LAPORAN TUGAS BESAR PERANCANGAN JALAN
JEMBATAN RANGKA BAJA RMK STRUKTUR –
CS234701
PUTU ANGGA DISTRAYOGA
NRP 5012211003
MOHAMMAD RIZKY DARMAWAN
NRP 5012211036
NYOMAN RADITYA PRADNYA NATHA
NRP 5012211107
MOKHAMAD PRASTYO JOYO LHOGO
NRP 5012211145
Dosen Asistensi
Prof. Dr. Ir. Hidajat Sugihardjo Masiran, M.S.
NIP 195503251980031004
Program Studi Teknik Sipil
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Fakultas Teknik Sipil, Perencanaan, dan Kebumian
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya
Tahun 2024
1
KATA PENGANTAR
Puji syukur Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat
dan rahmat Nya penulis dapat membuat dan menyelesaikan Tugas Besar Perancangan Jalan dan
Jembatan. Dalam kesempatan ini, penulis bermaksud menyampaikan ucapan terima kasih
kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Hidayat Sugihardjo Masiran, M.S. selaku dosen pembimbing bidang
struktur mata kuliah Perancangan Jalan dan Jembatan yang telah memberikan arahan
dan bimbingannya dalam proses penyusunan tugas besar ini.
2. Ibu Prof. Dr. Ir. Ria Asih Aryani Soemitro, M.Eng. selaku dosen pembimbing bidang
geoteknik mata kuliah Perancangan Jalan dan Jembatan yang telah memberikan arahan
dan bimbingannya dalam proses penyusunan tugas besar ini.
3. Bapak Dr. Catur Arif Prastyanto, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing bidang
transportasi mata kuliah Perancangan Jalan dan Jembatan yang telah memberikan
arahan dan bimbingannya dalam proses penyusunan tugas besar ini.
4. Ibu Dr. Anak Agung Ngurah Satria Damar Negara, S.T., M.T. selaku dosen
pembimbing bidang hidroteknik mata kuliah Perancangan Jalan dan Jembatan yang
telah memberikan arahan dan bimbingannya dalam proses penyusunan tugas besar ini.
5. Rekan-rekan Departemen Teknik Sipil ITS yang telah membantu kami dalam diskusi
dan analisis perhitungan data tugas besar ini.
Akhir kata, penulis menyampaikan terima kasih atas kesempatan yang telah diberikan
untuk dapat menyelesaikan Tugas Besar Perancangan Jalan dan Jembatan. Penulis memohon
maaf sebesar-besarnya apabila dalam penulisan laporan ini terdapat kesalahan atau hal yang
kurang berkenan di hati para pembaca. Kritik dan saran penulis terima dengan terbuka dari
pembaca sekalian.
Surabaya. 17 Oktober 2024
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................................................... i
DAFTAR ISI .................................................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ......................................................................................................................... viii
BAB 1
PENDAHULUAN .........................................................................................................1
1.1
Data Perencanaan Jembatan ................................................................................... 1
1.2
Data Material .......................................................................................................... 1
1.3
Acuan Normatif ...................................................................................................... 2
1.4
Desain Awal ........................................................................................................... 2
1.5
Ilustrasi Jembatan ................................................................................................... 2
BAB 2
PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN ................................................................4
2.1
Perencanaan Tebal Lantai Kendaraan .................................................................... 4
2.1.1
Pelat Lantai ..................................................................................................... 4
2.1.2
Tebal Lapisan Permukaan (Aspal) dan Lebar Trotoar ................................... 5
2.2
Pembebanan Pelat Lantai........................................................................................ 5
2.2.1
Pembebanan Beban Mati ................................................................................ 5
2.2.2
Pembebanan Beban Hidup.............................................................................. 6
2.3
Kontrol Pelat Bondeks ............................................................................................ 6
2.4
Perhitungan Momen Pelat ...................................................................................... 6
2.4.1
Perhitungan Momen Negatif .......................................................................... 7
2.4.2
Perhitungan Momen Positif ............................................................................ 7
2.5
Perhitungan Penulangan Pelat Lantai ..................................................................... 8
2.5.1
Perhitungan Penulangan Daerah Tumpuan (Momen Negatif) ....................... 8
2.5.2
Perhitungan Penulangan Daerah Lapangan (Momen Positif) ...................... 10
2.5.3
Perhitungan Tulangan Susut dan Suhu ......................................................... 11
2.6
Kontrol terhadap Kuat Geser Ponds ..................................................................... 11
BAB 3
PERENCANAAN GELAGAR MEMANJANG .........................................................13
3.1
Data Perencanaan Gelagar Memanjang ................................................................ 13
3.2
Pembebanan dan Gaya Dalam Gelagar Memanjang ............................................ 13
3.2.1
Beban Mati ................................................................................................... 13
3.2.2
Beban Hidup ................................................................................................. 14
3.2.3
Perhitungan Momen dan Gaya Geser Ultimit .............................................. 15
3.3
Kontrol Kekuatan Penampang Profil .................................................................... 18
ii
3.3.1
Kontrol Kekuatan Penampang ...................................................................... 18
3.3.2
Cek Gaya Kekuatan Penampang Terhadap Gaya Ultimit ............................ 21
3.4
Kontrol Lendutan .................................................................................................. 21
3.5
Perhitungan Shear Connector ............................................................................... 23
BAB 4
PERENCANAAN GELAGAR MELINTANG ...........................................................27
4.1
Data Perencanaan Gelagar Melintang .................................................................. 27
4.2
Pembebanan dan Gaya Dalam Gelagar Melintang ............................................... 27
4.2.1
Beban Mati ................................................................................................... 27
4.2.2
Beban Hidup ................................................................................................. 28
4.2.3
Perhitungan Momen dan Gaya Geser Ultimit .............................................. 30
4.3
Kontrol Kekuatan Penampang Profil .................................................................... 32
4.3.1
Kontrol Kekuatan Penampang ...................................................................... 32
4.3.2
Cek Gaya Kekuatan Penampang Terhadap Gaya Ultimit ............................ 35
4.4
Kontrol Lendutan .................................................................................................. 35
4.5
Perhitungan Shear Connector ............................................................................... 36
BAB 5
PERENCANAAN IKATAN ANGIN ..........................................................................41
5.1
Perhitungan Beban Angin Struktur ...................................................................... 41
5.2
Perhitungan Ikatan Angin Atas............................................................................. 44
5.2.1
Gaya – Gaya Batang Ikatan Angin Atas ....................................................... 44
5.2.2
Kontrol Profil Ikatan Angin Atas ................................................................. 45
5.3
Perhitungan Ikatan Angin Bawah ......................................................................... 51
5.3.1
Gaya – Gaya Batang Ikatan Angin Bawah ................................................... 51
5.3.2
Kontrol Profil Ikatan Angin Bawah ............................................................. 52
BAB 6
PERENCANAAN PORTAL AKHIR ..........................................................................58
6.1
Perhitungan Gaya yang Bekerja pada Portal Akhir .............................................. 58
6.2
Perencanaan Batang Vertikal Portal Akhir ........................................................... 61
6.2.1
Data Perencanaan ......................................................................................... 61
6.2.2
Kontrol Kelangsingan dan Kekompakan ...................................................... 61
6.2.3
Kontrol Kapasitas Tekan .............................................................................. 63
6.2.4
Kontrol Kapasitas Lentur dan Aksial Lentur ................................................ 63
6.2.5
Kontrol Persamaan Interaksi ........................................................................ 64
6.2.6
Perhitungan Kekuatan Geser ........................................................................ 65
6.3
Perencanaan Batang Horizontal Portal Akhir ....................................................... 65
6.3.1
Data Perencanaan ......................................................................................... 65
iii
6.3.2
Kontrol Kelangsingan dan Kekompakan ...................................................... 66
6.3.3
Kontrol Kapasitas Tekan .............................................................................. 67
6.3.4
Kontrol Kapasitas Lentur dan Aksial Lentur ................................................ 68
6.3.5
Kontrol Persamaan Interaksi ........................................................................ 68
6.3.6
Perhitungan Kekuatan Geser ........................................................................ 69
6.4
Perencanaan Bracing (Batang Tarik) .................................................................... 69
6.4.1
Data Perencanaan ......................................................................................... 69
6.4.2
Kontrol Kelangsingan ................................................................................... 70
6.4.3
Kontrol Leleh Tarik ...................................................................................... 70
6.4.4
Kontrol Putus Tarik ...................................................................................... 70
BAB 7
PERENCANAAN RANGKA UTAMA ......................................................................71
7.1
Data Perencanaan Rangka Utama......................................................................... 71
7.2
Perhitungan Pembebanan Akibat Beban Mati ...................................................... 71
7.3
Perhitungan Gaya Batang Akibat Beban Mati ..................................................... 73
7.4
Perhitungan Gaya Batang Akibat Beban Hidup ................................................... 73
7.4.1
Perhitungan Garis Pengaruh ......................................................................... 73
7.4.2
Perhitungan Beban Hidup............................................................................. 78
7.5
Perhitungan Dimensi Rangka Utama ................................................................... 79
7.5.1
Perencanaan Komponen Tekan (Batang A6) ............................................... 79
7.5.2
Perencanaan Komponen Tarik (Batang B6) ................................................. 81
7.5.3
Perencanaan Komponen Tekan dan Tarik (Batang D1 dan D6) .................. 82
7.5.4
Perencanaan Komponen Tekan (Batang T1) ................................................ 84
7.6
Kontrol Lendutan Rangka Utama ......................................................................... 85
BAB 8
PERENCANAAN SAMBUNGAN .............................................................................87
8.1
Sambungan Gelagar Memanjang dan Gelagar Melintang.................................... 87
8.1.1
Data Perencanaan ......................................................................................... 87
8.1.2
Sambungan Web Gelagar Memanjang dengan Pelat Siku ........................... 87
8.1.3
Sambungan Web Gelagar Melintang dengan Pelat Siku .............................. 88
8.1.4
Detail Sambungan Gelagar Memanjang dengan Gelagar Melintang ........... 90
8.2
Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama............................................. 90
8.2.1
Data Perencanaan ......................................................................................... 90
8.2.2
Sambungan Web Gelagar Melintang dengan Pelat Siku .............................. 91
8.2.3
Sambungan Web Gelagar Melintang dengan Pelat Siku .............................. 92
8.2.4
Detail Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama .......................... 93
iv
8.3
Sambungan Antar Rangka Utama ........................................................................ 93
8.3.1
Data Perencanaan ......................................................................................... 93
8.3.2
Sambungan Buhul SB1................................................................................. 94
8.3.3
Sambungan Buhul SA7 ................................................................................ 97
8.3.4
Sambungan Buhul SB7............................................................................... 101
8.4
Sambungan Portal Jembatan............................................................................... 107
8.4.1
Data Perencanaan ....................................................................................... 107
8.4.2
Sambungan Buhul A................................................................................... 108
8.4.3
Sambungan Buhul B ................................................................................... 110
BAB 9
PERENCANAAN ELASTOMER .............................................................................112
9.1
Perhitungan Pembebanan ................................................................................... 112
9.1.1
Beban Mati ................................................................................................. 112
9.1.2
Beban Hidup ............................................................................................... 113
9.1.3
Beban Angin ............................................................................................... 113
9.1.4
Beban Rem ................................................................................................. 113
9.1.5
Perpindahan Memanjang Jembatan dan Rotasi .......................................... 114
9.2
Perencanaan Elastomer ....................................................................................... 114
9.2.1
Data Fisik Elastomer .................................................................................. 114
9.2.2
Luas Elastomer yang Diperlukan ............................................................... 115
9.2.3
Asumsi Dimensi Elastomer ........................................................................ 115
9.2.4
Shape Factor ............................................................................................... 115
9.2.5
Cek Tegangan Izin ...................................................................................... 115
9.2.6
Cek Deformasi Geser.................................................................................. 116
9.2.7
Cek Rotasi .................................................................................................. 116
9.2.8
Menentukan Tebal Pelat ............................................................................. 117
9.2.9
Cek Stabilitas .............................................................................................. 117
9.2.10
Resume ................................................................................................... 117
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Site Layout ........................................................................................................... 3
Gambar 1. 2 Desain Awal Jembatan ......................................................................................... 3
Gambar 2. 1 Pelat Lantai pada Potongan Melintang Jembatan ................................................ 4
Gambar 2. 3 Kontrol Geser Ponds .......................................................................................... 12
Gambar 3. 1 Faktor Beban Dinamis........................................................................................ 14
Gambar 3. 2 Mekanisme Pembebanan Beban Lajur (TD) ...................................................... 17
Gambar 3. 3 Mekanisme Pembebanan Beban Truk (TT) ....................................................... 17
Gambar 3. 4 Diagram Tegangan Balok Komposit Gelagar Memanjang ................................ 20
Gambar 3. 5 Visualisasi Garis Berat Tiap Komponen ............................................................ 21
Gambar 3. 6 Perpindahan Garis Berat Tiap Komponen Terhadap ȳ ...................................... 22
Gambar 3. 7 Tinggi Shear Connector Maksimum .................................................................. 23
Gambar 3. 8 Ilustrasi Pemasangan Shear Connector pada Gelagar Memanjang .................... 26
Gambar 3. 15 Tinggi Shear Connector Maksimum ................................................................ 37
Gambar 4. 1 Faktor Beban Dinamis........................................................................................ 29
Gambar 4. 2 Mekanisme Pembebanan Mati Gelagar Melintang Sebelum Komposit ............ 30
Gambar 4. 3 Mekanisme Pembebanan Mati Gelagar Melintang Setelah Komposit .............. 31
Gambar 4. 4 Mekanisme Pembebanan Hidup Gelagar Melintang Model 1 Lajur ................. 31
Gambar 4. 5 Mekanisme Pembebanan Hidup Gelagar Melintang Model 2 Truk .................. 31
Gambar 4. 6 Diagram Tegangan Penampang Komposit Gelagar Melintang ......................... 34
Gambar 4. 7 Visualisasi Garis Berat Tiap Komponen ............................................................ 35
Gambar 4. 8 Perpindahan Garis Berat Tiap Komponen Terhadap ȳ ...................................... 36
Gambar 4. 9 Ilustrasi Pemasangan Shear Connector pada Gelagar Melintang ...................... 40
Gambar 5.1 Tinggi Bebas Jembatan ....................................................................................... 42
Gambar 5.2 Rangka Utama Jembatan ..................................................................................... 43
Gambar 5. 3 Denah Ikatan Angin Atas ................................................................................... 44
Gambar 5. 4 Mekanisme Pembebanan Ikatan Angin Atas ..................................................... 44
Gambar 5. 5 Persebaran Gaya Pada Ikatan Angin Atas .......................................................... 45
Gambar 5. 6 Lintasan Putus Pelat ........................................................................................... 48
Gambar 5. 7 Bidang Tarik dan Geser Pada Profil Siku .......................................................... 48
Gambar 5. 8 Denah Ikatan Angin Bawah ............................................................................... 51
Gambar 5. 9 Mekanisme Pembebanan Ikatan Angin Bawah.................................................. 51
vi
Gambar 5. 10 Persebaran Gaya Pada Ikatan Angin Bawah .................................................... 51
Gambar 5. 11 Lintasan Putus Pelat ......................................................................................... 54
Gambar 5. 12 Bidang Tarik dan Geser Pada Profil Siku ........................................................ 55
Gambar 6. 1 Denah Portal Akhir Jembatan ............................................................................ 58
Gambar 6. 2 Gaya yang Dipikul Oleh Portal Akhir................................................................ 59
Gambar 6. 3 Gaya Dalam yang Dipikul Portal Akhir ............................................................. 60
Gambar 7. 1 Denah Rangka Utama Jembatan Baja ................................................................ 71
Gambar 7. 2 Hasil Analisis Gaya Batang Rangka Utama....................................................... 73
Gambar 7. 3 Ilustrasi Rangka Batang yang Ditinjau .............................................................. 73
Gambar 7. 4 Garis Pengaruh Rangka Batang ......................................................................... 77
Gambar 7. 5 Mekanisme Pembebanan Beban Terbagi Rata (BTR) ....................................... 86
Gambar 7. 6 Defleksi Akibat Beban Terbagi Rata ................................................................. 86
Gambar 8. 1 Denah Letak Sambungan Gelagar Memanjgan dan Melintang ......................... 87
Gambar 8. 2 Tampak Samping Sambungan Gelagar Memanjang - Melintang ...................... 90
Gambar 8. 3 Denah Letak Sambungan Gelagar Melintang dengan Rangka Utama ............... 90
Gambar 8. 4 Tampak Samping Sambungan Gelagar Melintang dengan Rangka Utama ....... 93
Gambar 8. 5 Detail Sambungan Buhul SB1 ........................................................................... 96
Gambar 8. 6 Detail Sambungan Buhul SA7 ......................................................................... 100
Gambar 8. 7 Detail Sambungan Buhul SB7 ......................................................................... 107
Gambar 8. 8 Denah Letak Sambungan Portal Akhir ............................................................ 107
Gambar 8. 9 Detail Sambungan Buhul A Portal Akhir......................................................... 110
Gambar 8. 10 Detail Sambungan Buhul B Portal Akhir ....................................................... 111
Gambar 9. 1 Detail Elastomer ............................................................................................... 118
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 Section Properties Gelagar Memanjang ................................................................. 18
Tabel 3. 2 Kontrol Kuat Nominal Penampang ........................................................................ 21
Tabel 3. 3 Spesifikasi Shear Connector ................................................................................... 23
Tabel 3. 4 Spesifikasi Shear Connector ................................................................................... 24
Tabel 3. 5 Koefisien Rg, dan Rp ............................................................................................... 25
Tabel 4. 1 Rekapitulasi Beban Mati pada gelagar Melintang .................................................. 30
Tabel 4. 2 Rekapitulasi Geser dan Momen Akibat Beban Hidup pada Gelagar Melintang .... 32
Tabel 4. 3 Section Properties Gelagar Melintang .................................................................... 32
Tabel 4. 4 Kontrol Kuat Nominal Penampang ........................................................................ 35
Tabel 4. 5 Spesifikasi Shear Connector ................................................................................... 37
Tabel 4. 6 Spesifikasi Shear Connector ................................................................................... 38
Tabel 4. 7 Koefisien Rg, dan Rp ............................................................................................... 38
Tabel 5.1 Nilai V0 dan Z0 Untuk Berbagai Variasi Kondisi Permukaan Hulu ........................ 42
Tabel 5.2 Tekanan Angin Dasar .............................................................................................. 43
Tabel 5. 3 Section Properties Ikatan Angin Atas ..................................................................... 45
Tabel 5. 4 Section Properties Ikatan Angin Bawah ................................................................. 52
Tabel 6. 1 Section Properties Batang Tegak Portal Akhir ....................................................... 61
Tabel 6. 2 Section Properties Batang Horizontal Portal Akhir ................................................ 66
Tabel 6. 3 Section Properties Bracing Portal Akhir................................................................. 70
Tabel 7. 1 Rekapitulasi Gaya Batang Rangka Utama .............................................................. 79
Tabel 7. 2 Section Properties Batang A6 ................................................................................. 79
Tabel 7. 3 Section Properties Batang B6 ................................................................................. 81
Tabel 7. 4 Section Properties Batang Diagonal ....................................................................... 82
Tabel 7. 5 Section Properties Batang T1 ................................................................................. 84
Tabel 9. 1 Rekapitulasi Beban Mati yang Dipikul Jembatan Rangka Baja ........................... 112
viii
BAB 1 PENDAHULUAN
Jembatan yang akan direncanakan merupakan jembatan rangka baja tertutup dan
jembatan beton pratekan. Jembatan dibangun di daerah suburban, dengan panjang jembatan
rangka baja 90 m dan panjang jembatan beton pratekan 40 m. Data perencanaan jembatan
dijabarkan sebagai berikut:
1.1
Data Perencanaan Jembatan
Jembatan rangka baja direncanakan sebagai berikut:
Lokasi
= Tulungagung
Jumlah segmen (n)
= 12 segmen
Panjang Segmen (λ)
= 7,5 m
Bentang jembatan rangka baja
= 90 m
Bentang jembatan beton pratekan
= 40 m
Panjang total jembatan
= 130 m
Tinggi rangka (h)
=9m
Lebar jalan
=7m
Lebar trotoar
=1m
Lebar ruang bebas jembatan
= 9,5 m
Jarak gelagar memanjang
= 1,5 m
Tinggi bebas
= 5,1 m
Elevasi dasar sungai
= +59,58 m
Tinggi muka air banjir
= 22,7 m
Elevasi muka air banjir
= +82,28 m
Elevasi lantai kendaraan
= +89,28 m
1.2
Data Material
Material yang digunakan untuk perencanaan jembatan adalah sebagai berikut:
Mutu baja
= 500 Mpa (SS400)
Baja tulangan
= 245 MPa
Mutu beton
= 30 MPa
Mutu beton pratekan
= 45 MPa
Berat jenis beton
= 2400 kg/m3
1
Berat jenis baja
= 7850 kg/m3
Berat jenis aspal
= 2200 kg/m3
Berat bondeks
= 10,1 kg/m2
Strand
= 7 wires
1.3
Acuan Normatif
Tugas besar perancangan jalan dan jembatan ini menggunakan beberapa acuan normatif
sebagai berikut:
1. SNI 1725:2016 tentang Pembebanan Pada Jembatan.
2. SNI 2833:2016 tentang Perencanaan Jembatan terhadap Beban Gempa.
3. SNI 2847:2019 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung dan
Penjelasan.
4. SNI 1729:2020 tentang Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural.
5. SNI 1727:2019 tentang Beban Desain Minimum dan Kriteria Terkait untuk Bangunan
Gedung dan Struktur Lain.
6. Acuan normatif lain yang ekuivalen, relevan, dan dianggap perlu.
1.4
Desain Awal
Desain awal atau preliminary design profil yang digunakan untuk jembatan rangka batang
adalah sebagai berikut:
Tebal trotoar
= 30 cm
Tebal pelat lantai kendaraan
= 25 cm
Tebal perkerasan aspal
= 10 cm
Gelagar memanjang (GP)
= WF 500.200.9.14
Gelagar melintang (GL)
= WF 900.400.19.40
Rangka utama
= WF 700.700.40.65
Ikatan angin
= L 200.200.25
Portal akhir vertikal
= WF 700.700.15.30
Portal akhir horizontal
= WF 900.400.19.40
1.5
Ilustrasi Jembatan
Site layout dan gambar desain awal jembatan pada tigas besar ini dapat dilihat pada
gambar berikut:
2
Gambar 1. 1 Site Layout
Gambar 1. 2 Desain Awal Jembatan
3
BAB 2 PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN
2.1 Perencanaan Tebal Lantai Kendaraan
Lantai kendaraan berfungsi untuk dilewati kendaraan dan meneruskan beban hidup
kendaraan yang melewati jembatan ke bagian gelagar memanjang jembatan.
2.1.1 Pelat Lantai
Gambar 2. 1 Pelat Lantai pada Potongan Melintang Jembatan
Tebal minimum pelat lantai mengacu pada RSNI T-12 2004 Pasal 5.5.2 yang menyatakan
bahwa tebal pelat lantai harus diambil nilai terbesar dari:
1. t ≥ 200 mm
2. t ≥ 100 + 40L mm
L merupakan bentang pelat, yakni jarak as ke gelagar memanjang dalam meter.
t ≥ (100 + 40L)
t ≥ (100 + 40 x (1,5 m))
t ≥ 160 mm
Mengacu pada persyaratan tersebut maka tebal minimum dari pelat beton diambil sebesar
250 mm. Direncanakan digunakan pelat beton setebal 250 mm. Pelat memiliki lebar 1500 mm
dan panjang 6000 mm (sesuai dengan jarak atar gelagar melintang) sehingga:
λ
7500 mm
𝐿
1500 𝑚𝑚
Rasio panjang terhadap lebar = =
=5
4
Karena besar rasio > 2, maka digunakan pelat satu arah.
2.1.2 Tebal Lapisan Permukaan (Aspal) dan Lebar Trotoar
Tebal dari lapisan aspal adalah mengacu pada SNI 1725:2016 Pasal 7.3.1 disyaratkan
bahwa semua jembatan harus mampu memikul beban tambahan berupa aspal beton setebal
minimal 50 mm. Direncanakan untuk diambil tebal aspal sebesar 100 mm, sedangkan tebal dari
trotoar direncanakan diambil sebesar 300 mm.
2.2 Pembebanan Pelat Lantai
Beban-beban yang bekerja pada pelat lantai kendaraan terdiri atas beban mati akibat berat
sendiri pelat lantai, aspal dan bondeks, sedangkan untuk beban hidup mengacu pada SNI
1725:2016 Pasal 8.1 menyatakan bahwa untuk perencanaan pelat lantai kendaraan beban hidup
yang diperhitungkan adalah beban hidup akibat beban truk “T”. Beban-beban rencana tersebut
harus dikalikan dengan suatu faktor beban di mana mengacu pada SNI 1726 : 2015. Besarnya
faktor beban tersebut adalah:
•
𝛾 𝑈 𝑀𝑆 Berat sendiri beton di tempat = 1,3 (SNI 1725:2016 Tabel 3)
•
𝛾 𝑈 𝑀𝑆 Berat sendiri aspal
= 1,3 (SNI 1725:2016 Tabel 4)
•
𝛾 𝑈 𝑀𝑆 steeldeck
= 1,1 (SNI 1725:2016 Tabel 3)
•
𝛾 𝑈 𝑇𝑇 Beban hidup truk “T” (Beton)` = 2 (SNI 1725:2016 Tabel 12)
2.2.1 Pembebanan Beban Mati
Besarnya beban mati yang dipikul oleh pelat lantai kendaraan adalah sebagai berikut:
•
Beban pelat beton (q-beton) = Tebal beton x 𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 x 𝛾 𝑈 𝑀𝑆 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 x 1 m
= 0,25 m x 24 KN/m3 x 1,3 x 1 m
= 7,8 KN/m
•
Beban aspal (q-aspal)
= Tebal aspal x 𝛾𝑎𝑠𝑝𝑎𝑙 x 𝛾 𝑈 𝑀𝑆 𝑎𝑠𝑝𝑎𝑙 x 1 m
= 0,1 m x 22 KN/m3 x 1,3 x 1 m
= 2,86 KN/m
•
Beban bondeks (q-bondeks) = Berat bondeks x 𝛾 𝑈 𝑀𝑆 steeldeck x 1 m
= 0,101 KN/m2 x 1,1 x 1 m
= 0,11 KN/m
•
Beban kerb (q-kerb)
= Tebal trotoar x 𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 x 𝛾 𝑈 𝑀𝑆 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 x 1 m
= 0,3 m x 24 KN/m3 x 1,3 x 1 m
= 9,36 KN/m
•
Beban air hujan (q-hujan)
= Tinggi air hujan 0,05 m x 𝛾𝑤 x 𝛾 𝑈 𝑀𝐴 𝑎𝑖𝑟 ℎ𝑢𝑗𝑎𝑛 x 1 m
5
= 0,05 m x 10 KN/m3 x 2 x 1 m
= 1 KN/m
•
Beban mati total (qD)
= q-beton + q-aspal + q-bondeks + q-kerb + q-hujan
= (7,8 + 2,86 + 0,11 + 9,36 + 1) KN/m
= 21,13 KN/m
Dikarenakan setelah pelat beton sudah mengeras, maka beban mati yang dipikul pelat beton
adalah 21,02 kN/m (qD total dikurangi bondeks).
2.2.2 Pembebanan Beban Hidup
Mengacu pada SNI 1725:2016 beban hidup yang diperhitungkan untuk perhitungan pelat
lantai adalah beban hidup truk “T”. Beban Truk “T” yang digunakan adalah beban gandar 5
belakang dari truk. Besarnya beban gandar belakang truk adalah 112,5 kN yang dikalikan faktor
beban 𝛾 𝑈 𝑇𝑇 dan mengacu pada SNI 1725:2016 pasal 8.6 beban truk tersebut harus ditambah
dengan Faktor Beban Dinamis (FBD) sebesar 0,3 sehingga besarnya beban truk “T” adalah:
Beban roda belakang truk
= 112,5 KN
Beban truk “T”
= 112,5 KN x (1 + FBD) x 𝛾 𝑈 𝑇𝑇
= 112,5 KN x (1 + 0,3) x 2
= 292,5 KN
2.3 Kontrol Pelat Bondeks
Pelat bondek dalam jembatan difungsikan sebagai bekisting dalam proses pengecoran pelat
beton. Oleh sebab itu, perlu dilakukan kontrol kekuatan pelat bondeks yang memikul beton saat
basah. Perhitungannya sebagai berikut
Mutu Bondeks
= JIS Gr 3002
Zpc
= 13,15 × 103 mm3
fy
= 205 MPA
φMn
= φ × Zpc × fy
= 0,9 × 13150 (205) = 2,42 kNm
Mu (Beton Basah)
= ⅛ × qu × L2
= ⅛ × 7,8 × 1,52 = 2,19 kNm < 2,42 kNm (OK)
Maka, bondeks tersebut kuat untuk memikul beton basah sebagai bekisting
2.4 Perhitungan Momen Pelat
Perhitungan momen akibat beban mati dan hidup pada pelat lantai untuk jenis pelat satu
arah dilakukan dengan cara perhitungan biasa baik momen negatif maupun momen positif.
Berikut adalah perhitungan momen tersebut:
6
2.4.1 Perhitungan Momen Negatif
Profil gelagar memanjang = WF 500.200.9.14
Lebar flange (bf) baja
= 300 mm = 0,3 m
𝐿𝑛2
Momen akibat beban mati = 𝑊𝑢 × 10
= 21,02 KN/m x
(1,5 𝑚)2
10
= 4,7 KN-m
S
= Jarak antar gelagar memanjang (b1) – bf
= 1,5 m – 0,2 m
= 1,3 m
𝑇
Momen akibat beban hidup = 0,8 x (S + 0,6) x 10
= 0,8 x (1,3 m + 0,6) x
292,5 𝐾𝑁
10
= 44,46 KN-m
Momen ultimate (Mu)
= M-dead + M-live
= (4,7 + 44,46) KN-m
= 49,16 KN-m
2.4.2 Perhitungan Momen Positif
Profil gelagar memanjang = WF 500.200.9.14
Lebar flange (bf) baja
= 300 mm = 0,3 m
𝐿𝑛2
Momen akibat beban mati = 𝑊𝑢 × 10
= 21,02 KN/m x
(1,5 𝑚)2
10
= 4,7 KN-m
S
= Jarak antar gelagar memanjang (b1) – bf
= 1,5 m – 0,2 m
= 1,3 m
𝑇
Momen akibat beban hidup = 0,8 x (S + 0,6) x 10
= 0,8 x (1,3 m + 0,6) x
292,5 𝐾𝑁
10
= 44,46 KN-m
Momen ultimate (Mu)
= M-dead + M-live
= (4,7 + 44,46) KN-m
= 49,16 KN-m
7
2.5 Perhitungan Penulangan Pelat Lantai
Perhitungan penulangan pelat lantai dilakukan dengan mengacu pada RSNI T-12 2004
dengan penulangan pelat dihitung untuk per 1meter panjang pelat. Adapun parameter parameter
perencanaan penulangan pelat lantai adalah sebagai berikut:
•
Tebal pelat beton
= 250 mm
•
Mutu beton (f’c)
= 30 MPa
•
Mutu baja tulangan
= 420 MPa
•
Selimut beton
= 20 mm
•
β1 untuk f’c ≤ 55 MPa
= 0,85 – 0,05 x
•
Diameter tulangan
= 13 mm
•
Tinggi efektif (d)
= Tebal pelat - selimut – ½ diameter tulangan
30−28
7
= 0,836
= 250 mm – 20 mm – ½ (13 mm)
= 223,5 mm
•
ρb
𝑓’𝑐
600
= 0,85 × β1 × 𝑓𝑦 × (600+𝑓𝑦)
30
600
= 0,85 × 0,836 × 420 × (600+420)
= 0,0298
•
As min 1
=
=
0,0018 ×420
𝑓𝑦
0,0018 ×420
420
𝐴𝑔
(1000 𝑥 200)
= 360 mm2
•
As min 2
= 0,0014 x Ag = 0,0014 x (1000 x 250)
= 350 mm2
•
As min pakai
= 350 mm2
•
ρminimum
= 𝑏 𝑥 𝑑 = 1000 𝑥 223,5
𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛
350
= 0,0016
Maka diambil ρminimum sebesar 0,0016.
•
ρmaksimum
= 0,75 x ρb = 0,75 x 0,0298
= 0,0224 (RSNI T-12 2004 Ps. 5.1.1.6)
•
m
𝑓𝑦
420
= 0,85 ×𝑓′𝑐 = 0,85 ×30
= 16,47
2.5.1 Perhitungan Penulangan Daerah Tumpuan (Momen Negatif)
•
Mu
= 49,16 KNm
8
𝑀𝑢
49,16
•
Mn-perlu
= ∅ = 0,9 = 54,62 KNm = 54620000 Nmm
•
Rn
= 𝐵 ×𝑑2 = 1000 𝑚𝑚 ×(223,5 𝑚𝑚)2 = 1,09
•
ρperlu
= 𝑚 × (1 − √1 −
𝑀𝑛
54620000 𝑁𝑚𝑚
1
2×𝑚×𝑅𝑛
𝑓𝑦
1
= 16,47 × (1 − √1 −
)
2×16,47×1,09
420
)
= 0,0042
: ρminimum ≤ ρperlu ≤ ρmaksimum
Syarat
0,0016 ≤ 0,0026 ≤ 0,0224
Maka digunakan nilai ρperlu = 0,0026
•
= ρx b x d
As perlu
= 0,0026 x 1000 x 223,5
= 581,1 mm2
•
𝐴𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢
Jumlah tulangan (n) = 1
4
×𝜋×𝑑2
=1
4
581,1
×𝜋×(13)2
= 4,37 ≈ 5 buah (asumsi diameter tulangan
rencana yakni 13 mm)
•
𝑏
1000
Jarak antartulangan (s) = 𝑛−1 = 5−1 = 250 mm
Berdasarkan SNI 2847:2013 Pasal 7.6.5, syarat jarak antar tulangan untuk pelat lantai
adalah sebagai berikut:
smax
= 3 x tebal pelat atau 450 mm
= 3 x 200 mm atau 450 mm
= 600 mm atau 450 mm
s < smax
= 250 mm < 450 mm (OK)
• As pasang
= 𝑛 × 4 × 𝜋 × 𝑑 2 = 5 × 4 × 𝜋 × (13 𝑚𝑚)2
1
1
= 663,32 mm2 > As-perlu = 581,1 mm2 (OK)
• Kontrol Kapasitas Penampang
a
𝐴𝑠 ×𝑓𝑦
663,32 ×420
= 0,85 ×𝑓′ 𝑐 ×𝑏 = 0,85 ×30 ×1000
= 10,92 mm
ΦMn
𝑎
= 0,9 × 𝐴𝑠 × 𝑓𝑦 × (𝑑 − 2)
= 0,9 × 663,32 × 420 × (223,5 −
10,92
2
)
= 54,67 KNm
• Cek Momen Nominal terhadap Momen Ultimit
9
ΦMn
= 54,67 KNm > Mu = 49,16 KNm
(OK)
2.5.2 Perhitungan Penulangan Daerah Lapangan (Momen Positif)
•
Mu
= 49,16 KNm
•
Mn-perlu
= ∅ = 0,9 = 54,62 KNm = 54620000 Nmm
•
Rn
= 𝐵 ×𝑑2 = 1000 𝑚𝑚 ×(223,5 𝑚𝑚)2 = 1,09
•
ρperlu
= 𝑚 × (1 − √1 −
𝑀𝑢
49,16
𝑀𝑛
54620000 𝑁𝑚𝑚
1
2×𝑚×𝑅𝑛
1
𝑓𝑦
= 16,47 × (1 − √1 −
)
2×16,47×1,09
420
)
= 0,0042
: ρminimum ≤ ρperlu ≤ ρmaksimum
Syarat
0,0016 ≤ 0,0026 ≤ 0,0224
Maka digunakan nilai ρperlu = 0,0026
•
= ρx b x d
As perlu
= 0,0026 x 1000 x 223,5
= 581,1 mm2
•
𝐴𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢
Jumlah tulangan (n) = 1
4
×𝜋×𝑑2
=1
4
581,1
×𝜋×(13)2
= 4,37 ≈ 5 buah (asumsi diameter tulangan
rencana yakni 13 mm)
•
𝑏
1000
Jarak antartulangan (s) = 𝑛−1 = 5−1 = 250 mm
Berdasarkan SNI 2847:2013 Pasal 7.6.5, syarat jarak antar tulangan untuk pelat lantai
adalah sebagai berikut:
smax
= 3 x tebal pelat atau 450 mm
= 3 x 200 mm atau 450 mm
= 600 mm atau 450 mm
s < smax
= 250 mm < 450 mm (OK)
• As pasang
= 𝑛 × 4 × 𝜋 × 𝑑 2 = 5 × 4 × 𝜋 × (13 𝑚𝑚)2
1
1
= 663,32 mm2 > As-perlu = 581,1 mm2 (OK)
• Kontrol Kapasitas Penampang
a
𝐴𝑠 ×𝑓𝑦
663,32 ×420
= 0,85 ×𝑓′ 𝑐 ×𝑏 = 0,85 ×30 ×1000
= 10,92 mm
ΦMn
𝑎
= 0,9 × 𝐴𝑠 × 𝑓𝑦 × (𝑑 − 2)
10
= 0,9 × 663,32 × 420 × (223,5 −
10,92
2
)
= 54,67 KNm
• Cek Momen Nominal terhadap Momen Ultimit
ΦMn
= 54,67 KNm > Mu = 49,16 KNm
(OK)
2.5.3 Perhitungan Tulangan Susut dan Suhu
Berdasarkan SNI 2847-2013 Pasal 7.12.1 disebutkan bahwa untuk tulangan tegangan susut
dan suhu tegak lurus terhadap tulangan lentur harus disediakan pada slab yang hanya ditulangi
pada 1 arah saja (pelat 1 arah) dan dengan rasio luas tulangan terhadap luas penampang bruto
mengacu pada pasal 7.12.2.1 adalah minimal sebesar 0,0014 sehingga direncanakan
penulangan susut dan suhu sebagai berikut:
•
ρperlu
= 0,002
•
Diameter Tul. Susut
= 13 mm
•
Tebal efektif (deff)
= Tebal pelat – selimut – D tul. Utama – ½ D.tul. susut
= 250 – 20 – 13 – ½ (13)
= 210,5 mm
•
As perlu
=ρ xbxd
= 0,002 x 1000 x 210,5
= 421 mm2
•
Jumlah tulangan (n)
𝐴𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢
= 1
4
×𝜋×𝑑2
= 1
4
421
×𝜋×(13)2
= 3,17 ≈ 3 buah (asumsi diameter
tulangan rencana yakni 13 mm)
•
𝑏
1000
Jarak antar tulangan (s) = 𝑛−1 = 3−1 = 500 mm
Berdasarkan SNI 2847:2013 Pasal 7.6.5, syarat jarak antar tulangan untuk pelat lantai
adalah sebagai berikut:
smax
= 5 x tebal pelat atau 450 mm
= 5 x 200 mm atau 450 mm
= 1000 mm atau 450 mm
s < smax
= 500 mm > 450 mm , maka jarak antar tulangan (s) yang
digunakan yakni 450 mm.
2.6 Kontrol terhadap Kuat Geser Ponds
Mengacu pada RSNI T-12 2004 Pasal 5.6.1 bahwa kekuatan terhadap gaya geser ditinjau
terhadap garis keliling kritis yang serupa dengan batas dari luas efektif dari beban terpusat yang
terletak pada jarak separuh dari tinggi efektif pelat (d3/2). Gaya geser yang terjadi pada pelat
11
ditinjau sebagai akibat dari beban dari roda belakang truk yang mana menurut SNI 1725:2016
Pasal 8.4.1 memiliki luasan 250 mm x 750 mm dengan beban 112,5 kN. Besarnya kuat geser
pons dihitung dengan mengacu pada RSNI T-12 2004 Pasal 5.6.2 sebagai berikut:
Gambar 2. 2 Kontrol Geser Ponds
Perhitungannya sebagai berikut:
•
Tebal efektif (deff)
= 210,5 mm
•
Gaya geser (Pu)
= 112,5 KN x (1 + FBD) x 𝛾 𝑈 𝑇𝑇
= 112,5 KN x (1 + 0,3) x 2
= 292,5 KN
•
Keliling kritis (Ak)
𝑑
𝑑
= [( 2 + 250 𝑚𝑚) + ( 2 + 750 𝑚𝑚)] × 2 × 𝑑𝑒𝑓𝑓
200
200
= [( 2 + 250 𝑚𝑚) + ( 2 + 750 𝑚𝑚)] × 2 × 160,5
= 385200 mm2
•
1
Tegangan geser (fcv) = 6 √𝑓′𝑐
1
= 6 √30
= 0,9128 MPa
•
Kuat geser (Vn)
= 385200 mm2 x 0,9128 Mpa
= 351610 N = 351,61 KN
•
Cek kuat geser terhadap gaya geser:
Vn = 351,61 KN > Pu = 292,5 KN (OK)
12
BAB 3 PERENCANAAN GELAGAR MEMANJANG
3.1 Data Perencanaan Gelagar Memanjang
Berikut merupakan data yang dibutuhkan dalam perencanaan gelagar memanjang:
Tebal pelat lantai (tp)
= 250 mm
Tebal aspal (t2)
= 100 mm
Jarak antargelagar (B1)
= 1500 mm
Panjang segmen (λ)
= 7500 mm
Lebar jembatan
= 9000 mm
Mutu Baja
= SS420 (fy = 245 MPa, fu= 500 MPa)
3.2 Pembebanan dan Gaya Dalam Gelagar Memanjang
Gelagar memanjang dibebani oleh beban permanen dan beban hidup tambahan. Beban
permanen merupakan semua beban mati yang diterima struktur, beban yang dimaksud adalah
berasal dari pelat lantai beton, lapisan aspal, dan berat sendiri.
3.2.1 Beban Mati
Berdasarkan SNI 1725:2016 Tabel 3, faktor beban yang digunakan untuk perencanaan
balok memanjang adalah sebagai berikut :
γUMS Berat Beton Cor di Tempat
= 1,3
γUMS Berat Aspal
= 1,3
γUMS Berat Sendiri Profil Baja
= 1,1
γUMS Berat Sendiri Air Hujan
= 2
Berdasarkan SNI 1725:2016 Tabel 2, berat volume beton dengan mutu 30 MPa (<35 MPa)
adalah 24 kN/m3 dan berat volume aspal adalah 22 kN/m3, sehingga beban ultimit masingmasing dapat dihitung sebagai berikut :
qu beton
= γc × B1 × tbeton × γUMS beton
= 24 × 1,5 × 0,25 × 1,3 = 11,7 kN/m
qu aspal
= γa × B1 × taspal × γUMS aspal
= 22 × 1,5 × 0,1 × 1,3 = 4,29 kN/m
qu baja
= Wprofil × γUMS baja
= 79,5 × 10-2 × 1,1 = 0,9 kN/m
qu steel deck = Wsteeldeck × B1 × γUMS steel deck
= 0,101 × 1,5 × 1,1 = 0,167 kN/m
qu hujan
= γw × B1 × t(hujan = 50 mm)
13
= 9,8 × 1,5 × 0,05 = 1,5 kN/m
quD Total
= qu beton + qu aspal + qu baja + qu steel deck + qu hujan
= 11,7 + 4,29 + 0,9 + 0,167 + 1,5 = 18,557 kN/m
3.2.2 Beban Hidup
Berdasarkan SNI 1725:2016 pada Tabel 12 dan 13, faktor beban yang dipakai dalam
perencaan balok memanjang adalah :
γUTD Jembatan Baja
= 2
γUTT Jembatan Baja
= 2
Momen dan gaya geser akibat beban hidup yang digunakan untuk perencanaan gelagar
memanjang adalah yang terbesar di antara perhitungan beban akibat beban lajur D dan beban
truk T
A. Beban Lajur (TD)
•
Beban Garis Terpusat (BGT)
Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 8.3.1, Beban Garis Terpusat (BGT) dengan intensitas
49 kN/m ditempatakan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan dengan
penentuan nilai FBD untuk jembatan dengan bentang 90 m ditentukan sebagai berikut :
Gambar 3. 1 Faktor Beban Dinamis
Dari grafik tersebut, maka FBD diambil sebesar 30%, sehingga
Pu BGT
= QBGT × (1+FBD) × B1 × γUTD
= 49 × (1+0,4) × (1,5) × 2 = 191,1 kN
•
Beban Terbagi Rata (BTR)
Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 8.3.1, dengan panjang gelagar memanjang 7,5 m,
intensitas beban BTR dapat dihitung sebai berikut :
14
L
< 30 m
qu BTR
= 9 × 𝐵1 × 𝛾 𝑈 𝑇𝐷
= 9 × 1,5 × 2 = 27 kN/m
B. Beban Truk (TT)
Perhitungan beban truk T diambil dari beban roda truk 3 gandar dikali dengan faktor beban dan
faktor beban dinamis. Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 8.6, untuk pembebanan truk T, FBD
diambil 30%. Besar beban terbesar pada satu roda truk adalah 112,5 kN. Sehingga beban desain
untuk truk adalah sebagai berikut :
qu TT
= TT × (1+FBD) × γUTT
= 112,5 × (1+0,3) × 2 = 292,5 kN
3.2.3 Perhitungan Momen dan Gaya Geser Ultimit
Gelagar memanjang didesain sebagai komposit. Oleh sebab itu, analisis harus dilakukan
saat gelagar belum bekerja sebagai komposit dan gelagar sudah komposit. Perhitungan momen
dan gaya geser ultimit sebelum dan sesudah komposit adalah sebagai berikut.
1. Momen dan Geser Sebelum Komposit
Pada saat sebelum komposit, gaya yang bekerja pada gelagar memanjang adalah sebagai berikut
Beban Mati Sebelum Komposit
qu beton
= γc × B1 × tbeton × γUMS beton
= 24 × 1,5 × 0,2 × 1,3 = 11,7 kN/m
qu baja
= Wprofil × γUMS baja
= 79,5 × 10-2 × 1,1 = 0,9 kN/m
qu steel deck = Wsteeldeck × B1 × γUMS steel deck
= 0,101 × 1,5 × 1,1 = 0,167 kN/m
qu hujan
= γw × B1 × t(hujan = 50 mm)
= 9,8 × 1,5 × 0,05 = 1,5 kN/m
quBC Total
= qu beton + qu baja + qu steel deck + qu hujan
= 11,7 + 0,9 + 0,167 + 1,5 = 14,267 kN/m
Maka, momen yang terjadi sebelum komposit adalah sebagai berikut :
MuBC
=
1
=
1
8
8
× 𝑞𝑢𝐵𝐶 × 𝐿2
× 14,267 × 7,52 = 100,31 kNm
Geser yang terjadi sebelum komposit adalah sebagai berikut :
VuBC
=
1
2
× 𝑞𝑢𝐵𝐶 × 𝐿
15
=
1
2
× 14,267 × 7,5 = 53,501 kN
2. Momen dan Geser Setelah Komposit
Beban Mati Setelah Komposit
qu beton
= γc × B1 × tbeton × γUMS beton
= 24 × 1,5 × 0,2 × 1,3 = 11,7 kN/m
qu aspal
= γa × B1 × taspal × γUMS aspal
= 22 × 1,5 × 0,1 × 1,3 = 4,29 kN/m
qu baja
= Wprofil × γUMS baja
= 79,5 × 10-2 × 1,1 = 0,9 kN/m
qu steel deck = Wsteeldeck × B1 × γUMS steel deck
= 0,101 × 1,5 × 1,1 = 0,167 kN/m
qu hujan
= γw × B1 × t(hujan = 50 mm)
= 9,8 × 1,5 × 0,05 = 1,5 kN/m
quDAC
= qu beton + qu aspal + qu baja + qu steel deck + qu hujan
= 11,7 + 4,29 + 0,9 + 0,167 + 1,5 = 18,57 kN/m
Maka, momen beban mati yang terjadi setelah komposit adalah sebagai berikut
MuD-AC
=
1
=
1
8
8
× 𝑞𝑢𝐷−𝐴𝐶 × 𝐿2
× 18,57 × 7,52 = 130,57 kNm
Gaya geser beban mati yang terjadi setelah komposit adalah sebagai berikut :
VuD-AC
=
1
=
1
2
2
× 𝑞𝑢𝐷−𝐴𝐶 × 𝐿
× 18,57 × 7,5 = 69,63 kN
Beban Hidup
Setelah struktur telah komposit, beban hidup sudah mulai diterima oleh struktur. Beban hidup
yang diterima oleh struktur adalah sebagai berikut :
Pu BGT
= 191,1 kN
qu BTR
= 27 kN/m
Pu TT
= 292,5 kN
Perhitungan momen akibat beban hidup adalah sebagai berikut
•
Beban Lajur
Mekanisme pembebanan untuk beban lajur adalah sebagai berikut
16
Gambar 3. 2 Mekanisme Pembebanan Beban Lajur (TD)
Maka, perhitungan momen untuk beban lajur adalah sebagai berikut
MuTD
=
1
=
1
8
8
1
× q uBTR × L2 + 4 × PuBGT × L
1
× 27 × 7,52 + 4 × 191,1 × 7,5 = 548,15 kNm
Gaya geser untuk beban lajur adalah sebagai berikut
VuTD
•
=
1
=
1
2
2
1
× q uBTR × L + 2 × PuBGT
1
× 27 × 7,5 + × 191,1 = 196,8 kN
2
Beban Truk
Mekanisme pembebanan untuk beban truk adalah sebagai berikut
Gambar 3. 3 Mekanisme Pembebanan Beban Truk (TT)
Maka, perhitungan momen untuk beban lajur adalah sebagai berikut
MuTT
=
1
=
1
4
4
× PuTT × L
× 292,5 × 7,5 = 548,4375 kNm
17
Gaya geser untuk beban lajur adalah sebagai berikut
VuTD
=
1
=
1
2
2
× PuTT
× 292,5 = 146,25 kNm
Momen dan gaya geser yang digunakan untuk desain adalah yang terbesar, sehingga Mu dan Vu
beban hidup adalah
MuL
= 548,44 kNm
VuL
= 146,25 kN
Sehingga, momen dan gaya geser ultimit setelah penampang komposit adalah sebagai berikut :
MuAC
= MuD-AC + MuL = 130,57 + 548,44 = 679,01 kNm
VuAC
= VuD-AC + VuL = 69,63 + 196,8 = 266,43 kN
3.3 Kontrol Kekuatan Penampang Profil
Profil baja yang digunakan untuk gelagar memanjang adalah WF 500×200×9×14, dengan
section properties ditampilkan dalam tabel sebagai berikut
Tabel 3. 1 Section Properties Gelagar Memanjang
Gelagar Memanjang (WF 500×200×9×14)
Berat = 79,5 kg/m
Iy
=
1840 cm4
d
= 496 mm
ix
=
20,3 cm
bf
= 199 mm
iy
=
4,27 cm
tw
= 9 mm
Zx =
1836 cm3
tf
= 14 mm
Zy =
287 cm3
r
= 20 mm
Lp =
212,56 cm
Ag
= 10130 mm2
Lr
611,376 cm
Ix
= 41900 cm4
=
3.3.1 Kontrol Kekuatan Penampang
1. Kekuatan Lentur Penampang Sebelum Komposit
a)
Tekuk Lokal (SNI 1729:2019 Tabel B4.1b)
Sayap Profil
𝑏𝑓
2𝑡𝑓
=
199
2×14
= 7,107
18
λp
=
𝐸
200.000
0,38√𝐹 = 0,38√ 245
𝑦
= 10,85
𝑏𝑓
< 𝜆𝑝
2𝑡𝑓
= 7,107 < 10,85 (Kompak)
Badan Profil
ℎ
=
𝑡𝑤
496
9
= 47,56
λp
=
𝐸
200.000
3,76√𝐹 = 3,76√ 245
𝑦
= 107,429
ℎ
𝑡𝑤
< 𝜆𝑝
= 47,56 < 107,429 (Kompak)
Dikarenakan profil I kompak simetris ganda, maka kuat lentur nominal pada keadaan batas
leleh adalah
Mn
= Zx × fy
= 1836000 × 245 = 449,82 kNm
ϕMn
= 0,9 × 449,82 = 404,838 kNm
b) Tekuk Torsi Lateral
Mengacu pada RSNI T-03-2005 Pasal 7.3, dimana panjang batang (Lb) harud si tentukan
termasuk dalam bentang pendek, menengah, atau panjang, berdasarkan posisi Lb terhadap Lp
dan Lr.
Diketahui bahwa
Lb
= 150 mm (jarak shear connector)
Lp
= 3434,8 mm
Lr
= 10761,3 mm
Dikarenakan Lb < Lp < Lr, maka keadaan batas tekuk torsi lateral tidak berlaku, sehingga
momen nominal yang digunakan adalah pada keadaan batas leleh
2. Kekuatan Lentur Penampang Setelah Komposit
Pada penampang yang sudah mengalami komposit penuh, perlu mencari lebar efektif sayap dari
pelat beton, untuk menghitung kekuatan nominal total dari penampang komposit. Berdasarkan
RSNI T-0.3-2005 Pasal 8.2.1, Lebar efektif (Be) diambil dari yang terkecil dari
19
⅕λ
=
⅕ (7500) = 3750 mm
B1
= 1500 mm
12 tp
= 12 (250) = 2400 mm
Maka, Be yang digunakan adalah 1500 mm
Kekuatan lentur penampang komposit adalah sebagai berikut
Cek Posisi PNA, apakah di pelat beton atau di profil baja
a
=
𝐴𝑠 ×𝑓𝑦
10130×245
= 0,85×30×1500 = 64,88 mm < 250 mm (tp beton)
0,85×𝑓′𝑐×𝐵
𝑒
Dikarenakan PNA berada di pelat beton, maka momen nominal dihitung sebagai berikut
Mn
=
a
As fy (d − 2)
= 10130 × 245 (250 + 496 − 64,88) = 1155,4 kNm
2
2
ϕMn
= 0,9 (1155,4) = 1039,86 kNm
Gambar 3. 4 Diagram Tegangan Balok Komposit Gelagar Memanjang
3. Kekuatan Geser Penampang
Profil yang digunakan adalah profil WF, dimana termasuk dalam profil simetris ganda. Maka,
kekuatan geser penampang dihitung berdasarkan SNI 1729:2020 pasal G4, dengan perhitungan
sebagai berikut
Kv
= 5
ℎ
=
𝑡𝑤
=
𝐾 ×𝐸
1,1√ 𝑣𝑓
𝑦
ℎ
𝑡𝑤
𝐾 ×𝐸
< 1,1√ 𝑣𝑓
Aw
496
9
= 47,56
5×200.000
1,1√
245
= 70,276
= 47,56 < 70,276 (Cv2 = 1)
𝑦
= d × tw = 496 × 9 = 4464 mm2
20
Vn
= 0,6 Fy Aw Cv2
= 0,6 (245) (4464) (1) = 656,21 kN
ϕVn
= 0,9 Vn
= 0,9 (656,21) = 590,587 kN
3.3.2 Cek Gaya Kekuatan Penampang Terhadap Gaya Ultimit
Rekapitulasi gaya dalam dengan kekuatan nominal disajikan dalam tabel sebagai berikut
Tabel 3. 2 Kontrol Kuat Nominal Penampang
Gaya dalam
Besaran
Kuat Nominal
Cek
Mu-BC
100,31 kNm
404,838 kNm
OK
Mu-AC
679 kNm
1039,86 kNm
OK
Vu
266,43 kN
590,587 kN
OK
3.4 Kontrol Lendutan
Untuk menghitung lendutan, diperlukan momen inersia komposit yang perhitungannya
sebagai berikut.
Mencari rasio modulus (n)
n
=
𝐸𝑠
𝐸𝑐
200000
= 4700√30 = 7,76
Konversi Be menjadi Beq baja
B
eq
=
Be
n
1500
= 7,76 = 193,29 mm
Mencari garis berat setelah komposit (ȳ)
Gambar 3. 5 Visualisasi Garis Berat Tiap Komponen
beton (y1)
=
250
Baja (y2)
=
496
2
2
= 125 mm
+ 250 = 498 𝑚𝑚
21
A1
= tp × Beq = 250 × 193,29 = 48322,5 mm2
A2
= Ag WF = 10130 mm2
(ȳ)
=
𝐴1 ×𝑦1 +𝐴2 ×𝑦2
𝐴1 +𝐴2
=
48322,5×100+10130×498
38658+10130
= 202,44 mm
Cari perpindahan garis berat masing-masing komponen terhadap ȳ (Δ)
Gambar 3. 6 Perpindahan Garis Berat Tiap Komponen Terhadap ȳ
Pelateq (Δ1)
= ȳ - y1 = 202,44 – 125 = 77,44 mm
WF (Δ2)
= y2 - ȳ = 498 – 202,44 = 255,94 mm
Maka, inersia komposit adalah sebagai berikut :
Ipelat(Komposit)
= Ipelat + A1.(Δ1)2
=
IWF (Komposit)
1
12
(193,29) (250)3 + 48322,5 (67,06)2 = 468988076,861 mm4
= IWF + A2.(Δ2)2
= 419000000 + 10130 (255,94)2 = 1082568522,868 mm4
Itotal (Komposit)
= 468988076,861 + 1082568522,868
= 1551556599 mm4
Maka, dapat dicari lendutan maksimal dengan cara :
Akibat TT
= PTT × 𝜆3
48×𝐸×𝐼
𝑥
= 112500 ×
Akibat BTR
75003
48×200000×1551556599 mm4
= 3,25 mm
= QBTR × 5×𝜆4
384×𝐸×𝐼
𝑥
5×75004
= 9×
384×200000×1551556599
= 1,19 mm
Δijin
=
𝜆
1000
7500
= 1000 = 7,5 mm > 3,25 mm (OK)
22
3.5 Perhitungan Shear Connector
Perhitungan shear connector mengacu pada SNI 1729:2020 pasal I8. Shear Connector yang
digunakan mengikut katalog dari PT Jala Fungsi Kreasindo. Spesifikasi material yang
disediakan mengikuti peraturan-peraturan yang ada. Berikut spesifikasi materialnya.
Tabel 3. 3 Spesifikasi Shear Connector
Diameter shear connector yang digunakan direkomendasikan oleh brosur super floor deck yaitu
diantara 10 s.d 16 mm. Sedangkan Tinggi shear connector maksimum dibawah pelat beton
adalah 25 mm, seperti tampak pada gambar dibawah :
Gambar 3. 7 Tinggi Shear Connector Maksimum
Maka, dimensi shear connector akan mengikuti katalog produk yang disediakan oleh PT Jala
Fungsi Kreasindo Sebagai berikut :
23
Tabel 3. 4 Spesifikasi Shear Connector
Spesifikasi shear connector yang digunakan adalah sebagai berikut :
Fy = 350 MPa
Fu = 450 MPa
D = 19 mm
1
1
Asc = 4 𝜋𝐷2 = 4 𝜋(19)2 = 214,28 𝑚𝑚2
Kekuatan nominal dari shear connector adalah sebagai berikut :
Qn = 0,5 Asc √𝑓′𝑐𝐸𝑐 ≤ RgRpAscFu
Nilai Rg dan Rp diatur dalam tabel sebagai berikut
24
Tabel 3. 5 Koefisien Rg, dan Rp
Digunakan asumsi bahwa dek diorientasikan tegak lurus terhadap profil baja, dengan jumlah
angkur baja stad berkepala yang memiliki rusuk dek yang sama adalah 3 atau lebih, sehingga
diperoleh :
Rg = 0,7
Rp = 0,6
Sehingga nilai Qn sebagai berikut
Qn = 0,5 Asc √𝑓′𝑐𝐸𝑐 ≤ RgRpAscFu
Qn = 0,5 (214,28) √(35)(27805) ≤ 0,7(0,6)(214,28)(450)
Qn = 139851 N ≤ 53586 N
Maka, Qn yang digunakan sebagai perhitungan adalah 53586 N = 53,86 kN
Selanjutnya adalah menghitung gaya geser balok yang digunakan untuk menghitung kebutuhan
jumlah shear connector. Gaya geser yang digunakan adalah gaya geser terkecil antara keadaan
batas kehancuran beton dan leleh tarik penampang baja.
Vh1 = 0,85 f’c be tp
= 0,85 (30) (1500) (200) = 7650 kN
Vh2 = Ag Fy
= 10130 (245) = 2482 kN
Digunakan Vh2 = 2482 kN
Kebutuhan shear connector yang dihitung berada di lokasi antara terjadinya geser maksimum.
Dalam perhitungan ini, dikarenakan asumsi perletakkan sendi-sendi dalam menghitung balok
komposit, maka lokasi yang digunakan dalam perhitungan kebutuhan shear connector adalah
dari ujung balok ke tengah bentang. Kebutuhan shear connector di setengah bentang adalah
sebagai berikut :
25
𝑉ℎ
2482
n = 𝑄𝑛 = 53,86 = 46,1 ≃ 48 buah, 24 pasang
Spasi memanjang shear connector di setengah bentang adalah sebagai berikut :
3750
s = 24+1 = 150 mm
Spasi melintang shear connector menggunakan patokan spasi minimum pada Pasal I8 No.2c
SNI 1729:2020 yaitu
s = 4dstud
= 4(19) = 76 mm ≃100 mm
Detail Pemasangan shear connector di setengah bentang adalah sebagai berikut
Gambar 3. 8 Ilustrasi Pemasangan Shear Connector pada Gelagar Memanjang
26
BAB 4 PERENCANAAN GELAGAR MELINTANG
4.1 Data Perencanaan Gelagar Melintang
Berikut merupakan data yang dibutuhkan dalam perencanaan gelagar memanjang:
Tebal pelat lantai (tp)
= 250 mm
Tebal aspal (t2)
= 100 mm
Jarak antargelagar (B1)
= 1500 mm
Panjang segmen (λ)
= 7500 mm
Lebar jembatan
= 9500 mm
Mutu Baja
= SS420 (fy = 245 MPa, fu= 500 MPa)
4.2 Pembebanan dan Gaya Dalam Gelagar Melintang
Gelagar melintang dibebani oleh beban permanen dan beban hidup tambahan. Beban
permanen merupakan semua beban mati yang diterima struktur, beban yang dimaksud adalah
berasal dari pelat lantai beton, lapisan aspal, dan berat sendiri.
4.2.1 Beban Mati
Berdasarkan SNI 1725:2016 Tabel 3, faktor beban yang digunakan untuk perencanaan
balok memanjang adalah sebagai berikut :
γUMS Berat Beton Cor di Tempat
= 1,3
γUMS Berat Aspal
= 1,3
γUMS Berat Sendiri Profil Baja
= 1,1
γUMS Berat Sendiri Air Hujan
= 2
Berdasarkan SNI 1725:2016 Tabel 2, berat volume beton dengan mutu 30 MPa (<35 MPa)
adalah 24 kN/m3 dan berat volume aspal adalah 22 kN/m3, sehingga beban ultimit masingmasing dapat dihitung sebagai berikut :
qu beton
= γc × Panjang Gelagar Memanjang × tbeton × γUMS beton
= 24 × 7,5 × 0,25 × 1,3 = 46,8 kN/m
qu aspal
= γa × Panjang Gelagar Memanjang × taspal × γUMS aspal
= 22 × 7,5 × 0,1 × 1,3 = 21,45 kN/m
qu trotoar
= γc × Panjang Gelagar Memanjang × ttrotoar × γUMS
beton
= 24 × 7,5 × 0,3 × 1,3 = 70,8 kN/m
qu cross girder
= Wprofil × γUMS baja
27
= 241 × 10-2 × 1,1 = 2,651 kN/m
qu steel deck
= Wsteeldeck × Panjang Gelagar Memanjang × γUMS steel
deck
= 0,101 × 7,5 × 1,1 = 0,833 kN/m
Pu Stringer
= (Wbaja × γUMS Berat Sendiri Baja × Panjang Gelagar
Memanjang)
= 0,795 × 1,1 × 7,5 = 6,55 KN
qu hujan
= γw × Panjang Gelagar Memanjang × t(hujan = 50 mm)
= 9,8 × 7,5 × 0,05 = 7,35 kN/m
quD Total
= qu beton + qu aspal + qu trotoar + qu cross girder + qu
steel deck + qu hujan
= 46,8 + 21,45 + 70,8 + 2,651 + 0,833 + 2 + 9,625
= 160,909 kN/m
4.2.2 Beban Hidup
Berdasarkan SNI 1725:2016 pada Tabel 12 dan 13, faktor beban yang dipakai dalam
perencaan balok memanjang adalah :
γUTD Jembatan Baja
= 2
γUTT Jembatan Baja
= 2
Momen dan gaya geser akibat beban hidup yang digunakan untuk perencanaan gelagar
memanjang adalah yang terbesar di antara perhitungan beban akibat beban lajur D dan beban
truk T
A. Beban Lajur (TD)
•
Beban Garis Terpusat (BGT)
Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 8.3.1, Beban Garis Terpusat (BGT) dengan intensitas
49 kN/m ditempatakan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan dengan
penentuan nilai FBD untuk jembatan dengan bentang 90 m ditentukan sebagai berikut :
28
Gambar 4. 1 Faktor Beban Dinamis
Dari grafik tersebut, maka FBD diambil sebesar 30%, sehingga
Pu BGT
= QBGT × (1+FBD) × γUTD
= 49 × (1+0,3) × 2 = 127,4 kN/m
•
Beban Terbagi Rata (BTR)
Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 8.3.1, dengan panjang gelagar melintang 9,5 m,
intensitas beban BTR dapat dihitung sebai berikut :
L
< 30 m
qu BTR
= 9 × 𝜆 × 𝛾 𝑈 𝑇𝐷
= 9 × 7,5 × 2 = 135 kN/m
qTD
= qBGT + qBTR
= 127,4 + 135
= 262,4 kN/m
B. Beban Truk (TT)
Perhitungan beban truk T diambil dari beban roda truk 3 gandar dikali dengan faktor beban
dan faktor beban dinamis. Berdasarkan SNI 11725:2016 Pasal 8.6, untuk pembebanan truk T,
FBD diambil 30%. Besar beban terbesar pada satu roda truk adalah 112,5 kN. Sehingga beban
desain untuk truk adalah sebagai berikut :
qu TT
= TT × (1+FBD) × γUTT
= 112,5 × (1+0,3) × 2 = 292,5 kN
C. Akibat Beban Pejalan Kaki
Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 8.9, intensitas beban pejalan kaki adalah 5 kPa. Maka,
beban pejalan kaki yang bekerja pada gelagar melintang adalah sebagai berikut.
29
P TP
= qTP × λ × γUTP
= 5 × (7,5) × 1,8 = 67,5 kN/m
4.2.3 Perhitungan Momen dan Gaya Geser Ultimit
Gelagar melintang didesain sebagai komposit. Oleh sebab itu, analisis harus dilakukan saat
gelagar belum bekerja sebagai komposit dan gelagar sudah komposit. Perhitungan momen dan
gaya geser ultimit sebelum dan sesudah komposit adalah sebagai berikut.
Tabel 4. 1 Rekapitulasi Beban Mati pada gelagar Melintang
Sebelum Komposit
Jenis Beban
Beban Ultimate
Satuan
Pelat Beton
46,8
KN/m
Bondeks
0,833
KN/m
Cross Girder
2,651
KN/m
Air Hujan
7,35
KN/m
Beban Stringer
6,56
KN
Setelah Komposit
Pelat Beton
46,8
KN/m
Bondeks
0,833
KN/m
Cross Girder
2,651
KN/m
Air Hujan
7,35
KN/m
Beban Stringer
6,55
KN
Trotoar
70,8
KN/m
Aspal
21,45
KN/m
Gambar 4. 2 Mekanisme Pembebanan Mati Gelagar Melintang Sebelum Komposit
30
Gambar 4. 3 Mekanisme Pembebanan Mati Gelagar Melintang Setelah Komposit
Berdasarkan rekapitulasi beban pada Tabel 4.1 dan mekanisme pembebanan seperti pada
Gambar 4.2 dan Gambar 4.3, didapatkan gaya geser dan momen akibat beban mati adalah
sebagai berikut :
MU BC Dead
= 1485,8 KNm
MU AC Dead
= 1569,4 KNm
VU AC Dead
= 103,86 KN
Gaya geser dan momen maksimum beban hidup yang diperhitungkan adalah kondisi paling
ekstrem dari berbagai kemungkinan. Mekanisme pembebanan yang mungkin terjadi dapat
dilihat pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5 berikut:
Gambar 4. 4 Mekanisme Pembebanan Hidup Gelagar Melintang Model 1 Lajur
Gambar 4. 5 Mekanisme Pembebanan Hidup Gelagar Melintang Model 2 Truk
Berdasarkan mekanisme pembebanan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5, didapatkan
rekapitulasi gaya geser dan mimen pada tiap model pembebanan seperti pada Tabel 3.8 berikut:
31
Tabel 4. 2 Rekapitulasi Geser dan Momen Akibat Beban Hidup pada Gelagar Melintang
Model
Mu (KNm)
Vu (KN)
1
2838
1051
2
1859,43
464,79
Berdasarkan Tabel 4.2, gaya geser dan momen terbesar dihasilkan oleh mekanisme
pembebanan Model 1. Maka, total gaya geser dan momen pada gelagar melintang adalah
sebagai berikut:
MU AC = MU AC Dead + MU Live = 1569,4 + 2838 = 4407,4 kNm
VU AC = VU AC Dead + VU Live = 103,86 + 1051 = 1154,86 kN
4.3 Kontrol Kekuatan Penampang Profil
Profil baja yang digunakan untuk gelagar melintang adalah WF 900×400×19×40, dengan
section properties ditampilkan dalam tabel sebagai berikut
Tabel 4. 3 Section Properties Gelagar Melintang
Gelagar Melintang (WF 900×400×19×40)
Berat = 376 kg/m
Iy
=
42 700 cm4
d
= 900 mm
ix
=
37,8 cm
bf
= 400 mm
iy
=
9,45 cm
tw
= 19 mm
Zx =
15 200 cm3
tf
= 40 mm
Zy =
2140 cm3
r
= 18 mm
Lp =
333,528 cm
Ag
= 47860 mm2
Lr
=
1036,251 cm
Ix
= 684 000 cm4
h
=
784,0 mm
4.3.1 Kontrol Kekuatan Penampang
1.
Kekuatan Lentur Penampang Sebelum Komposit
a) Tekuk Lokal (SNI 1729:2019 Tabel B4.1b)
Sayap Profil
𝑏𝑓
=
2𝑡𝑓
400
2×40
= 5
λp
=
𝐸
200.000
0,38√𝐹 = 0,38√ 245
𝑦
= 10,85
32
𝑏𝑓
= 5 < 10,58 (Kompak)
< 𝜆𝑝
2𝑡𝑓
Badan Profil
ℎ
=
𝑡𝑤
784,0
22
= 35,63
λp
=
𝐸
200.000
3,76√𝐹 = 3,76√ 245
𝑦
= 107,429
ℎ
𝑡𝑤
= 50,5 < 107,429 (Kompak)
< 𝜆𝑝
Dikarenakan profil I kompak simetris ganda, maka kuat lentur nominal pada keadaan batas
leleh adalah
Mn
= Zx × fy
= 15 200 000 × 245 = 3724 kNm
ϕMn
= 0,9 × 3724 = 3351,6 kNm
b) Tekuk Torsi Lateral
Mengacu pada RSNI T-03-2005 Pasal 7.3, dimana panjang batang (Lb) harud si tentukan
termasuk dalam bentang pendek, menengah, atau panjang, berdasarkan posisi Lb terhadap Lp
dan Lr.
Diketahui bahwa
Lb
= 120 mm (jarak shear connector)
Lp
= 3335,3 mm
Lr
= 10362,5 mm
Dikarenakan Lb < Lp < Lr, maka keadaan batas tekuk torsi lateral tidak berlaku, sehingga
momen nominal yang digunakan adalah pada keadaan batas leleh
2. Kekuatan Lentur Penampang Setelah Komposit
Pada penampang yang sudah mengalami komposit penuh, perlu mencari lebar efektif sayap dari
pelat beton, untuk menghitung kekuatan nominal total dari penampang komposit. Berdasarkan
RSNI T-0.3-2005 Pasal 8.2.1, Lebar efektif (Be) diambil dari yang terkecil dari
2 x 1/8 bentang
= 2 x 1/8 x (9500) = 2375 mm
2 x ½ jarak antar gelagar
= 2 x ½ x 7500 = 1500 mm
8 tp
= 8 (250) = 2000 mm
33
Maka, Be yang digunakan adalah 2000 mm
Kekuatan lentur penampang komposit adalah sebagai berikut
Cek Posisi PNA, apakah di pelat beton atau di profil baja
a
𝐴𝑠 ×𝑓𝑦
=
47860×245
0,85×𝑓′𝑐×𝐵𝑒
= 0,85×30×2000 = 229,91 mm < 250 mm (tp beton)
Dikarenakan PNA berada di pelat beton, maka momen nominal dihitung sebagai berikut
Mn
=
a
As fy (d − 2)
= 47860 × 245 (250 + 900 − 229,91) = 6860 kNm
2
2
ϕMn
= 0,9 (6860) = 6174 kNm
Gambar 4. 6 Diagram Tegangan Penampang Komposit Gelagar Melintang
3. Kekuatan Geser Penampang
Profil yang digunakan adalah profil WF, dimana termasuk dalam profil simetris ganda. Maka,
kekuatan geser penampang dihitung berdasarkan SNI 1729:2020 pasal G2, dengan perhitungan
sebagai berikut
ℎ
=
𝑡𝑤
𝐸
= 35,63
= 2,24√
= 64
245
𝑦
ℎ
22
200.000
2,24√𝑓
𝑡𝑤
784,0
𝐸
< 2,24√𝑓
𝑦
= 35,63 < 64 (Cv1 = 1)
Aw
= h × tw = 784 × 22 = 17248 mm2
Vn
= 0,6 Fy Aw Cv1
= 0,6 (245) (17248) (1) = 2535,45 kN
ϕVn
= 0,9 Vn
= 0,9 (2535,45) = 2281,91 kN > 30,16 kN (Vu) (OK)
34
4.3.2 Cek Gaya Kekuatan Penampang Terhadap Gaya Ultimit
Rekapitulasi gaya dalam dengan kekuatan nominal disajikan dalam Tabel 4.4 sebagai
berikut
Tabel 4. 4 Kontrol Kuat Nominal Penampang
Gaya dalam
Besaran
Kuat Nominal
Cek
Mu-BC
1458,8 kNm
3064,95 kNm
OK
Mu-AC
4407,4 kNm
6174 kNm
OK
Vu
1154,86 kN
2281,91 kN
OK
4.4 Kontrol Lendutan
Untuk menghitung lendutan, diperlukan momen inersia komposit yang perhitungannya
sebagai berikut.
Mencari rasio modulus (n)
n
=
𝐸𝑠
𝐸𝑐
200000
= 4700√30 = 7,76
Konversi Be menjadi Beq baja
B
eq
=
Be
n
2000
= 7,76 = 257,73 mm
Mencari garis berat setelah komposit (ȳ)
Gambar 4. 7 Visualisasi Garis Berat Tiap Komponen
beton (y1)
=
250
Baja (y2)
=
900
A1
= tp × Beq = 250 × 257,73 = 64432,5 mm2
A2
= Ag WF = 46320 mm2
(ȳ)
=
2
2
= 125 mm
+ 250 = 700 𝑚𝑚
𝐴1 ×𝑦1 +𝐴2 ×𝑦2
𝐴1 +𝐴2
=
64432,5×125+46320×700
64432,5+46320
= 365,48 mm
Cari perpindahan garis berat masing-masing komponen terhadap ȳ (Δ)
35
Gambar 4. 8 Perpindahan Garis Berat Tiap Komponen Terhadap ȳ
Pelateq (Δ1)
= ȳ - y1 = 365,48 – 125 = 240,48 mm
WF (Δ2)
= y2 - ȳ = 700 – 365,48 = 334,52 mm
Maka, inersia komposit adalah sebagai berikut :
Ipelat(Komposit)
= Ipelat + A1.(Δ1)2
=
IWF (Komposit)
(257,73) (250)3 + 64432,5 (240,48)2 = 4061758030 mm4
= IWF + A2.(Δ2)2
=
Itotal (Komposit)
1
12
6 240 000 000+ 46320 (334,52)2 = 11423376160 mm4
= 4061758030 + 11423376160 = 1,54×1010 mm4
Maka, dapat dicari lendutan maksimal dengan cara :
Akibat TT
= PTT × 𝜆3
48×𝐸×𝐼
𝑥
95003
= 112500 ×
= 0,652 mm
48×200000×1,54×1010
Akibat BTR
= QBTR × 5×𝜆4
384×𝐸×𝐼
𝑥
5×95004
= 140,32 ×
384×200000×1,54×1010
= 4,83 mm
Δijin
=
𝜆
1000
=
9500
1000
= 9,5 mm > 4,833 mm (OK)
4.5 Perhitungan Shear Connector
Perhitungan shear connector mengacu pada SNI 1729:2020 pasal I8. Shear Connector yang
digunakan mengikut katalog dari PT Jala Fungsi Kreasindo. Spesifikasi material yang
disediakan mengikuti peraturan-peraturan yang ada. Berikut spesifikasi materialnya.
36
Tabel 4. 5 Spesifikasi Shear Connector
Diameter shear connector yang digunakan direkomendasikan oleh brosur super floor deck yaitu
diantara 10 s.d 16 mm. Sedangkan Tinggi shear connector maksimum dibawah pelat beton
adalah 25 mm, seperti tampak pada gambar dibawah :
Gambar 3. 9 Tinggi Shear Connector Maksimum
Maka, dimensi shear connector akan mengikuti katalog produk yang disediakan oleh PT Jala
Fungsi Kreasindo Sebagai berikut :
37
Tabel 4. 6 Spesifikasi Shear Connector
Spesifikasi shear connector yang digunakan adalah sebagai berikut :
Fy = 350 MPa
Fu = 450 MPa
D = 22 mm
1
1
Asc = 4 𝜋𝐷2 = 4 𝜋(25)2 = 490,63 𝑚𝑚2
Kekuatan nominal dari shear connector adalah sebagai berikut :
Qn = 0,5 Asc √𝑓′𝑐𝐸𝑐 ≤ RgRpAscFu
Nilai Rg dan Rp diatur dalam tabel sebagai berikut
Tabel 4. 7 Koefisien Rg, dan Rp
38
𝑊
54
Digunakan asumsi bahwa dek diorientasikan paralel terhadap profil baja, dengan 𝐻 𝑟 = 32 = 1,6,
𝑓
sehingga diperoleh :
Rg = 1
Rp = 0,75
Sehingga nilai Qn sebagai berikut
Qn = 0,5 Asc √𝑓′𝑐𝐸𝑐 ≤ RgRpAscFu
Qn = 0,5 (490,63) √(30)(25742) ≤ 1(0,75) ( 490,63) (450)
Qn = 215578 N ≥ 165587 N
Maka, Qn yang digunakan sebagai perhitungan adalah 165587 N = 165,6 kN
Selanjutnya adalah menghitung gaya geser balok yang digunakan untuk menghitung kebutuhan
jumlah shear connector. Gaya geser yang digunakan adalah gaya geser terkecil antara keadaan
batas kehancuran beton dan leleh tarik penampang baja.
Vh1 = 0,85 f’c be tp
= 0,85 (30) (2000) (250) = 12750 kN
Vh2 = Ag Fy
= 46320 (245) = 11348,4 kN
Digunakan Vh2 = 11348,4 kN
Kebutuhan shear connector yang dihitung berada di lokasi antara terjadinya geser maksimum.
Dalam perhitungan ini, dikarenakan asumsi perletakkan sendi-sendi dalam menghitung balok
komposit, maka lokasi yang digunakan dalam perhitungan kebutuhan shear connector adalah
dari ujung balok ke tengah bentang. Kebutuhan shear connector di setengah bentang adalah
sebagai berikut :
𝑉ℎ
11348,4
n = 𝑄𝑛 = 165,6 = 68,52 ≃ 70 buah, 35 pasang
Spasi memanjang shear connector di setengah bentang adalah sebagai berikut :
4750
s = 35+1 = 131,94 mm ≃ 120 mm
Spasi melintang shear connector menggunakan patokan spasi minimum pada Pasal I8 No.2c
SNI 1729:2020 yaitu
s = 4dstud
= 4(19) = 76 mm ≃100 mm
Ilustrasi shear connector untuk balok melintang adalah sebagai berikut :
39
Gambar 4. 9 Ilustrasi Pemasangan Shear Connector pada Gelagar Melintang
40
BAB 5 PERENCANAAN IKATAN ANGIN
5.1 Perhitungan Beban Angin Struktur
Berdasarkan SNI 1725:2016 Pasal 9.6.1, tekanan angin yang disebabkan oleh angin rencana
dengan kecepatan dasar (VB) sebesar 90 hingga 126 km/jam. Beban angin harus diasumsikan
terdistribusi secara merata pada permukaan yang terekspos oleh angin. Luas area yang
diperhitungkan adalah luas area dari semua komponen, termasuk sistem lantai dan railing yang
diambil tegak lurus terhadap angin.
Untuk jembatan dengan elevasi lebih tinggi dari 10.000 mm di atas permukaan air,
kecepatan angin rencana, VDZ, harus dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
VDZ = 2,5V0 (
V10
Z
) ln ( )
VB
Z0
Dimana
VDZ = kecepatan angin rencana pada elevasi rencana, Z (km/jam)
V10
= kecepatan angin pada elevasi 10.000 mm di atas permukaan atau di atas permukaan
air rencana (km/jam)
VB
= kecepatan angin rencana yaitu 90 hingga 126 km/jam pada elevasi 10.000 mm
Z
= Elevasi struktur diukur dari permukaan tanah / permukaan air dimana beban angin
dihitung (Z > 10.000 mm)
V0
= kecepatan gesekan angin, yang merupakan karakteristik meteorologi, sebagaimana
ditentukan dalam Tabel 28 SNI 1725-2016, untuk berbagai macam tipe permukaan
di hulu jembatan (km/jam). V0 dapat diperoleh dari:
•
Grafik kecepatan angin dasar untuk berbagai periode ulang
•
Survey angin pada lokasi jembatan, dan
•
Jika tidak ada data yang lebih baik, perencana dapat mengasumsikan bahwa
V0 = VB
Z0
= Panjang gesekan di hulu jembatan, yang merupakan karakteristik meteorologi (Tabel
28 SNI 1725:2016)
Berikut adalah tabel untuk menentukan nilai V0 dan Z0. Nilai tersebut ditentukan berdasarkan
variasi kondisi pada lokasi sekitar jembatan.
41
Tabel 5.1 Nilai V0 dan Z0 Untuk Berbagai Variasi Kondisi Permukaan Hulu
Kondisi
Lahan Terbuka
Sub Urban
Kota
V0 (km/jam)
13,2
17,6
19,3
Z0 (mm)
70
1000
2500
Berdasarkan tabel, untuk jembatan yang berlokasi di lahan terbuka, maka diperoleh variabel
sebagai berikut :
V0
= 13,2 km/jam
Z0
= 1000 mm
V10
= 90 km/jam
VB
= 90 km/jam
Kondisi jembatan dengan permukaan air ditunjukkan dalam gambar sebagai berikut :
Gambar 5.1 Tinggi Bebas Jembatan
Elevasi struktur diukur dari permukaan air (Z) adalah 4000 mm. Dikarenakan SNI 1725:2016
mensyaratkan bahwa Z minimal 10.000 mm, maka diambil Z = 10.000
Maka, perhitungan VDZ adalah sebagai berikut
VDZ = 2,5V (V10 ) ln ( Z )
0 V
Z
B
0
= 2,5 × 13,2 (90) ln (10000) = 163,74 km/jam
90
70
VB
= 90 km/jam
Langkah selanjutnya adalah menghitung EWs, yang perhitungannya adalah sebagai berikut :
42
EWs = PD × h × 30%
Dimana
PD
= Tekanan angin rencana (MPa)
h
= Ketinggian struktur (9 m)
Perlu diperhatikan bahwa PD merupakan beban area yang membebani struktur pada luasan yang
dibatasi oleh rangka-rangka terluar. Berdasarkan RSNI T 02-2005, 30% merupakan perkiraan
beban angin yang mengenai keseluruhan rangka – rangka struktur.
Gambar 5.2 Rangka Utama Jembatan
Tekanan angin rencana (PD) ditentukan sebagai berikut
PD
2
𝑉
= 𝑃𝐵 ( 𝐷𝑍 )
𝑉
𝐵
Dimana
VDZ = 163,74 km/jam
VB
= 90 km/jam
PB
= Tekanan angin dasar yang ditentukan berdasarkan Tabel 29 SNI 1725:2016. Besar
PB merupakan penjumlahan angin tekan dan angin hisap
Tabel 5.2 Tekanan Angin Dasar
Komponen Bangunan
Atas
Rangka, kolom, dan
pelengkung
Balok
Permukaan datar
Angin Tekan
(MPa)
0,0024
Angin Hisap
(MPa)
0,0012
0,0024
0,0019
N/A
N/A
Berikut merupakan perhitungan tekanan angin pada jembatan yaitu :
PB
= 0,0024 MPa + 0,0012 MPa = 0,0036 MPa
PD
= 𝑃𝐵 ( 𝐷𝑍 ) = 0,0036 (
) = 0,01192 MPa
𝑉
90
2
𝑉
163,74 2
𝐵
43
Sehingga, perhitungan EWs adalah sebagai berikut :
EWs
= PD × h × 30%
= 0,01192 × 9000 × 30% = 32,173 kN/m
Perhitungan untuk beban yang dipikul oleh setiap titik buhul adalah sebagai berikut
Titik Buhul Tengah
Wcenter = ½ × EWs × λ
= ½ × 32,173 × 7,5 = 120,64 kN
Titik Buhul Ujung
Wend
= ½ × ½ × EWs × λ
= ½ × ½ × 32,173 × 7,5 = 60,32 kN
5.2 Perhitungan Ikatan Angin Atas
5.2.1 Gaya – Gaya Batang Ikatan Angin Atas
Jembatan didesain tertutup sehingga pada bagian atas dan bawah struktur terdapat ikatan
angin. Beban angin EWs yang terjadi akan didistribusikan ke ikatan – ikatan angin tersebut
secara proporsional.
Gambar 5. 3 Denah Ikatan Angin Atas
Setelah gaya tiap titik buhul sudah diketahui, langkah berikutnya adalah memodelkan
ikatan angin menggunakan bantuan SAP2000. Permodelan adalah sebagai berikut
Gambar 5. 4 Mekanisme Pembebanan Ikatan Angin Atas
44
Setelah gaya-gaya luar diinput, dilakukan analisis struktur. Hasil analisis gaya batang
adalah sebagai berikut :
Gambar 5. 5 Persebaran Gaya Pada Ikatan Angin Atas
Gaya batang yang ditinjau hanya yang bekerja pada ikatan angin saja. Dari hasil SAP2000,
gaya maksimum yang didapatkan adalah sebagai berikut
Tekan Maksimum = 500,846 kN
Tarik Maksimum
= 341,09 kN
5.2.2 Kontrol Profil Ikatan Angin Atas
Panjang ikatan angin atas adalah sebagai berikut :
L
=
√𝜆2 +𝐵2
2
=
√7.52 +9.52
2
= 6,05 m =6050 mm
Selanjutnya, dilakukan kontrol terhadap 2 jenis batang, yaitu batang tarik dan batang tekan
Profil yang digunakan untuk ikatan angin atas adalah sebagai berikut :
Tabel 5. 3 Section Properties Ikatan Angin Atas
Ikatan Angin Atas (L 200×200×25)
Berat = 0,736 kN/m
Iy
=
6040 cm4
B
= 200 mm
iξ
=
7,61 cm
H
= 200 mm
iη
=
3,88 cm
t
= 25 mm
cx
=
5,86 cm
Ag
= 93,75 cm2
cy
=
5,86 cm
Ix
= 6040 cm4
A. Kontrol Batang Tarik
Untuk baut yang digunakan, menggunakan baut diameter 30 mutu ASTM A325 dengan
spesifikasi sebagai berikut
db
= 30 mm
Ab
= 706,858 mm2
45
dlubang
= 33 mm
fnv
= 372 MPa
fnt
= 620 MPa
Pu Tarik
= 341,09 kN
Jarak Baut ke tepi
= 50 mm
Lc
= Jarak baut ke tepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (33) = 33,5 mm
Tebal pelat (tp)
= 20 mm
fy pelat
= 245 MPa
fu pelat
= 500 MPa
•
Kontrol Kelangsingan
L
= 6,05 m = 605 cm
iη
= 3,88 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
𝑘×𝐿
iη
605
= 3,88 = 155,92 < 300 (OK)
•
Kontrol Leleh Tarik
Ø
= 0,9
ØPn
= Ø × fy × Ag
= 0,9 × 245 × 9375 = 1860,46 kN > 341,09 (Pu Tarik) OK
•
Keperluan Baut
Dengan jumlah bidang geser, m = 1, dan kekuatan baut (Rn) diambil yang terkecil dari (I) dan
(II)
I.
ØRn
Kuat Geser
= Ø × fnv × Ab × m
= 0,75 × 372 × 706,858 × 1 = 197,2 kN
II.
Kuat Tumpu
Lc
= 34,25 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 34,25 × 20 × 500 = 411 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 30 × 20 × 500 = 720 kN
46
ØRn
= 0,75 Rn = 0,75(411) = 308,25 kN
Maka, nilai Rn diambil yang terkecil, yaitu akibat kekuatan geser baut yaitu sebesar 197,2 kN
Setelah mengetahui nilai dari kekuatan dari sambungan, langkah selanjutnya adalah
menghitung jumlah kebutuhan baut (n). Perhitungannya adalah sebagai berikut:
n
•
=
𝑃𝑢
ØRn
341,09
= 197,2 = 1,72 ≈ 2 buah
Kontrol Baut
Spasi pada baut diatur dalam SNI 1729:2020, pada pasal J3. Berikut kontrol spasi baut :
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
3) Panjang Sambungan
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 38
s.d.
12(20)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
240 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (30)
s.d.
14(20)
atau
180 mm
= 40 mm
s.d.
280 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 100 mm (OK)
= s × (n – 1) + s1 × 2
= 100 × (2 – 1) + 50 × 2 = 200
•
Jumlah baris baut
= 1
Jumlah kolom baut
= 2
Kontrol Kekuatan Putus
Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan putus, perlu dihitung sebagai berikut
ØRn
= Ø × fu × Ae
Lintasan putus pelat disajikan sebagai berikut :
47
Gambar 5. 6 Lintasan Putus Pelat
Perlu dihitung luas bidang putus (Ae) dengan cara sebagai berikut
= Ag – n × Ølubang × t
An
= 4000 mm2 – 1 (33) (20) = 3340 mm2
𝑥̅
= 1 – 𝐿  0,9
U
3,88
= 1 – 100  0,9
= 0,96  0,9
Ae
= An × U
= 3340 × 0,9 = 3006 mm2
Sehingga, kekuatan putus tarik adalah
ØRn
= Ø × fu × Ae
= 0,75 × 500 × 3006 = 1127,25 kN > 341,09 (Pu Tarik) (OK)
•
Kontrol Block Shear
Untuk kekuatan nominal block shear, didapat dari bidang tarik dan bidang geser yang terjadi
Gambar 5. 7 Bidang Tarik dan Geser Pada Profil Siku
48
Perlu diketahui nilai kekuatan patah di bidang tarik dan kekuatan patah di bidang geser dengan
rumus adalah sebagai berikut:
Rnt
= Ubs fu Ant (Bidang Tarik)
Rnv
= 0,6 fu Anv (Bidang Geser)
Dimana
Ant
= Luas bidang tarik netto
Ubs
= 1 (untuk tegangan tarik merata)
Agt
= Luas bidang tarik penuh
= 100 × 20 = 2000 mm2
Ant
= Luas bidang tarik netto
= Agt – ½ × dlubang × tp = 2000 – ( ½ × 33 × 20) = 1670 mm2
Agv
= Luas bidang geser penuh
= 150 × 20 = 3000 mm2
Anv
= Luas bidang geser netto
= Agv – 1,5 × dlubang × tp = 3000 – (1,5 × 33 × 20) = 2010 mm2
Kekuatan patah di bidang tarik dan di bidang geser perlu dibandingkan untuk mencari nilai kuat
nominal block shear. Perhitungannya :
Ubs fu Ant
≥ 0,6 fu Anv
1 (500) (1670)
≥ 0,6 (200) (2010)
835 kN
≥ 241,2 kN
Maka kuat nominal block shear (Rn) adalah sebagai berikut
Rnt
= (0,5 fy Agv)+ (Ubs fu Ant)
= (0,5) (245) (3000) + (1) (500) (1670) = 1202 kN > 341,09 (Pu Tarik) (OK)
B. Kontrol Batang Tekan
Dari hasil analisis SAP2000, diperoleh nilai gaya tekan maksimum (Pu) = 500,85 kN
•
𝑏
𝑡
λr
Kontrol Penampang (Tabel B4.1a SNI 1729:2020)
=
200
25
=
8
=
0,45√𝐹 = 0,45√ 245
=
12,8
𝐸
200.000
𝑦
49
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
=
8 < 12,85 (Non Langsing)
Cek berdasarkan SNI 1729:2020 Bab E5
𝑏
𝑡
𝐸
≤ 0,71√𝑓
200
𝑦
200000
≤ 0,71√ 245
25
=
8 ≤ 20,82 (Tekuk Torsi Tidak Perlu)
=
Maka, perhitungan kuat tekan nominal Pn dihitung berdasarkan Pasal E3 (Komponen struktur
tanpa elemen langsing)
•
Kontrol Kelangsingan
L
= 6,05 m = 605 cm
iη
= 3,88 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
𝑘×𝐿
𝑖η
605
= 3,88 = 155,93 < 200 (Non Langsing)
Kuat Nominal Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖η
> 4,71√𝑓
155,92
> 134,57
Fe
=
𝑦
𝜋2𝐸
(
𝑘×𝐿 2
𝑖𝑥
=
)
𝜋 2 200.000
(
1×605 2
)
3,88
= 81,10 MPa
Fcr
= 0,877 Fe
= 0,877 (81,10) = 71,12 MPa
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (71,12) (9375) = 600,075 kN > 500,85 (Pu Tekan) (OK)
50
5.3 Perhitungan Ikatan Angin Bawah
5.3.1 Gaya – Gaya Batang Ikatan Angin Bawah
Jembatan didesain tertutup sehingga pada bagian atas dan bawah struktur terdapat ikatan
angin. Beban angin EWs yang terjadi akan didistribusikan ke ikatan – ikatan angin tersebut
secara proporsional.
Gambar 5. 8 Denah Ikatan Angin Bawah
Setelah gaya tiap titik buhul sudah diketahui, langkah berikutnya adalah memodelkan
ikatan angin menggunakan bantuan SAP2000. Permodelan adalah sebagai berikut
Gambar 5. 9 Mekanisme Pembebanan Ikatan Angin Bawah
Setelah gaya-gaya luar diinput, dilakukan analisis struktur. Hasil analisis gaya batang
adalah sebagai berikut :
Gambar 5. 10 Persebaran Gaya Pada Ikatan Angin Bawah
Gaya batang yang ditinjau hanya yang bekerja pada ikatan angin saja. Dari hasil SAP2000,
gaya maksimum yang didapatkan adalah sebagai berikut
Tekan Maksimum = 500,846 kN
Tarik Maksimum
= 341,09 kN
51
5.3.2 Kontrol Profil Ikatan Angin Bawah
Panjang ikatan angin atas adalah sebagai berikut :
L
=
√𝜆2 +𝐵2
2
=
√7.52 +9.52
2
= 6,05 m =6050 mm
Selanjutnya, dilakukan kontrol terhadap 2 jenis batang, yaitu batang tarik dan batang tekan
Profil yang digunakan untuk ikatan angin atas adalah sebagai berikut :
Tabel 5. 4 Section Properties Ikatan Angin Bawah
Ikatan Angin Atas (L 200×200×25)
Berat = 0,736 kN/m
Iy
=
6040 cm4
B
= 200 mm
iξ
=
7,61 cm
H
= 200 mm
iη
=
3,88 cm
t
= 25 mm
cx
=
5,86 cm
Ag
= 93,75 cm2
cy
=
5,86 cm
Ix
= 6040 cm4
C. Kontrol Batang Tarik
Untuk baut yang digunakan, menggunakan baut diameter 30 mutu ASTM A325 dengan
spesifikasi sebagai berikut
db
= 30 mm
Ab
= 706,858 mm2
dlubang
= 33 mm
fnv
= 372 MPa
fnt
= 620 MPa
Pu Tarik
= 341,09 kN
Jarak Baut ke tepi
= 50 mm
Lc
= Jarak baut ke tepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (33) = 33,5 mm
Tebal pelat (tp)
= 20 mm
fy pelat
= 245 MPa
fu pelat
= 500 MPa
•
L
Kontrol Kelangsingan
= 6,05 m = 605 cm
52
iη
= 3,88 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
𝑘×𝐿
iη
605
= 3,88 = 155,92 < 300 (OK)
•
Kontrol Leleh Tarik
Ø
= 0,9
ØPn
= Ø × fy × Ag
= 0,9 × 245 × 9375 = 1860,46 kN > 341,09 (Pu Tarik) OK
•
Keperluan Baut
Dengan jumlah bidang geser, m = 1, dan kekuatan baut (Rn) diambil yang terkecil dari (I) dan
(II)
III.
Kuat Geser
ØRn
= Ø × fnv × Ab × m
= 0,75 × 372 × 706,858 × 1 = 197,2 kN
IV.
Kuat Tumpu
Lc
= 34,25 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 34,25 × 20 × 500 = 411 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 30 × 20 × 500 = 720 kN
ØRn
= 0,75 Rn = 0,75(411) = 308,25 kN
Maka, nilai Rn diambil yang terkecil, yaitu akibat kekuatan geser baut yaitu sebesar 197,2 kN
Setelah mengetahui nilai dari kekuatan dari sambungan, langkah selanjutnya adalah
menghitung jumlah kebutuhan baut (n). Perhitungannya adalah sebagai berikut:
n
•
=
𝑃𝑢
ØRn
341,09
= 197,2 = 1,72 ≈ 2 buah
Kontrol Baut
Spasi pada baut diatur dalam SNI 1729:2020, pada pasal J3. Berikut kontrol spasi baut :
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 38
s.d.
12(20)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
240 mm
atau
150 mm
= 50 mm (OK)
53
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (30)
s.d.
14(20)
atau
180 mm
= 40 mm
s.d.
280 mm
atau
180 mm
= 100 mm (OK)
3) Panjang Sambungan
= s × (n – 1) + s1 × 2
= 100 × (2 – 1) + 50 × 2 = 200
•
Jumlah baris baut
= 1
Jumlah kolom baut
= 2
Kontrol Kekuatan Putus
Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan putus, perlu dihitung sebagai berikut
ØRn
= Ø × fu × Ae
Lintasan putus pelat disajikan sebagai berikut :
Gambar 5. 11 Lintasan Putus Pelat
Perlu dihitung luas bidang putus (Ae) dengan cara sebagai berikut
An
= Ag – n × Ølubang × t
= 4000 mm2 – 1 (33) (20) = 3340 mm2
U
𝑥̅
= 1 – 𝐿  0,9
3,88
= 1 – 100  0,9
= 0,96  0,9
Ae
= An × U
= 3340 × 0,9 = 3006 mm2
Sehingga, kekuatan putus tarik adalah
54
ØRn
= Ø × fu × Ae
= 0,75 × 500 × 3006 = 1127,25 kN > 341,09 (Pu Tarik) (OK)
•
Kontrol Block Shear
Untuk kekuatan nominal block shear, didapat dari bidang tarik dan bidang geser yang terjadi
Gambar 5. 12 Bidang Tarik dan Geser Pada Profil Siku
Perlu diketahui nilai kekuatan patah di bidang tarik dan kekuatan patah di bidang geser dengan
rumus adalah sebagai berikut:
Rnt
= Ubs fu Ant (Bidang Tarik)
Rnv
= 0,6 fu Anv (Bidang Geser)
Dimana
Ant
= Luas bidang tarik netto
Ubs
= 1 (untuk tegangan tarik merata)
Agt
= Luas bidang tarik penuh
= 100 × 20 = 2000 mm2
Ant
= Luas bidang tarik netto
= Agt – ½ × dlubang × tp = 2000 – ( ½ × 33 × 20) = 1670 mm2
Agv
= Luas bidang geser penuh
= 150 × 20 = 3000 mm2
Anv
= Luas bidang geser netto
= Agv – 1,5 × dlubang × tp = 3000 – (1,5 × 33 × 20) = 2010 mm2
Kekuatan patah di bidang tarik dan di bidang geser perlu dibandingkan untuk mencari nilai kuat
nominal block shear. Perhitungannya :
Ubs fu Ant
≥ 0,6 fu Anv
1 (500) (1670)
≥ 0,6 (200) (2010)
55
≥ 241,2 kN
835 kN
Maka kuat nominal block shear (Rn) adalah sebagai berikut
Rnt
= (0,5 fy Agv)+ (Ubs fu Ant)
= (0,5) (245) (3000) + (1) (500) (1670) = 1202 kN > 341,09 (Pu Tarik) (OK)
D. Kontrol Batang Tekan
Dari hasil analisis SAP2000, diperoleh nilai gaya tekan maksimum (Pu) = 500,85 kN
•
Kontrol Penampang (Tabel B4.1a SNI 1729:2020)
𝑏
=
𝑡
λr
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
200
25
=
8
=
0,45√𝐹 = 0,45√ 245
=
12,8
=
8 < 12,85 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
Cek berdasarkan SNI 1729:2020 Bab E5
𝑏
𝑡
𝐸
≤ 0,71√𝑓
𝑦
=
=
200
25
200000
≤ 0,71√ 245
8 ≤ 20,82 (Tekuk Torsi Tidak Perlu)
Maka, perhitungan kuat tekan nominal Pn dihitung berdasarkan Pasal E3 (Komponen struktur
tanpa elemen langsing)
•
Kontrol Kelangsingan
L
= 6,05 m = 605 cm
iη
= 3,88 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
𝑘×𝐿
𝑖η
605
= 3,88 = 155,93 < 200 (Non Langsing)
Kuat Nominal Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖η
> 4,71√𝑓
155,92
> 134,57
𝑦
56
𝜋2𝐸
Fe
=
𝑘×𝐿 2
(
)
𝑖𝑥
=
𝜋 2 200.000
(
1×605 2
)
3,88
= 81,10 MPa
Fcr
= 0,877 Fe
= 0,877 (81,10) = 71,12 MPa
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (71,12) (9375) = 600,075 kN > 500,85 (Pu Tekan) (OK)
57
BAB 6 PERENCANAAN PORTAL AKHIR
6.1 Perhitungan Gaya yang Bekerja pada Portal Akhir
Gambar 6. 1 Denah Portal Akhir Jembatan
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan besarnya gaya yang harus dipikul
oleh portal akhir adalah reaksi perletakkan pada struktur ikatan angin.
RB
RA
RA
= RB
= 723,84 kN
Reaksi perletakkan pada portal angin, kemudian diterapkan pada struktur portal akhir sebagai
berikut :
58
Gambar 6. 2 Gaya yang Dipikul Oleh Portal Akhir
59
Menggunakan SAP2000, dimodelkan Portal Akhir dengan melakukan define elemen bracing
sebagai Tension Only, sehingga gaya yang bekerja pada elemen portal akhir hanya gaya tarik
saja. Gaya dalam di portal akhir disajikan sebagai berikut
a) Gaya Aksial
b) Momen
c) Gaya Geser
Gambar 6. 3 Gaya Dalam yang Dipikul Portal Akhir
Rekapitulasi gaya – gaya yang bekerja pada batang portal akhir adalah sebagai berikut :
Batang Tegak (B – D)
Pu
= Pu Angin + Pu Rangka Utama
= -752,04 + -4741,35
= -5493,39 kN (Tekan)
Mu
= 660,91 kNm
Vu
= 73,25 kN
60
Batang Horizontal (D – C)
Pu
= -663,168 kN (Tekan)
Mu
= Mu Gelagar Melintang + Mu Angin
= 4407,4 + 662,58 = 5069,98 kNm
Vu
= Vu Gelagar Melintang + Vu Angin
= 1154,86 + 98,63 = 1253,49 kN
Bracing (C – B)
Pu
= 897,04 kN (Tarik)
6.2 Perencanaan Batang Vertikal Portal Akhir
6.2.1 Data Perencanaan
Batang tegak pada portal akhir menggunakan profil H 700×500×15×30, dengan section
properties sebagai berikut :
Tabel 6. 1 Section Properties Batang Tegak Portal Akhir
Batang Tegak (H 700×500×15×30)
Berat = 3,14 kN/m
Iy
=
83 500 cm4
d
= 700 mm
ix
=
30,6 cm
bf
= 500 mm
iy
=
12,5 cm
tw
= 15 mm
Zx
=
14 300 cm3
tf
= 30 mm
Zy
=
3 340 cm3
Ag
= 400,2 cm2
Sx
=
16 200 cm3
Ix
= 500 000 cm4
Sy
=
5 150 cm3
6.2.2 Kontrol Kelangsingan dan Kekompakan
• Sayap (Aksial Tekan)
𝑏
2𝑡𝑓
λr
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
500
=
2(30)
=
8,33
=
0,56√𝐹 = 0,56√ 245
=
16
=
11,6 < 16 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
• Badan (Aksial Tekan)
61
ℎ
λr
ℎ
𝑡𝑤
596
=
𝑡𝑤
< λr
30
=
39,73
=
1,49√𝐹 = 1,49√ 245
=
42,571
=
39,73 < 42,571 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
• Kelangsingan Sumbu X
L
= 9 m = 900 cm
ix
= 21 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
𝑘×𝐿
𝑖𝑥
900
= 30,6 = 29,41 < 200 (Non Langsing)
•
Kelangsingan Sumbu Y
L
= 9 m = 900 cm
iy
= 13 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
900
= 12,5 = 72 < 200 (Non Langsing)
Kekompakan Sayap (Elemen Tekan & Lentur)
𝑏
2𝑡𝑓
λp
𝑏
𝑡
•
< 𝜆𝑝
700
=
2(30)
=
8,33
=
0,38√𝐹 = 0,38√ 245
=
10,86
=
8,33 < 10,86 (Kompak)
𝐸
200.000
𝑦
Kekompakan Badan (Elemen Tekan & Lentur)
ℎ
=
𝑡𝑤
λp
ℎ
𝑡𝑤
< λ𝑝
596
15
=
3,49
=
3,76√𝐹 = 3,76√ 245
=
107,4
=
39,73 < 107,4 (Kompak)
𝐸
200.000
𝑦
62
6.2.3 Kontrol Kapasitas Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖𝑦
≤ 4,71√𝑓
72
≤ 134,57
𝑦
𝜋2𝐸
Fe
2
=
𝑘×𝐿
)
𝑖𝑦
𝜋 2 200.000
(72)2
=
(
= 380,771 MPa
𝐹𝑦
= (0,658 𝐹𝑒 ) 𝐹𝑦
Fcr
245
= (0,658380,771 ) 245 = 187,15 MPa
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (187,15) (40020) = 6740,76 kN > 5493,39 (Pu Tekan) (OK)
6.2.4 Kontrol Kapasitas Lentur dan Aksial Lentur
•
Tekuk Lokal
Dikarenakan penampang profil kompak, maka kontrol tekuk lokal adalah sebagai
berikut
M n = Mp
•
=
Zx Fy
=
(14 300 000) (245) = 3503,5 kNm
Tekuk Lateral
Untuk perhitungan tekuk lateral, perlu dilakukan kontrol apakah bentang dari batang
termasuk kedalam bentang pendek, bentang menengah, atau bentang panjang. Berikut
perhitungannya
Lb
=
9000 mm
Lp
=
1,76 × 𝑖𝑦 × √𝐹
=
1,76 × 125 × √ 245
=
18024,74 mm
Lr
𝐸
𝑦
200000
= 6285 mm
Dikarenakan Lp < Lb < Lr, maka profil termasuk kedalam bentang menengah (inelastic
buckling) sehingga perhitungan momen nominal adalah sebagai berikut :
63
Mencari Cb
Mmax
=
660,91 kNm
M1/4 bentang (MA)
=
166,51 kNm
M1/2 bentang (MB)
=
331,31 kNm
M1/2 bentang (MB)
=
496,11 kNm
Cb
=
=
Mn
12,5 𝑀𝑚𝑎𝑥
2,5 𝑀𝑚𝑎𝑥 +3𝑀𝐴 +4𝑀𝐵 +3𝑀𝐶
12,5 (660,91)
2,5 (660,91)+3(166,51)+4(331,31)+3(496,11)
= 1,66
𝐿 −𝐿𝑝
=
𝐶𝑏 [𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 0,7𝐹𝑦 𝑆𝑥 ) (𝐿𝑏−𝐿 )] ≤ 𝑀𝑝
=
1,66 [3503,5 − (3503,5 −
=
5537,38 kNm ≤ 3503,5 kNm
𝑟
𝑝
0,7(245)(16200)
1000
9000−6285
) (18024−6285)]
Digunakan momen nominal akibat tekuk lokal (3773 kNm)
φMn
=
(0,9)(3503,5)
=
3153,15 kNm > 660,91 kNm (Mu) (OK)
6.2.5 Kontrol Persamaan Interaksi
Berdasarkan pasal H1 SNI 1729:2020, interaksi lentur dan gaya tekan pada komponen
struktur simetris ganda dan komponen struktur simetris tunggal yang melentur terhadap sumbu
geometri harus (x dan atau y) harus dibatasi
Jika
:
𝑃𝑟
≥ 0,2
𝑃𝑐
𝑃𝑟
8 𝑀
𝑀
𝑟𝑦
+ 9 (𝑀𝑟𝑥 + 𝑀 ) ≤ 1,0
𝑃
𝑐
Jika
:
𝑃𝑟
𝑃𝑐
𝑐𝑥
𝑐𝑦
< 0,2
𝑃𝑟
2𝑃𝑐
𝑀
𝑀
𝑟𝑦
+ (𝑀𝑟𝑥 + 𝑀 ) ≤ 1,0
𝑐𝑥
𝑐𝑦
Dari perhitungan, diperoleh nilai Pr , Pc, Mrx, Mcx sebagai berikut
Pr
=
PTekan Rangka Utama + PTekan Angin
=
752,04 + 4741,35 = 5493,39 kN
Pc
=
6740,76 kN
Mrx
=
660,91 kNm
64
Mcx
=
3153,15 kNm
Sehingga
𝑃𝑟
=
𝑃𝑐
=
5493,39
6740,76
0,81 < 1
𝑃𝑟
𝑀
8 𝑀
𝑟𝑦
+ 9 (𝑀𝑟𝑥 + 𝑀 )
𝑃
1
≥
1
≥
1
≥ 0,91 (OK)
𝑐
𝑐𝑥
𝑐𝑦
5493,39
8
660,91
+ 9 (3153,15)
6740,76
6.2.6 Perhitungan Kekuatan Geser
Profil yang digunakan adalah profil WF, dimana termasuk dalam profil simetris ganda. Maka,
kekuatan geser penampang dihitung berdasarkan SNI 1729:2020 pasal G2, dengan perhitungan
sebagai berikut
ℎ
=
𝑡𝑤
=
𝐸
2,24√𝑓
𝑦
ℎ
𝑡𝑤
𝐸
< 2,24√𝑓
596
15
= 39,73
200.000
2,24√ 245 = 64
= 39,73 < 64 (Cv1 = 1)
𝑦
Aw
= h × tw = 596 × 15 = 8940 mm2
Vn
= 0,6 Fy Aw Cv1
= 0,6 (245) (8940) (1) = 1314,18 kN
ϕVn
= 0,9 Vn
= 0,9 (1314,18) = 1182 kN > 73,25 kN (Vu) (OK)
6.3 Perencanaan Batang Horizontal Portal Akhir
6.3.1 Data Perencanaan
Batang horizontal pada portal akhir menggunakan profil yang sama dengan gelagar
melintang yaitu WF 900×400×19×40, dengan section properties sebagai berikut :
65
Tabel 6. 2 Section Properties Batang Horizontal Portal Akhir
Gelagar Melintang (WF 900×400×19×40)
Berat = 376 kg/m
Iy
=
42 700 cm4
d
= 900 mm
ix
=
37,8 cm
bf
= 400 mm
iy
=
9,45 cm
tw
= 19 mm
Zx =
15 200 cm3
tf
= 40 mm
Zy =
2140 cm3
r
= 18 mm
Lp =
333,528 cm
Ag
= 47860 mm2
Lr
=
1036,251 cm
Ix
= 684 000 cm4
h
=
784,0 mm
6.3.2 Kontrol Kelangsingan dan Kekompakan
• Sayap (Aksial Tekan)
𝑏
2𝑡𝑓
λr
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
•
λr
•
=
5
=
0,56√𝐹 = 0,56√ 245
=
16
=
5 < 16 (Non Langsing)
=
𝑡𝑤
ℎ
2(40)
𝐸
200.000
𝑦
Badan (Aksial Tekan)
ℎ
𝑡𝑤
400
=
< λr
784
22
=
35,63
=
1,49√𝐹 = 1,49√ 245
=
42,57
=
35,63 < 42,571 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
Kelangsingan Sumbu X
L
= 9,5 m = 950 cm
ix
= 37,8 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
66
λmax
•
=
𝑘×𝐿
𝑖𝑥
900
= 37,8 = 23,80 < 200 (Non Langsing)
Kelangsingan Sumbu Y
L
= 9,5 m = 950 cm
iy
= 9,45 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
950
= 9,45 = 100,52 < 200 (Non Langsing)
Kekompakan Sayap (Elemen Tekan & Lentur)
𝑏
2𝑡𝑓
λp
𝑏
𝑡
•
< 𝜆𝑝
400
=
2(40)
=
5
=
0,38√𝐹 = 0,38√ 245
=
10,86
=
5 < 10,86 (Kompak)
𝐸
200.000
𝑦
Kekompakan Badan (Elemen Tekan & Lentur)
ℎ
λp
ℎ
𝑡𝑤
784
=
𝑡𝑤
< λ𝑝
22
=
35,36
=
3,76√𝐹 = 3,76√ 245
=
107,4
=
35,63 < 107,4 (Kompak)
𝐸
200.000
𝑦
6.3.3 Kontrol Kapasitas Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖𝑦
≤ 4,71√𝑓
100,52
≤ 134,57
𝑦
𝜋2𝐸
Fe
=
2
𝑘×𝐿
)
𝑖𝑦
(
=
𝜋 2 200.000
(
950 2
)
9,45
= 195,35 MPa
67
𝐹𝑦
= (0,658 𝐹𝑒 ) 𝐹𝑦
Fcr
245
= (0,658195,45 ) 245 = 144,98 MPa
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (144,98) (47860) = 6244 kN > 663,168 (Pu Tekan) (OK)
6.3.4 Kontrol Kapasitas Lentur dan Aksial Lentur
•
Kapasitas Nominal
Dari hasil perhitungan gelagar melintang, didapat kekuatan nominal gelagar melintang setelah
komposit adalah 6174 kN > 5069,98 kNm (Mu Batang Horizontal)
•
Tekuk Lateral
Mengacu pada RSNI T-03-2005 Pasal 7.3, dimana panjang batang (Lb) harus di tentukan
termasuk dalam bentang pendek, menengah, atau panjang, berdasarkan posisi Lb terhadap Lp
dan Lr.
Diketahui bahwa
Lb
= 120 mm (jarak shear connector)
Lp
= 3335,3 mm
Lr
= 10362,5 mm
Dikarenakan Lb < Lp < Lr, maka keadaan batas tekuk torsi lateral tidak berlaku, sehingga
momen nominal yang digunakan adalah pada keadaan batas leleh
6.3.5 Kontrol Persamaan Interaksi
Berdasarkan pasal H1 SNI 1729:2020, interaksi lentur dan gaya tekan pada komponen
struktur simetris ganda dan komponen struktur simetris tunggal yang melentur terhadap sumbu
geometri harus (x dan atau y) harus dibatasi
Jika
:
𝑃𝑟
≥ 0,2
𝑃𝑐
𝑃𝑟
8 𝑀
Jika
:
𝑀
𝑟𝑦
+ 9 (𝑀𝑟𝑥 + 𝑀 ) ≤ 1,0
𝑃𝑐
𝑐𝑥
𝑃𝑟
𝑐𝑦
< 0,2
𝑃𝑐
𝑃𝑟
𝑀
𝑀
𝑟𝑦
+ (𝑀𝑟𝑥 + 𝑀 ) ≤ 1,0
2𝑃
𝑐
𝑐𝑥
𝑐𝑦
Dari perhitungan, didapatkan nilai sebagai berikut
68
Pr
=
663,168 kN
Pc
=
6244 kN
Mrx
=
MGelagar Melintang + MAngin
=
5069,98 kNm
=
6174 kNm
Mcx
Sehingga
𝑃𝑟
=
𝑃𝑐
=
663,168
5983
0,11 < 1
𝑃𝑟
𝑀
8 𝑀
𝑟𝑦
+ 9 (𝑀𝑟𝑥 + 𝑀 )
1
≥
1
≥
1
≥ 0,84 (OK)
𝑃𝑐
𝑐𝑥
663,168
5983
𝑐𝑦
8 5069,98
+ 9 ( 6174 )
6.3.6 Perhitungan Kekuatan Geser
Profil yang digunakan adalah profil WF, dimana termasuk dalam profil simetris ganda. Maka,
kekuatan geser penampang dihitung berdasarkan SNI 1729:2020 pasal G2, dengan perhitungan
sebagai berikut
ℎ
=
𝑡𝑤
𝐸
= 35,63
= 2,24√
= 64
245
𝑦
ℎ
22
200.000
2,24√𝑓
𝑡𝑤
784,0
𝐸
< 2,24√𝑓
𝑦
= 35,63 < 64 (Cv1 = 1)
Aw
= h × tw = 784 × 22 = 17248 mm2
Vn
= 0,6 Fy Aw Cv1
= 0,6 (245) (17248) (1) = 2535,45 kN
ϕVn
= 0,9 Vn
= 0,9 (2535,45) = 2281,91 kN > 1253,49 kN (Vu) (OK)
6.4 Perencanaan Bracing (Batang Tarik)
6.4.1 Data Perencanaan
Dikarenakan bracing hanya memikul gaya tarik saja, profil yang digunakan sebagai bracing
bisa lebih kecil. Digunakan profil 2L 150×150×15 dengan section properties sebagai berikut
69
Tabel 6. 3 Section Properties Bracing Portal Akhir
Bracing (2L 150×150×15)
Berat = 0,42 kN/m
Iy
=
4701,38 cm4
B
= 150 mm
ix
=
46,2 cm
H
= 150 mm
iy
=
74,2 cm
t
= 15 mm
cx
=
4,24 cm
Ag
= 85,50 cm2
cy
=
4,3 cm
Ix
= 1822 cm4
6.4.2 Kontrol Kelangsingan
L
= 6,5 m = 650 cm
iη
= 2,92 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
650
= 74,2 = 8,76 < 300 (OK)
6.4.3 Kontrol Leleh Tarik
Ø
= 0,9
ØPn
= Ø × fy × Ag
= 0,9 × 245 × 8550 = 1885 kN > 897,04 kN (Pu Tarik) OK
6.4.4 Kontrol Putus Tarik
Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan putus, perlu dihitung sebagai berikut
ØRn
= Ø × fu × Ae
Perlu dihitung luas bidang putus (Ae) dengan cara sebagai berikut
An
= 0,75(Ag)
(Asumsi)
= 0,75 (8550) = 6412 mm2
U
= 0,9
Ae
= An × U
= 6412 × 0,9 = 5771 mm2
Sehingga, kekuatan putus tarik adalah
ØRn
= Ø × fu × Ae
= 0,75 × 500 × 5771,25 = 1081,86 kN > 897,04 (Pu Tarik) (OK)
70
BAB 7 PERENCANAAN RANGKA UTAMA
7.1 Data Perencanaan Rangka Utama
Pada perencanaan rangka utama, perhitungan hanya dilakukan pada batang atas tengah,
batang bawah tengah, batang diagonal tengah, dan batang diagonal tepi. Berikut adalah desain
rangka utama jembatan baja.
Gambar 7. 1 Denah Rangka Utama Jembatan Baja
A6
= Batang Atas Tengah
B6
= Batang Bawah Tengah
D6
= Batang Diagonal Tengah
D1
= Batang Diagonal Tepi
T1
= Batang Tegak Tepi
7.2 Perhitungan Pembebanan Akibat Beban Mati
Rekapitulasi pembebanan akibat beban mati yang diterima oleh masing-masing titik buhul
adalah sebagai berikut
•
Beban Mati Pada Gelagar Melintang (P1)
Sebelum Komposit
Sebelum Komposit
PBC
Jenis Beban
Beban Ultimate
Satuan
Pelat Beton
46,8
KN/m
Bondeks
0,833
KN/m
Cross Girder
3,76
KN/m
Air Hujan
7,35
KN/m
Beban Stringer
6,55
KN
= ½ [(QBeton + QBondeks + QCross Girder + QAir Hujan) × 9,5 + (PStringer×6)]
= ½ [(46,8 + 0,83 + 3,76 + 7,35) × 9,5 + (6,55 × 6)]
= 298,09 kN
71
Setelah Komposit
Setelah Komposit
Jenis Beban
Beban Ultimate
Satuan
Trotoar
70,8
KN/m
Aspal
21,45
KN/m
PAC
= ½ [(QAspal × 7,5) + (QTrotoar × 1 × 2)]
= ½ [(21,45 × 7,5) + (70,8 × 1 × 2)]
= 151,23 kN
P1
= PBC + PAC
= 298,09 + 151,23
= 444,62 kN
•
Beban Mati Rangka Utama (P2)
Batang Atas
= 8,44 kN/m × 7,5 m × 1,1 = 69,63 kN
Batang Bawah
= 6,94 kN/m × 7,5 m × 1,1 = 57,26 kN
Batang Vertikal
= 3,14 kN/m × 9 m × 1,1 = 31,08 kN
Batang Diagonal
= 2,58 kN/m × 11,7 m × 1,1 = 31,91 kN
Sambungan
= 10% × Total Berat Profil = 19,02 kN
P2
= 209,2 kN
•
Beban Mati Ikatan Angin Atas (P3)
Ikatan Angin Atas
= 0,736 kN/m × 12,1 m × 1,1 = 9,79 kN
Sambungan
= 10% × Total Berat Profil = 0,98 kN
P3
= 10,77 kN
•
Beban Mati Ikatan Angin Bawah (P4)
Ikatan Angin Bawah
= 0,736 kN/m × 12,1 m × 1,1 = 9,79 kN
Pengaku Lateral
= 0,736 kN/m × 4,75 m × 1,1 = 3,84 kN
Sambungan
= 10% × Total Berat Profil = 1,47 kN
P4
= 16,18 kN
•
Ptot
Beban Mati Tiap Titik Buhul
= P1 + P2 + P3 + P4
= 444,62 + 209,2 + 10,77 + 16,18 = 680,77 kN
72
7.3 Perhitungan Gaya Batang Akibat Beban Mati
Langkah selanjutnya adalah menganalisis gaya – gaya batang rangka utama menggunakan
SAP2000.
Gambar 7. 2 Hasil Analisis Gaya Batang Rangka Utama
A6
= -10012,35 kN
B6
= 9734,23 kN
D6
= 434,44 kN
D1
= 4778,82 kN
T1
= -3671,20 kN
7.4 Perhitungan Gaya Batang Akibat Beban Hidup
7.4.1 Perhitungan Garis Pengaruh
Gambar 7. 3 Ilustrasi Rangka Batang yang Ditinjau
Beban P sebesar 1 satuan berjarak x dari A, menyebabkan reaksi perletakkan A dan B
berubah-ubah sesuai dengan jarak P pada titik A untuk RA dan RB dicari dengan cara :
ΣMB
= 0
0
= RA (12λ) – 1 (12λ – x)
RA (12λ)
= 12λ – x ; dimana 12λ = L
RA
= 1 - 𝐿 satuan
ΣMA
= 0
0
= -RB (12λ) + 1 (x)
𝑥
73
RB
=
𝑥
𝐿
satuan
Berikut analisis garis pengaruh setiap batang yang dilalui oleh potongan, yaitu batang A6, D6,
dan B6
1. Analisis Garis Pengaruh Batang A6 (Potongan I-I)
Selama beban P satu satuan bergerak di kanan buhul I, bagian yang ditinjau adalah potongan
kiri, di bagian C – H. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan momen
di titik U maka,
45
RA di I
= 1 - 90 = 0,5
ΣMU
= 0
0
= RA (6λ) + A6 (h)
A6
=
−𝑅𝐴 (6λ)
ℎ
=
−0,5 (6(7,5))
9
= -2,5 (Tekan)
Selama Beban P satu satuan bergerak di kiri buhul I, bagian yang ditinjau adalah potongan
kanan di bagian J – O. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan
momen di titik U maka,
45
= 0,5
RB di I
=
ΣMU
= 0
0
= -RB (6λ) - A6 (h)
A6
=
90
−𝑅𝐴 (6λ)
ℎ
=
−0,5 (6(7,5))
9
= -2,5 (Tekan)
2. Analisis Garis Pengaruh Batang B6 (Potongan I-I)
Selama beban P satu satuan bergerak di kanan buhul I, bagian yang ditinjau adalah potongan
kiri, di bagian C – H. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan momen
di titik H maka,
37,5
RA di H
= 1 - 90 = 0,583
ΣMU
= 0
0
= RA (5λ) - B6 (h)
B6
=
𝑅𝐴 (5λ)
ℎ
=
0,58 (5(7,5))
9
= 2,41 (Tarik)
Selama Beban P satu satuan bergerak di kiri buhul I, bagian yang ditinjau adalah potongan
kanan di bagian J – O. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan
momen di titik H maka,
RB di H
=
37,5
90
= 0,416
74
ΣMU
= 0
0
= -RB (7λ) + A6 (h)
A6
=
𝑅𝐵 (7λ)
ℎ
=
0,416 (7(7,5))
9
= 2,41 (Tarik)
3. Analisis Garis Pengaruh Batang D6 (Potongan I-I)
Selama Beban P satu satuan bergerak di kanan buhul I, bagian yang ditinjau adalah potongan
kiri di bagian C – H. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan gaya
vertikal maka,
37,5
RA di H
= 1 - 90 = 0,58
ΣV
= 0
0
= RA – D6 sin (50,2°)
D6
=
𝑅𝐴
0,58
=
= 0,75 (Tarik)
sin(50,2°) sin(50,2°)
Selama Beban P satu satuan bergerak di kiri buhul I, bagian yang ditinjau adalah potongan
kanan di bagian J – O. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan gaya
vertikal maka,
37,5
= 0,41
RB di U
=
ΣV
= 0
0
= RB + D6 sin (50,2°)
D6
=
90
𝑅
0,41
𝐵
− sin(50,2°)
= − sin(50,2°) = -0,53 (Tekan)
4. Analisis Garis Pengaruh Batang D1 (Potongan II-II)
Selama Beban P satu satuan bergerak di kanan buhul D, bagian yang ditinjau adalah potongan
kiri di bagian C – D. Dengan melihat sisi kiri potongan dan menerapkan keseimbangan gaya
vertikal maka,
0
RA di C
= 1 - 90 = 1
ΣV
= 0
0
= RA – P
D1
=
0
Selama Beban P satu satuan bergerak di kiri buhul D, bagian yang ditinjau adalah potongan
kanan di bagian E – O. Dengan melihat sisi kanan potongan dan menerapkan keseimbangan
gaya vertikal maka,
RB di D
=
11𝜆
12𝜆
= 0,91
75
ΣV
= 0
0
= RB + D6 sin (50,2°)
D6
=
0,91
0,91
− sin(50,2°) = − sin(50,2°) = - 1,18 (Tekan)
5. Analisis Garis Pengaruh Batang T1
Untuk mendapatkan garis pengaruh batang T1, analisa gaya batang yang dilakukan adalah
dengan menggunakan metode titik simpul di A. Dengan demikian, beban P sebesar satu satuan
hanya mempengaruhi batang T1 selama beban tersebut di bentang A-P saja. Pada bentang yang
lainnya, gaya batang tersebut bernilai 0.
Maka, garis pengaruh dari masing – masing batang disajikan sebagai berikut :
76
Gambar 7. 4 Garis Pengaruh Rangka Batang
77
7.4.2 Perhitungan Beban Hidup
Setelah diketahui garis pengaruh dari beban bergerak terhadap batang – batang yang
ditinjau, yaitu A6, B6, D6, dan D1, maka besarnya gaya batang akibat beban hidup dapat
ditentukan.
Beban hidup yang bekerja pada struktur jembatan adalah sebagai berikut :
• Beban “D” BGT (PBGT)
= ½ × [49 kN/m × (1+FBD) × Ljalan × γUTD]
= ½ × [49 kN/m × (1+0,3) × 9,5 × 2]
= 605,15 kN
• Beban “D” BTR (qBTR)
=
½ × [6 kN/m2 × λ × Ljalan × γUTD]
= ½ × [6 kN/m2 × 7,5 × 9,5 × 2]
= 427,5 kN
• Beban Pejalan Kaki (qTP) = ½ × [5 kN/m2 × λ × Ltrotoar × 2]
= ½ × [5 kN/m2 × 7,5 × 1 × 2]
= 37,5 kN
Dengan beban tersebut, maka besarnya gaya yang dipikul oleh batang tinjauan yaitu :
• Gaya batang A6
= [PBGT × y6] + [(qBTR + qTP) × ∑111 𝑦]
= [605,15 × -2,5] + [(427,5 + 37,5) × (-14,98)]
= -8478,57 (tekan)
• Gaya batang B6
= [PBGT × y5] + [(qBTR + qTP) × ∑111 𝑦]
= [605,15 × 2,41] + [(427,5 + 37,5) × 14,45]
= 8177,66 kN (tarik)
• Gaya batang D6 (+)
= [PBGT × y5] + [(qBTR + qTP) × ∑15 𝑦]
= [605,15 × 0,75] + [(427,5 + 37,5) × 2,25]
= 1500,11 kN (tarik)
• Gaya batang D6 (-)
= [PBGT × y6] + [(qBTR + qTP) × ∑611 𝑦]
= [605,15 × (-0,53)] + [(427,5 + 37,5) × (-1,84)]
= -1176,32 kN (tekan)
• Gaya batang D1
= [PBGT × y1] + [(qBTR + qTP) × ∑211 𝑦]
= [605,15 × -1,18] + [(427,5 + 37,5) × -7,06]
= -3996,977 kN (tekan)
• Gaya batang T1 (-)
= [PBGT × y1] + [(qBTR + qTP) × ∑211 𝑦]
= [605,15 × -1] + [(427,5 + 37,5) × -1]
= -1070,15 kN (tekan)
78
Gaya-gaya tersebut kemudian dijumlahkan dengan gaya batang yang terjadi akibat beban
mati, sehingga didapatkan gaya yang dipikul oleh batang A6, B6, D6, dan D1 adalah sebagai
berikut :
Tabel 7. 1 Rekapitulasi Gaya Batang Rangka Utama
Gaya Aksial Batang (kN)
Jenis Beban
A6
B6
D6 (+)
D6 (-)
D1 (-)
T1 (-)
Beban Mati
-10012,35
9734,23
434,44
434,44
4778,82
-3671,20
Beban Hidup
-8478,57
8177,66
1500,11
-1176,32
-3996,97
-1070,15
Total
-18490,92
17911,89 1934,55
-741,88
781,85
-4741,35
7.5 Perhitungan Dimensi Rangka Utama
7.5.1 Perencanaan Komponen Tekan (Batang A6)
• Data Perencanaan
Untuk komponen batang tekan, digunakan profil H Sebagai berikut :
Tabel 7. 2 Section Properties Batang A6
A6 (H 700×700×40×60)
•
Berat = 8,44 kN/m
Ag
=
1076,2 cm2
d
= 700 mm
Ix
=
931 114 cm4
bf
= 700 mm
Iy
=
343 336 cm4
tw
= 40 mm
ix
=
29,41 cm
tf
= 60 mm
iy
=
17,86 cm
Kontrol Penampang (Tabel B4.1a SNI 1729:2020)
Sayap
𝑏
2𝑡𝑓
λr
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
700
=
2(60)
=
5,83
=
0,56√𝐹 = 0,56√ 245
=
16
=
2,65 < 16 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
Badan
79
ℎ
λr
ℎ
𝑡𝑤
536
=
𝑡𝑤
< λr
•
90
=
13,40
=
1,49√𝐹 = 1,49√ 245
=
42,571
=
13,40 < 42,571 (Non Langsing)
𝐸
𝑦
Kontrol Kelangsingan
L
= 7,5 m = 750 cm
iy
= 11,8 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
200.000
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
750
= 17,86 = 4,20 < 200 (Non Langsing)
Kuat Nominal Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖𝑦
≤ 4,71√𝑓
4,20
≤ 134,57
Fe
=
𝑦
𝜋2𝐸
2
𝑘×𝐿
)
𝑖𝑦
𝜋 2 200.000
=
(
(
750 2
)
17,86
= 111936,1 MPa
Fcr
𝐹𝑦
𝐹𝑒
= (0,658 ) 𝐹𝑦
245
= (0,658111936,1 ) 245 = 244,78 MPa
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (244,78) (107620) = 23708,04 kN > 18490,92 (Pu Tekan) (OK)
80
7.5.2 Perencanaan Komponen Tarik (Batang B6)
• Data Perencanaan
Untuk komponen batang tekan, digunakan profil H Sebagai berikut :
Tabel 7. 3 Section Properties Batang B6
B6 (H 700×700×30×50)
•
Berat = 6,94 kN/m
Ag
=
884,2 cm2
d
= 700 mm
Ix
=
798 000 cm4
bf
= 700 mm
Iy
=
286 000 cm4
tw
= 30 mm
ix
=
30,1 cm
tf
= 50 mm
iy
=
18 cm
Kontrol Kelangsingan
L
= 7,50 m = 750 cm
iy
= 13 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
750
= 18 = 41,66 < 300 (OK)
•
Kontrol Leleh Tarik
Ø
= 0,9
ØPn
= Ø × fy × Ag
= 0,9 × 245 × 88420 = 19496,17 kN > 17911,89 kN (Pu Tarik) OK
•
Kontrol Putus Tarik
Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan putus, perlu dihitung sebagai berikut
ØRn
= Ø × fu × Ae
Perlu dihitung luas bidang putus (Ae) dengan cara sebagai berikut
An
= 0,75(Ag)
(Asumsi)
= 0,75 (88420) = 66315 mm2
U
= 0,9
Ae
= An × U
= 66315 × 0,9 = 59683,5 mm2
Sehingga, kekuatan putus tarik adalah
ØRn
= Ø × fu × Ae
81
= 0,75 × 500 × 59683,5 = 22381,31 kN > 17911,89 (Pu Tarik) (OK)
7.5.3 Perencanaan Komponen Tekan dan Tarik (Batang D1 dan D6)
A. Data Perencanaan
Untuk komponen batang diagonal, digunakan profil WF Sebagai berikut :
Tabel 7. 4 Section Properties Batang Diagonal
Batang Diagonal (H 700×400×16×28)
Berat = 2,59 kN/m
Ag
=
329,8 cm2
d
= 700 mm
Ix
=
291 000 cm4
bf
= 400 mm
Iy
=
29 900 cm4
tw
= 16 mm
ix
=
29,7 cm
tf
= 28 mm
iy
=
9,52 cm
B. Kontrol Tekan
• Kontrol Penampang (Tabel B4.1a SNI 1729:2020)
Sayap
𝑏
2𝑡𝑓
λr
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
700
=
2(28)
=
7,14
=
0,56√𝐹 = 0,56√ 245
=
16
=
7,14 < 16 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
Badan
ℎ
=
𝑡𝑤
λr
ℎ
𝑡𝑤
•
< λr
608
16
=
38
=
1,49√𝐹 = 1,49√ 245
=
42,571
=
38 < 42,571 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
Kontrol Kelangsingan
L
= 11,71 m = 1171 cm
iy
= 9,52 cm
82
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
1171
= 9,52 = 123,06 < 200 (Non Langsing)
Kuat Nominal Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖𝑦
≤ 4,71√𝑓
123,06
≤ 134,57
𝑦
𝜋2𝐸
Fe
=
2
𝑘×𝐿
)
𝑖𝑦
𝜋 2 200.000
=
(
(
1171 2
)
9,52
= 130,34 MPa
𝐹𝑦
𝐹𝑒
= (0,658 ) × 𝑓𝑦
Fcr
245
= (0,658130,34 ) × 245 = 111,56
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (111,56) (32980) = 3311,23 kN > 741,88 kN (Pu Tekan) (OK)
C. Kontrol Tarik
•
Kontrol Kelangsingan
L
= 11,71 m = 1171 cm
iy
= 8,5 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
1171
= 9,52 = 123,06 < 300 (OK)
•
Kontrol Leleh Tarik
Ø
= 0,9
ØPn
= Ø × fy × Ag
= 0,9 × 245 × 32980 = 7272 kN > 6171 kN (Pu Tarik) OK
•
Kontrol Putus Tarik
Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan putus, perlu dihitung sebagai berikut
ØRn
= Ø × fu × Ae
Perlu dihitung luas bidang putus (Ae) dengan cara sebagai berikut
83
An
= 0,75(Ag)
(Asumsi)
= 0,75 (3290) = 24637,5 mm2
U
= 0,9
Ae
= An × U
= 24637,5 × 0,9 = 22173,75 mm2
Sehingga, kekuatan putus tarik adalah
ØRn
= Ø × fu × Ae
= 0,75 × 500 × 22173,75 = 8315,15 kN > 6171,45 kN (Pu Tarik) (OK)
7.5.4 Perencanaan Komponen Tekan (Batang T1)
• Data Perencanaan
Untuk komponen batang tegak, digunakan profil WF Sebagai berikut :
Tabel 7. 5 Section Properties Batang T1
T1 (H 700×500×15×30)
•
Berat = 3,14 kN/m
Ag
=
400,2 cm2
d
= 700 mm
Ix
=
500 000 cm4
bf
= 500 mm
Iy
=
83 500 cm4
tw
= 15 mm
ix
=
30,6 cm
tf
= 30 mm
iy
=
12,5 cm
r
= 22 mm
h
=
596 mm
Kontrol Penampang (Tabel B4.1a SNI 1729:2020)
Sayap
𝑏
2𝑡𝑓
λr
𝑏
𝑡
< 𝜆𝑟
500
=
2(30)
=
11,67
=
0,56√𝐹 = 0,56√ 245
=
16
=
11,67 < 16 (Non Langsing)
𝐸
200.000
𝑦
Badan
ℎ
𝑡𝑤
=
=
596
30
39,73
84
λr
ℎ
𝑡𝑤
•
< λr
𝐸
1,49√𝐹 = 1,49√ 245
=
42,571
=
39,73 < 42,571 (Non Langsing)
𝑦
Kontrol Kelangsingan
L
= 9 m = 900 cm
iy
= 12,5 cm
K
= 1 (sendi-sendi)
λmax
=
•
200.000
=
𝑘×𝐿
𝑖𝑦
900
= 12,5 = 72 < 200 (Non Langsing)
Kuat Nominal Tekan
Cari Fcr (SNI 1729:2020 Bab E3)
𝑘×𝐿
𝐸
𝑖𝑦
≤ 4,71√𝑓
72
≤ 134,57
𝑦
𝜋2𝐸
Fe
=
2
𝑘×𝐿
)
𝑖𝑦
𝜋 2 200.000
=
(
(
900 2
)
12,5
= 380,772 MPa
𝐹𝑦
Fcr
= (0,658 𝐹𝑒 ) 𝐹𝑦
245
= (0,658380,77 ) 245 = 187,16 MPa
Cari Pn
ϕPn
= 0,9FcrAg
= 0,9 (187,16) (40020) = 6740,70 kN > 4741,35 (Pu Tekan) (OK)
7.6 Kontrol Lendutan Rangka Utama
Beban hidup untuk evaluasi lendutan, jika pemilik pekerjaan menginginkan agar jembatan
memenuhi kriteria lendutan akibat beban hidup, maka lendutan harus diambil dari lendutan
akibat BTR
• Beban “D” BTR (qBTR)
=
½ × [6 kN/m2 × λ × Ljalan]
= ½ × [6 kN/m2 × 7,5 × 9,5]
=
213,75 kN
Dengan menggunakan SAP2000, lendutan maksimal yang terjadi adalah sebagai berikut
85
• Lendutan Akibat BTR
Gambar 7. 5 Mekanisme Pembebanan Beban Terbagi Rata (BTR)
Output Lendutan
Gambar 7. 6 Defleksi Akibat Beban Terbagi Rata
Δ1
=
0,00 cm
Δ8
=
3,32 cm
Δ2
=
0,93 cm
Δ9
=
2,99 cm
Δ3
=
1,77 cm
Δ10 =
2,47 cm
Δ4
=
2,47 cm
Δ11 =
1,77 cm
Δ5
=
2,99 cm
Δ12 =
0,93 cm
Δ6
=
3,32 cm
Δ13 =
0 cm
Δ7
=
3,42 cm
86
BAB 8 PERENCANAAN SAMBUNGAN
8.1 Sambungan Gelagar Memanjang dan Gelagar Melintang
Gambar 8. 1 Denah Letak Sambungan Gelagar Memanjgan dan Melintang
8.1.1 Data Perencanaan
Profil Gelagar Memanjang
= WF 500×200×9×14
Profil Gelagar Melintang
= WF 900×400×19×40
Mutu Baja
= SS 400 ; fy = 245 MPa ; Fu = 500 MPa
Mutu Baut
= ASTM A325
Fnv
= 372 MPa
Diameter baut (db)
= 30 mm
Diameter lubang (dp)
= 33 mm
Jarak baut ke tepi
= 50 mm
Lc
= Jarak baut ke tepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (33) = 33,5 mm
Gaya geser maks (Vu)
= 590,587 kN
Tebal pelat
= 20 mm
8.1.2 Sambungan Web Gelagar Memanjang dengan Pelat Siku
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 326 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
87
= Ø μ Du hf Tb ns
ØRn
= 1 (0,3) (1,13) (1) (326) (2)
= 221,028 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Lc
= 33,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 33,5 × 20 × 500 = 402 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 22 × 20 × 500 = 528 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(402) = 301,5 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
590,587
221,028
= 2,67 ≈ 3 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 38
s.d.
12(20)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
240 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (22)
s.d.
14(20)
atau
180 mm
= 29,3 mm
s.d.
280 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 100 mm (OK)
8.1.3 Sambungan Web Gelagar Melintang dengan Pelat Siku
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 326 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
88
= Ø μ Du hf Tb ns
ØRn
= 1 (0,3) (1,13) (1) (326) (2)
= 221,028 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Lc
= 33,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 33,5 × 20 × 500 = 402 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 22 × 20 × 500 = 528 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(402) = 301,5 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
590,587
221,08
= 2,67 ≈ 3 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 38
s.d.
12(20)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
240 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (22)
s.d.
14(20)
atau
180 mm
= 29,3 mm
s.d.
280 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 100 mm (OK)
89
8.1.4 Detail Sambungan Gelagar Memanjang dengan Gelagar Melintang
Gambar 8. 2 Tampak Samping Sambungan Gelagar Memanjang - Melintang
8.2 Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama
Gambar 8. 3 Denah Letak Sambungan Gelagar Melintang dengan Rangka Utama
8.2.1 Data Perencanaan
Profil Rangka Utama Tekan = WF 700×700×40×60
Profil Gelagar Melintang
= WF 900×400×19×40
Mutu Baja
= SS 400 ; fy = 245 MPa ; Fu = 500 MPa
Mutu Baut
= ASTM A325
Diameter baut (db)
= 30 mm
Diameter lubang (dp)
= 33 mm
Jarak baut ke tepi
= 50 mm
90
= Jarak baut ke tepi – ½ (dlubang)
Lc
= 50 – ½ (33) = 33,5 mm
Tebal pelat
= 60 mm
Gaya geser maks (Vu)
= 1154,86 kN
8.2.2 Sambungan Web Gelagar Melintang dengan Pelat Siku
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 326 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (326) (2)
= 221,028 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Lc
= 33,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 33,5 × 20 × 500 = 402 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 22 × 20 × 500 = 528 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(402) = 301,5 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
1154,86
221,08
= 5,22 ≈ 6 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 38
s.d.
12(20)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
240 mm
atau
150 mm
= 50 mm (OK)
91
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (22)
s.d.
14(20)
atau
180 mm
= 29,3 mm
s.d.
280 mm
atau
180 mm
= 100 mm (OK)
8.2.3 Sambungan Web Gelagar Melintang dengan Pelat Siku
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 326 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (326) (2)
= 221,028 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Lc
= 33,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 33,5 × 20 × 500 = 402 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 22 × 20 × 500 = 528 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(402) = 301,5 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
1154,86
221,08
= 5,22 ≈ 6 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 38
s.d.
12(20)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
240 mm
atau
150 mm
= 50 mm (OK)
92
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (22)
s.d.
14(20)
atau
180 mm
= 29,3 mm
s.d.
280 mm
atau
180 mm
= 100 mm (OK)
8.2.4 Detail Sambungan Gelagar Melintang dan Rangka Utama
Gambar 8. 4 Tampak Samping Sambungan Gelagar Melintang dengan Rangka Utama
8.3 Sambungan Antar Rangka Utama
SA7
SB1
SB7
8.3.1 Data Perencanaan
Mutu Baja
= SS 400; fy = 245 MPa ; Fu = 500 MPa
Mutu Baut
= ASTM A490
Diameter baut (db)
= 36 mm
Diameter lubang (dp)
= 39 mm
Tebal Pelat Sambung (tp)
= 60 mm
93
8.3.2 Sambungan Buhul SB1
Batang – batang yang terdapat dalam buhul A adalah sebagai berikut
T1
= H 700×500×15×30
B1
= H 700×700×30×50
Perhitungan kebutuhan baut pada masing – masing batang adalah sebagai berikut :
A. Batang T1
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
T1 adalah sebesar -4741,35 kN dan merupakan gaya aksial tekan. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut di satu flens untuk batang T1 adalah sebagai berikut :
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
94
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
4741.35
403,31
= 11,75 ≈ 12 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 100 mm (OK)
B. Batang B1
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
B1 adalah sebesar 17911,89 kN dan merupakan gaya aksial tarik. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut untuk batang B1 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
95
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
17911,89
403,31
= 44,41 ≈ 48 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
Gambar 8. 5 Detail Sambungan Buhul SB1
96
8.3.3 Sambungan Buhul SA7
Batang – batang yang terdapat dalam buhul A adalah sebagai berikut
T7
= H 700×500×15×30
A6
= H 700×700×40×60
A7
= H 700×700×40×60
Perhitungan kebutuhan baut pada masing – masing batang adalah sebagai berikut :
A. Batang T7
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
T7 adalah sebesar -4741,35 kN dan merupakan gaya aksial tekan. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut di satu flens untuk batang T7 adalah sebagai berikut :
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
VU
∅Rn
97
=
•
4741.35
403,31
= 11,75 ≈ 12 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
B. Batang A6
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
A6 adalah sebesar -18490,92 kN dan merupakan gaya aksial tekan. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut untuk batang A6 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
98
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
18490,92
403,31
= 45,84 ≈ 48 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
C. Batang A7
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
A7 adalah sebesar -18490,92 kN dan merupakan gaya aksial tekan. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut untuk batang A7 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
99
= Stepi – ½ (dlubang)
Lc
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
18490,92
403,31
= 45,84 ≈ 48 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
Gambar 8. 6 Detail Sambungan Buhul SA7
100
8.3.4 Sambungan Buhul SB7
Batang – batang yang terdapat dalam buhul A adalah sebagai berikut
T7
= H 700×500×15×30
B6
= H 700×700×30×50
B7
= H 700×700×30×50
D6
= H 700×350×16×32
D7
= H 700×350×16×32
Perhitungan kebutuhan baut pada masing – masing batang adalah sebagai berikut :
A. Batang T7
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
T7 adalah sebesar -4741,35 kN dan merupakan gaya aksial tekan. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut untuk batang T7 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
101
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
4741.35
403,31
= 11,75 ≈ 12 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
B. Batang B6
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
B1 adalah sebesar 17911,89 kN dan merupakan gaya aksial tarik. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut untuk batang B1 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
102
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
17911,89
403,31
= 44,41 ≈ 48 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
C. Batang B7
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
B7 adalah sebesar 17911,89 kN dan merupakan gaya aksial tarik. Perhitungan kebutuhan
jumlah baut untuk batang B7 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
103
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
17911,89
403,31
= 44,41 ≈ 48 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
D. Batang D6
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
D6 adalah sebesar 6170,01 kN dan merupakan gaya aksial tarik. Perhitungan kebutuhan jumlah
baut untuk batang D6 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
104
= Ø μ Du hf Tb ns
ØRn
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
6170
403,31
= 15,29 ≈ 16 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 46 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
E. Batang D7
Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya, didapatkan gaya aksial maksimum pada batang
D7 adalah sebesar 6170,01 kN dan merupakan gaya aksial tarik. Perhitungan kebutuhan jumlah
baut untuk batang D7 adalah sebagai berikut
•
Kekuatan Kritis Selip
Du
= 1,13
hf
= 1
105
Tb
= 595 kN
ns
= 2
μ
= 0,3 (Permukaan kelas A)
Ø
= 1 (lubang ukuran standar dan slot pendek)
ØRn
= Ø μ Du hf Tb ns
= 1 (0,3) (1,13) (1) (595) (2)
= 403,31 kN (menentukan)
•
Kuat Tumpu Rencana Baut
Stepi
= 50 mm
S
= 100 mm
Lc
= Stepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (39) = 30,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 30,5 × 60 × 500 = 1098 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 36 × 60 × 500 = 2592 kN
ØRn
•
= 0,75 Rn = 0,75(1098) = 823 kN
Kebutuhan Jumlah Baut
nbaut
=
=
•
VU
∅Rn
6170
403,31
= 15,29 ≈ 16 buah
Penentuan Jarak Baut
1) Jarak Tepi (Stepi)
Dipakai
2) Jarak baut (S)
Dipakai
= Tabel J3.4 M
s.d
12tp
atau
150 mm
= 46
s.d.
12(60)
atau
150 mm
= 38 mm
s.d.
720 mm
atau
150 mm
= 2⅔db
s.d
14tp
atau
180 mm
= 2⅔ (36)
s.d.
14(30)
atau
180 mm
= 48 mm
s.d.
420 mm
atau
180 mm
= 50 mm (OK)
= 120 mm (OK)
106
Gambar 8. 7 Detail Sambungan Buhul SB7
8.4 Sambungan Portal Jembatan
B
A
Gambar 8. 8 Denah Letak Sambungan Portal Akhir
8.4.1 Data Perencanaan
Profil Bracing
= 2L 150×150×15
107
Mutu Baja
= SS 400; fy = 245 MPa ; Fu = 500 MPa
Mutu Las
= FE60XX ; fy = 462 MPa
Fnw
= 0,6 (FE60XX)
= 0,6 (462) = 277,2 MPa
Tebal pelat
= 30 mm
Tebal kaki las (w)
= 10 mm
Mutu Baut
= ASTM A325
Fnv
= 372 MPa
Diameter baut (db)
= 30 mm
Diameter lubang (dp)
= 33 mm
Jarak baut ke tepi
= 50 mm
Lc
= Jarak baut ke tepi – ½ (dlubang)
= 50 – ½ (33) = 33,5 mm
Luas baut (Ab)
= 706,5 mm2
Gaya tarik (Tu)
= 897,04 kN = 897 040 N
Sudut arah gaya (α)
= tan−1 9,5 = 43,45°
TuX
= Tu cos (α)
9
= 897,04 cos (43,45°) = 651,22 kN
= Tu sin (α)
TuY
= 897,04 sin (43,45°) = 616,91 kN
8.4.2 Sambungan Buhul A
•
Sambungan Las Pelat
Arah X
Untuk menghubungan bracing dengan rangka utama, pelat setebal 30 yang dilas struktur utama.
ϕRn
= 0,75 (0,707×w×fnw)
= 0,75 (0,707×10×277,2) = 1469,85 N/mm
Sehingga panjang las yang digunakan untuk arah x adalah
llas
=
=
𝑇𝑢𝑥
ϕRn
651220
1469,85
= 443 mm ≈ 500 mm
Panjang las tersebut dibagi ke 2 sisi yang berbeda, sehingga panjang las di 1 sisi adalah 250
mm
108
Arah Y
Untuk menghubungan bracing dengan rangka utama, pelat setebal 30 yang dilas struktur utama.
ϕRn
= 0,75 (0,707×w×fnw)
= 0,75 (0,707×10×277,2) = 1469,85 N/mm
Sehingga panjang las yang digunakan untuk arah x adalah
llas
=
=
𝑇𝑢𝑦
ϕRn
616910
1469,85
= 419 mm ≈ 500 mm
Panjang las tersebut dibagi ke 2 sisi yang berbeda, sehingga panjang las di 1 sisi adalah 250
mm
•
Sambungan Pelat dengan Bracing
Kuat Geser
ØRn
= Ø × fnv × Ab × m
= 0,75 × 372 × 706,5 × 2 = 394,23 kN
Kuat Tumpu
Lc
= 33,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 33,5 × 30 × 500 = 603 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 30 × 30 × 500 = 1080 kN
ØRn
= 0,75 Rn = 0,75(603) = 452,25 kN
Maka, nilai Rn diambil yang terkecil, yaitu akibat kekuatan geser baut yaitu sebesar 197,2 kN
Setelah mengetahui nilai dari kekuatan dari sambungan, langkah selanjutnya adalah
menghitung jumlah kebutuhan baut (n). Perhitungannya adalah sebagai berikut:
n
=
𝑃𝑢
ØRn
897,04
= 394,23 = 2,27 ≈ 3 buah
109
Gambar 8. 9 Detail Sambungan Buhul A Portal Akhir
8.4.3 Sambungan Buhul B
Kuat Geser
ØRn
= Ø × fnv × Ab × m
= 0,75 × 372 × 706,5 × 2 = 394,23 kN
Kuat Tumpu
Lc
= 33,5 mm
Rn (1)
= 1,2 × lc × tp × fu
= 1,2 × 33,5 × 30 × 500 = 603 kN
Rn (2)
= 2,4 × db × tp × fu
= 2,4 × 30 × 30 × 500 = 1080 kN
ØRn
= 0,75 Rn = 0,75(603) = 452,25 kN
Maka, nilai Rn diambil yang terkecil, yaitu akibat kekuatan geser baut yaitu sebesar 197,2 kN
Setelah mengetahui nilai dari kekuatan dari sambungan, langkah selanjutnya adalah
menghitung jumlah kebutuhan baut (n). Perhitungannya adalah sebagai berikut:
n
=
𝑃𝑢
ØRn
897,04
= 394,23 = 2,27 ≈ 3 buah
110
Gambar 8. 10 Detail Sambungan Buhul B Portal Akhir
111
BAB 9 PERENCANAAN ELASTOMER
9.1 Perhitungan Pembebanan
9.1.1 Beban Mati
Perhitungan beban mati yang dipikul oleh elastomer adalah sebagai berikut :
Tabel 9. 1 Rekapitulasi Beban Mati yang Dipikul Jembatan Rangka Baja
Beban Mati pada Komponen Nonstruktural Jembatan Rangka Baja
γ
Panjang
Lebar
Tebal
Komponen
kN/m3
m
m
m
Jumlah
Lapisan Aspal
22
90
7
0.1
1
Slab Beton
24
90
9.5
0.25
1
Trotoar
24
90
1
0.3
2
Air Hujan
10
90
9.5
0.05
1
γ
P
L
Komponen
kN/m2
m
m
Jumlah
Bondex
0.101
90
9.5
1
Total Beban Mati
W
kN
1386
5130
1296
427.5
W
kN
86.355
8325.855
Beban Mati pada Komponen Struktural Jembatan Rangka Baja
Komponen
γ
Panjang
Nama
Profil
kN/m
m
Jumlah
G. Memanjang
WF 500.200.9.14
0.795
90
6
G. Melintang
WF 900.400.19.40
3.76
9.5
13
I. A. Atas
L 200.200.25
0.736
11.8
24
I. A. Bawah
L 200.200.25
0.736
11.8
24
I. A. H. Bawah
L 200.200.25
0.736
9.5
11
Portal Akhir
WF 700.700.15.30
3.14
9
4
R. U. Diagonal
WF 700.350.16.32
2.58
11.7
24
R. U. Vertikal
WF 700.700.15.30
3.14
9
26
R. U. Tarik
WF 700.700.30.50
6.94
7.5
24
R. U. Tekan
WF 700.700.40.60
8.44
7.5
24
Total Beban Mati
Sambungan pada Jembatan
10% total beban rangka jembatan
Total Beban Mati Akibat Rangka Baja
W
kN
429.3
464.36
208.4352
208.4352
76.912
113.04
724.464
734.76
1249.2
1519.2
5728.1064
572.81064
14626.77204
Sehingga beban mati (WD) yang dipikul elastomer adalah
WD
= ¼ × berat total
= ¼ (14626) = 3656,5 kN
112
9.1.2 Beban Hidup
Pembebanan dari beban hidup diambil yang terbesar antara beban hidup akibat lajur “D”
(BTR+BGT) dengan beban hidup akibat truk “T”
1. Beban Hidup “D”
Terdiri dari beban BTR dan BGT
Beban Terbagi Rata (BTR)
PBTR
= QBTR × lebar jalan × panjang jembatan
15
= 9 (0,5 + 90) × 9,5 × 90
= 5130 kN
Beban Garis Terpusat (BGT)
PBGT
= 49 × Lebar jalan
= 49 × 9,5
= 465,5 kN
PTD
= ¼ PBTR + ½ PBGT
= ¼ (5130) + ½ (465,5) = 1515,25 kN
9.1.3 Beban Angin
Pembebanan dari beban angin dihitung dari beban angin pada ikatan angin atas dengan
ikatan angin bawah.
Beban angin ikatan angin atas
= 120,64 kN
Beban angin ikatan angin bawah
= 120,64 kN
9.1.4 Beban Rem
Perhitungan rem mengacu pada SNI 1725:2016 Pasal 8.7, dengan cara memilih yang
terbesar dari :
1) 25% dari berat gandar truk desain
W
= Jumlah lajur × 25% × beban gandar 1 truk
= 2 × 25% × 225
= 112,5 kN (menentukan)
2) 5% dari berat truk rencana ditambah BTR
W
= Jumlah lajur × 5% × (beban truk + BTR)
= 2 × 5% × (500 + 427,5)
= 92,75 kN
113
9.1.5 Perpindahan Memanjang Jembatan dan Rotasi
1) Perpindahan Memanjang Jembatan
Perpindahan Akibat Temperatur
α
= 1,2 × 10-5 /°C
L
= 90 m
Tmax
= 40 °C
Tmin
= 15 °C
ΔT
= α × L (40 – 15)
= 1,2 × 10-5 × 90 (40 – 15) = 27 mm
Perpindahan Akibat Rem
Δr
=
=
Prem ×telastomer
Abersih ×G
112500×240
640000×1,15
= 36,68 mm
Total Simpangan
ΔS
= ΔT + Δr
= 27 + 36,68 = 63,68 mm
2) Rotasi
V
= 6156 kN
k
= 0,6
E
= 3,7 MPa
S
= 10
Ea
= E(1 + (2×k×S2)
= 3,7(1 + (2×0,6×102) = 339,4 MPa
kc
=
θ
=
𝐸𝑎×𝐴
𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
2×𝑉
𝐿×𝑘𝑐
=
339,43×640000
240
= 905,141 kN/mm
2×6156,66
= 90000×905,141 = 0,00014 rad
9.2 Perencanaan Elastomer
9.2.1 Data Fisik Elastomer
Hardness
= 60 Shore A
Modulus Geser (G)
= 1,15 MPa
Total Beban Kompresi (Pr)
= WD + TT
= 3656,5 + 1515,25 = 5171,85 kN
114
Batas tegangan delaminasi
=
16 MPa
9.2.2 Luas Elastomer yang Diperlukan
Pr
= 6156,5 kN
Aperlu
=
𝑃𝑟
𝜎𝑑𝑒𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠𝑖
=
5171,85
16
= 384781,25 mm2
Asumsi elastomer adalah persegi, maka
S2
≥ 384781,25 mm2
S
≥ 620,30 mm
S
= 800
9.2.3 Asumsi Dimensi Elastomer
w
= 800 mm
l
= 800 mm
hri
= 20 mm
hcover
= 4 mm
nkaret
= 10 lapisan
Fy pelat
= 240 MPa
9.2.4 Shape Factor
Ip
S
=
2×(L+W)
=
2×(800+800) = 3200 mm
=
=
𝐴
𝐼𝑃 ×𝐻𝑟𝑖
800×800
3200×20
= 10
Cek
4< S
< 12
4 < 10 < 12 (OK)
9.2.5 Cek Tegangan Izin
σS
=
=
σL
=
𝐷𝐿 +𝐿𝐿
𝐴
3656,5+1515,25
640000
= 9,62 MPa
𝐿𝐿
𝐴
115
1515,25
=
640000
= 3,91 MPa
Bantalan dengan deformasi geser tidak terkekang
σS
≤
σdel
9,62 MPa
≤
16 MPa (OK)
σS
≤
1×G×S
9,62 MPa
≤
1 (1,15)(10)
9,62 MPa
≤
11,5 MPa (OK)
Bantalan dengan deformasi geser terkekang
σS
≤
1,1σdel
9,62 MPa
≤
17,6 MPa (OK)
σS
≤
1,1×G×S
9,62 MPa
≤
1,1 (1,15)(10)
9,62 MPa
≤
12,65 MPa (OK)
9.2.6 Cek Deformasi Geser
ΔS rencana
=
63,68 mm
Δizin
=
2(ΔS)
=
2 (63,68) = 127,36 mm
=
n×hri + 2×hcover
=
10×20 + 2×4 = 208 mm
hrt
≥
2 ΔS rencana
208 mm
≥
127,36 mm (OK)
hrt
Cek hrt
9.2.7 Cek Rotasi
Rotasi yang terjadi
=
0,00014 rad
Rotasi tolerasi
=
0,005 rad
σS
≥
𝐿
2 𝜃
½ G S (ℎ ) ( 𝑛𝑠𝑥 )
𝑟𝑖
9,62 MPa
≥
800 2 0,00014+0,005
½ 1,15 10 ( 10 ) (
𝑛
)
116
9,62 MPa
≥
4,73 MPa (OK)
σS
≥
½ G S (ℎ ) ( 𝑛𝑠𝑥 )
𝑊 2 𝜃
𝑟𝑖
800 2 0,00014+0,005
9,62 MPa
≥
½ 1,15 10 ( 10 ) (
9,62 MPa
≥
4,73 MPa (OK)
𝑛
)
9.2.8 Menentukan Tebal Pelat
hs layan
=
=
hs fatik
=
=
3×ℎ𝑟𝑖 ×𝜎𝑠
𝑓𝑦
3×20×9,62
240
= 2,4 mm
3×ℎ𝑟𝑖 ×𝜎𝐿
𝑓𝑦
3×20×3,91
240
= 0,65 mm
Digunakan pelat baja dengan tebal hs = 3 mm
9.2.9 Cek Stabilitas
Tebal total elastomer + pelat baja (H)
H
=
hrt + (n+1)×hs
=
208 + (10+1)×3 = 241 mm
H
≤
𝐿
241
≤
800
241 mm
≤
266,67 mm (OK)
H
≤
𝑊
241
≤
800
241 mm
≤
266,67 mm (OK)
3
3
3
3
9.2.10 Resume
1. Sifat Fisik
Mutu Pelat Baja (fy)
=
240 MPa
Hardness
=
60 Shore A
Modulus Geser (G)
=
1,15 MPa
Teg. Delaminasi (σ)
=
16 MPa
117
2. Geometri
Dimensi
=
800×800×240 mm
Tebal cover atas
=
4 mm
Tebal cover bawah
=
4 mm
Tebal lapisan internal (hri)
=
20 mm
Jumlah lapisan (n)
=
10 buah
Tebal pelat baja (hs)
=
3 mm
Jumlah lapisan pelat
=
11
Gambar 9. 1 Detail Elastomer
118