6 Analisis dan output program komputer 6.1 Kombinasi Pembebanan
III.5 Pemodelan Struktur
Dari data yang diperoleh dari lapangan jembatan pelengkung Karimun didesain menggunakan baja tampang box dan Baja Konvensional Penampang WF
. Panjang jembatan pelengkung Karimun yaitu 67,5 m. Jembatan pelengkung Karimun di bangun di wilayah zona gempa 4 dengan kondisi tanah
sedang.Pemodelan jembatan menggunakan program SAP 2000 v 14.2 dimana pada pemodelan gelagar melintang menggunakan penampang non prismatis.
III. 6 Analisis dan output program komputer III.6.1 Kombinasi Pembebanan
Kombinasi pembebanan dihitung berdasarkan beberapa aksi yang bekerja secara bersama dan kemungkinan memberikan pengaruh yang maksimum terhadap
keseluruhan struktur jembatan.Kombinasi pembebanan yang digunakan mengacu pada
peraturan RSNI
T 02-2005
tentang pembebanan
struktur jembatan.Kombinasi pembebanan pada jembatan ini digunakan untuk
mendapatkan kondisi yang menghasilkan nilai terbesar untuk beberapa syarat yang diberikan yaitu kelayakan struktur yaitu daya layan yang dibatasi oleh
lendutan maksimum pada tengah bentang sebesar L 800 serta pada saat kondisi
ultimit. Kombinasi pembebanan yang digunakan pada penelitian tentang jembatan
pelengkung ini menggunakan kombinasi pembebanan pada keadaan batas daya layan dan keadaan batas ultimit.Batas daya layan adalah kemampuan material
struktur dalam menerima beban yang bekerja.Keadaan batas ultimit adalah kemampuan material struktur dalam menahan beban yang diteria dengan
Universitas Sumatera Utara
mengalikan terhadap faktor beban dan didapat tegangan yang terjadi pada material struktur setara dengan tegangan leleh.memiliki enam kombinasi pembebanan baik
dalam keadaan batas daya layan dan batas ultimit.
a. Kombinasi beban batas daya layan
Pada keadaan batas daya layan aksi transien bisa terjadi lebih dari satu secara bersamaan.
Kombinasi beban yang lazim bisa dilihat pada tabel dibawah ini Tabel 3.1 Kombinasi pembebanan untuk batas daya layan
Anonim 1, 2005 Tabel 3.2 Faktor kombinasi pembebanan untuk keadaan batas daya layan
Aksi Kombinasi daya layan
1 2
3 4
5 6
Aksi permanen
Berat sendiri 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Berat mati tambahan 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Aksi transien
Beban D 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Gaya rem 1.0 0.7 0.5 0.5 0.7
Beban pejalan kaki 1.0
0.5 Beban angin
1.0 1.0 1.0 1.0 Kombinasi primer
Aksi tetap + satu aksi transien Kombinasi sekunder
Kombinasi primer + 0.7 x satu aksi transien lainnya Kombinasi tersier
Kombinasi primer + 0.5 x dua atau lebih aksi transien lainnya
Universitas Sumatera Utara
Aksi khusus
Beban gempa
b. Kombinasi beban keadaan ultimit
Kombinasi pada keadaan ultimit biasanya terdiri dari sejumlah aksi tetap dengan satu aksi transien. Khusus untuk gaya rem bisa digabungkan dengan
beban “ D “ dan bisa dianggap satu aksi untuk kombinasi beban. Beberapa aksi mungkin dapat terjasi pada tingkat daya layan pada waktu yang sama dengan
aksi lainnya yang terjadi pada tingkat ultimit. Pada keadaan batas ultimit tidak diadakan aksi transien lain untuk kombinasi dengan aksi gempa.
Tabel 3.3 Faktor kombinasi pembebanan untuk keadaan batas ultimit
Aksi Kombinasi ultimit
1 2
3 4
5 6
Aksi permanen Berat sendiri
1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 Berat mati tambahan
1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
Aksi transien Beban D
1.8 1.0 1.0 1.0 1.0 Gaya rem
1.8 1.0 1.0 1.0 Beban pejalan kaki
1.8 1.0 Beban angin
1.0 1.0 1.2
1.0 Aksi khusus
Beban gempa 1.0
III.6.2 Analisis dengan program komputer SAP2000 V 14
Universitas Sumatera Utara
Dengan input dimensi awal dan data-data perencanaan yang telah dibahas di subbabsebelumnya. Dari setiap kombinasi pembebanan menghasilkan
gaya-gaya dalam momen, gaya lintang dan gaya normal hasil perhitungan program SAP2000 dan pengecekan dimensi masing-masing penampang.
Hasil gaya-gaya dalam yang diperoleh dilakukan analisa terhadap batang tarik, batang tekan dan komponen struktur tekan yang terjadi pada bagian
pelengkung arch jembatan dan balok memanjang tie girder sesuai dengan peraturan SNI yaitu RSNI T-03-2005.
III.6.3 Pembebanan jembatan
Pembebanan jembatan mengikuti peraturan RSNI T – 02 – 2005
tentang peraturan pembebanan jembatan.Pembebanan pada jembatan leho Karimun mengacu pada peraturan pembebanan jembatan yaitu RSNI T-02-
2005.Pemodelan kondisi pembebanan pada jembatan Karimun menggunakan software SAP 2000 v 14.2. Dalam RSNI T-02-2005 beban-beban yang terjadi
dapat dibedakan menjadi beban tetap, beban lalu lintas, aksi lingkungan dan beban –beban lain yang dianggap mempengaruhi.
1. Aksi dan beban tetap
Aksi dan beban tetap yang terjadi pada jembatan Leho Karimun dapat dibedakan menjadi berat mati sendiri jembatan dan beban mati tambahan.
a. Berat mati sendiri
Berat mati sendiri penampang yang terdiri dari pelengkung Arch rib, balok memanjang tie girder, lantai jembatan dan trotoar, balok melintang,
penggantung hangers, ikatan angin bracing.Untuk berat mati sendiri
Universitas Sumatera Utara
penampang-penampang diatas dihitung secara otomatis menggunakan software SAP 2000 v 14.2.
b. Berat mati tambahan
Berat mati tambahan yang dihitung pada jembatan pelengkug Karimun meliputi beban lapisan aspal, tiang sandaran, kerb.Dimana pada beban mati
tambahan tidak dapt dihitung secara otomatis oleh program SAP 2000 v 14.2.oleh karena itu nilai-nilai dari beban mati tambahan tersebut harus
dihitung dan dimasukkan secara manual ke dalam program SAP 2000 v 14.2. Adapun perhitungan dari beban mati tambahan tersebut yaitu:
- Lapisan aspal dengan tebal 5 cm
Qaspal = tebal aspal x berat jenis aspal = 0,05 m x 22 KN
m
3
= 1,1 KN m
2
- Berat Kerb
Tinggi kerb = 250 mm Lebar kerb = 300 mm
Jarak antar gelagar melintang = 4873 mm Jarak antar gelagar melintang = 4820 mm
Luas penampang Kerb = 0,25 x 0, 3 = 0,075 m
2
Q
kerb
= luas penampang kerb x 0,5 jarak gelagar melintang x berat jenis beton bertulang
Q
kerb
= 0,075 m
2
x 2,4365m x 24 KN m
3
= 4,38 KN
Universitas Sumatera Utara
Untuk jarak gelagar melintang = 4820 mm maka berat kerb yaitu : Q
kerb
= luas penampang keb x 0,5 jarak gelagar melintang x berat jenis beton bertulang
Q
kerb
= 0,075 m
2
x 4,8465 m x 24 KN m
3
= 8,7237 KN Untuk jarak gelagar melintang = 4820 mm maka berat kerb yaitu :
Q
kerb
= luas penampang keb x 0,5 jarak gelagar melintang x berat jenis beton bertulang
Q
kerb
= 0,075 m
2
x 4,82 m x 24 KN m
3
= 8,676 KN Berat Kerb diatas trotoar
Tinggi kerb = 250 mm Lebar kerb = 200 mm
Jarak antar gelagar melintang = 4873 mm Jarak antar gelagar melintang = 4820 mm
Luas penampang Kerb = 0,25 x 0,2 = 0,05 m
2
Q
kerb
= luas penampang keb x 0,5 jarak gelagar melintang x berat jenis beton bertulang
Q
kerb
= 0,05 m
2
x 2,4365m x 24 KN m
3
= 2,92 KN Untuk jarak gelagar melintang = 4820 mm maka berat kerb yaitu :
Q
kerb
= luas penampang kerb x 0,5 jarak gelagar melintang x berat jenis beton bertulang
Universitas Sumatera Utara
Q
kerb
= 0,05 m
2
x 4,8465 m x 24 KN m
3
= 5,82 KN Untuk jarak gelagar melintang = 4820 mm maka berat kerb yaitu :
Q
kerb
= luas penampang keb x 0,5 jarak gelagar melintang x berat jenis beton bertulang
Q
kerb
= 0,05 m
2
x 4,82 m x 24 KN m
3
= 5,784 KN
-
Berat Sandaran Railing atau sandaran merupakan pagar untuk pengamanan pengguna
jembatan khususnya pejalan kaki. Railing atau tiang sandaran biasanya berdiri
diatas trotoar. Pada kasus jembatan pelengkung Karimun sandaran atau railing terdiri dari :
Empat 4 buah pipa pegangan atas dengan ukuran diameter pipa 76,2 mm x 3,2 mm dan dipasang disepanjang jembatan. Dimana pipa
pegangan atas memiliki berat untuk 4 buah yaitu 5,75 kg m.
Empat 4 buah pipa pegangan bawah dengan ukuran diameter pipa 60,3 mm x 3,2 mm dan dipasang disepanjang jembatan. Dimana pipa
pegangan atas memiliki berat untuk 4 buah yaitu 4,51 kg m.
Batang baja vertikal diameter 12 mm BJTP 240 dengan panjang 750 mm
Baja siku L 60 x 60 x 6 panjang 6 m Baut sebanyak 360 buah M12 x 40
Berat sandaran yang terjadi yaitu :
Universitas Sumatera Utara
Q pipa atas = berat satu pipa x 0,5 jarak gelagar melintang = 0,02875 KN
mx 2, 4365 m = 0,07 KN
Q pipa bawah = berat satu pipa x 0,5 jarak gelagar melintang = 0,02255 KN
mx 2, 4365 m = 0,05 KN
Q baja siku = berat baja siku x tinggi tiang sandaran = 0,0542 KN
mx 1,1 m = 0,06 KN
Q baja vertikal = luas baja vertikal x berat jenis baja x tinggi baja vertikal x jumlah baja vertikal
= 1 4 x x 0,012
2
x 7850 kg m
3
x 0,92 m x 18 buah = 0,15 KN
Jadi berat sandaran yang didapat sebesar 0,33 KN 2.
Beban aksi transien Beban aksi transien yaitu beban yang terjadi akibat adanya pembebanan
yang sementara dan terjadi berulang-ulang. Beban aksi transien yang diperhitungkan dalam kasus jembatan Leho Karimun ini meliputi beba
n “D”, beban truk, gaya rem dan pembebanan untuk pejalan kaki
a. Pembebanan lajur “D”
Pembebanan lajur “D” terdiri dari dua yaitu beban terbagi merata UDL dan beban garis KEL.
- Beban terbagi merata UDL
Universitas Sumatera Utara
Untuk bentang jembatan pelengkung Karimun sepanjang 67,5 meter maka besarnya nilai beban terbagi rata ditetapkan dengan menggunakan rumus :
q1 = 9 x 0,5 +
15
q1 = 9 x 0,5 +
15 67,5
q1 = 6,5 KN m
2
x 4,82 m = 31,33 KN m
- Beban garis terpusat KEL
Beban garis terpusat KEL memiliki nilai intensitas sebesar p KN mdan
harus diletakkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan tersebut. Dimana besarnya p adalah 49 KN
m. Pada beban garis memiliki faktor beban dinamis FBD sebesar:
FBD = 0,4 – 0,0025 L – 50
= 0,4 – 0,002567,5-50
= 0,36 Maka didapat nilai dari beban garis yaitu
q2 = 49 x 1 + FBD = 49 KN
m x 1 + 0,36 = 66,64 KN
m b.
Beban truk “ T “ Menurut RSNI T 02 -2005 Pembebanan truk T terdiri dari kendaraan
truk semi-trailer yang mempunyai susunan dan berat as seperti terlihat pada Gambar dibawah ini. Berat dari masing-masing as disebarkan
menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Pembebanan truk “T” 500 kN Anonim 1, 2005
Dalam perhitungan beban truk maka faktor beban dinamis yang diambil sebesar 30 beban T. maka didapat hasil untuk perhitungan beban truk
yaitu : Beban truk “ T “ = T x 1+FBD
Pembebanan truk yang diakibatkan adanya tekanan oleh ban depan = 25 x 1,3 = 32,5 KN
Pembebanan truk yang diakibatkan adanya tekanan oleh ban belakang = 112,5 x 1,3 = 146,25 KN
c. Gaya rem
Gaya rem bekerja diarah memanjang jembatan dan akibat dari gaya rem adan traksi harus ditinjau kedua jurusan lalu lintas. Berdasarkan RSNI T-
02-2005 Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan gaya rem sebesar 5 dari beban lajur D yang dianggap ada pada semua jalur lalu lintas
Universitas Sumatera Utara
tanpa memperhitungkan faktor beban dinamis dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut dianggap bekerja horisontal dalam arah sumbu
jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,8 m di atas permukaan lantai kendaraan.
q = 6,5 KN p = 49 KN
m’ L = 67,5 m
n = 14 joint T = 5 x q x L + p
= 5 x 6,5 x 67,5 + 49 = 24,387 KN
m Beban rem
T
rem
=
24,387KN m
15
= 1,626KN m
d. Beban Pejalan Kaki T
TP
Beban akibat pejalan kaki pada jembatan diambil berdasarkan pada peraturan RSNI T-02-2005 diperoleh :
Panjang jembatan = 67,5 meter Lebar trotoar = 1 meter
Tebal trotoar = 0,15 meter Jumlah trotoar = 2 buah
Luas areal yang dibebani pejalan kaki : A
= lebar trotoar x panjang jembatan = 1 m x 67,5 m
= 67,5 m
2
Universitas Sumatera Utara
Beban hidup merata pada trotoar : Untuk A ≤ 10 m
2
: q = 5 kPa Untuk 10 m
2
A ≤100 m
2
: q = 5 - 0.033 x A - 10 kPa Untuk A 100 m
2
: q = 2 kPa Dari luas areal yang didapat yaitu sebesar 67, 5 m
2
maka nilai beban pejalan kaki T
TP
yaitu : Untuk 10 m
2
A ≤100 m
2
: q = 5
– 0,033 x A - 10 kPa = 5
– 0,033 x 67,5 – 10 = 3,1025 kPa = 3,1025 KN
m
2
: 14 = 0.22 KN
m
2
3. Beban lingkungan
Beban lingkungan yang diperhitungkan dalam penelitian jembatan pelengkung karimun yaitu beban angin dan beban gempa
- Beban angin
Beban angin yang terjadi pada jembatan meliputi kontak langsung terhadap struktur utama jembatan yaitu struktur pelengkung arch ribs dan balok
memanjang tied beam serta kontak tidak langsung beban angin terhadap kendaraan dan beban angin
yang tersalur ke lantai jembatan. Dengan ketentuan yang berlaku yaitu :
V
w
= 35 m s ; dengan lokasi sampai dengan 5 km dari pantai
C
w
= 1,2 ; nilai koefisien seret Ab = luas bidang samping jembatan m
2
Universitas Sumatera Utara
Beban angin yang terjadi kontak langsung dengan balok memanjang jembatan untuk nilai b = 1,45 m
T
EW
= 0,0006 x C
w
x V
w 2
x Ab = 0,0006 x 1,2 x 35
2
x 1,45 = 1,278 KN
m Beban angin yang terjadi pada kabel penggantung dengan diameter 30.4 mm
yaitu: Ab
= 0,005 x 17,49 = 0,087 m
2
x 30 = 0,02 m
2
T
EW
= 0,0006 x C
w
x V
w 2
x Ab = 0,0006 x 1,2 x 35
2
x 0,02 = 0,02 KN
Beban angin yang terjadi kontak langsung dengan struktur pelengkung jembatan
T
EW
= 0,0006 x C
w
x V
w 2
x Ab = 0,0006 x 1,2 x 35
2
x 0,95 = 0,8379 KN
m Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan
akibat angin yang meniup kendaraan di atas jembatan dihitung dengan rumus : T
EW
= 0,0012 x C
w
x V
w 2
= 0,0012 x 1,2 x 35
2
= 1,764 kN m
Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi 2.00 m di atas lantai jembatan. h = 2.00 m
Universitas Sumatera Utara
Jarak antara roda kendaraan x = 1.75 m Transfer beban angin ke lantai jembatan,
T
EW
= ½ x h x T
EW
] T’
EW
= 0,5 x 2 1,75 x 1,764
T
EW
= 1.008 kNm
Gambar 3.2 Aksi gaya angin terhadap kendaraan Anonim 2 , 2005
- Beban gempa
Besarnya beban gempa yang terjadi diperhitungkan dengan menggunakan metode response spectrum.Metode response spectrum digunakan karena tipe
jembatan merupakan tipe jembatan khusus sehingga diperlukan analisa secara dinamis dalam perhitungan beban gempa. Jembatan pelengkung Karimun
berada pada Zona 4 dengan nilai C = 0,15
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Koefisien geser dasar C elastis untuk analisis dinamis, periode ulang 500 tahun
Anonim 3 : 2008
Universitas Sumatera Utara