jembatan baja

Spesifikasi Jembatan

Jenis Jembatan : Rangka Baja

Fungsi Jembatan : Jalan Raya

Tipe Lantai kendaraan :

Panjang Bentang : 40,00 meter

Jarak Titik Buhul : 5,00 meter

Lebar Jembatan : 9,00 meter

Lebar Perkerasan : 7,00 meter

Lebar Trotoar : 1,00 meter

Tinggi Jembatan : 5,00 meter

Jumlah Segmen : 10 (enam)

Tipe Sambungan : Baut

2.1.1. Gambar Rangka Jembatan

Gambar 2.1.Tampak 3 Dimensi

Gambar 2.2.Tampak Memanjang

Gambar 2.3. Tampak Atas

2.1.2. Spesifikasi Material

Material yang digunakan untuk rangka adalah Baja Karbon A36, dengan sifat-sifat

mekanis sebagai berikut :

Berat per Unit Volume γ= 7850 kg/m3

Modulus Elastisitas E = 200000 MPa

Modulus Geser G = 76903 MPa

Poisson Ratio = 0.3

Tegangan Leleh fy = 290 MPa

Tegangan Ultimit fu = 500 MPa

Sedangkan material yang digunakan untuk pelat lantai kendaraan adalah beton

bertulang dengan spesifikasi material sebagai berikut :

Kuat Tekan Beton fc’ = 30 MPa Modulus Elastisitas E = 4700√ f c 'Mpa

Tegangan Leleh Baja Tul fy = 400 MPa

2.1.3. Standar Desain dan Peraturan

Perancangan jembatan ini didasarkan pada beberapa peraturan, diantaranya:

RSNI T-02-2005 : Pembebanan Untuk Jembatan

RSNI T-03-2005 : Perencanaan Struktur Baja Untuk Jembatan

RSNI T-12-2005 : Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan

Specification for Structural Steel Buildings ANSI/AISC 341-05.

Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002.

2.1.4. Pembebanan

A. Beban Mati

1. Berat Sendiri untuk Struktur Jembatan dari Baja

Berat sendiri rangka jembatan dihitung secara langsung oleh program SAP2000 dengan

memasukan variabel luas penampang dari masing-masing rangka batang dan berat jenis

baja sebesar γ= 7850 kg/m3.

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMS= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMS= 1,10

2. Beban Pelat Lantai Beton

Beban Pelat lantai beton diasumsikan langsung dipikul oleh Cross Girder dan berupa

beban merata per meter panjang.

Gambar 2.4. Beban Pelat Lantai Beton

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMS = 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMS = 1,30

Berat Jenis Beton, 𝜸beton ¿24 kN /m3

Tebal Beton Rata-rata, tbeton ¿0,25m

Panjang Segmen ¿4,00m

qbeton=24×0,25×4,00=24 kN /m

qbeton=24×0,25× 4,002

=12,5kN /m

(pada cross girder tepi)

3. Beban Aspal

Beban aspal diasumsikan langsung dipikul oleh Cross Girder dan berupa beban merata

per meter panjang.

Gambar 2.5. Beban Aspal



Berat Jenis Aspal, 𝜸aspal ¿22kN /m 3

Tebal Aspal Rata-rata, taspal ¿0,05m


qaspal=22×0,05×4,00=4,4 kN /m

qaspal=22×0,05× 4,002

=2,2kN /m


4. Beban Trotoar

Beban trotoar diasumsikan langsung dipikul oleh Cross Girder dan berupa beban merata

per meter panjang selebar trotoar.

Gambar 2.6. Beban Trotoar



Berat Jenis Beton, 𝜸beton ¿24 kN /m3

Tebal Trotoar, ttrotoar ¿0,2m


q trotoar=24×0,2×4,00=19,2kN /m

q trotoar=24×0,2× 4,002

=9,6kN /m


B. Beban Mati Tambahan

1. Beban Pengaspalan Kembali (Overlay)

Diperhitungkan juga tebal overlay aspal setebal 5 cm untuk kemudian hari sebagai

beban mati tambahan.

Gambar 2.7. Beban Overlay

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMA= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMA= 1,40

Berat Jenis Aspal, 𝜸aspal ¿22kN /m 3

Tebal Aspal, taspal ¿0,05m


qaspal=22×0,05×4,00=4,4 kN /m

qaspal=22×0,05× 4,002

=2,2kN /m


2. Beban Air Hujan

Genangan air hujan setinggi 2 cm diperhitungkan sebagai beban mati tambahan umum.

Gambar 2.8. Beban Air Hujan

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSMA= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUMA= 2,00

Berat Jenis Air, 𝜸air ¿10kN /m 3

Tinggi Genangan, tair ¿0,02m


qh ujan=10×0,02×4,00=0,8kN /m

qh ujan=10×0,02× 4,002

=0,4kN /m


C. Beban Hidup1. Beban Lajur “D”

Beban lajur “D” terdiri dari beban tersebar merata (UDL) yang digabung dengan beban

garis (KEL).Susunan konfigurasi pembebanan seperti dalam Gambar 1.11 dan Gambar

1.12. Beban terbagi rata ”UDL” mempunyai intensitas q kN/m2 dimana besarnya q

dihitung dengan Persamaan 1.2 berikut :

L ≥30m : q=9,0(0,50+ 15L )kPa

Tabel 2.1. Nilai Beban Terbagi Rata (UDL)

Tipe Jembatan Bentang Jembatan (m) UDL (kN/m2)

Beban Pada Cross Girder

(kN/m)

Beban Pada Cross Girder Tepi (kN/m)

B60 40.00 7.875 20.25 10.13

Panjang jembatan = 40m

Lebar jalan b = 7 m

Intensitas beban terbagi rata qbtr 9,0(0,5 + (15+ L))

L= 40 hasil nya = 7,875

Beban terbagi rata BTR = 5,5 x qbtr x 100%

= 43,31 knm

Beban terbagi rata btr2 = (b-5,5) x qbtr x 50%

= 5,91 kn/m

Sedangkan besar beban garis KEL dengan intensitas P adalah 49 kN/m ditempatkan

tegak lurus dari arah lalu-lintas pada jembatan.

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTD= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTD= 2,34

2. Beban Truk “T”

Beban “T” adalah beban untuk perhitungan lantai kendaraan, besar masing-masing

roda sebesar 112,5 kN, dengan ukuran serta kedudukan seperti pada gambar 1.13.

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTT= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTT= 2,34(termasuk DLA)

3. Faktor Beban Dinamis

Faktor beban dinamis (DLA) merupakan interaksi antara kendaraan yang bergerak

dengan jembatan.Besarnya DLA tergantung kepada frekuensi dasar dan suspense

kendaraan.Untuk jembatan dengan bentangan lebih kecil dari 80 meter faktor beban

dinamis diambil 30%.

4. Gaya Rem

Pengaruh gaya rem diperhitungkan sebesar 250 kN/m pada jembatan bentangan lebih

kecil dari 80 m.

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTBT= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTB= 1,80

5. Beban Pejalan Kaki

Semua elemen dari trotoar yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan

untuk beban nominal 5 kN/m2.

Gambar 2.9. Beban Pejalan Kaki

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSTT= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUTT= 1,80

Beban Pejalan Kaki ¿5 kN /m2


q pejalan=5×4,00=20,00 kN /m

q pejalan=5× 4,002

=10,0kN /m


6. Gesekan Pada PerletakanGesekan pada perletakan diperhitungkan dengan menjumlahkan beban mati dikalikan

dengan koefisien dari perletakan jembatan yang menggunakan bahan karet elastomer

diambil 15% dari beban mati struktur atas.

qgesek=15%×qRDL=25,00 kN

D. Beban Angin

Gaya Nominal ultimate dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin

rencana seperti berikut :

T EW =0,0006 ∙Cw ∙ (V w)2 ∙ Ab

dengan :

Cw : Koefisien seret = 1,2

V w : Kecepatan angin rencana ultimit = 35 m/s

V w : Kecepatan angin rencana daya layan = 30 m/s

Ab : Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2)

T EW diberlakukan pada permukaan atas dan bawah jembatan yang ditransfer sebagai beban

pada titik-titik buhulnya sebesar angka yang tertera pada tabel dibawah ini.

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSEW= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUEW= 1,20

Tabel 2.2. Beban Angin Batas Ultimit Tanpa Kendaraan

Tipe Jembatan Ab (m2)

Jumlah Titik

Buhul Atas

Jumlah Titik

Buhul Bawah

TEW Ultimit (kN)

TEW

Ultimit t.b.Atas

(kN)

TEW

Ultimit t.b.Bawah

(kN)

B60 173.6 11 11 153.115 13.92 13.92Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya

Tabel 2.3. Beban Angin Batas Layan Tanpa Kendaraan


Jumlah Titik

Buhul Atas

Jumlah Titik

Buhul Bawah

TEW Layan (kN)

TEW Layan t.b.Atas

(kN)

TEW Layan t.b.Bawah

(kN)

B60 173.6 11 11 112.493 10.227 10.227Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya

Apabila suatu kendaraan sedang berada di atas jembatan, beban garis merata tambahan

arah memanjang jembatan diberlakukan pada permukaan lantai jembatan dengan

persamaan berikut :

T EW =0,0012∙Cw ∙ (V w )2 ∙ Ab

dengan :

Cw : Koefisien seret = 1,2

V w : Kecepatan angin rencana ultimit = 35 m/s

V w : Kecepatan angin rencana daya layan = 30 m/s

Ab : Luas ekivalen bagian samping jembatan (m2)

T EW diberlakukan pada permukaan atas dan bawah jembatan yang ditransfer sebagai beban

pada titik-titik buhulnya sebesar angka yang tertera pada tabel dibawah ini.

Nilai faktor beban untuk keadaan batas layan KSEW= 1,00

Nilai faktor beban untuk keadaan batas ultimit KUEW= 1,20

Tabel 2.4. Beban Angin Batas Ultimit Dengan Kendaraan


Jumlah Titik

Buhul Atas

Jumlah Titik

Buhul Bawah

TEW Layan (kN)

TEW Layan t.b.Atas

(kN)

TEW Layan t.b.Bawah

(kN)

B60 90 13 7 158,76 12,21 22,68Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya

Tabel 2.5. Beban Angin Batas Layan Dengan Kendaraan


Jumlah Titik

Buhul Atas

Jumlah Titik

Buhul Bawah

TEW Layan (kN)

TEW Layan t.b.Atas

(kN)

TEW Layan t.b.Bawah

(kN)

B60 90 13 7 116,64 8,97 16,66Catatan : untuk masing-masing titik buhul ujung menerima gaya setengahnya

Beban angin total untuk masing-masing titik buhul ditunjukkan pada tabel 2.6 dan 2.7

berikut :

Tabel 2.6. Beban Angin Total Keadaan Batas Ultimit

Tipe Jembatan TEW Ultimit t.b.Atas (kN)

TEW Ultimit t.b.Atas Ujung

(kN)

TEW Ultimit t.b.Bawah (kN)

TEW Ultimit t.b.Bawah Ujung (kN)

B60 18,32 9,16 34,02 17,01Catatan : tabel di atas hasil penjumlahan tabel 2.2 dan tabel 2.4

Tabel 2.7. Beban Angin Total Keadaan Batas Layan

Tipe Jembatan TEW Layan t.b.Atas (kN)

TEW Layan t.b.Atas Ujung

(kN)

TEW Layan t.b.Bawah (kN)

TEW Layan t.b.Bawah Ujung (kN)

B60 13,46 6,73 24,99 12,495Catatan : tabel di atas hasil penjumlahan tabel 2.3 dan tabel 2.5

Dari hasil kombinasi di atas beban angin total, keadaan batas ultimit terfaktor yang

menentukan untuk perencanaan struktur. Beban-beban yeng telah dan selanjutnya dibuat

konfigurasi pembebanan pada program analisis struktur, seperti diperlihatkan pada gambar

2.10 dan gambar 2.11 berikut ini :

Gambar 2.10. Beban Mati

Gambar 2.11. Beban Hidup

2.2 ANALISA STRUKTUR

Elemen struktur rangka baja yang diantaranya gelagar melintang atas, gelagar melintang

bawah, gelagar memanjang, rangka utama jembatan, ikatan angin atas dan ikatan angin bawah,

dianalisis dengan konfigurasi penampang awal hasil seperti yang ditunjukan pada Tabel 2.8

berikut.

Tabel 2.8. Konfigurasi Penampang Awal Elemen Struktur Jembatan

Elemen Struktur Profil PenampangGelagar Memanjang IWF 200.200.8.12Gelagar Melintang Atas IWF 900.300.16.28Gelagar Melintang Bawah IWF 400.400.13.21Rangka Utama IWF 414.405.18.28Ikatan Angin Tengah dan Bawah IWF 400.400.13.21Ikatan Angin Atas SIKU 200.200.25

Pada tahap awal, analisis struktur dan desain dilakukan dengan SAP 2000 dimana model

struktur 3D adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1. Penampang yang diberikan

merupakan hasil desain dari SAP 2000 dengan menggunakan peraturan AISC LRFD 1993. Hasil

keluaran diagram gaya aksial maksimum ditampilkan sebagai berikut :

Gambar 2.12. Gaya Aksia Pada Rangka Utama

Pembatasan lendutan yang terjadi pada jembatan akibat beban layan tidak melampaui

lendutan maksimum yang diijinkan adalah 1/800 kali panjang bentang. Berikut ini adalah tabel

resume lendutan hasil analisis :

Tabel 2.9. Resume Lendutan Jembatan

Lendutan Aktual (mm) Lendutan Izin (mm)

70,39 75

Berdasarkan hasil resume dari tabel diatas, maka lendutan aktual struktur lebih kecil

dari lendutan maksimum yang diizinkan.

2.3 DESAIN ELEMEN STRUKTUR

SAP 2000 menyediakan option perencanaan baja berdasarkan code diantaranya :

ANSI/AISC 360-05, AISC–ASD 1989, AISC–LRFD 1994, AASHTO–LRFD 1997, CAN/CSA-S16.1-94

1995, BS5950 1990, CEN 1992. AISC–LRFD 1994 sama dengan standar SNI 03–1729–2000, maka

option tersebut dipilih. Hasilnya berupa ratio kuat perlu dibanding kuat nominal.

Pada tahap awal, desain dilakukan dengan SAP, dengan model struktur 3D adalah

seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Penampang awal yang diberikan pada tabel 2.8

merupakan hasil desain dari SAP dengan menggunakan peraturan AISC LRFD 1993. Gambar

2.14 berikut memperlihatkan hasil pengecekan kekuatan dengan SAP 2000 untuk penampang

yang diinputkan.

Gambar 2.13. Rasio Kekuatan Gaya Aksial Rangka Jembatan Utama

Dilihat dari hasil desain SAP 2000 untuk penampang awal yang terpasang, semua

elemen memiliki ratio kekuatan kurang dari satu atau semua penampang telah memenuhi

persyaratan kekauatan.

Sampai tahap ini pengecekan preliminary design yang dilakukan dengan SAP telah

selesai, namun elemen hasil preliminary design ini dicek kembali secara manual khususnya

berkaitan dengan ketentuan perencanaan struktur baja yang ada pada Specification for

Structural Steel Building ANSI/AISC 360-05 yang merupakan code terbaru dalam perencanaan

bangunan baja.

Dari besaran gaya-gaya dalam hasil analisis terhadap model struktur, dilakukan

pengecekan terhadap elemen struktur hasil preliminary design secara manual dengan bantuan

program MathCad (perhitungan dapat dilihat pada LAMPIRAN).

jembatan baja

Documents

Transcript of jembatan baja