Perencanaan Jembatan Komposit Metode Lrfd (Load And Resistance Factor Design)

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Umum
Balok merupakan komponen struktur jembatan yang penting. Balok pada
jembatan ini berfungsi untuk memikul sekaligus menyalurkan beban dari lantai
kendaraan ke kolom-kolom jembatan atau disebut dengan pier.
Balok jembatan yang sering kita jumpai dapat berupa baja ataupun beton
bertulang. Balok dengan bahan baja umumnya dijumpai pada jembatan komposit
yaitu balok baja yang digabungkan dengan slab beton di atasnya. Sedangkan
balok beton bertulang biasanya dijumpai pada jembatan dengan bentang pendek.

II.2 Komponen Jembatan
Menurut Bridge Management system (BMS) komponen jembatan terdiri
dari :
II.2.1 Komponen struktur atas
Yaitu komponen jembatan yang terletak diatas dukungan dengan
komponen terbawah adalah gelagar utama.
Komponen struktur atas terdiri dari :
a. lapisan permukaan / perkerasan (wearing surface), yang berfungsi sebagai
penahan

kontak

kendaraan

yang

melintas

diatas

jembatan

dan

meneruskannya ke struktur dibawahnya.

6
Universitas Sumatera Utara

b. deck yaitu merupakan luasan fisik dari jalan raya yang melintasi rintangan
yang harus dijembatani. Fungsi utama dari deck adalah mendistribusikan
beban sepanjang potongan melintang jembatan dan merupakan bagian yang
menyatu pada sistem struktural.
c. gelagar induk (primary member), yang berfungsi mendistribusikan beban
secara longitudinal (menahan lendutan).
d. gelagar sekunder (secondary member), yang berfungsi sebagai pengikat
antar gelagar induk berupa diagfragma maupun bracing yang berfungsi
sebagai penahan deformasi lateral (lateral bracing).

II.2.2 Komponen struktur bawah
Yaitu komponen jembatan yang terletak pada bagian bawah komponen
struktur atas, yang terdiri dari :
a. abutment, yaitu komponen struktur penahan tanah yang mendukung struktur
atas pada bagian ujung-ujung jembatan. Seperti halnya dengan dinding
penahan tanah abutment menahan gaya longitudinal dari tanah dibagian
bawah ruas jalan.
b. pilar, yaitu bagian bawah jembatan yang berfungsi sebagai pembagi bentang
jembatan yang terlalu lebar, terdiri dari pondasi kolom dan kepala jembatan.
c. perletakan (bearings), yaitu sistem mekanikal yang berfungsi menyalurkan

beban vertikal dari struktur atas ke struktur bawah. Bearing terdiri dari dua
macam yaitu bearing yang menahan gerakan rotasi dan translasi longitudinal

7
Universitas Sumatera Utara

disebut expansion joint dan bearings yang menahan gerakan rotasi saja
disebut fixed bearings.
d. dudukan / perletakan (pedestals) yaitu kolom pendek yang berada diatas
abutment atau

pilar yang mendukung secara langsung gelagar utama

struktur atas.
e. dinding belakang (backwall) yaitu komponen utama dari abutment yang
berfungsi sebagai struktur penahan tanah.
f. dinding sayap (wingwall) yaitu dinding belakang abutment yang berfungsi
untuk menahan keruntuhan tanah disekitar abutment.
g. pondasi, yaitu struktur bagian bawah yang berfungsi sebagai penerus beban
diatasnya ke tanah dasar.

II.2.3 Komponen pelengkap
Yaitu komponen jembatan yang berfungsi sebagai pelengkap dari suatu
struktur jembatan, yang termasuk dalam komponen ini adalah :
a. underdrain, yaitu fasilitas drainase yang terbuat dari pipa yang berfungsi
mengalirkan air di permukaan dari struktur.
b. pengaman lalu lintas, yaitu komponen pelengkap jembatan untuk
menghindari kecelakaan saat melintasi jembatan dapat terbuat dari beton
maupun baja yang disebut hand railing.

8
Universitas Sumatera Utara

II.3 Altenatif Pemilihan Jenis Struktur
II.3.1 Struktur atas jembatan
Adapun alternatif bahan yang digunakan untuk struktur atas jembatan
dengan bentang yang diperlukan.
Tabel 2.1 Jenis tipe jembatan
No.
1

2
3
4
5
6
7

Tipe jembatan
Jembatan komposit I
Gelagar baja + plat beton
Jembatan beton bertulang
Gelagar beton (konv) balok T
Jembatan beton bertulang
Gelagar beton (konv) box
Jembatan gelagar prategang I
Jembatan gelagar pratekan T
terbalik
Jembatan gelagar pratekan T
Jembatan gelagar pratekan V

Bentang (m)
6 – 24
6 – 26
12 – 28
10 - 36
14 – 24
18 – 44
16 - 36

(Sumber : Buku ajar teknik sipil UNDIP)

II.3.2 Struktur bawah jembatan
II.3.2.1 Pangkal jembatan (Abutment)
Jenis abutment yang dipilih dilihat dari tinggi badan abutment tersebut.
Bentuk alternatif abutment tertera seperti dibawah ini :
Tabel 2.2 Jenis abutment jembatan
Jenis abutment
Pangkal tembok penahan kantilever
Pangkal tembok penahan gravitasi
Pangkal tembok penahan kontrafort

Pangkal kolom “Spill Through”
Pangkal balok cap tiang sederhana
Pangkal tanah bertulang

Tinggi (m)
0–8
3–4
6 – 20
0 – 20
0 – 20
5 – 15

(Sumber : Buku ajar teknik sipil UNDIP

9
Universitas Sumatera Utara

II.3.2.2 Pondasi
Penentuan jenis pondasi dilihat dari kedalaman lapisan tanah pendukung.
Bentuk alternatif pondasi tertera pada tebel dibawah ini :

Tabel 2.3 Jenis-jenis pondasi
Jenis pondasi
Pondasi langsung
Pondasi sumuran
Pondasi tiang beton
Pondasi tiang baja

Kedalaman lap. Pendukung (m)
0–3
3 – 15
15 – 60
7-~

(Sumber : Buku ajar teknik sipil UNDIP)

II.4 Sifat Bahan Baja
Sifat baja yang terpenting dalam penggunaanya sebagai bahan konstruksi
adalah kekuatannya yang tinggi, yaitu kemampuan untuk berdeformasi secara
nyata baik dalam tegangan maupun regangan serta sifat homogenitas yaitu
keseragaman yang tinggi.

Dalam perencanaan struktur baja, RSNI T-03-2005 mengambil beberapa
siifat-sifat mekanik dari material baja yang sama yaitu :
Modulus Elastisitas, E

= 200.000 MPa

Modulus Geser, G

= 80.000 MPa

Angka poisson, µ

= 0,30

Koefisien muai panjang, α

= 12 x 10-6 per oC

Sedangkan berdasarkan tegangan leleh dan tegangan putusnya, RSNI T03-2005 mengklasifikasikan mutu dari materil baja menjadi 5 kelas mutu dan sifat
mekanis baja struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi

persyaratan minimum yang diberikan pada tabel 2.1

10
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.4 Sifat mekanis baja struktural
Jenis baja
BJ 34
BJ 37
BJ 41
BJ 50
BJ 55

Tegangan putus
Minimum, fu
(MPa)
340
370
410
500

550

Tegangan leleh
Minimum, fy
(MPa)
210
240
250
290
410

Peregangan
minimum
(%)
22
20
18
16
13

(Sumber : RSNI T-03-2005)

Material baja sebagai bahan konstruksi telah digunakan sejak lama
mengingat beberapa keunggulannya dibandingkan material yang lain. Beberapa
keunggulan baja sebagai material konstruksi, antara lain adalah :
1. Mempunyai kekuatan yang tinggi, sehingga dapat menguruangi ukuran struktur
serta mengurangi pula berat sendiri dari

struktur. Hal ini

cukup

menguntungkan bagi struktur-struktur jembatan yang panjang, gedung yang
tinggi atau bangunan-bangunan yang berada pada kondisi tanah yang buruk.
2. Keseragaman dan keawetan yang tinggi, tidak seperti halnya material beton
bertulang yang terdiri dari berbagai macam bahan penyusun, material baja jauh
lebih seragam/homogen serta mempunyai tingkat keawetan yang jauh lebih
tinggi jika prosedur perawatan dilakukan secara semestinya.
3. Sifat elastis, baja mempunyai perilaku yang cukup dekat dengan asumsi-asumsi
yang digunakan untuk melakukan analisa, sebab baja dapat berperilaku elastis
hingga tegangan yang cukup tinggi mengikuti hukum hooke. Momen inersia
dari suatu profil baja juga dapat dihitung dengan pasti sehingga memudahkan
dalam melakuka proses analisa struktur.

11
Universitas Sumatera Utara

4. Daktilitas baja cukup tinggi, karena suatu batang baja yang menerima tegangan
tarik yang tinggi akan mengalami regangan tarik cukup besar sebelum terjadi
keruntuhan.
5. Beberapa keuntungan lain pemakaian baja sebagai material konstruksi adalah
kemudahan

penyambungan

antarelemen

yang

satu

dengan

lainnya

menggunakan alat sambung las atau baut.
Selain keuntungan-keuntungan yang disebutkan tersebut, material baja
juga memiliki beberapa kekurangan, terutama dari sisi pemiliharaan. Konstruksi
baja yang berhubungan langsung dengan udara atau air, secara periodik harus
dicat. Perlindungan terhadap bahaya kebakaran juga harus menjadi perhatian yang
serius, sebab material baja akan mengalami penurunan kekuatan secara drastis
akibat kenaikan temperatur yang cukup tinggi, disamping baja juga merupakan
konduktor panas yang baik, sehingga nyala api dalam suatu bangunan justru dapat
menyebar dengan lebih cepat. Kelemahan lain dari struktur baja adalah masalah
tekuk yang merupakan fungsi dari kelangsingan suatu penampang.

II.5 Sifat Bahan Beton
Beton dapat dipakai dengan mencampurkan bahan-bahan agregat halus
dan kasar yaitu pasir, batu, batu pecah atau bahan semacam lainnya, dengan
menambahkan secukupnya bahan perekat berupa semen dan air sebagai bahan
pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan
beton berlangsung. Semen berfungsi sebagai pengikat, agregat sebagai bahan
pengisi, serta air sebagai bahan penyatu bahan-bahan tersebut.

12
Universitas Sumatera Utara

Kekuatan tekan beton ditentukan oleh pengaturan perbandingan semen,
agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis bahan campur. Kekuatan beton
cukup tinggi, dengan pengolahan khusus dapat mencapai 700 kg/cm2. Kuat tekan
beton relatif tinggi dibanding dengan kuat tariknya, yaitu kuat tarik beton antara
9 - 15 % kuat tekannya. Selain itu, beton merupakan bahan yang bersifat getas.
Berbeda dengan baja, modulus elastisitas beton adalah berubah-ubah
menurut kekuatan. Modulus elastisitas juga beragantung kepada umur beton, sifatsifat dari agregat dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan ukuran benda uji.

II.6 Pembebanan Jembatan
Sebelum melakukan analisis perhitungan struktur jembatan seorang
perencana harus mencermati beban-beban yang akan bekerja yang disesuaikan
dengan peraturan yang berlaku. Peraturan pembebanan yang tersedia sangatlah
banyak, sehingga menyulitkan perencana untuk menentukan peraturan mana yang
harus ia pakai. Peraturan-peraturan tersebut diantaranya AASHTO, PPPJJR 1989,
BMS 1992, dan RSNI 2005. Pada tugas akhir ini peraturan pembebanan yang
digunakan sebagai acuan adalah peraturan RSNI 2005.
Beban yang bekerja pada jembatan merupakan kombinasi dari beberapa
macam aksi rencana pembebanan. Aksi rencana pembebanan digolongkan
kedalam aksi tetap dan transien.

13
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.5 Berat isi untuk beban mati (kN/m3)
No.

Bahan

Berat/satuan isi
(kN/m3)

Kerapatan masa
(kg/m3)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Campuran aluminium
Lapisana permuakaan beraspal
Besi tuang
Timbunan tanah dipadatkan
Kerikil dipadatkan
Aspal beton
Beton ringan
Beton
Beton prategang
Beton bertulang
Timbal
Lempung lepas
Batu pasangan
Neoprin
Pasir kering
Pasir basah
Lumpur lunak
Baja
Kayu (ringan)
Kayu (keras)
Air murni
Air garam
Besi tempa

26.7
22.0
71.0
17.2
18.8 - 22.7
22.0
12.25 – 19.6
22.0 – 25.0
25.0 – 26.0
23.5 – 25.5
111
12.5
23.5
11.3
15.7 – 17.2
18.0 – 18.8
17.2
77.0
7.8
11.0
9.8
10.0
75.5

2720
2240
7200
1760
1920 – 2320
2240
1250 – 2000
2240 – 2560
2560 – 2640
2400 – 2600
11400
1280
2400
1150
1600 – 1760
1840 – 1920
1760
7850
800
1120
1000
1025
7680

(Sumber : Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

II.6.1 Aksi tetap
Menurut RSNI 2005, aksi tetap adalah aksi yang bekerja sepanjang waktu
dan merupakan beban yang secara tetap dipikul oleh jembatan. Pembebanan
akibat aksi tetap terdiri dari :

14
Universitas Sumatera Utara

a. Berat sendiri
Berat sendiri adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan
elemen struktural, ditambah dengan elemen non struktural yang dianggap tetap,
seperti pada tabel 2.6.

Jangka
waktu

Tetap

Tabel 2.6 Faktor beban untuk berat sendiri
Faktor beban
KU;;MS
KS;;MS;
Biasa
Terkurangi
Baja, aluminium
1,0
1,1
0,9
1,2
Beton pracetak
1,0
0,85
1,3
Beton dicor di tempat 1,0
0,75
1,4
Kayu
1,0
0,7

(Sumber : Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

b. Beban mati tambahan
Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu
beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan mungkin
besarnya berubah selama umur jembatan. Faktor beban mati tambahan
ditunjukkan pada tabel 2.7.
Tabel 2.7. Faktor beban mati tambahan
Jangka
waktu

Faktor beban

KU;;MA;
Biasa
Terkurangi
Keadaan umum
1,0 (1)
2,0
0,7
Tetap
Keadaan khusus 1,0
1,4
0,8
CATATAN (1) Faktor beban daya layan 1.3 digunakan untuk berat utilitas
KS;;MA

(Sumber : Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Beban mati tambahan berupa berat kerb, trotoar, tiang sandaran, dan lain-lain
yang dipasang setelah pelat dicor.

15
Universitas Sumatera Utara

II.6.2 Aksi Transien
Aksi transien adalah aksi akibat pembebanan sementara dan bersifat
berulang ulang seperti beban lalu lintas (beban lajur “D” atau beban “T”), beban
rem, aliran air (banjir), dan lain sebagainya.
Secara umum, yang menjadi penentu dalam perhitungan jembatan dengan
bentang sedang sampai panjang adalah beban “D”, sedangkan beban “T”
digunakan untuk bentang pendek.

1. Aksi lalu lintas
Lajur lalu lintas rencana harus mempunyai lebar 2,75 m. jumlah
maksimum lajur lalu lintas yang digunakan untuk berbagai lebar jembatan bisa
dilihat pada tabel berikut, lajur lalu lintas rencana harus disusun sejajar dengan
sumbu memanjang jembatan.

a. Beban lajur “D”
Beban lajur “D” bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan
menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan suatu iring-iringan
kendaraan yang sebenarnya.
Tabel 2.8 Faktor beban akibat beban lajur “D”
Jangka

Faktor beban

waktu

K

K

Transien

1,0

1,8

(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

16
Universitas Sumatera Utara

Jumlah total beban lajur “D” yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan
itu sendiri.
Tabel 2.9 Jumlah lajur lalu lintas rencana
Tipe jembatan
(1)
Satu lajur

Lebar jalur
Jumlah lajur lalu
kendaraan (m) (2)
lintas rencana (n1)
4,0 – 5,0
1
5,5 - 8,25
2 (3)
Dua arah, tanpa median
11,3 – 15,0
4
8,25 – 11,25
3
11,3 – 15,0
4
Banyak arah
15,1 – 18,75
5
18,8 – 22,5
6
CATATAN (1)
unruk jembatan tipe lain, jumlah lajur lalu lintas
rencana harus ditentukan oleh instansi yang
berwenang
CATATAN (2)
lebar lajur kendaraan adalah jarak minimum antara
kerb atau rintangan untuk satu arah atau jarak
antara kerb / rintangan / median dengan median
untuk banyak arah
CATATAN (3)
lebar minimum yang aman untuk dua lajur
kendaraan adalah 6.0 m. lebar jembatan antara 5.0
m sampai 6.0 m harus dihindari oleh karena hal
ini akan memberikan kesan kepada pengemudi
seolah olah memungkinkan untuk menyiap.
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Beban lajur “D” terdiri dari beban tersebar merata (BTR) yang
digabungkan dengan beban garis (BGT) seperti terlihat dalam gambar 2.1

17
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 Beban lajur “D”
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

a.1. Beban terbagi rata
Beban ini dilambangkan q kPa dengan intensitas beban bergantung pada
panjang bentang total yang dibebani, besarnya beban yaitu sebagai berikut :
L ≤ 30 m ; q = 9,0 kPa
L > 30 m ; � = 9,0 �0,5 +
Dengan :

15
�

� kPa atau dapat dilihat pada grafik dibawah

Q adalah intensitas beban terbagi rata dalam arah memanjang jembatan (kPa)
L adalah panjang total jembatan yang dibebani (meter).

Gambar 2.2 Beban “D” : beban terbagi rata vs panjang bentang yang dibebani.
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

18
Universitas Sumatera Utara

a.2 Beban garis terpusat
Beban garis ini dilambangkan dengan ρ kN/m dengan arah yang tegak
lurus terhadap arus lalu lintas pada jembatan. Besar beban garis yaitu 49 kN/m.
Faktor beban dinamik (FBD) untuk beban lajur garis “D” dapat dilihat dalam
gambar berikut :

Gambar 2.3 Faktor beban dinamis untuk beban garis untuk pembebanan lajur “D”
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Beban “D” harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga
menimbulkan momen maksimum. Penyusunan komponen-komponen BTR dan
BGT dari beban “D” pada arah melintang harus sama. Penempatan beban ini
dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut :
1. bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka
beban “D” harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100 % .
2. apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5 m, beban “D” harus ditempatkan pada
jumlah lajur lalu lintas rencana (n1) yang berdekatan (tabel 2.3), dengan
intensitas 100 %. Hasilnya adalah beban garis ekuivalen sebesar n1 x 2,75 q
kN/m dan beban terpusat ekuivalen sebesar n1 x 2,75 ρ kN, kedua-duanya
bekerja berupa strip pada jalur selebar n1 x 2,75 m.
19
Universitas Sumatera Utara

3. lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana saja
pada jalur jembatan. Beban “D” tambahan harus ditempatkan pada seluruh
lebar sisa dari jalur dengan intensitas sebesar 50 %.
Susunan pembebanan ini bisa dilihat dalam gambar berikut :

Gambar 2.4 Penyebaran pembebanan pada arah melintang
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

b. Beban truk “T”
Beban truk “T” adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan
pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana (RSNI 2005).
Tabel 2.10 Faktor beban akibat pembebanan truk “T”
Jangka

Faktor beban

waktu

KS;;TT;

KU;;TT;

Transien

1,0

1,8

(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005

20
Universitas Sumatera Utara

Dalam perencanaan hanya diterapkan satu truk tiap lajur rencana. Jarak
antara 2 as truk tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m agar
diperoleh pembebanan maksimum pada arah memanjang jembatan. Besar
pembebanan dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.5 Pembebanan truk “T” (500 kN)
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Distribusi beban hidup dalam arah melintang

digunakan untuk

memperoleh momen dan geser dalam arah longitudinal pada gelagar jembatan
dengan :
1. menyebar beban truk tunggal “T” pada balok memanjang sesuai dengan faktor
yang diberikan dalam dibawah ini.

21
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.11 Faktor distribusi untuk pembebanan truk “T”
Jenis bangunan atas

Jembatan jalur tunggal

Jembatan jalur majemuk

S/4,2

S/3,4

atau balok

(bila S > 3,0 m

(bila S > 4,3 m

pratekan

lihat catatan 1)

lihat catatan 1)

Balok beton

S/4,0

S/3,6

bertulang T

(bila S > 1,8 m

(bila S > 3,0 m

lihat catatan 1)

lihat catatan 1)

S/4,8

S/4,2

(bila S > 3,7 m

(bila S > 4,9 m

lihat catatan 1)

lihat catatan 1)

S/2,4

S/2,2

Pelat lantai beton
diatas :






Balok baja I

Balok kayu

Lantai papan kayu
Lantai baja
gelombang tebal 50

S/3.3
S/2,7

mm atau lebih
Kisi-kisi baja :




Kurang dari
tebal 100
mm
Tebal 100
mm atau
lebih

CATATAN 1

S/2,6

S/2,4

S/3,6

S/3,0

(bila S > 3,6 m

(bila S > 3,2 m

lihat catatan 1)

lihat catatan 1)

dalam hal ini, beban pada tiap balok memanjang
adalah reaksi beban roda dengan menganggap lantai
antara gelagar sebagai balok sederhana

CATATAN 2

geser balok dihitung untuk beban roda dengan reaksi
2S yang disebarkan oleh S / faktor ≥ 0,5

CATATAN 3

S adalah jarak rata-rata antara balok memanjang (m)

(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

22
Universitas Sumatera Utara

2. momen lentur ultimit rencana akibat pembebanan truk “T” yang diberikan
dapat digunakan untuk pelat lantai yang membentangi gelagar atau balok
dalam arah melintang dengan bentang antara 0,6 dan 7,4 m.
3. bentang efektif S diambil sebagai berikut :
i.

Untuk pelat lantai yang bersatu dengan balok atau dinding

(tanpa

peninggian), S = bentang bersih
ii.

Untuk pelat lantai yang didukung pada gelagar dari bahan berbeda untuk
tidak dicor menjadi kesatuan, S = bentang bersih + setengah lebar dudukan
tumpuan.
Faktor beban dinamis (FBD) merupakan hasil pengaruh antara beban

kendaraan yang bergerak dengan jembatan. Untuk pembebanan truk ditetapkan
sebesar 30 %. Harga ini dikhususkan untuk bangunan yang berada di atas
permukaan tanah.

2. Gaya rem
Pengaruh gaya rem diperhitungkan senilai dengan 5% dari beban lajur D
yang dianggap ada pada semua jalur lalu lintas tanpa dikalikan dengan faktor
beban dinamis dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut dianggap bekerja
horizontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,8 m diatas
permukaaan lantai kendaraan.
Tabel 2.12 Faktor beban akibat gaya rem
Faktor beban
Jangka waktu
KS;;TB; KU;;TB;
Transien
1,0
1,8
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

23
Universitas Sumatera Utara

Pembebaban lalu lintas 70% dan faktor pembesaran diatas 100% BGT dan
BTR tidak berlaku untuk gaya rem.

3. Beban pejalan kaki
Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung
memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kPa. Apabila
trotoar memungkinkan digunakan untuk kendaraan ringan atau ternak, maka
trotoar harus direncanakan untuk bisa memikul beban hidup terpusat sebesar
20 kN.
Tabel 2.13 Faktor beban akibat pejalan kaki
Faktor beban
Jangka
waktu
KS;;TP;
KU;;TP;
Transien
1,0
1,8
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

II.6.3 Aksi Lingkungan
1. Pengaruh temperatur/suhu
Kondisi temperatur/sahu sangat berpengaruh pada beban yang bekerja
pada jembatan karena akan berpengaruh pada kembang susut material jembatan.
Faktor akibat beban pengaruh temperatur/suhu dapat dilihat di tabel 2.14.
Tabel 2.14 Faktor beban akibat pengaruh temperatur/suhu
Faktor beban
Jangka waktu
KU;;ET
KS;;ET;
Biasa Terkurangi
Transien
1,0
1,2
0,8
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

24
Universitas Sumatera Utara

Secara umum temperatur jembatan berbeda sesuai dengan tipe bangunan
atas yang digunakan dan sifat bahannya.
Tabel 2.15 Temperatur jembatan rata-rata nominal
Temperatur jembatan
Temperatur jembatan
Tipe bangunan atas
rata-rata minimum (1)
rata-rata maksimum
Lantai beton diatas gelagar
15oC
40oC
atau boks beton
Lantai beton diatas gelagar,
15oC
40oC
boks atau rangka baja
Lantai pelat baja diatas
gelagar, boks atau rangka
15oC
40oC
baja
CATATAN (1)
temperatur jembatan rata-rata minimum bisa dikurangi 5oC
untuk lokasi yang terletak pada ketinggian lebih besar dari
500 m diatas permukaan laut
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Tabel 2.16 Sifat bahan rata-rata akibat pengaruh temperatur
Modulus elastisitas
Bahan
Koefisien perpanjangan akibat suhu
MPa
-6
o
Baja
12 x 10 per C
200.000
Beton :
Kuat tekan 30 MPa
11 x 10 per C
34.000
-6
o
Aluminium
24 x 10 per C
70.000
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Momen akibat temperatur ditunjukkan persamaan :
�=

�� �� �∆�
ℎ

2.1

Gaya lintang akibat temperatur ditunjukkan persamaan :
� = �� �∆���

2.2

25
Universitas Sumatera Utara

2. Beban angin
Kondisi angin pada suatu tempat merupakan beban yang akan bekerja
pada struktut jembatan tertentu dan menjadi faktor yang diperhitungkan pada
rencana pembebanan. Faktor beban akibat beban angin terdapat ditabel 2.17.
Tabel 2.17 Faktor beban akibat beban angin
Faktor beban
Jangka waktu
KS;;EW KU;;EW
Transien
1,0
1,2
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung
kecepatan angin rencana seperti berikut :
��� = 0,0006. �� . (�� )2 �� [��]

(2.1)

Dengan pengertian :

VW = kecepatan angin rencana (m/s). unutk keadaan batas yang ditinjau
CW = koefisien seret
Ab = luas koefisien bagian samping jembatan (m2)
Jika kendaraan melewati jembatan maka akan bekerja garis merata dengan
arah horizontal dipermukaan lantai menururt RSNI T-02-2005 besar kecepatan
angin rencana (VW) pada kondisi tersebut ditentukan dengan persamaan sebagai
berikut :
��� = 0,0012. �� . (�� )2 ��

[��]

(2.2)

Dengan pengertian :

VW = kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau
CW = koefisien seret

26
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.18 Koefisien seret
Tipe jembatan
CW
Bangunan atas masif : (1), (2)
b/d = 1,0
2,1 (3)
b/d = 2,0
1,5 (3)
b/d ≥ 6,0
1,25 (3)
Bangunan atas rangka
1,2
CATATAN (1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran
d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi sandaran yang masif
CATATAN (2) untuk harga antara dari b/d bisa di interpolasi linear
CATATAN (3) apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, Cw harus
Dinaikkan sebesar 3% untuk setiap derajat superelevasi, dengan
Kenaikan maksimum 2,5%
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Tabel 2.19 Kecepatan angin rencana
Lokasi
Keadaan batas
Sampai 5 km dari pantai >5 km dari pantai
Daya layan
30 m/s
25 m/s
Ultimit
35 m/s
30 m/s
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

3. Gesekan pada perletakan
Gesekan pada perletakan termasuk pengaruh kekakuan geser dari
perletakan elastomer. Faktor beban akibat beban gesekan tumpuan menurut RSNI
T-02-2005 adalah sebagai berikut :
Tabel 2.20 Faktor beban akibat gesekan pada perletakan
Faktor beban
Jangka waktu

KU;;FB
Biasa
Terkurangi
Transien
1,0
1,3
0,8
CATATAN (1) Gaya akibat gesekan pada perletakan terjadi selamanya adanya
pergerakan. Pada bangunan atas tetapi gaya sisa mungkin
terjadi setelah pergerakan berhenti. Dalam hal ini gesekan pada
perletakan harus memperhitungkan adanya pengaruh tetap yang
cukup besar.
KS;;FB

(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

27
Universitas Sumatera Utara

Gaya akibat gesekan pada perletakan dihitung hanya menggunakan beban
tetap, dan harga rata-rata dari koefisien gesekan pada perletakan jembatan dapat
dilihat pada tabel 2.21.
Tabel 2.21 Koefisien gesekan perletakan
Koefisien gesekan (�)

Jenis tumpuan
A. Tumpuan rol baja
1. dengan 1 atau 2 rol
2. dengan 3 atau lebih

B. Tumpuan gesekan
1. antara baja dengan campuran tembaga keras dan baja
2. antara baja dengan baja atau besi tuang
3. antara karet dengan baja/beton

0,01
0,05
0,15
0,25
0,15-0,18

(Sumber :Bambang S. dan A.S. Muntohar, Jembatan, hal. 46)

4. Beban akibat aliran air, benda hanyutan dan tumbukan dengan batang kayu
Konstruksi jembatan sangat rentan terhadap beban aliran air khususnya
beban air saat banjir. Saat banjir beban akibat aliran air dapat bertambah besar
akibat adanya penumpukan sampah dan tumbukan batang kayu pada pilar
jembatan.
Tabel 2.22 Faktor beban akibat aliran air, benda hanyutan dan tumbukan dengan
batang kayu
Faktor beban
Jangka waktu
KS;;EF;
KU;;EF;
Transien
1,0 Lihat tabel 2.23
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

28
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.23 Periode ulang banjir untuk kecepatan air
Keadaan batas
Periode ulang
Faktor beban
banjir
Daya layan untuk semua jembatan
20 tahun
1,0
Ultimit :
Jembatan besar dan penting (1)
100 tahun
2,0
Jembatan permanen
50 tahun
1,5
1,0
Gorong-gorong (2)
50 tahun
1,5
Jembatan sementara
20 tahun
CATATAN (1) Jembatan besar dan penting harus ditentukan oleh instansi yang
berwenang
CATATAN (2) Gorong-gorong tidak mencakup bangunan drainase
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Gaya seret nominal ultimit dan daya layan pada pilar akibat aliran air
tergantung kepada kecepatan sebagai berikut :
��� = 0,5. �� . (�� )2 �� [��]

(2.3)

Dengan pengertian :

Vs = kecepatan air rata-rata (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau. Yang
dimaksud dalam pasal ini, kecepatan batas harus dikaitakan dengan
periode ulang dalam tabel 2.23
CD = koefisien seret – lihat gambar 2.6
Ad = Luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi sama
dengan kedalaman aliran –lihat gambar 2.7

29
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.6 Koefisien seret dan angkat untuk bermacam-macam bentuk pilar
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Gambar 2.7 Luas proyeksi pilar untuk gaya-gaya aliran
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Menururt RSNI T-02-2005 besarnya gaya akibat benda hanyutan dihitung
dengan menggunakan persamaan :
��� = 0,5. �� . (�� )2 . �� [��]

(2.4)

30
Universitas Sumatera Utara

Dengan pengertian :
Vs = kecepatan air rata-rata (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau. Yang
dimaksud dalam pasal ini, kecepatan batas harus dikaitakan dengan
periode ulang dalam tabel 2.23
CD = koefisien angkat – lihat gambar 2.6
Ad = Luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi sama
dengan kedalaman aliran –lihat gambar 2.7

Menurut RSNI T-02-2005 besarnya gaya akibat tumbukan dengan batang
kayu dihitung dengan menganggap bahwa batang dengan massa minimum sebesar
2 ton hanyut pada kecepatan aliran rencana harus bisa ditahan dengan gaya
maksimum berdasarkan lendutan elastis ekuivalen dari pilar dengan rumus :
��� =

�(�� )2
�

[��]

(2.5)

Dengan pengertian :
M = massa batang kayu = 2 ton
Va = kecepatan air permukaan (m/s) pada keadaan batas yang ditinjau.
dalam hal tidak adanya penyelidikan yang terperinci mengenai
bentuk diagram kecepatan aliran air dilokasi jembatan, Va bisa
diambil 1,4 kali kecepatan rata-rata Vs.
d = lendutan elastis ekuivalen (m) – lihat tabel 2.24

31
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.24 Lendutan ekuivalen untuk tumbukan batang kayu
Tipe pilar
Pilar beton masif
Tiang beton perancah
Tiang kayu perancah

d (m)
0,075
0,150
0,300

(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Kombinasi gaya akibat aliran air harus melihat kondisi DAS disekitar
lokasi jembatan, sehingga kombinasi yang dilakukan benar-benar sesuai dengan
besarnya beban aliran yang akan terjadi.

II.6.4 Aksi Khusus (Beban gempa)
Beban rencana gempa minimum diperoleh dari rumus berikut :
∗
���
= �ℎ . �. ��

(2.6)

Dimana :

�ℎ = �. �

(2.7)

Dengan pengertian :
T*EQ = gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN)
Kh

= koefisien beban gempa horizontal

C

= koefisien geser dasar untuk daerah, waktu dan kondisi setempat
Yang sesuai

I

= Faktor kepentingan

S

= Faktor tipe bangunan

WT = berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan
Gempa, diambil sebagai beban mati ditambah beban mati
Tambahan (kN).

32
Universitas Sumatera Utara

Aksi khusus yang dianalisa sebagai beban yang bekerja pada struktur
jembatan adalah beban akibat gempa. Pemilihan prosedur perencanaan tergantung
pada tipe jembatan, besarnya koefisien akselerasi gempa dan tingkat kecermatan.
Terdapat empat prosedur analisis, dimana prosedur 1 dan 2 sesuai untuk
perhitungan tangan dan digunakan untuk jembatan beraturan yang terutama
bergetar dalam moda pertama (kategori kinerja seismik A dan B). prosedur 3
dapat diterapkan pada jembatan yang tidak beraturan yang bergetar dalam
beberapa moda sehingga diperlukan program analisis rangka ruang dengan
kemampuan dinamis (kategori kinerja seismik C). prosedur 4 diperlukan untuk
struktur utama dengan geometrik yang rumit atau berdekatan dengan patahan
gempa aktif. (kateori kinerja seismik C) secara lengkap dapat dilihat pada tabel
2.25 dan 2.26

Gambar 2.8 Prosedur analisis tahan gempa
(Sumber :Peraturan gempa untuk Jembatan, RSNI 2004)

33
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.25 Kategori kinerja seismik
Koefisien percepatan
Klasifikasi kepentingan I
Klasifikasi kepentingan II
puncak di batuan
(Jembatan utama dengan
(Jembatan biasa dengan
dasar (A/g)
faktor keutamaan 1,25)
faktor keutamaan 1)
≥0,30
D
C
0,20-0,29
C
B
0,11-0,19
B
B
≤0,10
A
A
(Sumber :Peraturan gempa untuk Jembatan, RSNI 2004)

Tabel 2.26 Prosedur analisis berdasarkan kategori perilaku seismik (A-D)
Jumlah bentang
D C B A
Tunggal sederhana
1 1 1 2 atau lebih menerus
2 1 1 2 atau lebih dengan 1 sendi
3 2 1 2 atau lebih dengan 2 atau lebih sendi 3 3 1 Struktur rumit
4 3 2 1
(Sumber :Peraturan gempa untuk Jembatan, RSNI 2004)

Tabel 2.27 Faktor tipe bangunan
Jembatan dengan daerah sendi
beton prategang
Tipe
jembatan dengan daerah sendi
jembatan (1)
beton bertulang atau baja
Prategang
Prategang
parsial (2)
penuh (2)
Tipe A (3)
1,0F
1,15F
1,3F
Tipe B (3)
1,0F
1,15 F
1,3 F
Tipe C
3,0
3,0
3,0
CATATAN (1) jembatan mungkin mempunyai tipe bangunan yang berbeda
pada arah melintang dan memanjang, dan tipe bangunan yang
sesuai harus digunakan untuk masing-masing arah.
CATATAN (2) yang dimaksud dalam tabel ini, beton prategang parsial
Mempunyai prapenegangan yang cukup untuk kira-kira
Mengimbangi pengaruh dari beban tetap rencana dan selebihnya
Diimbangi oleh tulangan biasa. Beton prategang penuh
Mempunyai prapenegangan yang cukup untuk mengimbangi
Pengaruh beban total rencana.
CATATAN (3) F = Faktor perangkaan
= 1,25 – 0,025n ; F ≥ 1,00
n = jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral
pada masing-masing bagian monolit dan jembatan yang
berdiri sendiri-sendiri (misalnya : bagian-bagian yang

34
Universitas Sumatera Utara

dipisahkan oleh sambungan siar muai yang memberikan
keleluasaan untuk bergerak dalam arah lateral secara sendiri)
CATATAN (4) Tipe A = jembatan daktail (bangunan atas bersatu dengan bangunan bawah)
Tipe B = jembatan daktail (bangunan atas terpisah dengan bangunan bawah)
Tipe C = jembatan tidak daktail (tanpa sendi plastis)
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

Besarnya beban akibat gempa ditentukan oleh percepatan batuan sesuai
dengan konfigurasi lapisan tanah dan periode getar alami dari gempa itu sendiri.

a. Koefisien geser dasar (Celastis)
percepatan/akselerasi puncak (PGA) zona gempa indonesia dapat dilihat
digambar 2.9. konfigurasi tanah terbagi dalam tiga jenis : tanah teguh dengan
kedalaman batuan 0-3 m, tanah sedang dengan kedalaman batuan 3-25 m, tanah
lembek dengan kedalaman batuan melebihi 25 m secara rinci konfigurasi tanah
dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.28 Koefisien profil tanah
S
S
S
(Tanah teguh) (Tanah sedang) (Tanah lembek)
S1 = 1,0
S2 = 1,2
S3 = 1,5
(Sumber :Peraturan gempa untuk Jembatan, RSNI 2004)

Koefisien geser dasar Celastis juga dapat ditentukan dengan rumus berikut :
�������� =

1,2.�.�
� 2/3

dengan syarat �������� ≤ 2,5�

(2.8)

Dengan pengertian :

A = akselerasi puncak dibatuan dasar (s), Tabel 2.28
T = periode alami struktur (detik)
S = Koefisien profil tanah, Tabel 2.27

35
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.29 Akselerasi PGA di batuan dasar
Zona
Rentang akselerasi puncak PGA
Wilayah 1
0,53 – 0,60
Wilayah 2
0,46 – 0,50
Wilayah 3
0,36 – 0,40
Wilayah 4
0,26 – 0,30
Wilayah 5
0,15 – 0,20
Wilayah 6
0,05 – 0,10
(Sumber :Peraturan gempa untuk Jembatan, RSNI 2004)

b. Periode getar alami (“T”)
Waktu dasar getaran jembatan yang digunakan untuk menghitung geser
dasar harus dihitung dari analisa yang meninjau seluruh elemen bangunan yang
memberikan kekakuan dan fleksibiliti dari sistem fondasi. Untuk bangunan yang
mempunyai satu derajat kebebasan yang sederhana, rumus yang digunakan :
�

� = 2 �����

(2.9)

�

Dengan pengertian :
T

= waktu getar dalam detik

g

= percepatan gravitasi (m/dt2)

WTP = berat total nominal bangunan atas termasuk beban mati tambahan
Kp

= kekakuan gabungan sebagai gaya horizontal yang diperlukan untuk
menimbulkan satu satuan lendutan.

II.7 Kombinasi Pembebanan
Kombinasi

beban

pada

umumnya

didasarkan

kepada

beberapa

kemungkinan tipe yang berbeda dari aksi yang bekerja secara bersamaan. Aksi
rencana ditentukan dari aksi nominal, yaitu dengan mengalikan aksi nominal
36
Universitas Sumatera Utara

dengan faktor beban. Seluruh pengaruh aksi rencana harus mengambil faktor
beban yang sama, apakah itu biasa atau terkurangi. Disini keadaan paling
berbahaya (maksimum) harus dijadikan acuan dalam perencanaan pembebanan.
Kombinasi pembebanan didasarkan pada batas daya layan dan batas daya
ultimit. Batas daya layan adalah kemampuan material elemen struktur menahan
beban yang bekerja. Batas daya ultimit adalah kemampuan material elemen
struktur menahan beban dengan mengalikannya dengan faktor beban sehingga
tegangan pada material setara dengan tegangan leleh.
Tabel 2.30 Kombinasi beban umum untuk keadaan batas ultimit
Lihat catatan
Ultimit
dalam
Aksi
1
2
3
4
5
6
peraturan
Aksi tetap :
Berat sendiri
Beban mati tambahan
Aksi transien :
Beban lajur “D” atau beban truk “T”
Gaya rem atau gaya sentrifugal
Beban pejalan kaki
Gesekan perletakan
Pengaruh suhu
Aliran/hanyutan/batang kayu dan
hidrostatik/apung
Beban angin
Aksi Khusus :
Gempa
Beban pelaksanaan
“X” berarti beban yang selalu aktif
“O” berarti beban yang boleh
dikombinasi dengan beban aktif,
tunggal atau seperti ditunjukkan

X

X

X

X

X

O
O
X
O
O

O
O

O
O

O

O
O

O
O

O
O

(3)(4)
(3)

O

X

O

O

(5)

O

O

X

O

X
X
O
O

X

(1)

(2)

X

(6)
X

Aksi permanen “X” KBU +
Beban aktif “X” KBU + 1
beban “O” KBL

CATATAN (1) Beberapa aksi tetap bisa berubah menurut waktu secara perlahan-lahan.
Kombinasi beban untuk aksi demikian harus dihitung dengan harga rencana
Maksimum dan minimum untuk menentukan pengaruh yang paling berbahaya.
CATATAN (2) Tingkat keaadaan batas dari gaya sentrifugal dan gaya rem tidak terjadi secara

37
Universitas Sumatera Utara

Bersamaan. Untuk faktor beban ultimit terkurangi untuk beban lalu lintas
Vertikal dalam kombinasi dengan gaya rem.
CATATAN (3) Pengaruh temperatur termasuk pengaruh perbedaan temperatur didalam
Jembatan, dan pengaruh perubahan temperatur pada seluruh jembatan. Gesekan
Pada perletakkan sangat erat kaitannya dengan pengaruh temperatur akan tetapi
Arah aksi dari gesekan pada perletakkan akan berubah, tergantung pada arah
Pergerakan dari perletakkan atau dengan kata lain, apakah temperatur itu naik
Atau turun. Pengaruh temperatur tidak mungkin kritis pada keadaan batas ultimit
Kecuali bersamaan dengan aksi lainnya. Dengan demikian temperatur hanya
Ditinjau sebagai kontribusi pada tingkat daya layan.
CATATAN (4) Gesekan pada perletakkan harus ditinjau bila sewaktu-waktu aksi lainnya
Memberikan pengaruh yang cenderung menyebabkan gerakan arah horisontal
Pada perletakkan tersebut.
CATATAN (5) Semua pengaruh dari air dapat dimasukkan bersama-sama
CATATAN (6) Pengaruh gempa hanya ditinjau pada keadaan batas ultmit.
(Sumber :Peraturan Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005)

II.8 Komponen Struktur Komposit (Beton dan Baja)
Struktur komposit merupakan suatu bentuk struktur yang terdiri dari dua
bahan atau lebih yang bekerja bersama-sama dalam menahan beban yang bekerja.
Penyatuan perilaku komposit dimungkinkan hanya jika slippage (geseran)
horizontal antara dua material (baja dan beton) tidak terjadi / bisa ditahan. Bahan
yang berbeda itu disatukan oleh suatu penghubung geser yang disebut sebagai
shear connector.
Sejumlah penghubung geser diperlukan untuk membuat sebuah balok
dapat berfungsi komposit secara penuh. Namun terkadang jumlah penghubung
geser dapat dipasang lebih sedikit daripada yang diperlukan untuk menimbulkan
perilaku komposit penuh, hal ini akan mengakibatkan terjadinya slip antara baja
dan beton. Balok seperti ini dikatakan mengalami aksi komposit parsial.
Untuk memahami konsep perilaku komposit, pertama-tama ditinjau balok
yang tidak komposit seperti gambar berikut :

38
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 Struktur balok tidak komposit
(Sumber :Struktur Baja Desain dan Perilaku,Charles G Salmon dan Jhon E. Jhonson)

Jika gesekan antara pelat baja dan beton diabaikan, maka pelat baja dan
beton masing-masing akan memikul momen secara terpisah. Permukaan bawah
beton mengalami perpanjangan akibat deformasi tarik, sedangkan permukaan atas
baja mengalami perpendekan akibat deformasi tekan.
Apabila struktur bekerja komposit sempurna, maka slip antara beton
dengan pelat baja tidak akan terjadi. Konsep analisis penampang komposit penuh
didasarkan pada dua kondisi, yaitu kondisi elastis dan non elastis. Kondisi elastis
adalah kondisi dimana baik beton maupun pelat baja masih berada dalam batasbatas elastis. Pada kondisi inelastis, pembahasan dibatasi pada keadaan plastis.
Beberapa batasan dalam analisis struktur komposit ini diantaranya :
a. Defleksi vertikal mempunyai nilai yang sama untuk kedua elemen, hal ini
berarti tidak ada gap antara pelat beton dan baja.
b. Penampang tetap rata baik sebelum maupun sesudah dibebani, deformasi
geser antara dua elemen diabaikan.
c. jarak antar penghubung geser adalah sama
d. Friksi antara beton dan baja tidak diperhitungkan. Gaya geser pada bidang
batas sepenuhnya diambil oleh penghubung.

39
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.10 Struktur balok Komposit
(Sumber :Struktur Baja Desain dan Perilaku,Charles G Salmon dan Jhon E. Jhonson)

Struktur baja komposit pada jembatan terdiri dari gelagar berupa baja dan
lantai jembatan (slab) berupa beton seperti gambar 2.7 diatas. Dengan
menggunakan konstruksi komposit dalam desain suatu komponen struktur
ternyata dapat diperoleh beberapa keuntungan sebagai berikut :
a. Dapat mereduksi berat profil baja yang dipakai
b. tinggi profil baja yang dipakai dapat dikurangi
c. meningkatkan kekakuan lantai
d. dapat menambah panjang bentang layan.

II.9 Lebar Efektif Balok Komposit
Konsep lebar efektif sangat berguna dalam proses desain suatu komponen
struktur (komposit), terutama ketika proses desain harus dilakukan terhadap suatu
elemen yang mengalami distribusi tegangan yang tidak seragam. Besarnya lebar
efektif dari suatu komponen struktur komposit dapat ditentukan sebagai berikut :
1. Untuk balok-balok interior
�

�� ≤ 4

�� ≤ ��

(2.10)
(2.11)

40
Universitas Sumatera Utara

2. Untuk balok-balok eksterior
�

�� ≤ 8 + (����� ����� ����� �� ���� �����)

(2.12)

1

�� ≤ 2 �� + (����� ����� ����� �� ���� �����)

(2.13)

Gambar 2.11 Lebar efektif balok komposit
(Sumber :Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Agus Setiwan)

II.10 Desain LRFD Struktur Komposit
II.10.1 Pengertian
Dua filosofi yang sering digunakan dalam perencanaan struktur baja
adalah perencanaan berdasarkan tegangan kerja / working stress design
(Allowable Stress Design / ASD) dan perencanaan kondisi batas / limit states
design (Load and Resistance Factor Design/ LRFD).
Metode ASD dalam perencanaan struktur baja telah digunakan dalam
kurun waktu kurang lebih 100 tahun. Dan dalam 20 tahun terakhir prinsif
perencanaan struktur baja mulai beralih ke konsep LRFD yang jauh lebih rasional
dengan berdasarkan pada konsep probabilitas.
Dalam metode LRFD tidak diperlukan analisa probabilitas secara penuh,
terkecuali untuk situasi-situasi tidak umum yang tidak diatur dalam peraturan.

41
Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan pada metode First Order Second Moment (FOSM) yang
menggunakan karakteristik statistik yang lebih mudah dari tahanan dan beban.
Secara umum suatu struktur dikatakan aman apabila memenuhi
persyaratan sebagai berikut :
∅�� ≥ Σ�� . ��

(2.14)

Bagian kiri dari persamaan 2.1 merepresentasikan tahanan atau kekuatan

dari sebuah komponen atau sistem struktur. Dan bagian kanan persamaan
menyatakan beban yang harus dipikul struktur tersebut, jika tahanan nominal Rn
dikalikan suatu faktor tahanan Ф maka akan diperoleh tahanan rencana. Namun
demikian, berbagai macam beban (beban mati, beban hidup, gempa dan lain-lain)
pada bagian kanan persamaan 2.10 dikalikan suatu faktor beban γi untuk
mendapatkan jumlah beban terfaktor ∑γi.Qi. untuk faktor pembebanan pada
struktur jembatan komposit ini dipakai pembebanan pada RSNI T-02-2005 yang
diambil pembebanan ultimit.

II.10.2 Faktor tahanan
Faktor tahanan dalam perencanaan struktur berdasarkan metode LRFD,
ditentukan dalam tabel berikut :
Tabel 2.31 Faktor reduksi (Ф) untuk keadaan batas ultimit
Kuat rencana untuk
Komponen struktur yang memikul lentur :
• Balok
• Balok pelat berdinding penuh
• Pelat badan yang memikul geser
• Pelat badan pada tumpuan
• pengaku
Komponen struktur yang memikul gaya tekan aksial :

Faktor reduksi
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90

42
Universitas Sumatera Utara

• Kuat penampang
• Kuat komponen struktur
Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial :
• Terhadap kuat tarik leleh
• Terhadap kuat tarik fraktur
Komponen struktur yang memikul aksi-aksi kombinasi :
• Kuat lentur atau geser
• Kuat tarik
• Kuat tekan
Komponen struktur komposit :
• Kuat tekan
• Kuat tumpu beton
• Kuat lentur dengan distribusi tegangan plastik
• Kuat lentur dengan distribusi tegangan elastik
Sambungan baut :
• Baut yang memikul geser
• Baut yang memikul tarik
• Baut yang memikul kombinasi geser dan tarik
• Lapis yang memikul tumpu
Sambungan las :
• Las tumpul penetrasi penuh
• Las sudut dan las tumpul penetrasi sebagian
• Las pengisi

0,85
0,85
0,90
0,75
0,90
0,90
0,85
0,85
0,60
0,85
0,90
0,75
0,75
0,75
0,75
0,90
0,75
0,75

(Sumber :Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan gedung,
SNI 03-1729-2002)

II.10.3 Kuat lentur nominal
Kuat lentur nominal balok baja, Mn untuk profil WF ditentukan oleh
kondisi batas kelangsingan suatu penampang. Dan bagaimanapun kondisi
penampang Mn harus memenuhi persyaratan di bawah ini.
�� ≤ ∅� . ��

(2.15)

Dimana :

Фb = faktor reduksi momen lentur
Mn = kuat lentur nominal

43
Universitas Sumatera Utara

Batasan kelangsingan penampang baja WF adalah sebagai berikut :
Pelat sayap
�=

�

�� =

2.� �

170
���

�� =

420
�(�� − �� )/��

dimana �� =

4
�

ℎ
��

Pelat badan
�=

ℎ

�� =

��

Dimana :

1680

Penampang kompak
Penampang tidak kompak
Penampang langsing

�� =

���

2550
���

: (� ≤ �� )

: (�� < � < �� )
: (� > �� )

a. Sebelum komposit
komponen struktur dapat dikategorikan sebagai balok biasa atau sebagai
balok pelat berdinding penuh, tergantung dari rasio kelangsingan web,

ℎ

��

<

2550
���

,

maka komponen struktur tersebut dikategorikan sebagai balok biasa, dan jika nilai
ℎ

��

>

2550
���

, maka dalam perencanaannya harus dikategorikan sebagai balok pelat

berdinding penuh.
1. balok biasa
Tahanan momen nominal untuk balok terkekang lateral dengan
penampang kompak :
�� = �� = �. ��

(2.16)

Dengan : Mp = tahanan momen plastis

44
Universitas Sumatera Utara

Z

= modulus plastis

fy

= kuat leleh

Sedangkan kondisi batas untuk tekuk torsi lateral ditentukan berdasarkan :
� −�

�� = �� . ��� + (�� − �� ) � �−� � ≤ ��
�

�� = �� (�� − �� )

(2.17)

�

(2.18)

Dimana fr adalah tegangan residu (70 MPa untuk penampang di rol dan 115 MPa
untuk penampang dilas).
Sedangkan penampang tak kompak, maka besarnya tahanan momen
nominal dari balok tersebut adalah :
�−� �

�� = �� − (�� − �� ) �

Dengan : λ

(2.19)

� −� �

= kelangsingan penampang balok

Sedangkan kondisi batas untuk tekuk torsi lateral ditentukan berdasarkan :
� −�

�� = �� . ��� + (�� − �� ) � �−� � ≤ ��
�

(2.20)

�

Dengan faktor pengali momen, Cb, ditentukan dengan persamaan berikut :
�� = 2,5.�

Dengan :

���

12,5.����

+3.�� +4.�� +3.��

≤ 2,3

(2.21)

Mmax

= momen maksimum pada bentang yang ditinjanu

MA

= momen pada ¼ bentang tak terkekang

MB

= momen pada tengah bentang tak terkekang

MC

= momen pada ¾ bentang tak terkekang

45
Universitas Sumatera Utara

2. Balok berdinding penuh
Kuat dari momen nominal dari komponen struktur balok pelat berdinding
penuh adalah :
�� = �� . �. ���

(2.22)

Dengan :

fcr

= tegangan kritis yang besarnya akan ditentukan kemudian

S

= modulus penampang

Kg

= koefisien balok pelat berdinding penuh

Koefisien balok pelat berdinding penuh, Kg, diambil sebesar :
�

ℎ

�
�� = 1 − �1200 +300.�
� �� −

Dimana : �� =

��

�

�

2550
����

�≤1

(2.23)

��

Kuat momen nominal dari balok pelat berdinding penuh diambil dari nilai terkecil
dari keruntuhan tekuk torsi lateral (yang tergantung panjang bentang) dan tekuk
lokal flens (yang tergantung pada tebal flens tekan).
Tipe keruntuhan tekuk torsi lateral
Kelangsingan yang diperhitungkan adalah kelangsingan dari bagian balok
pelat berdinding penuh yang mengalami tekan.
�

�� = �

(2.24)

�

�� = 1,76��

�

(2.25)

�� = 4,40��

�

(2.26)

�

�

46
Universitas Sumatera Utara

Dengan L adalah panjang bentang tak terkekang, rT adalah jari-jari girasi daerah
pelat sayap ditambah sepertiga bagian web yang mengalami tekan.
Jika �� ≤ �� keruntuhan yang terjadi akibat leleh, sehingga :
��� = ��

(2.27)

Jika �� < � ≤ �� keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral inelastis :
1 � � −� �
��
� � −� �

��� = �� . �� �1 − 2 �

≤ ��

(2.28)

Jika �� > �� keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral elastis :
�

��� = �� . �� � �
�

Dengan :

�� =

2

�� .��

≤ ��

2

(2.29)

(2.30)

Tipe keruntuhan tekuk lokal flens tekan
Faktor

kelangsingan

yang

diperhitungkan

adalah

berdasarkan

perbandingan lebar dengan tebal flens tekan.
�

�� = 2.��

(2.31)

�

�� = 0,38��

�

(2.32)

�� = 1,35�

� � .�

(2.33)

�

Dengan : �� =

4

ℎ
��

�

��

, 0,35 ≤ �� ≤ 0,763

Jika �� ≤ �� keruntuhan yang terjadi akibat leleh, sehingga :
��� = ��

(2.34)

Jika �� < � ≤ �� keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral inelastis :
47
Universitas Sumatera Utara

1 � � −� �
��
� � −� �

��� = �� �1 − 2 �

≤ ��

(2.35)

Jika �� > �� keruntuhan yang terjadi adalah tekuk torsi lateral elastis :
�

��� = �� . �� � �

2

�

Dengan :

�� =

��

(2.36)

(2.37)

2

Balok pelat berdinding penuh dengan kuat leleh yang berbeda antara flens

dengan web, sering dinamakan sebagai balok hibrida. Pada umumnya kuat leleh
bagian flens lebih tinggi dari pada bagaian web, sehingga bagian web akan
mengalami leleh terlebih dahulu sebelum kuat m