BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1. Desain ukuran geometri jembatan 4.1.1. Jembatan Box Culvert
Tebal pelat :
ts ≥
200 mm ts
≥ 100 + 40 L
≥ 100 + 40 8
≥ 420 mm
Gunaka tebal pelat 500 mm
4.1.2. Jembatan Beton Balok-T
Tebal pelat :
ts ≥
200 mm ts
≥ 100 + 40 L
≥ 100 + 40 1,5
≥ 160 mm
Gunaka tebal pelat 200 mm Tinggi balok T
: h
≥ 165 + 0,06 L
≥ 165 + 0,06 8000
≥ 645 mm
Gunakan tinggi balok 750 mm
Universitas Sumatera Utara
4.2. Pembebanan jembatan 4.2.1. Pembebanan Jembatan Box Culvert
Berat Sendiri
Berat sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen structural, ditambah dengan elemen non struktural yang dipikulnya dan bersifat
tetap. Beban sendiri plat lantai Q
MS
, Q
MS
= h
1
x 1m x w
c
= 0,5 m x 1m x 25 kNm
3
= 12,5 kNm Berat sendiri Plat dinding P
MS
, P
MS
= H x h
2 x
w
c
= 4m x 0,5m x 25 kNm
3
= 50kN
Berat Mati Tambahan
Beban mati tambahan merupakan seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah
selama umur jembatan.
Tabel 4.1. Berat mati Tambahan
NO. JENIS TEBAL M
BERAT kNM
3
BEBAN kNm
3
1 Lapisan aspal
0,05 22,00
1,10 2
Air Hujan 0,05
9,80 0,49
Total Beban Mati Tambahan 1,59
Beban Lajur “D” T
TD
Beban lajur D terdiri dari beban terbagi rata BTR “q” yang digabung dengan beban
garis BGT “p”. Q
TD
= 9 kPa x 1m = 9 kNm
P
TD
= 1 + FBD x p = 1 + 0,4 x 49 kNm x 1m = 68,6 kN
Universitas Sumatera Utara
Catatan :
Faktor Pembesaran Dinamik FBD untuk Beban Garis BGT pada L ≤ 50 m adalah 0,40
Beban Truk T
TT
Beban Hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh truk beban T.
T
TT
= 1 + FBD x T = 1 + 0,30 x 112,5 = 146,25 kN
Catatan : Faktor Pembesaran Dinamik FBD untuk Beban Garis Truk adalah 0,3
Gaya Rem T
TB
Besarnya gaya rem di perhitungkan sebesar 5 dari beban ”D” tanpa factor beban dinamis.
T
TB
= 5 [ q x L + p
]
= 5 [ 9kPa x 8m + 49kNm ] x 1m = 6,05 kN
Tekanan tanah P
TA
Pada tanah di belakang dinding penahan biasanya mendapatkan beban tambahan yang besarnya setara dengan tanah setebal 0,60 m yang bekerja secara merata
pada bagian tanah yang dilewati oleh beban lalu lintas tersebut. Berat tanah yang dipadatkan Ws
= 17,20 kNm
3
Sudut gesek dalam = 30
Kohesic = 0 kPa
Faktor reduksi sudut gesek dalam, K
ф R
= 0,70 w
s
’ = ws = 17,20 kNm
3
’ = tan
-1
K
ф R
tan ф = tan
-1
0,7 x 0,57735= 22,0058
o
Universitas Sumatera Utara
K
a
= tan
2
45
o
– = tan
2
45
o
– = 0,4549
Beban tanah akibat beban tambahan sebesar 60 cm Q
TA 1
, Q
TA 1
= 0,60 x Ws x K
a
= 0,60m x 1m x 17,20
KN M
3
x 0,4549 = 4,694 kNm
Beban tanah akibat tekanan tanah samping Q
TA 2
, Q
TA 2
= H x Ws x K
a
= 4m x 1m x 17,20
KN M
3
x 0,4549 = 31,297 kNm’
Beban Angin E
W
Angin dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Apabila suatu kendaraan sedang berada diaatas jembatan, beban garis merata tambahan
arah horizontal harus diterapkan pada permukaan lantai. T
EW
= 0,0012 x C
W
x V
W 2\
= 0,0012 x 1,2 x 30 = 1,296 kNm Maka:
Q
EW
= x T
EW
= x 1,296 kNm = 0,740 kNm
Beban Gempa T
EQ
Beban Gempa Statik Ekivalen
Beban gempa horizontal di distribusikan pada joint pertemuan plat lantai dan plat dinding.
T
EQ
= K
h
x I x W
t
Koefisien geser tanah, C = 0,14
Faktor tipe bangunan, S = 1,25
Maka :
Universitas Sumatera Utara
K
h
= C x S = 0,14 x 1,25 = 0,175
Faktor Kepentingan, I = 1,0 Berat total nominal bangunan, W
t
W
t
= Q
MS
+ Q
MA
x L + P
MS
= 12,5 + 1,59 x 8 + 50 = 162,72 kN
.; maka, T
EQ
= K
h
x I x W
t
= 0,175 x 1,0 x 162,72 kN = 28,476 kN
Tekanan Tanah Dinamis Akibat Gempa
Pengaruh gempa diasumsikan sebagai gaya horizontal statis yang sama dengan koefisien gempa rencana dikalikan dengan berat irisan. Koefisien
Tekanan Tanah Aktif pada saat gempa dihitung dengan rumus : Q
EQ
= H x W
s
x
AG
W
s
= 17,20 K
N
M
3ZZ
K
AG
=
’ = 22,0058
o
K
a
= 0,4549
ℎ = . S = 0,14 x 1,25 = 0,175
= tan
−1 h
= tan
−1
0,175 = 9,926
o
K
AG
=
=
0,866
∆K
AG
= K
AG
– K
A
= 0,866 - 0,4549 = 0,411
Q
EQ
= H x W
S
x ∆K
AG
= 4m x 17,2kNm
3
x 0,411 x 1m =28,277 kNm
Universitas Sumatera Utara
4.2.2. Pembebanan Jembatan Beton Balok-T a. Pembebanan Bangunan Atas Jembatan Beton Balok-T
Berat Sendiri P
MS
Berat sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen structural, ditambah dengan elemen non struktural yang dipikulnya dan bersifat
tetap. Panjang girder jembatan, L = 8 m
Berat satu balok diafragma, P
d
= bd x hd – ts x s x wc
= 0,25 m x 0,4 – 0,2 m x 1,5 m x 25kNm
3
= 1,875 kN Q
MS
= Q pelat lantai + Q girder = 1,5m x 0,2m x 25kNm
3
+ 0,55m x 0,4m x 25kNm
3
= 7,5 kNm + 5,5 kNm = 13 kNm
Berat Mati Tambahan P
MA
Beban mati tambahan merupakan seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah
selama umur jembatan.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2. Berat Mati Tambahan Pada Bang. Atas Jembatan Balok-T
NO. JENIS LEBAR
m TEBAL
m BERAT
kNM
3
BEBAN kNM
3
1 Lapisan aspal
1,5 0,05
22,00 1,650
2 Air Hujan
1,5 0,05
9,80 0,735
Total Beban Mati Tambahan, Q
MA
2,385
Beban Lajur “D” T
TD
Beban lajur D terdiri dari beban terbagi rata BTR “q” yang digabung dengan
beban garis BGT “p”. Q
TD
= q x s = 9 kN m
2
x 1,5m = 13,5 kNm P
TD
= 1 + FBD x p x s = 1 + 0,4 x 49 kNm x 1,5 m = 102,9 kN
Beban Truk T
TT
Beban Hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh truk beban T . T
TT
= 1 + FBD x T = 1 + 0,30 x 112,5 = 146,25 kN
Catatan : Faktor Pembesaran Dinamik FBD untuk Beban Garis Truk adalah 0,3
Gaya Rem T
TB
Besarnya gaya rem di perhitungkan sebesar 5 dari beban ”D” tanpa factor beban dinamis.
T
TB
= 5 [ q x L + p
]
= 5 [ 9kPa x 8m + 49kNm ] x 1,5 m = 9,075 kN
Universitas Sumatera Utara
Beban Angin T
EW
Angin dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Apabila suatu kendaraan sedang berada diaatas jembatan, beban garis merata tambahan arah
horizontal harus diterapkan pada permukaan lantai. T
EW
= 0,0012 x C
W
x V
W 2
= 0,0012 x 1,2 x 30 = 1,296 kNm Maka,
Q
EW
=
x T
EW
=
x 1,296 kNm = 0,740 kNm
Beban Gempa T
EQ
Gaya gempa vertikal pada balok dihitung dengan menggunakan percepatan vertical ke bawah sebesar 0,1 G.
T
EQ
= 0,1 x W
t
= 0,1 x Q
MS
+ Q
MA
x L = 0,1 x 13 kN + 2,384 kN x 8 m
= 12,3072 kN
b. Pembebanan Abutmen Jembatan Beton Balok-T Berat Sendiri
Terdiri dari berat sendiri bangunan atas dan berat sendiri abutmen itu. P
MS pelat
= 1m x 0,2 m . 25kN m
3
x 4m = 20 kN P
MSgirder
= 0,55m x0,4m 25 kNm
3
x 4m = 22 kN
P
diafragma
= 0,25m . 0,4 – 0,2 m . 1m x 25kNm
3
= 1,25 kN Total P
MS bangunan atas
= 43,25 kN P
MS abutment
= 3,8975 m
2
. 1 m . 25 kNm
3
= 97,4375kN
Universitas Sumatera Utara
Berat Mati Tambahan
Table 4.3. Berat Mati Tambahan Pada Abutmen
NO. JENIS
TEBAL M BERAT kNM
3
BEBAN kNm
3
1 Lapisan aspal 0,05
22,00 1,10
2 Air Hujan
0,05 9,80
0,49
Total Beban Mati Tambahan 1,59
P
MA total
= 1,59 kNm3 . 1m . 4m = 6,36 kN
Beban Lajur “D” T
TD
Beban lajur D terdiri dari beban terbagi rata BTR “q” yang digabung dengan
beban garis BGT “p”. Q
TD
= 9 kPa x 1m = 9 kNm P
TD
= 1 + FBD x p = 1 + 0,4 x 49 kNm x 1m = 68,6 kN Maka: P
TD total
= 9 kNm . 4m + 68,6 kN = 74,6 kN
Beban Truk T
TT
Beban Hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh truk beban T . T
TT
= 1 + FBD x T = 1 + 0,30 x 112,5 = 146,25 kN T
TT total
= 32 . 146,25 kN = 219,375 kN
Gaya Rem T
TB
Besarnya gaya rem di perhitungkan sebesar 5 dari beban ”D” tanpa factor beban dinamis.
T
TB
= 5 [ q x L + p
]
= 5 [ 9kPa x 8m + 49kNm ] x 1m = 6,05 kN
Universitas Sumatera Utara
Tekanan tanah P
TA
Pada tanah di belakang dinding penahan biasanya mendapatkan beban tambahan yang besarnya setara dengan tanah setebal 0,60 m yang bekerja secara merata pada
bagian tanah yang dilewati oleh beban lalu lintas tersebut. Berat tanah yang dipadatkan,
Ws = 17,20 kNm
3
Sudut gesek dalam = 30
Kohesi c
= 0 kPa Faktor reduksi sudut gesek dalam, K
ф R
= 0,70 w
s
’ = ws = 17,20 kNm
3
’ = tan
-1
K
ф R
tan ф = tan
-1
0,7 x 0,57735 = 22,0058
o
K
a
= tan
2
45
o
– = tan
2
45
o
– = 0,4549
Beban tanah akibat beban tambahan sebesar 60 cm Q
TA 1
, Q
TA 1
= 0,60 x Ws x K
a
= 0,60m x 1m x 17,20
KN M
3
x 0,4549 = 4,694 kNm
Beban tanah akibat tekanan tanah samping Q
TA 2
, Q
TA 2
= H x Ws x K
a
= 4m x 1m x 17,20
KN M
3
x 0,4549 = 31,297 kNm’
Beban Angin E
W
Angin dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. T
EW
= 0,0012 x C
W
x V
W 2\
= 0,0012 x 1,2 x 30 = 1,296 kNm Maka:
P
EW
= x T
EW
. 4m = x 1,296 kNm . 4 m = 2,816 kN
Universitas Sumatera Utara
Beban Gempa T
EQ
Beban Gempa Statik Ekivalen bangunan atas
Beban gempa horizontal di distribusikan pada joint pertemuan plat lantai dan plat dinding.
T
EQ
= K
h
x I x W
t
Koefisien geser tanah, C = 0,14
Faktor tipe bangunan, S = 1,25
Maka : K
h
= C x S = 0,14 x 1,25 = 0,175
Faktor Kepentingan, I = 1,0 Berat total nominal bangunan, W
t
W
t
= Q
MS
+ Q
MA
x L + P
diafragma
= 84kN + 12,72kN + 2,50kN = 99,22 kN .; maka,
T
EQ bang. atas
= K
h
x I x W
t
= 0,175 x 1,0 x 99,22 kN = 17,3635 kN
Beban Gempa Statik Ekivalen bangunan abutment
W
t
= 3,8975 m
2
. 1 m . 25 kNm
3
= 97,4375 kN .; maka,
T
EQ bang. atas
= K
h
x I x W
t
= 0,175 x 1,0 x 97,4375 kN = 17,3635 kN
Tekanan Tanah Dinamis Akibat Gempa
Pengaruh gempa diasumsikan sebagai gaya horizontal statis yang sama dengan koefisien gempa rencana dikalikan dengan berat irisan. Koefisien Tekanan Tanah
Aktif pada saat gempa dihitung dengan rumus : Q
EQ
= H x W
s
x
AG
W
s
= 17,20 K
N
M
3ZZ
Universitas Sumatera Utara
K
AG
=
’ = 22,0058
o
K
a
= 0,4549
ℎ =
. S = 0,14 x 1,25 = 0,175
= tan
−1 h
= tan
−1
0,175 = 9,926
o
K
AG
=
=
0,866
∆K
AG
= K
AG
– K
A
= 0,866 - 0,4549 = 0,411
Q
EQ
= H x W
S
x ∆K
AG
= 4m x 17,2kNm
3
x 0,411 x 1m =28,277 kNm
4.3. Perhitungan Struktur Jembatan 4.3.1. Perhitungan Struktur Jembatan Box Culvert