4 x 1,92 x
= 3500
Kg = 35 kN
Q = 3 x 3500= 10500 kg
Tegangan geser yang terjadi :
a. Akibat
beban mati
q ` =
1304,4 kg/m
Berat profil (G) = 1050,016 kg/m
q
total =
1304,4 + 1050,016
=
2354,416 kg/m
Berat diafragma = 174,9 kg
P = 174,9 x
8 = 1399,2 kg
Gaya lintang pada tiap titik :
Ra= ½ .q.1 + P = ½ .(2354,416 x 40.65) +
1399,2 = 49252,70 kg
Dc = 49252,70 – (2354,416. 2,5405 )
= 43271,31 kg
b. Akibat beban hidup
q =
2111,4 kg/m
P =
11466 kg
Gaya lintang pada tiap titik :
RA =
½ .q.l. + P= ½ . 2111.4 .40,65 + (11466) =
54380 kg
= =0,062
Dc =
11466 . 0,062 + (1/2 . 0,062 . 38,109 . 2111,4) = 3230,987 kg
Rekapitulasi gaya geser akibat beban mati dan
beban hidup :
Da =
49252,70 +
54380,20
= 103632,91 kg
c. Daya dukung shear
connector masing masing pada tiap tiap titik :
S = modulus beton = 93582,911 cm3
I = momen inersia Gelagar setelah komposit =
8356138 cm4
= 1160,62 kg/cm
d. Perhitungan jarak
shear connector
Dimana
:
m= Jarak antar shear connector
Q = Kekuatan batas shear connector
q= Daya dukung shear connector ditiap-tiap
titik
= = 9 cm, jumlah 28
buah.
mc = 20 cm, jumlah 13 buah.
md = 22 cm, jumlah 12 buah.
Me = 23 cm, jumlah 11 buah.
mf = 26 cm, jumlah 10 buah.
mg = 29cm,jumlah 9 buah.
mh = 34cm, jumlah 8
buah.
Mi = 41cm, jumlah 6 buah.
Total shear connector yang
dibutuhkan untuk satu gelagar adalah :
(28 + 13+ 12+11+10+9+8+6) = 96 buah.
karena memakai 3 stud/paku maka
total paku yang digunakan adalah:
96 x 3 = 287 buah.
Perhitungan
Pilar
Direncanakan bentuk Pilar sebagai berikut :
Keterangan :
Atas : Panjang
(L) =11,15
m -
Lebar (B) = 1,90 m
Bawah : Panjang
(L) =10,80
m -
Lebar (B) = 7,20 m
Tinggi
(h) =
11,15 m
Berat satuan volume beton= 2400 kg/m3
4.1.1. Perhitungan Pembebanan
R =
961933,97 kg
Reaksi akibat beban mati ( Rm)
= ½ . 961933,97=480966,98 kg
Beban hidup :
Reaksi akibat beban hidup :
(q) =
2111,4 kg/m
Rh =
½ . 2111,4 .
40,65 =
42914,21 kg
Beban hidup garis (P)= 11466 kg
RTotal =480966,98+
42914,21 + 11466 =535347,19 kg
Perhitungan Pembebanan pilar
1. Gaya
– gaya vertikal
a. Momen Akibat Berat Sendiri Pilar
|
Gaya vertikal (ton)
|
Jarak (m)
|
momen
|
||
|
1
|
1 x 1,9 x 11,15 x 2,4
|
50,84
|
5,575
|
283,46
|
|
2
|
0,5 x 1,50 x 11,15 x 2,4
|
20,07
|
111,89
|
|
|
3
|
x1x 1,5 x 2,4
|
31,50
|
175,61
|
|
|
4
|
7 x 1,5 x 6 x 2,4
|
151,20
|
`842,94
|
|
|
5
|
x0,5 x 7,2 x 2,4
|
72,58
|
404,61
|
|
|
6
|
1,5 x 7,2 x 10,80 x 2,4
|
279,94
|
1560,64
|
|
|
R
|
535,34719
|
535,34719
|
2984,56
|
|
|
∑V
|
1141,47 t
|
∑MV
|
6353,71 tm
|
|
2. Gaya-Gaya Horizontal
Titik berat Pilar
|
Luas
|
Jarak (m)
|
Luas x jarak
|
||
|
1
|
1 x 1,9 x 11,15
|
21,19
|
5,75
|
118,11
|
|
2
|
0,5 x 1,50 x 11,15
|
8,36
|
46,62
|
|
|
3
|
x1x 1,5
|
13,13
|
73,17
|
|
|
4
|
7 x 1,5 x 6
|
63
|
351,23
|
|
|
5
|
x0,5 x 7,2
|
30,24
|
168,59
|
|
|
6
|
1,5 x 7,2 x 10,80
|
116,64
|
650,27
|
|
|
252,55
|
1407,98
|
|||
Y = m
MTEQ =
205,465 x 5,575
=
1145468 kg.m
3. Kombinasi Pembebanan
Beban Vertikal
ΣV = Σ Berat Pilar
= 1141473 kg
ΣMV = Σ Momen pada Pilar
= 6363713 kg.m
Beban horizontal
ΣH =
TEQ
= 205465 kg
ΣMH = MTEQ
=
1145468 kg.m
Kontrol Stabilitas
- Stabilitas terhadap guling
SF=
- Stabilitas Terhadap Geser
SF = == 3,89 > 1,5 ……(OK)
- Stabilitas terhadap Eksentrisitas e = .
B - < . B
= 5,58 - 4,57 =1,01
< 1,86 …….(OK)
Penulangan Pilar
Penulangan 1
Pembebanan : Beban
hidup merata (Rh) = 42914,21 kg
Beban garis
(P) =
11466 kg
Beban
Rem =
9000 kg
Vu =
63380,21 kg = 633,80 kN
Gaya
Horizontal ΣH =205465kg
= 2054,65 kN
Syarat
konsol pendek = a/d < 1
a/d =
475/1450 =0,33<1 syarat
konsol pendek memenuhi
- Tulangan
untuk menahan gaya vertikal
-
Vn = = = 97508
kg
Avf= 2902,02mm2
Dipakai tulangan 20–100=3141,6mm2
- Tulangan untuk menahan gaya horisontal
Mu = Vu . a
+ ΣH (h-d)
= (633,8021 . 0,475)
+ (2054,65*(1,5-1,45) = 403,79 kN
= =17,22 KN/m2
Dari SK SNI T15-1991-03 hal 46
tabel 5.1.c maka diperoleh ρ =0,0005
As =
0,0005 x 11150 x 1450 = 8083,75 mm2
Dipakai
tulangan Æ 25 – 100 As = 8083,75 mm2
An = = =
1317 mm2
Menentukan tulangan bagi :
As = 2/3
Avf + An = [2/3 x 2902,02 + 1317] =
3251,68 mm2
Ah= = = 967,34
mm2
Dipakai tulangan Æ12 –
100 As = 1131 mm2
Penulangan II
Pembebanan :
Beban bagaian 1= 63380,21 kg
R
Total =
535347,19 kg +
Vu =
598727,40 kg
= 5987,2740 kN
Gaya vertikal = 1141473 kg
Gaya Horisontal =
205465 kg
= 0,026
Extrentrisitas(e)= = 0,180
= = 0,180
Maka,
= 0,026
x 0,180 = 0,0048
Dari grafik SK-SNI-T-1991- 03
hal 86 diperoleh :
r = 0,003
; β = 1,0 ; ρ = 0,003
As = ρ .
AII = 39390 mm2
Tulangan bagi = 20 %
x As= 7878 mm2
Dipakai tulangan Æ 20
– 100 As = 7878 mm2
Tulangan yang digunakan untuk
menahan momen horizontal :
Momen
Horizontal = 11454,68 KN
Dipakai tulangan Æ 20
b = 6
m = 6000 mm
h = 1
m = 1000 mm
d” = h – tebal selimut beton –
(1/2 Ø sengkang )
d” = 1000 – 50 – (1/2 x 20) =
940 mm
Rn = = 2,701Mpa
ρMin= = = 0,0044
w = 0,115
ρ = w
x = 0,0090
ρ = 0,0090 < ρMin = 0,0044
As = ρ
. b . d = 50760 mm2
s =
= 23,75 100
mm
As(Ada) =
= 12057,60 mm2
Dipakai
tulangan Æ 20 – 100 As = 12057,60 mm2
Tulangan bagi = 20 % x
As = 20 % x 12057,60 = 2411,52mm2
Dipakai tulangan Æ 18 – 100 As = 2544,7 mm2
Dengan cara yang sama maka penulangan III dan IV :
Penulangan III
Pembebanan :
Beban bagian 1 = 633,80 kN
Beban bagian 2 = 5987,274 kN
Vu =6621,0761
kN
b =
6 m = 6000 mm
h= 7
m =
7000 mm
Dipakai tulangan Æ 25
– 100 As = 12057,60 mm2
Tulangan
bagi = 20 % x As = 20 % x
12057,60 = 2411,52 mm2
Dipakai
tulangan Æ 18 – 100 As = 2544,7 mm2
Penulangan IV
Gaya Vertikal= 11414,73 kN
Momen Vertikal = 63637,13 kN.m
Momen Horizontal= 11454,68 KN.m
- Tulangan untuk menahan gaya vertikal
b = 7,2
m = 7200 mm
h =
2 m =
2000 mm
Dipakai
tulangan Æ 25 – 200
As = 35325mm2
Tulangan
bagi = 20 % x As
= 20
% x 35325= 7065 mm2
Dipakai
tulangan Æ 32– 100
As = 8042,5 mm2
Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
Data Perencanaan (Sumber Data Perencanaan)
Diameter tiang
pancang =0,6 meter
Panjang tiang
pancang = 24 meter
Mutu baja fy 400
Mpa = 4000 kg/cm2
Mutu beton fc 50
Mpa = 500 kg/cm2
Gaya
vertikal =
1141,473 ton
Penulangan tiang pancang
Gaya angkat pada kondisi I
|
Tiang pancang Æ 60
Panjang 10 m
|
Gaya angkat pada kondisi II
Jadi momen yang paling
menentukan adalah pada kondisi II (diambil momen terbesar 17452,97 kg.m).
Dipakai rencana tulangan Ø 19
d =
600 – 45 – (1/2 . 19) – 12 = 533,5 mm
Rn
=1,277
= 0,0035
w = 0,85 x
= 0,0259
= w x = 0,0259 x =
0,0032 < =0,0035
As =
=
0,0035 x 600 x 535,5
=
1124,55 mm2
Dipakai tulangan pokok 10 Ø
14 ; As = 1540
mm2
Tulangan geser :
Untuk tulangan geser
menggunakan tulangan spiral D10
Rumus : s =
0,45 x x
Asp = ¼ x x d2
=
78,5 mm
aktual= =
36,34 → 40 mm
Untuk menentukan jarak spasi
bersih lilitan spiral tidak boleh lebih 80 mm dan kurang dari 25 mm, maka :
Jarak spasi bersih = 40 – 10 =
30 mm
Daya
dukung tiang pancang
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
1) Berdasarkan kekuatan bahan
tiang
Ptiang = ØPn maks = 0,85.
Ø[ (0,85.fc x(Ag-Ast) + fy.Ast)]
Atiang = 282600 mm2
ATulangan = 1540 mm2
ØPn = 0,85. Ø (0,85.fc x(Ag-Ast) +
fy.Ast)
=
0,85.0,70( 0,85.50 x (0,8.50 (282600 –1540)+(400.1540).(10-3)
=
74738,24
KN =
747,382 ton
1) Kemampuan
terhadap kekuatan tanah
· Akibat
tanah ujung
Daya dukung pada ujung
qd =
300 t/m2
=
84,78 ton
Gaya geser maksimum
U = π x d x
=
3,14 x 0,6 x 211,72
=
398,88 ton
Jadi : Ru =
= 84,78 + 398,88 = 483,66 ton
Daya dukung yang menentukan berdasarkan kondisi tanah.
sehingga Ru = 483,66 ton
Ra = 161,22
ton
Berat sendiri tiang = x 3,14 x 0,62 x
24 x 2,5 = 16,956 ton
Kemampuan satu tiang pancang adalah :
= 161,22 – 16,956 =
144,26 ton
Perhitungan Jumlah Tiang
(Sarjono Hs,“Pondasi
Tiang
n = 7,91
Direncanakan tiang pancang 15 buah
Perhitungan Kontrol jarak
antar tiang
(Sardjono Hs, “Pondasi Tiang Pancang”, hal 56)
= 235,5= 236 cm
Kontrol S
2,5 D S 3D
2,5 x 60 S 3 x 60
150 S 180, diambil S
= 180 236 cm
Perhitungan Efisiensi Kelompok Tiang Pancang
= 1 – (0,204x
1,6) = 0,673
Maka daya dukung tiang =
= 0,673
x 144,26 ton
= 97,087
ton
Tiang pancang beton menerima gaya eksentris
Maka
=
=
76,098 + 14,141
= 90,239 ton < qtiang= 97,087 ton (aman)
PENUTUP
Kesimpulan
Dari hasil
analisa perhitungan Studi Alternatif Perencanaan Jembatan dengan
Konstruksi Plate girder Pada Jembatan Pagerluyung Tol
Mojokerto, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Hasil
perencanaan besarnya pembebanan dan dimensi plat lantai kendaraan dari
perhitungan Beban primer didapat Berat plat lantai kendaraan: 1304,4
kg/m, Beban sendiri gelagar : 1050,016 kg/m, beban hidup : 2111,4 kg/m dan
beban garis ”P” : 11466 kg. Sedangkan untuk beban sekunder didapat Beban angin
: 1109,65 kg/m dan akibat Gaya rem: 8100 kg. Perencanaan dimensi plat lantai
kendaraan diperoleh Tebal plat beton : 20 cm, Tulangan pokok : D16 - 100 mm,
dan Tulangan bagi: D10 - 100mm
2. Hasil
perhitungan dimensi gelagar tipe plat dengan tinggi 170cm, lebar flens atas dan
bawah 60 cm, tebal badan gelagar 2 cm, tebal flens 7,5 cm terdiri dari 3 lapis
plat.
3. Dari
perhitungan yang direncanakan maka diperoleh ukuran pilar untuk tinggi 11,15 m,
panjang pilar sesuai dengan lebar jembatan yaitu 11,15 m, dan lebar pilar 7,2m.
4. Berdasarkan
dari data SPT maka Pondasi yang dipakai adalah pondasi tiang pancang dengan
kedalaman 24 meter, diameter luar 60cm, diameter dalam 51 cm dan jumlah pondasi
sebanyak 15 buah.
Saran
1. Dalam
studi tugas akhir ini menggunakan perencanaan gelagar plat,
dimana bentang jembatan perlu diperhatikan. Alternatif lain gelagar
yang dapat dipakai misalnya gelagar box atau gelagar pratekan.
2. Untuk
perencanaan pondasi dapat memakai pondasi kaison atau pondasi sumuran.
DAFTAR PUSTAKA
Sardjono,HS. 1998. Pondasi
tiang pancang jilid 2 ,Penerbit Sinar wijaya.
Supriyadi, B dan muntohar,S.A.
2007.Jembatan.Yogyakarta, Penerbit Beta Offset.
Iqbal manu, Agus. Dasar-dasar
Perencanaan jembatan Beton Bertulang; Departemen Pekerjaan Umum.
Struyk,Van Der Veen,
Soemargono.1990.Jembatan. Edisi Ketiga.PT Pradya Paramita.Jakarta
Istimawan. 1994. Struktur
Beton Bertulang. Gramedia Pustaka Umum Jakarta.
E. Bowles 1993. Analisis
Dan Desain Pondasi. Edisi Keempat Jilid 2. Penerbit Erlangga.
Hery C.H 1994. Mekanika
Tanah 2. PT Gramedia Pustaka Umum Jakarta.
Spiegel Leonard, 1998, “Desain
Baja Struktural Terapan”, PT. Refika Aditama, Bandung
Salmon Charles, 1996, “Struktur
Baja Desain Dan Prilaku”, Jilid Ketiga, PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta
Agus Setiawan, 2008, “Perencanaan
Struktur Baja dengan Metode LRFD, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Gunawan T,dan Margaret
S,2002, “Teori Soal dan Penyelesaian Konstruksi Baja I” Delta
Teknik Group, Jakarta.
Komentar
Posting Komentar