Kontrol Lendutan Balok Kapasitas Momen Perbandingan Dimensi Komposit

76

3.4.2. Kontrol Tegangan Balok

1. Kondisi awal Posisi di tengah bentang Tegangan atas = 11,38 kgcm 2 dibutuhkan -28,8 kgcm 2 Tegangan bawah = 177,7 kgcm 2 dibutuhkan 196 kgcm 2 2. Kondisi layan Posisi di tengah bentang Tegangan atas = 145,64 kgcm 2 dibutuhkan 186,75 kgcm 2 Tegangan bawah = -1,67 kgcm 2 dibutuhkan -32,21 kgcm 2

3.5. Kontrol Lendutan Balok

Lendutan di tengah bentang 1. Sela akibat penegangan Awal = -2,30 cm Penarikan = -1,99 cm Akhir = 2,28 cm 2. Lendutan akibat beban hidup bekerja = 2,50 cm, dibutuhkan L800 4,38 cm 3. Total lendutan saat layan = 3,78 cm

3.6 Momen Kapasias Balok

Mult = 1,2 qBalok + 1,3 qLantai + 2 qAspal + 1,2 qDiafragma + 2 qLL = 1272,43 t.m фMn = 1479,85 t.m Universitas Sumatera Utara 77 Rasio, фMn Mu 1 = 1,16 ……………..aman 3.6.1. Kabel Prategang 3.6.1.1. Profil Kabel Gaya prategang dapat dilihat pada Tabel 4.17 sebagai berikut: 3.16. Gaya Prategang ten don Nos strand Profil Asp cm2 fu kgcm2 Jacking force kg Tepi Tengah 0,987 19000 75 0,00 0,987 19000 75 0,00 1 19 95,00 15,00 0,987 19000 75 267.257,33 2 19 65,00 10,00 0,987 19000 75 267.257,33 3 19 35,00 10,00 0,987 19000 75 267.257,33 total 57 65,00 11,67 75 801.771,98 Kurva Parabola : Y = + BX + C Y = Rata – rata jarak vertical posisi strand dari bawah balok nilai untuk Y axis A = konstanta : Ytengah + Ytepi L2 2 B = konstanta : L x A C = Rata – rata posisi strand saat kurva parabola mencapai Yaxis A = 0,001693 = Y = 0,001693 + - 0,0600939 X + 0,650000 B = -0,060094 tg  = 0,003386 X + - 0,0600939 Eksentrisitas e = Yb . Ys = 69.99 cm Gaya tarik = Nos x Asp x Fu x tension persentation Nos = nomor strand Yb = Jarak titik pusat dari bawah balok non komposit Ys = Jarak tendon dari bawah balok ke bentang tengah Universitas Sumatera Utara 78

3.6.1.2 Gaya tarik awal

Kontrol terhadap dua kondisi 1. Saat keadaan awal untuk tengah bentang Tegangan atas – Tegangan bawah – Pi 834,22 ton 2. Saat keadaan layan untuk tengah bentang Tegangan atas – Tegangan bawah – Kesimpulan : Pe 549,74 ton Asumsi : Hilangnya prategang jangka panjang 21,43 harus = 21,43 Kabel prategang yang digunakan =  12,7” Pi = 801772 kg Pe = 78,6 x 801772,0 = 629985 kg Kehilangan prategang = 801772 – 629985 = 171786 kg Universitas Sumatera Utara 79 Catatan : Pi = Kekuatan prategang awal Wa = Momen tahanan atas balok pracetak Mbs = Moment akibat berat sendiri e = Eksentrisitas Wb = Momen tahanan bawah balok pracetak Pe = Kekuatan efektif pratekan Wac = Momen tahanan atas balok komposit Wbp = momen tahanan akibat berat beton balok pracetak + lantai + diafragma Wbc = Momen tahanan bawah pada balok komposit Wap = Momen tahanan atas beton pracetak Wbp = Momen tahanan bawah pada balok komposit Mbp = Momen akibat beban tambahan aspal + beban hidup ... 3.6.2 Kehilangan Prategang 3.6.2.1 Kehilangan prategang jangka pendek

3.6.2.1.1. Gesekan

Gesekan kabel disebabkan oleh tarikan di awal tidak sama dengan tarikan pada bagian akhir,perbedaan itu dapat dihitung sebagai berikut: Px = Po EXP dimana: Px = Gaya prategang dari bagian jarak x dari titik tarikan Po = jacking kekuatan gaya tarik di jangkar, awal Universitas Sumatera Utara 80 µ = koefisien gesek = 0,20 untuk grouting tendon di selubung logam, kawat 7 strand a = perubahan sudut kabel dari titik tarik ke bagian x = 2 arctg 0,00339 x + 0,06009 = 0,122 rad K = koefisien goyangan = 0,003 untuk grouting tendon di selubung logam, kawat 7 untai X = jarak dari titik tarik ke bagian x jika tarik dari untai diambil 75 dari tegangan tarik utama, Po jacking force = 75 x 0,9871 x 19000 =14066,18 kg dan nilai untai tarik di akhir berkas adalah sebagai berikut: Px = 12329,07 kg 3.6.2.1.2.Anchorslip Slip terjadi setelah pengangkeran strand yang ditahan di ujung balok. Karena gesekan, kehilangan tidak dapat merata di sepanjang balok. Hal ini dapat dihitung dengan rumus: dimana: d = menarik -masuk, asumsi = 8,00 mm. As = bagian area efektif = 0,9871 cm 2 m = kehilangan pra-tegang per panjang maka, x = 17,86 m Gaya tarik pada jarak 17,86 m, yaitu: Universitas Sumatera Utara 81 P = gaya tarik pada jarak maksimum = 13199,56 kg

3.6.2.1.3. Penyusutan elastis ES

Kehilangan akibat penyusutan elastis adlah dimana : Kes = 0,50 untuk post tension As = 0,9871 cm 2 = tekanan beton di pusat gravitasi dari gaya prategang setelah transfer = F bawah -F atas H-edH +F atas = 192,37 kgcm 2 ES = 592,73 kg 3.6.2.2. Kehilangan prategang jangka panjang 3.6.2.2.1. Penyusutan SH Ksh = 0,63 with out moist curing V S = 2,02 ratio area perimeter area = 6695,00cm 4 perimeter =3312,90 cm SH = 80,00

3.6.2.2.2. Creep CR

dimana : Kcr =1.60 untuk postensioned member = tekanan di pusat titik kekuatan prestress, kondisi awal Universitas Sumatera Utara 82 = di pusat titik kekuatan prategang, kondisi awal, beban mati permanen. = msdelg fcds=73,88 kgcm Msd = saat karena semua beban mati permanen ditumpangkan diterapkan setelah pratekan Ig = momen inersia bagian beton kotor di penampang dipertimbangkan. CR = 6188,8 kg

3.6.2.2.3. Relaksasi baja RE

 –  Dimana : Kre = 5000.00 untuk 270 tingkat,relaksasi lemah J = 8 0,04 untuk 270 tingkat,relaksasi lemah C = 0,70 mengacu pada fpifpu, fpi = tegangan setelah gesekan fpi = 13197,62 kg fpifpu = 0,69 RE = 13194 kg Kehilangan praekan pada angkur tendon dapat dilihat pada Gambar 4.16 sebagai berikut: 1. Akibat gesekan 14066 12329 Universitas Sumatera Utara 83 2. Akibat tergelincir 3. Akibat elastis kecil 14066 12333 13200 13198 13202 12329 11740 12607 12605 12609 11736 17.90m 4. Kehilangan jangka panjang 14066 12333 13200 13198 13202 12329 11740 12607 12605 12609 11736 10188 11052 11056 10184 17.86m 17.90m Gambar 3.12. Grafik Tahap Kehilangan Pratekan. Gaya prategang di X = 17,5 m bentang tengah Total : Gaya tarik = 57 x 14066,18 = 801772,0 kg 75.00 Saat awal = 57 x 13197,62 = 752264,3 kg 70.37 Universitas Sumatera Utara 84 Saat layan = 57 x 11052,38 = 629985,4 kg 58.93 Kehilangan total dalam desain yaitu :  Perpendekan elastis  Rangkak  Penyusutan  Relaksasi baja Total = 0,345 + 3,60 + 5,31 + 7,68 = 16,935

3.6.3 Gaya prategang efektif Tegangan efektif = Tegangan awal

– Kehilangan Tegangan Tabel 3.17. Tegangan Kabel Kondisi Asp cm 2 P ton Tegangan Kabel kgcm2 Tarik Penyaluran 56,26 752,26 13371,13 70,37 Layanan 56,26 629,99 11197,83 58,93

3.7 Analisa Tegangan dan Lendutan

Tegangan dan analisa lendutan pada balok dapat dilihat sebagai beikut: Universitas Sumatera Utara 85

3.7.1 Tegangan Awal

Tabel 3.18. Tegangan awal

3.7.2 Tegangan Layan

Beban Pracetak, lantai, diagfragma dan prategang dari pile cap balok =M1 Beban Hidup dan aspal oleh komposit =M2 Tabel 3.19. Tegangan layan Catatan : Moment DL = Momen akibat beban mati Momen Bal = Momen akibat beban merata dalam kondisi seimbang Momen Net = momen DL + Momen Bal Universitas Sumatera Utara 86 Pi = Tegangan awal di kondisi penyaluran – tabel.3.17 gaya tegangan efektif P = Tegangan saat kondisi layan. M = Momen bersih A = Total luas balok pracetak Wa = Momen Tahanan atas kondisi pracetak Wb = Momen Tahanan bawah kondisi pracetak Wa’ = Momen Tahanan atas kondisi gabungan Wb’ = Momen Tahanan bawah kondisi kondisi gabungan Diagran Tegangan – Regangan pada tengah bentang 1. Diagram tegangan –regangan awal Gambar 3.13. Diagram Tegangan Balok Kondisi Awal. 2. Diagram tegangan – regangan layan Gambar 3.14. Diagram Tegangan Balok Kondisi Layan Universitas Sumatera Utara 87

3.7.3 Lendutan

Gambar 3.15. Lendutan pada Balok Perhitungan beban ekivalen yaitu W dimana : P = Gaya prategang e’ = Jarak antara pusat strand di ujung dan pusat strand terendah l = Panjang antara pengangkeran w = Beban ekivalen pada gaya pratengang Ix = Inersia balok Ex = Modulus elastisitas Beban prategang dapat dilihat pada Tabel 3.20 sebagai berikut: Untuk menghitung defleksi dapat dihitung seperti Tabel 3.21 sebagai berikut: Defleksi δ 4 3 Kondisi q tm P ton W tm di awal 1,67 0,00 -2,55 di DL total 1,63 0,00 saat Layan total 4,68 11,40 -2,13 akibat beban hidup 1,37 11,40 Universitas Sumatera Utara 88 Tabel 3.21. Defleksi pada Balok

3.8 Kapasitas Momen

Analisa pertama Disini ada 2 pilihan flens dimana t-slab and t-flens dari balok Slab t1 = 25,00 cm bslab = 185,00 cm harus 420 cm t- flens t2 = 20,00 cm bflens = 80,00 cm Aps = 56,26 cm 2 Fps = 0,9 x fu kgcm = 17100 kgcm 2 ф = 0,9 Jadi analisa T beam atau balok persegi. Untuk analisa T Beam : d C3 C2 C1 Gambar 3.16. Penampang Balok Universitas Sumatera Utara 89 T = Aps x fps = 962126,40 kg C1 = 0,85 x fc’ beam x tweb x a-tslab-tflens C2 = 0,85 x fc’ beam x A x tflens = 587911,50 kg C3 = 0,85 x fc’ slab x bslab x tslab = 967330,50 kg a = T-C2-C30,85x fc’beamxtweb+tslab +tflens = -35,70 cm Periksa jika a tslab + tflens, jadi analisa harus balok atau balok persegi. tslab + tflens = 45,00 cm C1 = -593116 kg d = H + tslab –ed = 183,33 cm Mn = C1 d-tslab-tflens-a-tslab-tflens2+C2d-tslab –tflens2+C3d- tslab2 = 1464,77 ton.m Ф Mn = 1318,29 ton.m Analisa T balok, untuk a tslab+tflens atau tebal flens balok : a = T.C30,85 x fc’beam x A+tslab = 24,82 cm periksa,jika a tslab, maka analisa harus balok persegi tslab = 25,00 cm C2 = 0,85x fc’balok xAxa-tslab = -5204 kg Mn = C2d-tslab –a-tslab2+C3d-tslab2 = 1644,28 ton.m Ф Mn = 1479,85 ton.m Perhitungan balok persegi jika atslab : a = Aps x fps0,85 x fc’ slab x bslap = 24,87 cm Mn = T x d-a2 = 1644,28 ton.m Ф Mn = 1479,85 ton.m Universitas Sumatera Utara 90 Perhitungan Momen ultimate Mu Momen ultimate = 1,2 q blk + 1,3qslab+ 2q aspal + 1,2 qdiagfragma + 2 q LL =1272,43 ton,m Bridge Design Manual, vol.1 – Page 2-6 Rasio ϴMnMu,1 = 1,16 Momen Crack : Mcr = Fr + PeffA + Peff x eWb x Wb Ф Mn 1,2 x Mcr awal = ton.m ton.m aman layan = 1187,6908 ton.m 1479,8516 ton.m aman 3.9 Analisa Geser 3.9.1 Perhitungan tulangan geser Untuk analisa geser pada balok dapat dilihat sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 91 Tabel 3.22. Penulangan Geser Balok Referensi aci: √ √ √ Keterangan : Universitas Sumatera Utara 92 Formula 1, 2, dan 3 dapat diadaptasi dari Rumus ACI untuk mendesain geser Faktor konversi dari psi to kgcm 2 adalah 0,0703 1 psi =0,07303 kgcm 2 Standar ACI : ..................psi .......kgcm 2

3.9.2 Konektor Geser

Slab K-300 fc = 246,06 kgcm 2 Jarak antar pusat balok b e = 1,85 m Ketebalaan slab = 25,00 cm Tinggi tegangan tekan a = 24,87 cm lihat momen kapasitas secsion Hu = 9,6E+0,5 kg Avf total dari ½ span =290,23 cm 2 = 0,85 x fcx be x nilai minimum antara tslab atau a Jarak spasi rata-rata =163 .72 mm =Hu0.85 x fy x m ,dengan m=1 Jumlah untuk 12 bentang = 110 buah Universitas Sumatera Utara 93

3.10 Perencanaan Sistem KompositASD

Data-data lapangan : Bentang l = 35 m Lebar jalur lalu lintas = 7,5 m Lebar trotoar = 1,5 m Jarak balok baja as – as = 1,85 m = K350 = 29,05 Mpa ̅ = 1600 kgcm 2

3.10.1 Rencana penampang melintang

Gambar 3.17 Rencana Penampang Komposit Baja-Beton

3.10.2 Pradimensi

h 130 L = 130 x 35 = 1,167 m Universitas Sumatera Utara 94 Gambar 3.18 Profil rencana

3.10.3 Lebar Efektif

Lebar efektif beton b eff : • Jarak gelagar as – as = 1,85 m = 185 cm • ¼ x L = ¼ x 35 = 8,75 m = 875 cm • 12 tb = 12 25 = 300 cm  Yang menentukan : b = 185 cm Luas ekivalen beq = Fbaja = 2x140 + 33x30 = 550 cm 2 Feq = beq x tb = 18,5 x 25 = 462,5 cm 2 Total = 1012,5 cm 2 Pusat Berat Baja Bagian profil As As x Sayap Atas Plat badan 90 280 147,5 76 13275 21280 Universitas Sumatera Utara 95 Sayap bawah Plat perkuatan 90 90 4,5 1,5 405 135 Total 550 cm 2 35095 cm 3 = 85,19 cm = 457333 + 41607 + 202,5 + 630361 + 316591 + 349428 = 1.795.552 cm 4 Pusat Berat Komposit 462,5 12,5 + 149 + 550 . 63,81 = . 1012,5 = 108,4 cm Universitas Sumatera Utara 96 = h = 149 – 108,4 = 40,6 cm = = 40,6 + 25 = 65,6 cm = 1.795.552+ 550 108,4 – 63,81 2 + 462,5 40,6 + ½ .25 2 = 4.193.169 cm 4 Gambar 3.19 Titik Berat Komposit

3.10.4 Perhitungan beban – beban

Universitas Sumatera Utara 97 Beban total dipikul sama rata oleh setiap gelagar. Karena pelaksanaan komposit tidak memakai perancah, berarti beban mati sebelum mengeras dipikul oleh balok baja. Beban bergerak dan beban tambahan dipikul oleh balok komposit. Kemudian dikontrol tegangan – tegangan total. Gambar 3.20 Penampang Melintang Beban yang akan dianalisa satu jalur saja untuk mempermudah perhitungan. 1. Berat sendiri : a. Berat gelagar baja = 5 x 3x0,03x0,3 + 0,02x1,4 x 7850 kgm 2 = 2158,75 kgm b. Berat pengaku jarak 3,5 m = n x B x = 10 x 7,5 x = 141,43 kgm c. Berat lantai beton = 0,4+1,5+8 x 0,25 x 2400 kgm 3 = 5940 kgm = 8240 kgm 2. Beban tambahan : a. Berat aspal = 0,05 x 7,5 x 2000 = 750 kgm b. Berat batu bata = = 360 kgm Universitas Sumatera Utara 98 = 1110 kgm 3. Beban hidup L = 35 m 30 m Beban merata q = 2,2 – 1,160 L – 30 = 2,2 – 1,160 35 – 30 = 2,1083 tonmjalur – = 4,98325 tonm = 4983,25 kgm Beban terpusat q = 12 tjalur – = 28,364 ton = 28364 kg = 1,55 x 250 kgm 2 = 387,5 kgm Koef. Kejut = 1 + = 1,235

3.10.5 Perhitungan Momen

1. Mbs = 18. . L 2 = 18. 8240. 35 2 = 1.261.750 kgm 2. Mbt = 18. . L 2 = 18. 1110 . 35 2 = 169.969 kgm 3. Mbg = 14 . 28364 . 35 + 18 . 4983,25 . 35 2 1,235 + 18 . 387,5 . 35 2 = 1.308.224 kgm Universitas Sumatera Utara 99

3.10.6 Kontrol Tegangan

Untuk 1 gelagar = 5 = 1484 kgcm 2 1600 kgcm 2 ….. safe Untuk 1 gelagar = 5 = 1562 kgcm 2 1600 kgcm 2 ….. safe 5 = 47 kgcm 2 = 90 kgcm 2  Penampang yang direncanakan cukup kuat dan ekonomis.

3.10.7 Rencana pemutusan plat perkuatan sayap

1. Dihitung Ix profil baja tanpa perkuatan sayap. 2. Dihitung Ix komposit tanpa perkuatan sayap. 3. Dicari momen ditampang X sejauh x dari tumpuan, dengan menyamakan tegangan yang terjadi dengan tegangan izin untuk beton dan baja, maka harga x didapat. Dalam hal ini akan ada 3 macam harga x. harga x yang menentukan adalah yang terkecil. Universitas Sumatera Utara 100 Fbaja = 2x140 + 2x3x30 = 460 cm 2 Feq = beq . tb = 18,5x25 = 462,5 cm 2 Ftot = 922,5 cm 2 462,5 12,5 + 146 + 460 . 73 = 922,5 = 115,86 cm = h = 30,14 cm = = 30,14+ 25 = 55,14 cm = 1.377.673 + 460 115,86 – 73 2 + 462,5 30,14 + ½ .25 2 = 3.063.587 cm 4 Misalkan pemutusan plat perkuatan di tampang X sejauh x dari tumpuan. Universitas Sumatera Utara 101 t 35 – x = x 35 t = x – x 2 35 Gambar 3.21. G A. B eban yang dipikul balok baja. untuk satu gelagar Per gelagar = 8240 5 = 1648 kgm = 1,648 tm Mx = = 28,84 t.m. B. Beban untuk komposit Beban meratagelagar = 4983,25 5 = 996,65 kgm = 0,997 tm p x koef.kejut = 0,997 x 1,235 = 1,2313 tm’ Beban terpusatgelagar = 28364 5 = 5672,8 kgm = 5,673 tm p x koef.kejut = 5,673 x 1,235 = 7,0062 ton  Po = 7,0062 ton po = 1,2313 + 1,11 = 2,3413 tm’ Mext = luas x beban merata + ordinat max. x beban terpusat Mxc = x 7,0062 + x x 2,3413 = 47,979 t.m.  Tegangan yang terjadi = tegangan izin. Universitas Sumatera Utara 102 a. Pada plat atas baja : 1600 = 152,82 + 47,2  x 2 – 34,97x + 279,72 = 0 didapat : x 1 = 22,58 x 2 = 12,38  x 1 , x 2 = riel b. Pada plat bawah baja :  1600 = 152,82 + 181,45  x 2 – 35x + 167,54 = 0 didapat : x 1 = 29,28 m x 2 = 5,72 m  x 1 , x 2 = riel c. Pada sisi atas beton :  x 2 – 34,96x + 666,67 = 0 didapat : x 1 , x 2 = 17,48 19 i  x 1 , x 2 = imaginer tidak riel Universitas Sumatera Utara 103 dalam hal ini harga x tidak berlaku, berarti tegangan tekan beton yang terjadi jauh lebih kecil dari tegangan izin. Untuk penampang beton dan mutu beton sedemikian tidak perlu perkuatan sayap baja. Maka yang menentukan dari 3 keadaan diatas ialah : x 1 = 29,28 m x 2 = 5,72 m Maka : panjang plat perkuatan sayap bawah baja ialah : 35 – 2 x 5,72 = 23,56 m Cek tegangan : X = 5,72 m  Mx = 28,84 . 5,72 – 5,72 2 35 = 138,1 t.m.  Mxc = 47,979 . 5,72 – 5,72 2 35 = 229,59 t.m. a. Tegangan pada sisi atas sayap baja = 732 + 226 = 958 kgcm 2 1600 kgcm 2 …….safe b. Tegangan pada sisi bawah sayap baja Universitas Sumatera Utara 104 = 585,27 + 1014,53 = 1600 kgcm 2 1600 kgcm 2 …….safe c. Tegangan pada sisi atas beton = 23 90 kgcm 2 …….safe Panjang overlap = penambahan panjang plat perkuatan untuk menyalurkan gaya plat di ujung yang diputus.  identik dengan panjang penyaluran pada konstruksi beton bertulang. Gaya tarik plat perkuatan pada overlap : dimana : As = 3 x 30 = 90 cm 2 luas plat perkuatan  Ambil tebal las sudut = 12 . S . √ = t  t = 12 . 3 . √ = 2,12 cm Universitas Sumatera Utara 105 Panjang las perlu = = Ada dua sisi las, maka l 1 = 51 2 = 25,5 cm l 1 bruto = 25,5 + 3 x 2,12 = 31,86 cm Ambil l 1 bruto = 30 cm, sisanya diujung plat dengan total panjang = 15 cm. Gambar 3.22 Penambahan Panjang Plat Perkuatan Maka, panjang total plat perkuatan sayap = 23,56 + 2 x 0,3 = 24,16 m.

3.10.8 Perencanaan Shear Connector

Menggunakan baut : H = 120 mm H d = 12 2,0 = 6 5,5 ̅ a = 55 d 2 √ = 55 2 2 √ = 2088 kg Universitas Sumatera Utara 106 Gambar 3 23 Titik Berat Komposit Direncanakan 4 buah per baris n = 4 n.Qa = 4 x 2088 = 8352 kg Gambar 3.24 Profil Baut Ixc = cm 4 29492 cm 2 Universitas Sumatera Utara 107 Gambar 3.25 Garis Pengaruh Lintang dimana : dan P 1 = 28364 kg = 8240 kgm = 1110 kgm = 4983,25 kgm = 387,5 kgm koef.kejut Universitas Sumatera Utara 108 = 227,024 35 – x 2 + 1000,844 35-x – 133,57 x 2 Shear connector didesain per jarak 3,5 m. X = 0 m  D = 313134 kg Dmax X 1 = 3,5 m  D 1 = 255155 kg X 2 = 7 m  D 2 = 199466 kg X 3 = 10,5 m  D 3 = 146066 kg X 4 = 14 m  D 4 = 94956 kg X 5 = 17,5 m  D 5 = 46136 kg syarat : Total baut 1 gelagar memanjang : Universitas Sumatera Utara 109 Total pada 10 gelagar = 10 x 448 = 4480 buah

3.10.9 Kontrol Lendutan

fmaks = + = 64,33 + 5,66 = 69,98 mm fizin = L500 = 35000500 = 70 mm ….. safe

3.11. Perencanaan Sistem Komposit LRFD

Data-data lapangan : Bentang l = 35 m Lebar jalur lalu lintas = 7,5 m Lebar trotoar = 1,5 m Jarak balok baja as – as = 1,85 m = K350 = 29,05 Mpa = 2400 kgcm 2

3.11.1 Rencana penampang melintang

Universitas Sumatera Utara 110 Gambar 3.26 Rencana Penampang Komposit Baja-Beton

3.11.2 Pradimensi

h 130 L = 130 x 35 = 1,167 m Gambar 3.27 Profil rencana

3.11.3 Lebar Efektif

Lebar efektif beton b eff : • Jarak gelagar as – as = 1,85 m = 185 cm • ¼ x L = ¼ x 35 = 8,75 m = 875 cm • 12 tb = 12 25 = 300 cm  Yang menentukan : b = 185 cm Luas ekivalen beq = Universitas Sumatera Utara 111 Fbaja = 2x150 + 23x30 = 480 cm 2 Feq = beq x tb = 18,5 x 25 = 462,5 cm 2 Total = 942,5 cm 2 Pusat Berat Baja Bagian profil As As x Sayap Atas Plat badan Sayap bawah 90 300 90 154,5 76,5 1,5 13905 22950 135 Total 480 cm 2 36990 cm 3 = 78 cm Pusat Berat Komposit Universitas Sumatera Utara 112 462,5 12,5 + 156 + 480 . 78 = . 942,5 = 122,41 cm = h = 156 – 122,41 = 33,59 cm = = 33,59 + 25 = 58,59 cm = + 480 122,41 – 78 2 + 462,5 33,59 + ½ .25 2 = 3.545.202 cm 4 Maka data-data yang di dapat antara lain : Ix profil = 1.616.040 cm 4 Iy profil = 13512,5 cm 4 Ix komposit = 3.545.202 cm 4 Wx profil = Sx = 20718 cm 3

3.11.4 Perhitungan beban – beban

Universitas Sumatera Utara 113 Beban total dipikul sama rata oleh setiap gelagar. Karena pelaksanaan komposit tidak memakai perancah, berarti beban mati sebelum mengeras dipikul oleh balok baja. Beban bergerak dan beban tambahan dipikul oleh balok komposit. Gambar 3.28 Penampang Melintang Beban yang akan dianalisa satu jalur saja untuk mempermudah perhitungan. 1. Berat sendiri : a. Berat gelagar baja = 5 x 2x0,03x0,3 + 0,02x1,5 x 7850 kgm 2 = 1884 kgm b. Berat pengaku jarak 5 m = n x B x = 7 x 7,5 x = 99 kgm c. Berat lantai beton = 0,4+1,5+8 x 0,25 x 2400 kgm 3 = 5940 kgm 2. Beban tambahan : a. Berat aspal = 0,05 x 7,5 x 2000 = 750 kgm b. Berat batu bata = = 360 kgm Tabel 3.23 Beban Ultimit akibat berat sendiri pada balok Universitas Sumatera Utara 114 Beban Faktor beban Besar beban kgm Beban Ultimit kgm Balok baja 1,1 1884 + 99 = 1983 2182 Slab beton 1,3 5940 7722 Aspal + batu bata beban tambahan 2 750+360 = 1110 2220 Berat sendiri yang akan dipikul per balok sebelum kompsoit = beban balok baja + Slab beton = = 1981 kgm Berat tambahan yang dipikul per balok = = 444 kgm 3. Beban hidup L = 35 m 30 m Beban merata q = 2,2 – 1,160 L – 30 = 2,2 – 1,160 35 – 30 = 2,1083 tonmjalur – = 4,98325 tonm = 4983,25 kgm Beban terpusat q = 12 tjalur – = 28,364 ton = 28364 kg Universitas Sumatera Utara 115 = 1,55 x 250 kgm 2 = 387,5 kgm Koef. Kejut = 1 + = 1,235

3.11.5 Perhitungan Momen dan Lintang

 Mbs = 18. . L 2 = 18. 1981. 35 2 = 303289 kgm Mbt = 18. . L 2 = 18. 444 . 35 2 = 67988 kgm Mbg = 14 . 28364 . 35 + 18 . 4983,25 . 35 2 1,235 + 18 . 387,5 . 35 2 = 1.308.2245 kgm = 261645 kgm  Vu = = 12 1981 + 444 + + x 35 + 12 x 28364 = 75418 kg a. Untuk desain terhadap beban konstruksi aksi komposit belum bekerja, karena beton belum mengeras. Sebelum komposit, beban konstruksi terdiri dari : beban balok WF, beban Slab dan beban diapragma.tanpa beban hidup M u = 303289 kgm b. Sesudah komposit beton sudah mengeras dan beban hidup telah bekerja M u = 303289 kgm + 67988 kgm + 261645 kgm = 632922 kgm V u = 75418 kg 3.11.6 Kontrol kuat Momen lentur 3.11.6.1 Sebelum komposit M u = 303289 kgm = 3032,89 knm Universitas Sumatera Utara 116 Kontrol tekuk lokal Untuk sayap : Untuk badan : √ √ √ √ 5 ≤ 10,75 75 ≤ 108,44 Penampang profil kompak sehingga dapat mencegah terjadinya tekuk lokal. Kontrol tekuk lateral L = Balok diafragma dipasang setiap jarak 5 m sebagai penopang lateral L p = 1,76 r y √ Dimana r y = √ = √ = 5,305 cm = 53,05 mm L p = 1,76 x 53,05 x √ = 2761,86 mm = 2,76 m J = = 9400000 mm 4 C w = = = 7,6 x 10 13 X 1 = √ = √ Universitas Sumatera Utara 117 = 9330,52 mm 4 N 2 X 2 = = = 0,0017 L r = √ √ = √ √ = 8276 mm = 8,28 m L p = 2,76 m L = 5 m L r = 8,28 m Bentang menengah C b = M max = 303289 kgm = 3032,89 kNm M A = 2816,255 kN.m Momen pada 14 bentang tak terkekang M B = 3032,89 kN.m Momen pada tengah bentang tak terkekang M C = 2816,255 kN.m Momen pada 34 bentang tak terkekang Gambar 3.29 Diagram Momen C b = = 1,035 Universitas Sumatera Utara 118 M r = = 20718 x 10 3 x 240 – 70 = 3522060000 N.mm = 3522,06 kN.m M p = Z x .f y Z X = = = 23598 cm 3 M p = 23598 x 10 3 x 240 = 5663520000 N.mm = 5663,52 kN.m M n = = = 4962,33 M p =5663,52 kN.m Ф b .M n = 0,9 x 4962,33 = 4466 kN.m Ф b .M n =4466 kN.m M u =3032,89 kN.m ……………… Aman

3.11.6.2 Sesudah komposit

M u = 632922 kgm = 6329,22 knm Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja : a = = = 252,18 mm t s = 250 mm Karena tebal slab beton 250 mm, slab tersebut tidak dapat memberikan kekuatan yang cukup untuk mengimbangi gaya tarik A s, F y yang mampu terjadi Universitas Sumatera Utara 119 didalam penampang bajanya, dengan demikian sumbu netral plastis akan berada dalam penampang baja. C c = 0,85 x f’ c x b E x t s = 0,85 x 29,05 x 1850 x 250 = 11420281,25 N C s = = = 49859,375 N Tinggi blok tekan pada sayap profil baja dihitung sebagai berikut : d f = = = 0,69 mm t f = 30 mm Lokasi titik berat dari bagian tarik profil baja adalah: ȳ = – = – = 567 mm Mencari nilai lengan momen gaya tekan batas beton dan baja d’ 2 = d + - ȳ Universitas Sumatera Utara 120 = 1500 + – 567 = 1058 mm d’’ 2 = d - ȳ - = 1500 – 567 – = 932,65 mm Kuat lentur nominal dari komponen struktur komposit tersebut : M n = C c x d’ 2 + C s x d’’ 2 = 11420281,25 x 1058 + 49859,375 x 932,65 = 1,21 x 10 10 Nmm = 12129 kNm Kontrol momen batas : ≤ √ ≤ √ 75 ≤ 108,44 plastis M n kuat momen nominal yang dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit. Ф b = 0,85 Kuat lentur rencana : Ф b M n = 0,85 x 12129 = 10309 kN-m Syarat momen : M u ≤ Ф b . M n 6329,22 kN-m ≤ 10309 kN-m ……………Aman Universitas Sumatera Utara 121 Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar dari momen akibat beban ultimit, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.

3.11.7 Kontrol geser

V u = 75418 kg = 754,18 kN Cek kelangsingan pelat badan profil : √ Dengan : k n = a = Jarak antar pengaku lateral pada penampang k n = = 5,45 mm √ 75 ≤ 75,96 Plastis Maka kuat geser nominal dengan leleh pada pelat badan dihitung sebagai berikut: V n = 0,6.f yw .A w A w = Luas kotor pelat badan karna kuat geser nominal, dianggap disumbangkan hanya oleh pelat badan. V n = 0,6.f y .A w V n = 0,6 x 240 x 1500 x 20 V n = 4320000 N = 4320 kN Universitas Sumatera Utara 122 ФV n = 0,9 x 4320 kN ФV n = 3888 kN V u =754,18 kN …………….Aman

3.11.8 Perencanaan Shear Connector

Menggunakan baut : H = 120 mm H d = 12 2,0 = 6 5,5 ̅ a = 55 d 2 √ = 55 2 2 √ = 2088 kg Gambar 3 30 Titik Berat Komposit Direncanakan 4 buah per baris n = 4 n.Qa = 4 x 2088 = 8352 kg Universitas Sumatera Utara 123 Gambar 3.31 Profil Baut Ixc = 3.545.202 cm 4 25141 cm 2 Gambar 3.32 Garis Pengaruh Lintang dimana : dan Universitas Sumatera Utara 124 P 1 = 28364 kg = 2182 + 7722 = 9904 kgm = 2220 kgm = 4983,25 kgm = 387,5 kgm koef.kejut = 266,654 35 – x 2 + 1000,844 35-x – 173,2 x 2 Shear connector didesain per jarak 3,5 m. X = 0 m  D = 361681 kg Dmax X 1 = 3,5 m  D 1 = 293993 kg X 2 = 7 m  D 2 = 228594 kg X 3 = 10,5 m  D 3 = 165485 kg X 4 = 14 m  D 4 = 104665 kg X 5 = 17,5 m  D 5 = 46136 kg syarat : Universitas Sumatera Utara 125 Total baut 1 gelagar memanjang : Total pada 10 gelagar = 10 x 448 = 4480 buah

3.11.9 Kontrol lendutan

Wtot = 1981 + 444 + + = 3500 kgm P = 28364 kg fmaks = + = 9,18 + 0,68 = 9,86 mm fizin = L800 = 35000800 = 43,75 mm ….. aman Universitas Sumatera Utara 126

3.12 Perbandingan Dimensi Komposit

Tabel 3.24. Perbandingan Tampang Profil cara ASD dan LRFD Komposit Tampang Profil Luas cm 2 Berat kg Cara ASD 550 20,03x0,3 +0,02x1,4 m 2 x 35m x7850 kgm 3 + 0,03x0,3m 2 x 23,56 m x 7850 kgm 3 = 14303,014 + sambungan- sambungan balok 10 x 14303,014 = 15733,32 Cara LRFD 480 20,03x0,3 +0,02x1,5 m 2 x 35m x7850 kgm 3 = 13188 + sambungan- sambungan balok 10 x 13188 = 14506,8 Universitas Sumatera Utara 127

3.13 Perbandingan Estimasi Biaya Struktur