Perencanaan Beberapa Tipe Jembatan Rangka Baja Dibandingkan Dengan Rangka Baja Australia pada Jembatan Tanjung Selamat Medan

PERENCANAAN BEBERAPA TYPE JEMBATAN RANGKA BAJA

DIBANDINGKAN DENGAN RANGKA BAJA AUSTRALIA PADA

JEMBATAN TANJUNG SELAMAT MEDAN

(PERENCANAAN)

Tugas Akhir

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh:

BUDIMAN PARLINDUNGAN 040404083

Dosen Pembimbing :

Ir. Sanci Barus, MT 19520901 198112 1 001

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan yang Maha Pengasih dan Penyayang, atas segala rahmat dan karunia-Nya, serta penyertaan-Nya. Akhirnya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sesuai rencana perkuliahan di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir dengan judul “ Perencanaan Beberapa Tipe Jembatan Rangka Baja Dibandingkan Dengan Rangka Baja Australia pada Jembatan Tanjung Selamat Medan” ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan untuk memenuhi syarat ujian sarjana serta sebagai sebuah masukan bagi dunia Teknik Sipil khususnya pada perencanaan Jembatan Rangka Baja. Referensi untuk hal ini sendiri bisa dibilang masih cukup sedikit, hal ini bisa terlihat dari sulitnya menemukan referensi yang membahas masalah Jembatan Rangka Baja dengan detail.

Saya menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, dan bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, maka saya ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak-bapak Dosen Pembanding Tugas Akhir yang telah memberikan pengarahan dan masukan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

5. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah berjasa besar kepada semua anak didiknya.

6. Kedua orang tua penulis tersayang yang tak pernah lelah berDoa dan memberikan segala yang terbaik, kasih sayang yang tak berkesudahan.

Ayahanda S.Sihombing, dan ibunda Rosida Siregar. Juga kepada semua keluarga besar saya yang selalu mendukung study.

7. Kepada adek-adek Stambuk 2005 (Hedy, Sondang, Grace), 2006 (Benny Sandhika (bensandh), Malvin, Sammy, Alboin), Stambuk 2007 (Raynelda, Rustxel, Alfin, Alin), Stambuk 2008 (Deyva, Itin, Putri), 2009 (Carter, Sahala, Yessica).

8. Rekan – rekan Teknik Sipil, terutama teman –teman angkatan 2004, Samuela, Erwin, Perdi, Joko, Grace, Immanuel, Erwin, Mejen, Meydi, Robby, Agustina, Emir, Beny, Roni, Muti, Indah, Leo, Roy, (bantuan-bantuan hebat kalian) dan anak kosan Pepeng House (thanx so much, everyone!!); lainnya serta semua orang yang telah banyak membantu namun tidak dapat disebutkan (sorry can’t mention all of you one by one, ‘cause it would be a horrible long list!!). Sekali lagi, terima kasih yang sebesar-besarnya. Semoga Tuhan membalas dan memberikan rahmat serta karunia-Nya atas semua bantuan dan dukungannya.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan, baik dari segi penulisan maupun pembahasan, oleh karena keterbatasan pengetahuan, pengalaman, dan referensi yang dimiliki. Untuk itu, kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan menambah masukan bagi dunia teknik sipil.

Medan, April 2010 Penulis

ABSTRAK

Telah diketahui bahwa pada saat ini banyak variasi Jembatan rangka baja telah dibangun di berbagai belahan dunia dan setiap variasi Jembatan memiliki kekuatan struktur dan nilai ekonomis yang berbeda. Setiap model rangka tentu memiliki sifat yang berbeda juga. Hal ini disebabkan perbedaan pengaku, letak lantai Jembatan, Jenis Perletakan, dan proses pemasangan di lapangan.

Pada saat pelaksanaan dan pembangunan Jembatan dibutuhkan ketelitian yang jeli agar tidak terjadi pemborosan material, misalnya penentuan faktor aman yang memadai agar tidak menghasilkan profil yang boros namun tetap aman, menentukan ukuran profil yang efektif agar tidak terjadi penambahan pelat pengisi yang banyak, mengatur pola baut yang seimbang, dan lain sebagainya. Untuk itulah pengetahuan akan sifat-sifat struktur baja dan metode perencanaan sangat perlu dipahami.

Dalam tugas akhir ini, penulis berusaha meninjau perbandingan rangka baja pada Jembatan Tanjung Selamat Medan 60m dengan mendesain 2 jenis model rangka baja yang berbeda yaitu rangka model warren trus dengan pengaku lateral dan rangka jenis K-truss. Analisis yang dilakukan dengan menggunakan konsep teori beban layan. Pada akhirnya, penulis berusaha menghasilkan volume rangka baja yang ekonomis dari segi berat material (kg) yang dibandingkan dengan Jembatan rangka baja type Australia di lapangan.

Dari hasil yang diperoleh, terlihat bahwa volume rangka baja pada Jembatan warren truss dan K-truss yang dihasilkan oleh penulis lebih rendah daripada volume rangka baja Jembatan Australia.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……….. i

ABSTRAK... iii

DAFTAR ISI ………. iv

DAFTAR GAMBAR ……….. vii

DAFTAR TABEL ……… ix

DAFTAR NOTASI ……… x

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………... 1

1.2 Permasalahan……….……... 3

1.3 Maksud dan Tujuan ……… 3

1.4 Pembatasan Masalah ……… 3

1.5 Metodologi Penelitian ………... .. 4

BAB 2 PERATURAN PERENCANAAN 2.1 Klassifikasi Jembatan Rangka baja……… 5

2.1.1 Jembatan Rangka baja lantai atas……… 5

2.1.2 Jembatan Rangka naja lantai bawah……… 6

2.1.3 Jembatan Rangka Baja terbuka..…...……...…………... 8

2.1.4 Jembatan Rangka Baja tertutup.……….. 8

2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Baja……….……… 9

2.2.1 Lantai Jembatan.……….……….. 9

2.2.3 Gelagar Jembatan………. 16

2.2.4 Ikatan angin……….. 16

2.2.5 Abutment jembatan………... 16

2.2.6 Pondasi Jembatan………... 16

2.3 Beban Jembatan ………...………. 17

2.3.1 Beban Mati………...………. 17

2.3.2 Beban Hidup/Lalu Lintas.…...……… 18

2.3.3 Beban Angin... 21

2.3.4 Kejut... 22

2.3.5 Gaya Rem... 22

2.4 Persamaan Perencanaan……..……….. 23

2.4.1 Batang Tarik... 23

2.4.2 Batang Tekan... 25

BAB 3 PENGAMBILAN DATA LAPANGAN 3.1 Posisi Jembatan...………..…….…. 28

3.2 Gometris Jembatan...………...…………. 28

. 3.3 Mutu Bahan...……….... .. 28

BAB 4 PERENCANAAN DIMENSI JEMBATAN 4.1 Perencanaan Lantai Jembatan... 30

4.2. Perencanaan Gelagar Jembatan... 31

4.2.1 Gelagar Memanjang... 31

4.3 Perencanaan Shear Connector(Penghubung Geser)……… 37

4.4 Perencanaan Gelagar Induk ………..…...… 39

4.4.1 Perhitungan Beban Jembatan...………...…... 39

4.4.1.1 Berat Sendiri... 39

4.4.1.2 Beban Angin... 40

4.4.1.3 Beban Kendaraan... 42

4.4.1.4 Beban Tambahan... 42

4.5 Dimensi Rangka Baja Jembatan I... 43

4.5.1 Batang Atas... 43

4.5.2 Batang Bawah... 48

4.5.3 Batang Diagonal... 51

4.5.4 Batang Vertikal... 58

4.6 Perhitungan Baut Rangka Jembatan I... 59

4.7 Dimensi Rangka Baja Jembatan II... 62

4.7.1 Batang Atas... 62

4.7.2 Batang Bawah... 63

4.7.3 Batang Diagonal... 64

4.7.4 Batang Vertikal... 68

4.8 Perhitungan Baut Rangka Baja Jembatan II... 69

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ………. 75

5.2 Saran ……… 76 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2-1 Jembatan rangka bawah 6

Gambar 2-2 Jembatan rangka atas 7

Gambar 2-3 Rangka modifikasi warren 7

Gambar 2-4 Rangka jenis warren trus dan pratt 8 Gambar 2-5 Jenis dek gelombang lantai jembatan 11 Gambar 2-6 Penghubung geser jenis kanal dan paku 12

Gambar 2-7 Intensitas beban D 19

Gambar 2-8 Distribusi beban D untuk lebar penampang jembatan 20

Gambar 2-9 Distribusi beban T 21

Gambar 2-10 Contoh potongan lubang pada pelat 24 Gambar 4-1 Potongan penampang lantai jembatan 30

Gambar 4-2 Penampang gelagar memanjang 33

Gambar 4-3 Penampang melintang batang 7 43

Gambar 4-4 Penampang melintang batang 6 46

Gambar 4-5 Penampang melintang batang 5 46

Gambar 4-6 Penampang melintang batang 4 47

Gambar 4-7 Penampang melintang batang 3 dan 2 47

Gambar 4-8 Penampang melintang batang 1 47

Gambar 4-9 Penampang melintang batang 46 49

Gambar 4-10 Penampang melintang batang 44 50

Gambar 4-12 Penampang melintang batang 40 51

Gambar 4-13 Penampang melintang batang 38 51

Gambar 4-14 Penampang melintang batang 14 53

Gambar 4-15 Penampang melintang batang 16 dan 18 57 Gambar 4-16 Penampang melintang batang 20 dan 22 58 Gambar 4-17 Penampang melintang batang 24,26,28,30,dan 34 58 Gambar 4-18 Penampang melintang batang vertikal 59

DAFTAR TABEL

Tabel-1 Panjang tekuk rangka batang 15

Tabel-2 Berat isi untuk beban mati 18

Tabel-3 Dimensi batang atas jembatan I 46 Tabel-4 Dimensi batang bawah jembatan I 50 Tabel-5 Dimensi batang diagonal jembatan I 57

Tabel-6 Jumlah baut jembatan I 61

Tabel-7 Dimensi rangka atas jembatan II 63 Tabel-8 Dimensi rangka bawah jembatan II 64 Tabel-9 Dimensi rangka diagonal jembatan II 66 Tabel-10 Dimensi rangka vertikal jembatan II 69

Tabel-11 Jumlah baut jembatan II 71

Tabel-12 Daftar berat rangka jembatan I 72 Tabel-13 Daftar berat rangka jembatan II 73 Tabel-14 Daftar berat jembatan revisi tambahan 74

DAFTAR NOTASI

Ec’ = Modulus elastisitas beton f’c = Mutu beton

Wc = berat jenis beton

Le = Panjang efektif struktur tekan

Ac = Luas penampang pelat beton komposit

wr = lebar rata-rata dari gelombang pelat lantai baja yang ditumpu ns = Jumlah penghubung geser jenis paku pada arah melintang ds = Diameter penghubung geser jenis paku

hr = Tinggi dek baja gelombang

Asc = Luas penampang penghubung geser jenis paku fu = Tegangan putus penghubung geser jenis paku Qn = Kuat nominal geser untuk penghubung geser rs = Faktor reduksi penhubung geser

Hs = Tinggi penghubung geser jenis paku Lc = Panjang penghubung geser kanal tf = Tebal pelat sayap

tw = Tebal pelat badan

N = gaya normal tarik pada rangka batang An = Luas penampang bersih yang terkecil

σr = tegangan rata-rata. Ag = luas penampang bruto

tp = Tebal penampang pelat d = Diameter lubang baut

n = Banyaknya lubang dalam garis potongan lubang

s = Jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen u = Jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu struktur

σizin = Tegangan izin profil

λ = Angka kelangsingan struktur

= Faktor tekuk yang bergantung pada kelangsingan (λ) DL = beban mati dan berat sendiri

LL = beban hidup/beban kendaraan WL = beban angin

E = Modulus elastisitas baja Lk = Panjang tekuk batang tekan i = jari-jari kelembaman fu = Tegangan putus baja fy = Tegangan leleh baja

Mqbs = Momen akibat berat sendiri Ml = Momen akibat beban hidup qbs = Berat sendiri struktur qt = Berat sendiri pelat lantai µ = Koefisien kejut

Mth = Momen akibat beban tambahan Ix = Momen inersia arah sumbu-x Wxn = Tahanan penampang arah-x

qek = Beban ekivalen/pengganti

qll = Beban per merter panjang akibat berat kendaraan beff = Lebar efektif penampang beton komposit

n = Angka ekivalensi Fpr = Luas Penampang profil Feq =Luas ekivalen pengganti

Ybc = jarak titik berat baja terhadap bagian terbawah komposit Yac = jarak titik berat baja terhadap bagian paling atas komposit Ixc = Inersia penampang komposit

σa

=

Tegangan pada sisi teratas baja

σb = Tegangan pada sisi terbawah baja G = Berat total jembatan

Ø = Diameter baut

RA = Reaksi perletakan di titik A RB = Reaksi perletakan di titik B

Wbr = Angin vertikal jembatan yang tidak terkena bidang kendaraan Wm = Angin vertikal jembatan yang terkena bidang kendaraan K = Beban total akibat angin vertikal

Ha = Angin horizontal pada bagian atas Hb = Angin horizontal pada bagian bawah

σ

l = Tegangan leleh profil P(-) = Gaya tekan

P(+) = Gaya tarik

iy = jari-jari inersia arah-y Iy = Momen inersia arah Y

λ

y

=

kelangsingan arah-y

λ

x

=

kelangsingan arah-x Ny = Gaya pikul batang arah-y Nx = Gaya pikul batang arah-x

Pmax = Beban total yang mampu dipikul profil

σ

’

=

Tegangan akibat beban kelelahan(fetiq) Pgs = Kekuatan geser baut penyambung Pds = Kekuatan desak tumpuan

ABSTRAK

Telah diketahui bahwa pada saat ini banyak variasi Jembatan rangka baja telah dibangun di berbagai belahan dunia dan setiap variasi Jembatan memiliki kekuatan struktur dan nilai ekonomis yang berbeda. Setiap model rangka tentu memiliki sifat yang berbeda juga. Hal ini disebabkan perbedaan pengaku, letak lantai Jembatan, Jenis Perletakan, dan proses pemasangan di lapangan.

Pada saat pelaksanaan dan pembangunan Jembatan dibutuhkan ketelitian yang jeli agar tidak terjadi pemborosan material, misalnya penentuan faktor aman yang memadai agar tidak menghasilkan profil yang boros namun tetap aman, menentukan ukuran profil yang efektif agar tidak terjadi penambahan pelat pengisi yang banyak, mengatur pola baut yang seimbang, dan lain sebagainya. Untuk itulah pengetahuan akan sifat-sifat struktur baja dan metode perencanaan sangat perlu dipahami.

Dalam tugas akhir ini, penulis berusaha meninjau perbandingan rangka baja pada Jembatan Tanjung Selamat Medan 60m dengan mendesain 2 jenis model rangka baja yang berbeda yaitu rangka model warren trus dengan pengaku lateral dan rangka jenis K-truss. Analisis yang dilakukan dengan menggunakan konsep teori beban layan. Pada akhirnya, penulis berusaha menghasilkan volume rangka baja yang ekonomis dari segi berat material (kg) yang dibandingkan dengan Jembatan rangka baja type Australia di lapangan.

Dari hasil yang diperoleh, terlihat bahwa volume rangka baja pada Jembatan warren truss dan K-truss yang dihasilkan oleh penulis lebih rendah daripada volume rangka baja Jembatan Australia.

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Jembatan sebagai salah satu sarana penting untuk lalu-lintas kendaraan, memiliki peran yang vital untuk melanjutkan program pembangunan ekonomi dan menyebarkan pusat-pusat ekonomi lainnya.

Di beberapa negara di kalangan internasional, sejak beberapa tahun berselang pembangunan Jembatan telah mengalami perkembangan yang pesat baik dari segi struktur, teknologi, material serta tidak mengesampingkan faktor estetika. Bahkan Jembatan-Jembatan dengan bentang ribuan meter telah dibangun di beberapa wilayah di dunia termasuk Indonesia. Status Indonesia sebagai Negara kepulauan juga tentu memiliki banyak Jembatan besar dan kecil dengan berbagai tipe, sepeti Jembatan Mahakam Hulu (789 m), Jembatan Mahakam(400 m), Jembatan Barito (1082 m), Jembatan Kutai Kertanegara (580m), Jembatan Ampera (1117 m) dan banyak lainnya.

Di Indonesia umumnya terdapat Jembatan dengan tipe rangka baja dan tipe gelagar, dalam perencanaanya perlu pengetahuan yang baik tentang sifat-sifat struktur dan metode perencanan yang digunakan guna mencapai suatu Jembatan yang kuat dan ekonomis, untuk Jembatan dengan bentang dibawah 30m misalnya, Jembatan jenis gelagar adalah pilihan yang sederhana dalam struktur Jembatan baja, dengan gelagar induk yang dihasilkan tidak terlalu besar. Jembatan ini memiliki penampang yang lebih ringan daripada tipe rangka baja. Dari segi maintenance, juga akan lebih mudah perawatan pada Jembatan gelagar untuk bentang pendek.

Namun berbeda jika bentang Jembatan 40-100m, apabila masih menggunakan gelagar induk berupa profil menerus akan dibutuhkan suatu gelagar yang sangat besar dan

biasanya dibutuhkan gelagar induk dalam jumlah banyak (lebih dari 2 gelagar Induk), Hal ini berdampak badan gelagar harus memiliki ketebalan yang cukup atau menambah perkuatan yang banyak pada badan. Karena alasan itulah pemilihan jenis rangka baja dinilai lebih efisien dan ekonomis untuk bentang ini, dengan variasi rangka baja yang banyak telah dibangun seperti rangka baja tipe Canada, Australia, Warren Truss(Belanda), Callender Hamilton (Inggris), Pelengkung. Tentu perencana perlu perencanaan yang lebih cermat guna memilih tipe Jembatan rangka yang dipilih.

Program PU Sumatera Utara untuk mengganti Jembatan Tanjung Selamat bentang 60m dengan Jembatan baru ini akan menjadi objek perbandingan penulis, melihat kondisi baja yang telah korosi terutama komponen utama gelagar dan pelat lantai beton. Dengan kondisi kerusakan tersebut akan menyebabkan menurunnya kekakuan dan kapasitas Jembatan dalam melayani lalu lintas. Survey penulis pada Jembatan lansung menunjukan jalur lalu lintas yang dilalui oleh kendaran hanya untuk satu arah (lebar 3m), sehingga sering sekali terjadi kemacetan pada jalur masuk kedua pintu Jembatan. Jembatan ini memiliki bentang 60m dengan jenis rangka baja, lebar Jembatan 3m dan melayani lalu lintas jalan kelas II. Jembatan yang baru dibangun disebelah Jembatan lama menggunakan rangka baja tipe Australia dengan lebar Jembatan 7m.

Penulisan tugas akhir ini sebagai studi perencanaan struktur atas (superstruktur) Jembatan Tanjung Selamat dengan variasi berbeda guna mencapai hasil perencanaan dari segi ekonomis. Jenis Jembatan ini yang dipilih penulis terdiri dari 2 variasi.

1.2. PERMASALAHAN

Di Indonesia telah banyak didesain Jembatan rangka baja dengan berbagai variasi, seperti halnya rangka baja pada Jembatan Tanjung Selamat. Dalam tugas akhir ini bagian Jembatan yang akan direncanakan hanyalah struktur atas (superstruktur). Hasil-hasil perencanaan nantinya akan dibandingkan berdasarkan volume baja yang akan digunakan. Hasil evaluasi ini diharapkan dapat memberikan masukan juga diharapkan menjadi bahan masukan dan saran perencanaan dikemudian hari.

Untuk keperluan ini juga dalam tugas akhir ini dibutuhkan beberpa referensi yang mendukung antara lain, SNI 03-1729-2002, American Institute of Steel Construction 2005(AISC 2005), Bridge Management Sistem 1992 (BMS’92), Peraturan Muatan untuk Jembatan Jalan Raya.

1.3. MAKSUD DAN TUJUAN

Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk membandingkan ekonomisasi hasil perencanaan dari segi volume rangka baja (kg) jembatan rangka baja tipe Australia pada proyek pembangunan Jembatan Tanjung Selamat dengan rangka baja jembatan yang direncanakan pada tugas akhir ini.

1.4. PEMBATASAN MASALAH

Yang menjadi masalah batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Model struktur bangunan yang ditinjau adalah Jembatan Tanjung Selamat dengan bentang 60m.

2. Perbandingan ekonomisasi dari segi volume rangka baja yg direncanakan. 3. Komponen struktur yang dibandingkan hanyalah struktur atas Jembatan. 4. Analisa yang digunakan adalah analisa elastis.

5. Jenis Struktur adalah Statis Tertentu.

6. Tebal lantai Jembatan dan mutu beton serta penulangan diambil dari data lapangan 7. Sistem sambungan untuk gelagar memanjang dan melintang disesuaikan menurut

keadaan lapangan

8. Ikatan angin dan pengaku Jembatan disesuiakan dengan kondisi di lapangan 9. Faktor estetika Jembatan tidak diperhitungkan.

1.5. METODOLOGI PEMBAHASAN

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah perencanaan yaitu dengan menggunakan data-data dan keterangan dari buku-buku yang berhubungan dengan pembahasan pada tugas akhir ini serta masukan-masukan dari Dosen pembimbing. Untuk analisis struktur dalam menghitung gaya-gaya dalam yang terjadi dalam struktur dilakukan dengan analisa garis pengaruh untuk kondisi pembebanan paling berbahaya. Berikut ini adalah metodologi yang digunakan dalam penulisan Tugas akhir ini :

I. Pendahuluan

II. Peraturan Perencanaan III.Pengumpulan Data Lapangan IV.Dimensi Jembatan

VII.Kesimpulan dan Saran VII.1. Kesimpulan VII.2. Saran

BAB II

PERATURAN PERENCANAAN

2.1. Klasifikasi Jembatan Rangka Baja

Jembatan ini menggunakan rangka baja sebagai gelagar induk. Berdasarkan letak lantai kendaran Jembatan rangka baja dibagi menjadi Jembatan lantai bawah (seluruh rangka berada diatas lantai) dan Jembatan lantai atas dimana rangka baja berada dibawah deck Jembatan. Untuk jembatan lantai bawah struktur rangka dapat dibagi menjadi Jembatan rangka terbuka (tanpa rangka atas) dan rangka tertutup (dengan rangka atas). Secara umum akan dijelaskan sebgai berikut:

2.1.1. Jembatan rangka baja lantai atas

Strukur baja pada jembatan ini keseluruhan berada dibawah deck jembatan. Batang rangka bagian bawah akan mengalami gaya tarik sehingga tidak memerlukan pengaku lateral untuk menahan tekuk. Lantai jembatan yang berada di atas struktur rangka dapat berguna sebagai pengaku untuk bagian atas yang mengalami gaya tekan. Jembatan jenis ini biasanya dibangun pada daerah pegunungan dan lembah-lembah yang curam serta pada jalan yang dilintasi kendaraan berat untuk kebutuhan ruang kendaraan yang memadai. Tipe gelagar yang sering digunakan untuk menahan deck lantai adalah profil I, karakteristik dan potongan memanjang jembatan rangka baja lantai atas adalah sebagai berikut :

1. Jembatan digunakan untuk bentang 60-100 m.

2. Konstruksi pemikul utama berupa rangka baja yang dipasang dibawah pelat lantai Jembatan.

3. Lantai kendaraan berada diatas.

5. Ikatan angin ditempatkan dibawah lantai jembatan yang disatukan dengan gelagar melintang jembatan

6. Bangunan bawah terdiri dari kepala Jembatan (abutment) dan pilar pier.

Gambar 2-1 : Jembatan rangka bawah

2.1.2. Jembatan rangka baja lantai bawah

Jembatan ini memiliki struktur rangka pemikul utama yang berada diatas lantai jembatan, batang atas akan mengalamai gaya tekan sehingga akan diperlukan pengaku untuk mengatasi bahaya tekuk pada batang atas. Biasanya pengaku lateral ini memiliki fungsi ganda karena dapat juga untuk menyalurkan beban angin kepada struktur rangka utama (ikatan angin). Jembatan jenis ini biasanya dibangun di sungai, di daerah perkotaan, dan dijalur lintas kendaraan sedang dan ringan. Karena struktur rangka berada diatas lantai kendaraan jenis ini sangat cocok digunakan untuk sungai yang uka airnya rendah sehingga tidak mengganggu aliran sungai. Karakteristik dan potongan memanjang Jembatan rangka baja lantai bawah adalah sebagai berikut :

1. Dapat digunakan untuk bentang sampai 60-100m.

3. Lantai kendaraan berupa pelat beton biasanya komposit dengan gelagar melintang. 4. Ikatan angin dapat ditempatkan dibawah latai kendaraan dan pada rangka bagian atas 5. Untuk bentang jembtan lebih dari 100m dapat menggunakan penopang (pier) ditengah

bentang.

Gambar 2-2 : Jembatan Rangka atas

Salah satu jenis Jembatan rangka baja lantai bawah yaitu jenis warren truss dan jenis pratt serta penampang melintang Jembatan rangka baja dapat dilihat dalam gambar 2-3:

Gambar 2-3 : Rangka modifikasi warren

2.1.3. Jembatan rangka baja terbuka

Jenis jembatan rangka baja ini berupa rangka baja lantai bawah dan tidak memiliki ikatan angin atas. Jembatan ini cocok digunakan untuk lintas kendaraan berat, misalnya akses ke pelabuhan dan kawasan industri yang dilalui kendaraan berat.

2.1.4. Jembatan rangka baja tertutup

Adanya ikatan angin pada struktur atas rangka menyebabkan geometri jembatan ini berupa kotak (tertutup), Jembatan ini biasanya dibangun di daerah perkotaan dan lintas kendaraan ringan. Jembatan rangka tetutup (through-truss) harus diberi portal ujung yang berupa balok, yang sedapatnya merupakan tipe dua bidang atau kotak, yang diikat secara kaku kebatang vertikal ujung dan sayap batang tepi atas. Tinggi rangka portal diusahakan setinggi mungkin asal masih memenuhi persyaratan tinggi ruang bebas. Portal ujung harus dapat memikul reaksi ujung dari ikatan angin atas dan meneruskannya ke tumpuan. Selain portal ujung, disetiap titik ujung pada batang tepi atas dimana ada batang vertikal, harus dipasang ikatan melintang (sway-bracing).

Dalam tugas akhir ini digunakan Jembatan rangka atas tertutup, hal ini disebabkan: 1. Kebutuhan ruang pada sungai relative kecil, dari hasil survey dilapangan dasar

jembtan berada sekitar 5m diatas muka air normal

2. Karena ruang dibawah jembatan kecil, apabila menggunakan jembatan rangka bawah diperkirakan akan menggangu aliran sampah pada sungai.

4. Lalu lintas yang lewat pada akses jalan tersebut dipenuhi oleh kedaraan pribadi dan angkutan umum karena merupakan jalur penghubung kota medan dengan kecamatan tanjung anom yang berupakan wilayah pemukiman penduduk.

2.2. Bagian-bagian Jembatan Rangka baja

Jembatan rangka baja memiliki 2 komponen utama yaitu bangunan atas(superstructure) dan bangunan bawah (substructure). Dengan pembagian masing-masing sebagai berikut:

 Superstructure: Rangka jebamtan, lantai kendaraan, gelagar memanjang, gelagar melintang, ikatan angin, dan perletakan Jembatan.

 Substructure : abutment dan pondasi Jembatan.

2.2.1. Lantai jembatan

Lantai Jembatan adalah komponen Jembatan yang menerima beban langsung dari kendaraan yang lewat pada Jembatan. Lantai kendaraan dapat direncanakan dari pelat beton bertulang atau balok/papan kayu. Pelat berton bertulang direncanakan menerus diatas balok memanjang. Jika pelat beton diikat pada balok memanjang dengan hubungan geser, maka perhitungannya dapat dengan prinsip komposit. Salah satu jenis lantai kendaraan yang digunakan pada Jembatan rangka ini yaitu tipe deck lantai bergelombang, seperti dalam gambar 2-5

Untuk gelombang-gelombang dek yang arahnya tegak lurus terhadap balok baja penumpu, tebal beton yang berada di bawah tepi atas dek baja harus diabaikan dalam perhitungan karakteristik penampang komposit dan dalam penentuan luas penampang pelat beton Ac, yang diperlukan untuk perhitungan kapasitas gaya geser horizontal balok komposit.

Jarak antara penghubung-penghubung geser jenis paku sepanjang balok penumpu tidak boleh lebih dari 900 mm.

Untuk gelombang dek yang arahnya sejajar dengan balok baja, tebal beton yang berada di bawah tepi atas dek baja dapat diperhitungkan dalam penentuan karakteristik penampang komposit dan juga dalam luas penampang pelat beton Ac, yang diperlukan untuk perhitungan kapasitas gaya geser horizontal balok komposit. Gelombang-gelombang dek baja di atas balok penumpu dapat dipisahkan sepanjang arah longitudinal untuk membentuk voute beton pada tumpuannya. Jika tinggi nominal dek baja lebih besar atau sama dengan 40 mm maka lebar rata-rata dari gelombang yang ditumpu, wr, tidak boleh kurang dari 50 mm + 4(ns-1)ds untuk penampang dengan jumlah penghubung geser jenis paku sama dengan ns pada arah melintang dengan ds adalah diameter penghubung geser jenis paku tersebut.

Jika digunakan dek gelombang metal sebagai acuan tetap yang membentang antara balok melintang dan balok memanjang atau balok induk, maka acuan itu harus dirancang dapat memikul berat sendiri beton bertulang (termasuk yang ada didalam gelombang), beban konstruksi 2400 N/m2 dan berat sendiri dek gelombang. Acuan harus masih elastis akibat beban-beban tersebut. Lendutan yang timbul akibat bebana mati tidak boleh melampaui L/180 atau 13mm untuk bentang acuan L≤3,00 m. atau L/240 atau 19mm, untuk L>3,00 m.

Dalam perencanaan dek lantai gelombang, kuat lentur rencana dari suatu konstruksi komposit yang terdiri dari pelat beton yang diletakkan di atas dek baja bergelombang yang ditumpu pada balok baja dihitung dengan menggunakan prinsip-prinsip komposit dengan memperhatikan hal-hal berikut.

Dek baja yang mempunyai tinggi nominal gelombang tidak lebih dari 75 mm. Lebar rata-rata dari gelombang wr, tidak boleh kurang dari 50 mm, dan tidak boleh lebih besar dari lebar bersih minimum pada tepi atas dek baja

1) Pelat beton harus disatukan dengan balok baja melalui penghubung geser jenis paku yang dilas, yang mempunyai diameter tidak lebih dari 20 mm. Penghubung geser jenis paku dapat dilas pada dek baja atau langsung pada balok baja. Setelah terpasang, ketinggian penghubung geser jenis paku tidak boleh kurang dari 40 mm di atas sisi dek baja yang paling atas

2) Ketebalan pelat beton di atas dek baja tidak boleh kurang dari 50mm.

Penghubung geser dapat dari jenis paku baja berkepala dengan panjang dalam kondisi terpasang tidak kurang dari 4 kali diameternya atau berupa penampang baja kanal gilas. Massa jenis pelat beton yang digunakan pada struktur balok komposit dengan penghubung geser tidak boleh kurang dari 1500 kg/m3.

Gambar 2-6 : penghubung geser jenis kanal dan paku

Kuat nominal penhubung geser untuk jenis paku yang ditanam dalam pelat beton masif adalah :

Qn = 0,5 Asc f’c Ec ≤ Asc fu Keterangan:

Asc adalah luas penampang penghubung geser jenis paku, mm2 fu adalah tegangan putus penghubung geser jenis paku, MPa Qn adalah kuat nominal geser untuk penghubung geser, N

Untuk penghubung geser jenis paku yang ditanam di dalam pelat beton yang berada di atas dek baja bergelombang, suku 0,5Asc fc 'Ec di atas harus dikalikan dengan faktor reduksi rs dengan persamaan sebagai berikut:

rs= ≤1,0 untuk dek baja tegak lurus balok rs=0,6 untuk dek baja searah balok dimana:

rs adalah faktor reduksi

Nr adalah jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang pelat berprofil di perpotongannya dengan balok

Hs adalah tinggi penghubung geser jenis paku ≤ (hr + 75 mm) hr adalah tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil wr adalah lebar efektif gelombang pelat baja berprofil

Untuk menahan pengaruh ungkitan, dek baja harus diangker pada unsur-unsur penumpu dengan jarak antar angker tidak lebih dari 450 mm. Jenis angker yang boleh digunakan dapat berupa penghubung geser jenis paku, kombinasi penghubung geser jenis paku dengan las titik, atau jenis lainnya

Sedangkan kuat nominal penghubung geser kanal yang ditanam di dalam pelat beton masif adalah:

Qn=0,3(tf +0,5tw)Lc

Lc adalah panjang penghubung geser kanal, mm tf adalah tebal pelat sayap, mm

tw adalah tebal pelat badan, mm

Jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah yang dibatasi oleh titik-titik momen lentur maksimum, positif atau negatif, dan momen nol yang berdekatan adalah sama dengan gaya geser horizontal total yang bekerja.

Kecuali ditentukan lain, penempatan penghubung geser yang diperlukan pada daerah yang dibatasi oleh titik-titik momen lentur maksimum dan momen nol yang berdekatan harus didistribusikan secara merata pada daerah tersebut. Namun, jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah yang dibatasi oleh lokasi beban terpusat dan momen nol yang terdekat harus sesuai jumlahnya dengan yang dibutuhkan untuk mengembangkan momen maksimum yang terjadi di lokasi beban terpusat tersebut. Penghubung geser harus mempunyai selimut beton pada arah lateral setebal 25 mm, kecuali untuk penghubung geser yang dipasang pada gelombang-gelombang dek baja bergelombang.

Diameter penghubung geser jenis paku tidak boleh lebih besar dari 2,5 kali ketebalan pelat sayap penampang di mana penghubung geser jenis paku tersebut dilaskan, kecuali yang terletak di atas pelat badan penampang. Jarak minimum antara penghubung-penghubung geser tidak boleh kurang dari 6 kali diameter di sepanjang sumbu longitudinal balok penumpu dan tidak boleh kurang dari 4 kali diameter di sepanjang sumbu tegak lurus terhadap sumbu longitudinal balok penumpu. Untuk daerah di antara gelombang-gelombang dek baja bergelombang, jarak minimum antar penghubung-penghubung geser tersebut dapat diperkecil menjadi 4 kali diameter ke semua arah. Jarak maksimum antara penghubung geser tidak boleh melebihi 8 kali ketebalan pelat total.

2.2.2. Rangka Jembatan

Dalam perencanaan rangka baja Jembatan rangka, panjang rangka dalam mengontrol tekuk dan gaya tarik harus menggunakan panjang efektif. Panjang efektif Le dimuat dalam tabel berikut :

Tabel-1 : Panjang tekuk rangka batang

2.2.3. Gelagar Jembatan

Pada jembatan rangka baja umumnya dipasang gelagar yang berada dibawah lantai jembatan. Gelagar ini berfungsi untuk membagi beban dan membagi bentang lantai jembatan sehingga dapat dihasilkan profil lantai jembatan yang minimum dan mengurangi pengaruh lendutan pada lantai jembatan. Terdapat dua buah gelagar yang saling tegak lurus yaitu gelagar memanjang (searah bentang jembatan) dan Gelagar melintang (tegak lurus arah bentang jembatan)

2.2.4. Ikatan Angin

Ikatan angin merupakan struktur sekunder yang berguna meneruskan beban angin kepada struktur induk rangka jembatan. Ikatan angin dapat ditempatklan di bagian atas struktur jembatan (rangka tertutp) dan dibawah lantai jembatan.

2.2.5. Abutmen Jembatan

Abutment merupakan kepala jembatan dan tempat perletakan jembatan. Abutment biasanya terbuat dari beton bertulang yang dicor di tempat pembuatan jembatan, abutment juga berfungsi sebagai pile cap (poer) untuk menempatkan pondasi tiang pancang pada jembatan.

2.2.6. Pondasi Jembatan

Pondasi merupakan struktur paling bawah dari jembatan yang berguna untuk menyalurkan beban yang bekerja pada jembatan kepada tanah dan menjaga agar tidak terjadi penurunan tanah. Pada umumnya pondasi jembatan rangka baja menggunakan tiang pancang dan bore pile untuk pondasinya. Pada proyek Tugas akhir ini bore pile yang digunakan jenis beton bertulang diameter 60 cm.

2.3. Beban Jembatan

Struktur Jembatan baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan sebagai berikut:

2.3.1. Beban mati (Berat sendiri)

Semua beban tetap yang berasal dari berat sendiri Jembatan atau bagian Jembatan yang ditinjau termasuk semua unsur Jembatan yang dianggap merupakan satu kesatuan tetap dengannya. Beban mati Jembatan terdiri dari berat masing-masing setiap struktur dan

elemen-elemen nonstruktural. Masing-masing berat elemen ini harus dianggap sebagai aksi yang terintegrasi pada waktu menerapkan faktor beban biasa dan yang terkurangi. Perencana Jembatan harus menggunakan kebijaksananya dalam menentukan elemen-elemen tersebut.

Beban mati ditentukan dengan mengalikan luas/volume bahan dengan berat satuan material tersebut. Berat beberapa material dimuat dalam tabel:

Tabel-2 : Berat isi untuk beban mati

No Bahan Berat/satuan isi

(KN/m3)

Kerapatan masa (kg/m3)

1 Campuran aluminium 26.7 2720

2 Lapisan permukaan beraspal 22.0 2240

3 Besi tuang 71.0 7200

4 Timbunan tanah dipadatkan 17.2 1760

5 Kerikil dipadatkan 18.8-22.7 1920-2320

6 Aspal beton 22.0 2240

7 Beton ringan 12.25-19.6 1250-2000

8 Beton 22.0-25.0 2240-2560

9 Beton prategang 25.0-26.0 2560-2640

10 Beton bertulang 23.5-25.5 2400-2600

11 Baja 77.0 7850

12 Batu pasangan 23.5 2400

13 Besi tempa 75.5 7680

14 Pasir kering 15.7-17.2 1600-1760

2.3.2. Beban Hidup (beban kendaraan)

Menurut Bridge Management System 1992 (BMS’92) Semua beban yang berasal dari berat kendaraan-kendaraan lalu lintas atau pejalan kaki yang dianggap berkerja pada Jembatan. Seluruh baban hidup, arah vertikal atau horizontal akibat aksi kendaran termasuk hubungannya dengan pengaruh dinamis, tetapi tidak termasuk akibat tumbukan.

Beban lalu lintas untuk perencanaan Jembatan terdiri atas beban lajur ”D” dan beban truk ”T”. Beban lajur ”D” bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada Jembatan yang ekivalen dengan satu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah beban lajur ”D” yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan itu sendiri, Secara umum beban ”D” akan menjadi beban penentu dalam perhitungan Jembatan yang mempunyai bentang sedang sampai panjang, sedangkan beban ”T” digunakan untuk bentang pendek dan lantai Jembatan.

Dalam keadaan tertentu beban ”D” yang harganya telah diturunkan dan dinaikkan dapat digunakan. Beban lajur ”D” terdiri dari beban tersebar merata garis dan terbagi rata seperti terlihat dalam gambar 2-7

Gambar 2-7 : Intensitas beban D

Beban garis P = 12 ton (belum termasuk kejut), sedangkan beban terbagi rata dengan intensitas ”p” ton per meter jalur memiliki nilai tergantung pada panjang Jembatan, dimana besar ”p” ditentukan oleh sebagai berikut :

P=2,2 ton/m- (l-30m) untuk 30m<l<60m

P=1,1 ton/m untuk l>60m

Dimana l=panjang bentang dalam meter

Dalam perencanaan muatan D untuk suatu Jembatan berlaku ketentuan bahwa apabila Jembatan tersebut mempunyai lebar lantai kenadaraan lebih dari 5,5m. Muatan D sepenuhnya harus berlaku pada lebar jalur sebesar 5,5 m, sedangkan lebar selebihnya hanya dibebani 5% dari muatan D tersebut, sebagaimana dijelaskan pada gambar berikut :

Gambar 2-8 : distribusi beban D untuk lebar penampang Jembatan

Beban truk ”T” adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari 2 bidang kontak pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi roda kendaaran berat. Hanya satu truk ”T” diterapkan per lajur lalu lintas.

Pembebanan truk ”T” terdiri dari kendaraan truk semi–trailer yang memiliki susunan dan berat seperti terlihat terlihat dalam gambar 2-9. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi beban yang sama besar yang merupakan bidang kontak antara permukaan ban dengan bidang lantai. Jarak antar 2 as tersebut dapat diubah-ubah antara 4,0m sampai 9,0m untuk mencapai pengaruh terbesar pada arah memanjang Jembatan.

Muatan ”T” umumnya digunakan untuk Jembatan bentang pendek atau sistem lantai kendaraan Jembatan, penyebaran muatan terlihat dalam gambra berikut:

Gambar 2-9 : distribusi beban T

2.3.3. Beban Angin

Pada Jembatan, angin menimbulkan tekanan pada pihak sisi angin(windward) dan hisapan pada sisis dibelakang angin(leeward). Bridge Management System 1992 (BMS’92) menetapkan tekanan angin sebesar 100kg/m2 pada Jembatan ditinjau berdasarkan bekerjanya muatan angin horizontal terbagi rata pada bidang vertikal Jembatan, dalam arah tegak lurus dalam arah sumbu memanjang Jembatan.

Jumlah luas bidang vertikal Jembatan yang dianggap terkena oleh angin ditetapkan sebesar satu setengah kali jumlah luas bagian sisi Jembatan. Apabila ada muatan hidup Jembatan, maka luas tersebut ditambah dengan luas bidang verikal muatan hidup yang tidak terlindung oleh bagian sisi Jembatan. Bidang vertikal muatan hidup ditetapkan sebagai suatu

bidang yang mempunyai tinggi menerus sebesar 2 meter diatas lantai kendaraan,. Dalam memperhitungkan jumlah luas bagian Jembatan setap sisi dapat digunakan sebagai berikut:

a. untuk Jembatan berdinding penuh diambil sebesar 100% terhadap luas bidang Jembatan yang bersangkutan.

b. Untuk Jembatan rangka diambil sebesar 30% terhadap luas bidang sisi Jembatan.

2.3.4. Kejut

Istilah kejut seperti biasa yang digunakan dalam perencanaan Jembatan menyatakan pengaruh dinamis dari beban-beban yang bekerja secara tiba-tiba. Dalam pembangunan suatu Jembatan, bahan-bahan ditambahkan secara perlahan-lahan. Orang yang memasuki suatu Jembatan juga dianggap beban bertahap, beban mati merupakan beban statis, dan tidak mempunyai pengaruh lain disamping beratnya sendiri, sehingga tidak mempunyai pengaruh terhadap kejut, namun beban hidup bisa statis atau dinamis.

American association of state highway and transportatipn officials (AASHTO) menyatakan secara empiris bahwa kejut yang dinyatakan sebagai bagian dari beban hidup adalah :

I = ≤ 0.30

Dimana : l dalam ft adalah panjang bagian bentangan yang dibebani untuk mendapatkan pegaruh maksimum pada Jembatan. Karena kendaraan berjalan langsung pada bagian atas(upperstructure), semua bagian Jembatan mengalami getaran dan harus direncanakan dengan memperhitungkan kejut.

2.3.5. Gaya rem

Deselerasi rem dapat menjadi sebesar 1 g dalam keadaaan berat modern dan demikian beban rem minimum telah dipilih sebagai perkiraaan ekivalen untuk kendaraan

berat tunggal yang mengerem pada deselerasi tersebut. Gaya rem untuk pembebanan lajur majemuk dipengaruhi oleh dua pertimbangan:

1. Kemungkinan menurun bahwa beban lalu lntas kritik terjadi dalam lebih satu lajur pada saat yang sama.

2. Kemungkinan menurun bahwa kendaraan dalam semua lajur terbebani mengerem bersama.

Karena alasan tersebut, rencana untuk struktur lajur majemuk telah dipilih sama untuk struktur lajur satu jalur. Untuk Jembatan panjang, kemungkinan bahwa semua kendaraan dalam lajur mengerem bersama adalah tidak wajar dan suatu batas atas sebesar 500kn untuk gaya rem memanjang pada struktur telah dipilih.

2.4. Persamaan Perecanaan 2.4.1. Batang Tarik

Tegangan rata-rata pada suatu penampang yang melalui lubang dari suatu batang tarik, tidak boleh lebih besar dari 0,75 kali tegangan dasar. Tegangan rata-rata tersebut dihitung dengan persamaan :

σr

=

dimana :

N = gaya normal tarik pada batang tersebut

An = Luas penampang bersih terkecil antara potongan 1-3 atau 1-2-3

Gambar 2-10 : contoh potongan lubang pada pelat Potongan 1-3: Ant =Ag- ndt

Potongan 1-2-3: Ant =Ag- ndt + Σ

Keterangan:

Ag adalah luas penampang bruto, mm2 t adalah tebal penampang, mm

d adalah diameter lubang, mm

n adalah banyaknya lubang dalam garis potongan

s adalah jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen struktur, mm u adalah jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur Dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang kekomponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang maka tidak ada pengurangan pada komponen struktur akibat lubang maka: Ag = A , adalah luas penampang bruto komponen struktur.

Tegangan-tegangan pada batang tarik didapat dari gaya tarik yang bekerja dibagi dengan luas penampang bersih. Tegangan tersebut harus tidak boleh lebih besar dari tegangan dasar untuk penampang tidak berlubang, dan tidak boleh leboih besar dari 0,75 kali tegangan dasar untuk penampang berlubang. Sedangkan kelangsingan baja tarik baja profil untuk

konstruksi utama harus lebih kecil dari 240, untuk konstruksi sekunder harus lebih kecil dari 300. Ketentuan di atas tidak berlaku untuk batang bulat dalam tarik.

2.4.2. Batang Tekan

Batang-batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga terjamin stabilitasnya(tidak ada bahaya tekuk). Hal ini diperlihatkan dengan persamaan :

= σdasar Dimana :

N = gaya tekan pada batang tersebut A = Luas penampang batang

σizin = tegangan izin profil

= faktor tekuk yang bergantung pada kelangsingan (λ) dan macam bajanya. Harga dapat ditentukan dengan persamaan :

λ

g

=

π

=

π

=

91.28

λ

s

=

untuk λs ≤ 0,183 = 1 untuk 0,183 < λs < 1 =

untuk λs ≥ 1 = 2,381 λs2 kelangsingan pada batang dicari dengan persamaan : λ =

dimana :

Lk = panjang tekuk batang tersebut i = jari-jari kelembaman batang tersebut

Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan λ=Lk/i dibatasi sebesar 200. Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas kelangsingan batang tekan.

BAB III

PENGAMBILAN DAN PENYAJIAN DATA

Pada awal sebelum dibangunnya Jembatan rangka Australia ini, terdapat Jembatan lama yang masih berfungsi, posisi as Jembatan baru adalah di sebelah kanan Jembatan lama ditinjau dari arah medan. Tujuan utama pembangunan Jembatan ini adalah untuk kelancaran sarana transportasi mennghubungkan kota medan dengan kabupaten Deli serdang yang semakin meningkat. Karena akan ditingkatkannya pelayanan Jembatan di Sumatera Utara dengan meningkatkan kecepatan dan frekuensi kendaraan lalu lintas, sehingga Jembatan yang sudah ada tidak dapat dipertahankan, hal ini disebabkan Jembatan hanya dilalui oleh satu arah dan baja yang telah korosi. Terkait hal tersebut diatas salah satu kebijaksanaan pemerintah propinsi Sumatera Utara dimana Dinas Jalan dan Jembatan, Unit Penanganan Rehabilitasi/Pemeliharaan Jalan dan Jembatan (UPRPJJ) Medan yang bertanggung jawab atas pendanaan dan pelaksanaan pembangunan/peningkatan/pemeliharaan berkala serta pengawasan pekerjaan “Penggantian Jembatan Tanjung Selamat Medan Uk 60m’ di Kabupaten Deli Serdang” member kepercayaan kepada PT. BONAFINDO CONSULTANT untuk melaksanakan pekerjaan pengawasan/supevisi.

Data-data yang telah di peroleh dari pihak terkait pada saat pelaksanan pembangunan Jembatan Tanjung Selamat antara lain: lokasi Jembatan, mutu baja, mutu beton, pembebanan Jembatan, dan dimensi rencana Jembatan. Lokasi Jembatan digunakan untuk menentukan bentang Jembatan dan kelas Jembatan yang berhubungan dengan frekuensi lalu lintas yang lewat pada Jembatan, mutu bahan untuk penentuan kekuatan dasar bahan tersebut, pembebanan Jembatan berguna untuk menentukan intesitas beban yang akan dipikul Jembatan, dan dimensi rencana berguna untuk membandingkan hasil perhitungan.

1.1. Posisi Jembatan

Posisi rencana Jembatan terletak di perbatasan antara Kota medan dengan Kab. Deli Serdang, yang menghubungkan simpang melati dengan Tanjung anom, di sungai Belawan. Saat ini pada lokasi tersebut dihubungkan dengan satu buah Jembatan rangka baja dengan lebar 3 meter, dan dalam keadaan kondisi tidak baik.

1.2. Geometris Jembatan

Adapun informasi tentang Jembatan yang akan dibangun adalah sebagai berikut : - Panjang Jembatan : 60 meter

- Jumlah bentang : 1 (satu) - Lebar jalur kendaraan : 2 x 3 meter - Lebar total Jembatan : 7 meter - Konstruksi Jembatan : rangka baja

- Lantai Jembatan : Pelat Beton Bertulang

- Abutment : Beton Bertulang

- Pondasi : Bore Pile Beton Bertulang diameter 60 cm. - Konfigurasi Pondasi : 3 baris x 5 kolom

1.3. Mutu Bahan

Jembatan menggunakan profil baja dengan tegangan putus fu = 450MPa dan tegangan leleh fy=345Mpa untuk rangka utama dan baja fy=240Mpa untuk komponen sekunder (ikatan angin, sandaran, guard rail). dalam kondisi beban layan menurut American Institute of Steel Construction(AISC 2005) untuk mendapatkan tegangan izin maka tegangan leleh baja direduksi dengan faktor sebesar 1,5. beton yang digunakan memiliki mutu K350 dan

sambungan titik buhul menggunakan baut mutu tinggi Grade 8.8 dangan tegangan putus fu = 880 Mpa dan Tegangan leleh fy = 640 Mpa.

BAB IV

PERENCANAAN DIMENSI JEMBATAN

Perhitungan dimensi rangka Jembatan didasarkan atas beban yang sama dari rencana beban sebenarnya dilapangan. Jembatan yang direncanakan terdiri dari 2 variasi, dimana kedua Jembatan didesain dengan konsep beban layan. Pembebanan yang digunakan dalam perhitunga yaitu nilai terbesar antara (DL + LL) x 30% atau DL + LL + WL dimana D = beban mati (berat sendiri Jembatan), L = beban hidup berupa berat kendaraan dan W = beban angin. Perhitungan gaya pada rangka Jembatan menggunakan garis pengaruh dan akan dikontrol dengan program komputer SAP 2000.

4.1. Perencanaan Lantai Jembatan

Lantai Jembatan direncanakan dengan Corrugate Steel Plate (CSP) menggunakan deck baja gelombang dan pelat beton.

D16-150

30mm

60mm 60mm

100mm

110mm 110mm

660mm

220mm

Gambar 4-1 : potongan penampang lantai Jembatan mutu beton f’c = 30 Mpa

mutu baja tulangan BJTD 40 ; fy = 400 Mpa

Lantai Jembatan direncanakan komposit, sehingga deck baja dapat diidealisasikan sebagai tulangan tarik pada beton bertulang.

Untuk lantai Jembatan menggunakan beban “T” sebesar 20 ton: a. Berat sendiri untuk setiap lantai selebar 660mm :

• Aspal beton (75mm) : 0,075m . 0,66m . 2000 kg/m3 = 99kg/m’

• Lantai beton (10cm) : 0.1m . 0,66m . 2400 kg/m3 = 237,6kg/m’

• Baja gelombang (4mm) : 0,004m . 0,88m . 7850 kg/m3 = 276,32 kg/m’ qt = 612,92 kg/m’

+

4.2. Perencanaan Gelagar Jembatan 4.2.1. Gelagar Memanjang Perhitungan beban

1. Beban mati

• Lantai beton : (0,1m . 7m. + 0,5m. 0,1m . 7m) 2400kg/m’ = 2520 kg/m’

• Dek baja : 0.04m . 7,0m . 7850 kg/m3 = 2198 kg/m’

• Gelagar baja (taksir 75kg/m’) : 5 . 75 kg/m’ = 375 kg/m’

Untuk 1 buah gelagar memanjang, qbs = 1018,60 kg/m’ +

qbs =5093 kg/m’

Mqbs = 1018,60 kg/m’(5)2 = 3183,125 kgm

2. Beban kendaraan

Muatan D terpusat Po = 12 ton/jalur dan muatan merata qo = 2,2 ton/m/jalur. Po = 12 ton/jalur

P = 2. 12 ton + . 0,5 . 12 ton = 25,091 ton

q = 2 . 2,2 ton/m + .0,5 . 2,2 = 4,6 ton/m’

untuk 1 buah gelagar memanjang, P = 5,0182 ton ; q = 0,92 ton/m’

koeffisien kejut (µ) = 1+

=

1,361

Ml = 1,364 (1/4 . 5018,2 kg + 1/8 920 kg/m 52 ) = 1.247,7531 kgm = 1.247.753,1kgcm 3. Beban tambahan

• Aspal beton (5mm) : 0.005m . 6m . 2000kg/m3 = 60 kg/m’

• Trotoar (25cm) : 0,25m . 0,5m . 2400 kg/m3 = 300 kg/m’

• Sandaran dan profil baja lainnya (taksir) = 125 kg/m’

• Beban hidup trotoar : 2 . 0,5m . 60% . 500kg/m’ = 300 kg/m Q th = 1325 kg/m’

+

untuk 1 buah gelagar memanjang, qbs = 265 kg/m’

Mth = 1/8 . 265 . 52 = 828.125 kgm M total = Mq + Mll + Mth

= 318312.5 kgm + 16488.781 kgm + 82812.5 kgm = 16488.781 kgm Momen yang diperhitungkan sebesar 75% Mtot

Maka, M = 75% 16488.781 kgm = 12366.58575 kgm Coba profil I tersusun

Gambar VI-2 : penampang gelagar memanjang A profil = 150 . 12 + 300 . 8 + 150 . 12 = 6000mm2 Ix = 10565.28 cm4

Wxn = 554.3513 cm3

σ = =

=

2230.821kg/cm2<(2400 kg/cm2)

4.2.2. Gelagar Melintang 1. Beban mati

Lantai beton : (0,1m . 7m. + 0,5m. 0,1m . 7m) 2400kg/m’ = 2520 kg/m’ Dek baja : 0.04m . 7,0m . 7850 kg/m3 = 2198 kg/m’ Berat gelagar memanjang : 5 . 47,1 kg/m’ = 235.5 kg/m’ Gelagar melintang (taksir) : 300 kg/m’ =

qbs = 5253.5 kg/m’ 300 kg/m’

Panjang gelagar memanjang = 5,0 m ; Panjang gelagar melintang = 7,20 m

Beban ekivalen (qek) qek

=

=

3648,264 kg/m’ Mqbs = 1/8 qek (7,2)2 = 1/8 3648,264 kg/m = 23640.75 kgm

M = 75% Mqbs = 17730.563 kgm

Po= 12 ton/jalur

P = 2. 12 ton + . 0,5 . 12 ton = 25,091 ton

qo = 2,2 ton/m/jalur.

q = 2 . 2,2 ton/m + .0,5 . 2,2 = 4,6 ton/m’

untuk 1 buah gelagar memanjang, P = 5,0182 ton ; q = 0,92 ton/m’

koeffisien kejut (µ) = 1+

=

1,350

qll = 5,0182 ton + q = 0,92 ton/m’ = 9,6128 ton = 9612,8 kg

qek

=

=

6679,31 kg/m’

Mll = 1/8 6679,31 kg/m’ 7,22 1,350 = 58430,565 kgm 3. Beban tambahan

Aspal beton (5mm) : 0.005m . 6m . 2000kg/m3 = 60 kg/m’ Trotoar (25cm) : 0,25m . 0,5m . 2400 kg/m3 = 300 kg/m’ Sandaran dan profil baja lainnya (taksir) = 125 kg/m’ Beban hidup trotoar : 2 . 0,5m . 60% . 500kg/m’ = 300 kg/m

qth = 1325 kg/m’ +

Untuk panjang gelagar melintang = 7,20 m ; qek

=

=

920,139 kg/m’

Mth = 1/8 920,139 7,22 = 5962.5 kgm

Mtotal = 58430.565 + 5962.5 = 64393.065 kgm

M = 75% Mtotal = 0,75 64393,065 kgm = 48294.79875 kgm Coba penampang komposit

Lebar effektif beton ;

• beff = jarak gelagar = 600 cm

• beff = 12 tbeton = 240 cm

yang menentukan adalah harga paling kecil yaitu beff = 175 cm Fpr = 10800 cm4 ; Mutu beton K300, maka harga n = 8

Luas ekivalen pengganti (Feq) ; Feq =

=

=

437,5 cm2 Garis netral

Ybc =

Ybc =

= 62.243 cm

Yac = 82.4 cm-64.243 cm = 18.157 cm Ixc = Ix baja + F baja (Ybc-31)2 + Feq (Yac-10)2

Ixc = 1/12 603 + 2 {1/12 20 1.23 + 20 (1.2) (31.2)2} + 108 (64.243-31.2)2 + 437.5(8.157)2 Ixc = 211759.367 cm4

kontrol tegangan terjadi

σa =

+

pada tepi atas

σa

=

+

σa

=

900.4696 kg/cm2 < 2400 kg/cm2

σb = Pada tepi bawah

σb =

σa =

+

Pada tepi bawah gelagar baja

σa

=

+

σa = 2318.0884 kg/cm2 < 2400 kg/cm2

Berat gelagar memanjang = 5 (60)m (47.1)kg/m’ = 14130 kg Berat gelagar melintang = 13 (7.2)m (84.78)kg/m = 7935,408 kg

G = 22065.408 kg +

4.3. Perencanaan Shear Connector (penghubung geser)

Shear connector pada gelagar melintang direncanakan dari jenis baut(stud) dengan Ø = 24mm dan Hs =14mm

Beban ekivalen yang bekerja pada gelagar melintang, qek = 6.6791 kg/m’ untuk menghitung gaya lintang pada gelagar melintang, panjang bentang dibagi menjadi 6 bagian, sesuai dengan letak gelagar memanjang.

Pembebanan

Hs/d = 14/2.4 = 5.83 > 5.5 Qn = 55 d2(σbk)1/2

= 55 (2.4)2 (100)1/2 = 3168 kg

Setiap baris dipakai 2 buah baut : Qn = 6336 kg

Ixcomp = 211579.367 cm4 ; Feq = 437.5cm2 ; Z = 18.157cm

= 437.5cm2 . 18.157cm = 7943.6875 cm3

D =

D =

D =

Jika t = 6 cm--- D = 28150.389 kg > 24044.76 kg Jika t = 8 cm--- D = 21112.792 kg > 20037.3 kg Jika t = 16 cm--- D = 10556.396 kg > 10018.65 kg Daerah 1-2 : jarak stud rata-rata 6 cm s/d 8 cm

Daerah 2-3 : jarak stud rata-rata 8 cm s/d 16 cm Daerah 3-4 : jarak stud rata-rata 16 cm s/d 30 cm Perhitungan panjang batang rangka Jembatan

 Batang horizontal atas = 5000mm

 Batang horizontal bawah = 5000mm

 Batang vertikal = 6000mm

 Batang diagonal = 1250mm

4.4. Perencanaan Gelagar Induk 4.4.1. Perhitungan Beban Jembatan 4.4.1.1. Berat Sendiri

Berat sendiri gelagar induk menurut buku Jembatan (Ir.H.J. Struyk) dapat dihitung dengan rumus :

g = 84000kg

Berat trotoar = 2 . 0,5m . 0,25m . 2400kg/m3 . 60m = 36000 kg Berat gelagar memanjang = 5 . 47,1kg/m . 60m = 14130 kg Berat gelagar melintang = 13 . 84,78kg/m . 7,2m =7935, 408 kg

Berat ikatan angin + 30% = 17449,939 kg

Berat lantai Jembatan dan aspal

- Aspal = 0,005 . 60m . 2200kg/m3 . 60m = 36000 kg - Beton = (0,1m 2400kg/m3 + 0,1m 0,5 2400kg/m3) 7m 60m = 151200 kg - Baja gelombang = 0,004 7m 60m 7850kg/m3 = 13188 kg Berat sandaran Jembatan (80kg/m) = 80kg/m . 2 . 60m

Total berat beban mati = 370503,347 kg = 9600 kg

Untuk 1 buah gelagar induk Q = 185251,6735 kg q = 3087,528 kg/m reaksi pada kedua ujung (RA dan RB) = 99625,837 kg

buhul tengah = = 7410,067 kg ; buhul ujung = 3705,033 kg

4.4.1.2. Beban Angin

Beban angin direncanakan sebesar 100 kg/m2 qangin = 100kg/m2 + 50% angin hisap

Angin diperhitungkan terhadap Jembatan berisi kendaraan

Untuk bidang vertikal Jembatan yang tidak terkena bidang kendaraan (Wbr), luas sisi Jembatan rangka yang diperhitungkan hanya 30%

Angin vertikal

Wbr = 1,5 . tekanan angin . 30% (3,2m . 60m)

Wbr = 1,5 . 100kg/m2 . 120m2 Wbr = 8640 kg

Wm = 1,5 . tekanan angin . (0,8m . 60m) Wm = 1,5 . 100kg/m2 . 0,8m . 60m Wm = 7200 kg

K . 7,2m = Wbr 4,4m + Wm 1,8m + Wr . 0,4m

K . 7,2m = 8640kg . 4,4m + 18000kg . 1,8m + 7200kg . 0,4m = 10180 kg

Gaya angin vertikal yang diterima satu gelagar induk pada seluruh panjang bentangnya adalah 10180kg

Reaksi pada kedua perletakan = K/2 = 5090 kg Gaya angin vertikal pada buhul tenga h =

= 407,20 kg

Pada buhul ujung = 203.6 kg

Reaksi pada perletakan akibat angin vertikal = RA

= 0,05495 RA Maka gaya batang akibat angin vertikal sebesar 0,42556 dikalikan dengan gaya batang akibat berat sendiri

Ha = Wbr .

+

Wm .

+

Wr . Angin Horizontal

Ha = 8640kg .

+

18000kg .

+

7200kg . = 12216 kg

Hb = Wbr .

+

Wm .

+

Wr . = 21624 kg

Gaya horizontal angin pada kedua ujung = = 1018 kg Ikatan angin atas

Gaya horizontal angin pada buhul tengah = 509 kg Ikatan angin bawah

Gaya horizontal angin pada kedua ujung = = 1663,385 kg

4.4.1.3. Beban Kendaraan

Panjang Jembatan 60m, untuk bentang 30m ≤ L ≤ 60m qo =

=

= 1,65 t/m Maka untuk 2 jalur

Q = 2 . 1,65 t/m+ . 0,5 . 1,65t/m = 3,45 t/m

Beban terpusat (Po) = 12 ton/jalur. Untuk 2 jalur

P = 2 . 12 ton+ . 0,5 . 12 ton = 12,5455 ton

4.4.1.4. Beban tambahan

Beban hidup trotoar = 500 kg/m2 diperlukan sebesar 60%

qth = 60% . 500kg/m2 (2 . 0,5m) = 300kg/m untuk 1 gelagar induk qth = 0,15 t/m

koeffisien kejut (µ) = 1+

=

1,182

P . µ = 12.5455 ton . 1,182 = 14,8288 ton Q . µ = 1,725 t/m . 1,182 = 2,03895 t/m

4.5. Dimensi Rangka Baja Jembatan Warren Truss

4.5.1 Batang Atas

Rangka pada bagian atas merupakan batang tekan dimana panjang bentang sebesar 250 cm dan titik pertemuan rangka dianggap sendi. Variasi dimensi pada rangka batang tersebut adalah sebagai berikut :

Batang 7

• P(-) = 432807,850 kg

• Lk = 250. 1 = 250 cm

•

σ

l = 345 MPa

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 Mpa

beban tetap + 30% = 1,3 . 432807,850 kg = 562650,179 kg beban sementara = 458713,927 kg

beban tetap + 30% ≥ beban sementara, maka yang menentukan adalah beban tetap + 30% coba profil

Gambar 4-3 : penampang melintang batang 7 Fprofil = 2.(30).1,2 + 50.1,4 + 4.13,62 = 196,48 cm2

Ya =

Ya = 10,806 cm

Yb = 31,4 – 10,806 = 20,593 cm

Ix = 1/12 50 1,43 + 50 1,4 (10,806 – 0,7)2 + 2.{1/12 1,2 303 + 1,2 30 (15+1.4 – 10,806)2} + 2 (129) + 2 (13,62) (10,806 - 1,4 - 2,71)2 + 2 (129) + 2 (13.62) (20,593 - 2.71)2

Perhitungan inersia

Ix = 25262,446 cm4

ix =

=

= 11,339 cm

λ

x = =

= 22,048

λ

g

=

π

=

π

=

91,28

λ

s

=

=

=

0,241

untuk 0,183 ≤

λ

s ≤ 1, maka = = 1,043

Gaya pikul: Nx = Fprof

= 196,48

Nx = 451974,828 kg > 432807,850 kg

Iy = 1/12.1,4.(50)3+2.{1/12.30.(1,2)2+30.(1,2).(15+0,6)2}+4.(129)+4.(13,62)(15+1,2+2,71)2 Melentur ke sumbu Y

Iy = 52111,293 cm4

iy =

=

= 16,285 cm

λ

g

=

π

=

π

=

91.28

λ

1

=

=

=

0.168

untuk 0.183 ≤

λ

1 ≤ 1, maka = = 1.0 Gaya pikul: Ny = Fprof = 196.48

Ny = 471552 kg > 432807.850 kg

Pmax = Fprof 1.3 = 196.48 1,3 Akibat beban tambahan

= 613017,60 kg > 458713,9717 kg

Untuk batang atas Jembatan I berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 3 berikut :

Tabel-3 : dimensi batang atas Jembatan warren truss

no. Beban

Masimum (kg) Panjang (m) Tegangan Leleh (kg/cm2) Tegangan izin (kg/cm2) Luas Rencana (cm2)

Gaya Pikul profil (kg)

1 171911.278 5 3450 2400 152.48 341771.374

2 132266.0792 5 3450 2400 152.48 341771.374

3 240641.165 5 3450 2400 152.48 341771.374

4 324605.888 5 3450 2400 158.48 364321.839

5 384407.515 5 3450 2400 169.48 390562.294

6 420689.23 5 3450 2400 185.48 426799.616

7 432807.85 5 3450 2400 196.48 451974.828

Gambar 4-4 : penampang melintang batang 6

Gambar 4-5 : penampang melintang batang 5

Gambar 4-7 : penampang melintang batang 3 dan 2

Gambar 4-8 : penampang melintang batang 1

4.5.2 Batang Bawah

Rangka bagian bawah merupakan batang tarik dan jarak antara pelat buhul rangka tepi atas dan bawah diusahakan sama, agar memudahkan pemasangan-pemasangan batang-batang vertikal.

• P(+) = 424262,305 kg Batang 46

• Lk = 250. 1 = 250 cm

•

σ

l = 345 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

beban tetap + 30% = 1,3 . 424262,305 kg = 551540,996 kg beban sementara = 461348,5899 kg

beban tetap + 30% ≥ beban sementara, maka yang menentukan adalah beban tetap + 30%

Anetto ≥

85% Abruto ≥

Abruto ≥

Abruto ≥ 277,296 cm2 Coba profil

Batang 46

Gambar 4-9 : penampang melintang batang 46 Fprof = 30.1.2 + 2.50.1 + 4.11.1 + 4.(19) = 280 cm2

gaya pikul profil; P = Fnetto.

σ

tr

= 85% Fbruto (0,75.2400kg/cm2) = 0,85.(280cm2).0,75.2400kg/cm2 = 428400 kg > 424262.3049 kg gaya tambahan ; Pmax = Fn

σ

tr 1,3

= 0,85 Fbruto (0,75.2400kg/cm2) 1,3 = 556442,640 kg > 461348,5899 kg

Untuk batang bawah Jembatan warren truss berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 4 berikut :

Tabel-4 : dimensi batang bawah Jembatan warren truss

no. Beban Masimum (kg)

Panjang (m)

Tegangan Leleh (kg/cm2)

Tegangan izin (kg/cm2)

Luas Rencana (cm2)

Gaya Pikul profil (kg)

36 69249.256 5 3450 2400 176.48 206978.4

38 185802.701 5 3450 2400 176.48 206978.4

40 282058.58 5 3450 2400 185.28 283478.4

42 353066.761 5 3450 2400 242.48 370994.4

44 399700.459 5 3450 2400 264 403920

46 424262.304 5 3450 2400 280 428400

Gambar hasil dimensi profil batang bawah Jembatan warren truss adalah sebagai berikut :

Batang 44

Gambar 4-10 : penampang melintang batang 44

Batang 42

Batang 40

Gambar 4-12 : penampang melintang batang 40

Batang 38

Gambar 4-13 : penampang melintang batang 38

4.5.3. Batang Diagonal

Batang diagonal bukanlah batang menerus seperti batang tepi atas dan batang tepi bawah, melainkan merupakan batang-batang tersendiri, yang satu dengan yang lainnya tidak berhubungan. Dengan demikian, dalam mendimensi batang diagonal tidak terikat dengan profil dasar yang mesti sama sebagaimana halnya dalam mendimensi batang tepi atas dan batang tepi bawah. Namun, jarak pelat buhul dimana setiap pelat buhul terdiri dari dua buah

pelat, harus tetap sama agar dalam penyambungan nantinya tidak memerlukan pelat-pelat pengisi sehingga pelaksanaan sambungan lebih praktis.

• P(-) = 164051,964 kg Batang 14

• P(+) = 164051,964 kg

• Lk = 650. 1 = 650 cm

•

σ

l = 345 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

beban tetap + 30% = 1,3.164051,964 kg = 213267,755 kg beban sementara = 168633,5571 kg

beban tetap + 30% ≥ beban sementara, maka yang menentukan adalah beban tetap + 30%

σ

=

≤ 75%

σ

pr kontrol terhadap tarik

85% Abruto ≥

Abruto ≥

Abruto ≥ 107,224 cm2

Batang 14

Gambar 4-14 : penampang melintang batang 14 Fprof = 26.0,8.2 + 4.17 = 109,6 cm2

kontrol tegangan

σtr = =

=

1760,097 kg/cm2 < 1800 kg/cm2

Ix total = (1/12.0,8.263).2 + 4.125+4.17(13-2,58)2 = 10226,662 cm4 kontrol gaya tekan

ix =

=

= 9,660 cm

λ

x = =

= 67,288

λ

g

=

π

=

π

=

91,28

λ

s

=

=

=

0,738 untuk 0,183 ≤

λ

s ≤ 1, maka = = 1,649

maka, Nx = Fprof .

= 109,6 cm2

= 172322,6198 kg > 164051,964 kg Melentur ke sumbu-y

Iy tot = 2.1/12.26.0,83+4.125+26.0,8(15+0,40)2+4.17(15+0,8+2,58)2 = 28407,206 cm4

iy =

=

= 16,099 cm

λ

y = = = 40,374

Ftot = 1/2 .109,6 cm2 = 54,8 cm2 tinjau satu bagian profil

54,8 . ey= 26 . 0,8 . 0,40 + 17 . 2,58 ey = 0,952 cm

Iyo = 1/12.26.0,83+0,8.26.(0,952-0,40)2+2.125+2.17.(2,58+0,8-0,952)2 = 457,883 cm4

iyo =

= = 2,044 cm

λ

1 =

= ≤ 50

n ≥ 6,36 ambil jumlah medan (n)= 7 medan

maka ;

λ

1

=

= 45,429

λ

1y

= (

λ

y 2

+

m/2

λ

1

)

½

λ1y = (40,3742 + 2/2 45,429) ½

λ1y = 60,777

λ

g

=

π

=

π

=

91.28

λ

1

=

=

=

0.665

untuk 0.183 ≤

λ

1 ≤ 1, maka = = 1.521 Gaya pikul: Ny = Fprof = 109,6

Ny = 172938,856 kg > 164051,964 kg Kontrol akibat beban tambahan

Tekan ; Pmax = 168633,5571 kg

Pmax = Fprof.1,3. = 109,6.(1,3)

Pmax = 224820,513 kg > 168633,5571 kg

Tarik ; P max = Fn.(1,3).75%.

σ

pr

=

109,6.(1,3).75%.2400 kg/cm2

Batang 34 mengalami fatique atau kelelahan akibat gaya tekan dan gaya tarik bergantian Batang 32 dan 34

• P(-) = 42661.274 kg

• P(+) = 9942,346 kg

• Lk = 650. 1 = 650 cm

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

Batang 32 dan 34 merupakan batang fatique maka tegangan izin dasar profil baja menjadi ;

σ

’

=

σ

pr(1

- ½

) = 2400 (1

- ½

)

= 2120 kg/cm2 kontrol tegangan

σtr = =

=

163,118 kg/cm2 < (75% . 2120 kg/cm2 = 1590 kg/cm2) Pmax = 256464 kg > 168633,5571 kg

Untuk batang diagonal Jembatan warren truss berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 5 berikut :

Tabel-5 : dimensi batang diagonal Jembatan warren truss

no. Beban Masimum (kg) Panjang

(m)

Tegangan Leleh (kg/cm2)

Tegangan izin (kg/cm2)

A (cm2) Gaya Pikul profil (kg) tarik (+) Tekan (-)

16 0 149739.696 5 3450 2400 101.6 149779.87

18 134947.5008 0 5 3450 2400 101.6 149779.87

20 0 121202.1 5 3450 2400 81.708 113612.697

22 107083.097 0 5 3450 2400 81.708 113612.697

24 0 93129.83 5 3450 2400 71.708 101195.908

26 79044.72 0 5 3450 2400 71.708 101195.908

28 0 66245.88 5 3450 2400 71.708 101195.908

30 64429.161 1336.805 5 3450 2400 71.708 101195.908

32 8909.373 0 5 3450 2400 71.708 101195.908

34 23831.525 23831.53 5 3450 2400 71.708 101195.908

Gambar hasil dimensi profil batang diagonal Jembatan warren truss adalah sebagai berikut :

Batang 16, 18

Batang 20, 22

Gambar 4-16 : penampang melintang batang 20 dan 22

Batang 24,26,28,30,34

Gambar 4-17 : penampang melintang batang 24,26,28,30,dan 34

4.5.4. Batang Vertikal

Batang vertikal dimasukkan kebagian sebelah dalam pelat buhul agar kekauan dan kestabilan sambungan dititik buhul dapat lebih kuat. Dengan demikian, tinggi profil batang vertikal maksimum sama dengan jarak bersih dari pelat buhul.

Gambar 4-18 : Penampang melintang vertikal

4.6. Perhitungan Baut Rangka Jembatan warren truss

Direncanakan sambungan mengggunakan baut dengan diameter baut Øbaut = 24mm, diameter lobang Ølobang = 25mm, dan tebal pelat buhul 15mm.

Kekuatan geser : Pgs = n ¼ π Øbt2 (0.6

σ

bt

)

Perhitungan kekuatan baut

Pgs = ¼ π 2,42 . (0,6 . 4200kg/cm2) = 11394,432 kg Kekuatan desak (tumpu) Pds = Ølob . tmin (1,6 σpr)

Pds = 2,5 (1,5) (1,6 . 2400kg/cm2) = 13824 kg Yang menentukan adalah kekuatan geser baut Pgeser = 11394,432 kg

Pelat penutup Batang 7

Fbr = 50 . 1,4 = 70 cm2

nbaut =

=

= 15 baut (5 baris @ 3 baut)

pelat badan

Fbr = 30 . 1,2 = 36cm2

profil

L

100x100x7 Fbr = 13,62 cm2

nbaut =

=

= 3 baut

Untuk baut Jembatan warren truss berikutnya, hasil perhitungan dimuat dalam table 6 berikut Tabel-6 : jumlah baut Jembatan I

No Beban Maksimum (kg)

Aflens

(cm2)

Abadan (cm 2

) A siku (cm 2

) Baut flens Baut badan Baut profil siku

1 176965.439

2 139705.078 50 24 13.62 11 9 3

3 254547.753 50 24 13.62 11 9 3

4 343525.596 50 27 13.62 11 9 3

5 406905.596 55 30 13.62 12 10 3

6 445608.681 65 33 13.62 14 11 3

7 458713.973 70 36 13.62 15 12 3

14 168633.557 0 16.4 13 0 6 6

15 0 15 20 0 6 0 0

16 153259.617 0 19.2 8.69 0 6 6

18 138817.119 0 19.2 8.727 0 6 6

19 0 15 20 0 6 0 0

20 124621.6321 0 19.2 8.727 0 6 6

22 110290.046 0 19.2 8.727 0 6 6

23 0 15 20 0 6 0 0

24 95976.403 0 16.4 7.527 0 6 6

26 81546.535 0 16.4 7.527 0 6 6

27 0 15 20 0 6 0 0

28 67776.507 0 16.4 7.527 0 6 6

30 66358.648 0 16.4 7.527 0 6 6

31 0 15 20 0 6 0 0

32 42661.274 0 16.4 7.527 0 6 6

34 23831.525 0 16.4 7.527 0 6 6

35 0 15 20 0 6 0 0

36 71285.172 11.7 42 13 3 14 6

38 198406.542 11.7 42 13 3 14 6

40 302851.212 11.7 42 13 3 14 6

42 381308.985 9 42 13 3 15 6

46 461348.589 9 42 13 3 15 6

4.7. Dimensi Rangka Baja Jembatan K-truss 4.7.1. Batang Atas

• P(-) = 420775,791 kg Batang 6

• Lk = 500. 1 = 500 cm

•

σ

l

=

3450 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil Ag = 250.7 cm2 ; iy = 9,75 cm coba profil WF 400 x 400 x 21 x 21

λy =

= = 51,282

λ

g =

π

=

π

=

91.28

λ

s =

=

=

0,562 untuk 0,183 ≤

λ

s ≤ 1, maka = = 1,368

maka, N= Fprof .

= 250,7cm2 .

= 438982,561 kg > 420775,791 kg

Untuk batang atas Jembatan K-truss berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 7 berikut :

Tabel-7 : dimensi rangka atas Jembatan K-truss

no. Beban

Masimum (kg) Panjang (m)

σ

l (kg/cm2)

σ

izin (kg/cm2)

Dimensi A (cm2) Gaya Pikul

profil (kg)

1 0 5 3450 2400 WF 400x200x7x11 72.16 106745.08

2 132248.7665 5 3450 2400 WF 400x300x9x13 120.1 17490.894

3 240450.729 5 3450 2400 WF 400x400x15x15 178.5 309548.04

4 352246.38 5 3450 2400 Wf 400x400x18x18 214.4 374193.781

5 383711.791 5 3450 2400 WF 400x400x13x21 218.7 391113.19

6 420775.7911 5 3450 2400 WF 400x400x21x21 250.7 438982.561

4.7.2 Batang Bawah

Batang bawah merupakan batang tarik dan direncanakan menurut kondisi bruto dan netto, tergantung beban minimum untuk masing-masing kondisi tersebut.

• P(+) = 420775,791 kg Batang 12

• Lk = 500. 1 = 500 cm

•

σ

l

=

3450 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil : Abr = 295,14 cm2 coba profil WF 400x400x18x28

kontrol tegangan

σ = =

=

2234,396 kg/cm2 < 2400 kg/cm2 Untuk batang bawah Jembatan K-truss berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 8 berikut :

Tabel-8 : dimensi rangka bawah Jembatan K-truss

no. Beban

Masimum (kg) Panjang (m)

σ

l (kg/cm2)

σ

izin g/cm2)

Dimensi A

(cm2)

Tegangan (kg/cm2)

7 0 5 3450 2400 WF 400x200x7x11 72.1 0

8 132248.7665 5 3450 2400 WF 400x200x8x13 84.12 2366.108

9 240450.729 5 3450 2400 Wf 400x400x15x15 178.5 2133.358

10 352246.38 5 3450 2400 WF 400x400x13x21 218.7 2326.489

11 383711.791 5 3450 2400 WF 400x400x21x21 250.7 2400

12 420775.7911 5 3450 2400 WF 400x400x18x28 295.4 2234.396

4.7.3. Batang Diagonal

• P(-) = 154218,093 kg Batang 15, 19, 23, 27

• Lk = 500. 1 = 583,10 cm

•

σ

l

=

3450 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil Ag = 120,1 cm2 ; iy = 7,21 cm Gunakan profil WF 400 x 300 x 9 x 14

λy =

=

= 80,874

λ

g =

π

=

π

=

91.28

λ

s

=

=

=

0,885 untuk 0,183 ≤

λ

s ≤ 1, maka = = 1,990

= 154829,129 kg > 154218,093 kg

• P(+) = 154218,093 kg Batang 16

• Lk = 500. 1 = 500 cm

•

σ

l

=

3450 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil : Abr = 120,1 cm2 coba profil WF 400x300x9x14

kontrol tegangan

σ = =

=

2014,244 kg/cm2 < 2400 kg/cm2

Untuk batang diagonal Jembatan K-truss berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 9 berikut :

Tabel-9 : dimensi rangka diagonal Jembatan K-truss

no. Beban

Masimum (kg) Panjang (m)

σ

l (kg/cm2)

σ

izin (kg/cm2)

Dimensi A (cm2) Tegangan

(kg/cm2)

19 127490.089 5.831 3450 2400 WF 400x300x9x14 120.1 2112.45

20 127490.089 5.831 3450 2400 WF 400x200x8x13 84.12 2377.371

23 102286.152 5.831 3450 2400 WF 400x300x9x14 120.1 1694.83

24 10228.152 5.831 3450 2400 WF 400x200x7x11 72.16 2223.515

27 81639.11 5.831 3450 2400 WF 400x300x9x14 120.1 1352.721

28 81639.11 5.831 3450 2400 WF 400x200x7x11 72.16 1774.686

31 54488.808 5.831 3450 2400 WF 400x200x8x13 84.12 2053.203

32 81639.11 5.831 3450 2400 WF 400x200x7x11 72.16 1771.686

35 28791.299 5.831 3450 2400 WF 400x200x7x11 72.16 1996.657

• P(-) = 28791,299 kg Batang 35 dan 36

• P(+) = 16115,418 kg

• Lk = 583,1 . 1 = 583,10 cm

•

σ

l

=

3450 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

Karena batang 32 dan 34 merupakan batang fatique maka tegangan izin dasar dari profil baja harus direduksi menjadi ;

σ

’

=

σ

pr (1

- ½

)

= 2400 (1

- ½

)

= 1728,321 kg/cm2

Gunakan profil WF 400 x 200 x 7 x 11 Tekan

data profil Ag = 72,16 cm2 ; iy = 4,48 cm

λy =

=

= 130,156

λ

g

=

π

=

π

=

91.28

λ

s

=

=

=

1,426 untuk 0,183 ≤

λ

s ≤ 1, = 2,381 . (1,426)2 = 4,841

maka, Nx = Fprof . = 84,12 cm2 .

= 29762,188 kg > 28791,299 kg

cek tegangan Tarik

σtr = =

=

350,320 kg/cm2 < 2400 kg/cm2

4.7.4. Batang vertikal

• P(-) = 173123,14 kg Batang 14

• Lk = 500. 1 = 300 cm

•

σ

l

=

3450 kg/cm2

•

σ

pr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil Ag = 120,1 cm2 ; iy = 7,21 cm Gunakan profil WF 400 x 300 x 9 x 14

λy =

=

= 41,6

λ

g

=

π

=

π

=

91.28

λ

s

=

=

=

0,456 untuk 0,183 ≤

λ

1 ≤ 1, mak = = 1,24

maka, Nx = Fprof . = 120,1 cm2 .

= 232451,613 kg > 173123,14 kg

Untuk batang vertikal Jembatan K-truss berikutnya, hasil pendimensian dimuat dalam tabel 10 berikut :

Tabel-10 : dimensi rangka vertikal Jembatan K-truss

no. Beban

Masimum (kg) Panjang (m)

σ

l (kg/cm2)

σ

izin (kg/cm2)

Dimensi A (cm2) Tegangan

(kg/cm2)

13 0 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 0

14 173123.14 3 3450 2400 WF

400x300x9x14

120.1 1787.667

17 140039.308 3 3450 2400 WF

400x300x9x14

120.1 1829.055

18 123117.095 3 3450 2400 WF

400x200x8x13

84.12 2373.941

21 124767.547 3 3450 2400 WF

400x200x8x13

84.12 2326.602

22 99661.67 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2271.658

25 99672.95 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2126.95

26 75020.369 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2271.658

29 74897.184 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2126.95

30 49455.854 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2271.658

33 52986.952 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2126.95

34 30413.924 3 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2271.658

37 28019.995 6 3450 2400 WF

400x200x7x11

72.16 2126.95

4.8. Perhitungan baut rangka baja Jembatan K-truss

Baut yang digunakan pada proyek ini adalah baut mutu tinggi grade 8.8 dengan tegangan leleh fy = 640 Mpa. Direncanakan sambungan mengggunakan baut dengan diameter baut Øbaut = 24mm, diameter lobang Ølobang = 25mm, dan tebal pelat buhul 15mm.

Kekuatan geser : Pgs = n ¼ π Øbt2 (0.6

σ

bt

)

Perhitungan kekuatan baut

Pgs = ¼ π 2,42 . (0,6 . 4200kg/cm2) = 11394,432 kg Kekuatan desak (tumpu) Pds = Ølob . tmin (1,6 σpr)

Pds = 2,5 (1,5) (1,6 . 2400kg/cm2) = 13824 kg Yang menentukan adalah kekuatan geser baut Pgeser = 11394,432 kg

a.

Flens profil

Batang 6 dan 11

Fbr = 40 . 2,1 = 84 cm2

nbaut =

= = 18 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 2,1) 2,1 = 75,18 cm2

nbaut =

= = 16 baut

Untuk perhitungan jumlah baut berikutnya, hasil perhitungan dimuat dalam tabel 11 berikut :

Tabel-11 : jumlah baut Jembatan K-truss

no Dimensi Beban

Maksimum

Aflens (cm2)

Abadan (cm2) Baut Blens Baut Badan

1 WF 400x200x7x11 0 22 26.48 8 6

2 WF 400x300x9x14 132248.767 42 33.48 10 8

3 WF 400x400x15x15 240450.729 60 55.5 14 12

4 Wf 400x400x18x18 352246.38 72 65.52 16 14

5 WF 400x400x13x21 384711.276 84 46.54 18 10

6 WF 400x400x21x21 420775.791 84 75.18 18 16

7 WF 400x200x7x11 0 22 26.48 8 6

8 WF 400x200x8x13 132248.767 26 29.92 8 8

9 Wf 400x400x15x15 240450.729 60 55.5 14 12

10 WF 400x400x13x21 352246.38 84 46.54 18 10

11 WF 400x400x21x21 384711.276 84 75.18 18 16

12 WF 400x400x18x28 420775.791 112 61.42 24 14

13 WF 400x200x7x11 0 22 26.48 8 6

14 WF 400x300x9x14 173123.14 42 33.48 10 8

15 WF 400x300x9x14 154218.093 42 33.48 10 8

16 WF 400x300x9x14 154218.093 42 33.48 10 8

17 WF 400x300x9x14 140039.308 42 33.48 10 8

18 WF 400x200x8x13 123117.095 26 29.92 8 8

19 WF 400x300x9x14 127490.089 42 33.48 10 8

20 WF 400x200x8x13 127490.089 26 29.92 8 8

21 WF 400x200x8x13 124767.547 26 29.92 8 8

22 WF 400x200x7x11 99661.67 22 26.48 8 6

23 WF 400x300x9x14 102286.152 42 33.48 10 8

24 WF 400x200x7x11 10228.152 22 26.48 8 6

25 WF 400x200x7x11 99672.95 22 26.48 8 6

26 WF 400x200x7x11 75020.369 22 26.48 8 6

27 WF 400x300x9x14 81639.11 42 33.48 10 8

28 WF 400x200x7x11 81639.11 22 26.48 8 6

29 WF 400x200x7x11 74897.184 22 26.48 8 6

30 WF 400x200x7x11 74897.184 22 26.48 8 6

31 WF 400x200x8x13 49455.854 26 29.92 8 8

32 WF 400x200x7x11 81639.11 22 26.48 8 6

33 WF 400x200x7x11 52986.952 22 26.48 8 6

34 WF 400x200x7x11 30413.924 22 26.48 8 6

35 WF 400x200x7x11 28791.299 22 26.48 8 6

36 WF 400x200x7x11 28791.299 22 26.48 8 6

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil : Abr = 72,16 cm2 coba profil WF 400x200x8x13

kontrol tegangan

σ = =

=

2223,515 kg/cm2 < 2400 kg/cm2 Batang Vertikal

Gunakan profil minimum WF 400x400x7x11 (Ag = 72,16 cm2) Batang 13

• P(-) = 123117,095 kg Batang 18

• Lk = 500. 1 = 300 cm

•

σl

=

3450 kg/cm2

•

σpr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil Ag = 84,12 cm2 ; iy = 4,54 cm Gunakan profil WF 400 x 200 x 8 x 13

λy =

= = 66,079

λg

=

π

=

π

=

91.28

untuk 0,183 ≤ λ1 ≤ 1, maka = = 1,622

maka, Nx = Fprof . = 120,1 cm2 .

= 124438,118 kg > 123117,095 kg

• P(-) = 99661,657 kg Batang 22, 26, 30, 34

• Lk = 500. 1 = 300 cm

•

σl

=

3450 kg/cm2

•

σpr

=

2400 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil Ag = 72,16 cm2 ; iy = 4,48 cm Gunakan profil WF 400 x 200 x 7 x 11

λy =

= = 66,079

λ1

=

=

=

0,724

untuk 0,183 ≤ λ1 ≤ 1, maka = = 1,622

maka, Nx = Fprof . = 72,16 cm2 = 106745,378 kg> 99661,67 kg

• P(+) = 140039,308 kg Batang 17

• Lk = 500. 1 = 300 cm

•

σl

=

3450 kg/cm2

• E = 2,1 . 106 kg/cm2

data profil : Abr = 120,1 cm2 coba profil WF 400x300x9x14

kontrol tegangan

σ = =

=

1829,055 kg/cm2 < 2400 kg/cm2

• P(+) = 124767,547 kg Batang 21

• Lk = 500. 1 = 300 cm

•

σl

=

3450 kg/cm2

•

σpr

=

2400 kg/cm2

data profil : Abr = 84,12 cm2 coba profil WF 400x300x9x14

kontrol tegangan

σ = =

=

2326,60 kg/cm2 < 2400 kg/cm2

• P(+) = 99672,95 kg Batang 25, 29, 33, 37

• Lk = 500. 1 = 300 cm

•

σl

=

3450 kg/cm2

•

σpr

=

2400 kg/cm2

coba profil WF 400x300x9x14 kontrol tegangan

data profil : Abr = 72,16 cm2

σ = =

=

2166,709 kg/cm2 < 2400 kg/cm2 6. Perhitungan Baut Rangka Jembatan II

Flens profil

Batang 5 dan 10

Fbr = 40 . 2,1 = 84 cm2

nbaut = = = 18 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 2,1) 1,3 = 46,54 cm2

nbaut = = = 10 baut

b.

Flens profil Batang 4

Fbr = 40 . 1,8 = 72 cm2

nbaut = = = 16 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 1,8) 1,8 = 65,52 cm2

nbaut = = = 14 baut

c.

Flens profil

Batang 3 dan 8

nbaut = = = 14 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 1,5) 1,5 = 55,5 cm2

nbaut = = = 12 baut

d.

Flens profil

Batang 2, 15, 16, 19, 23, 27, 14, 17,

Fbr = 30 . 1,4 = 42 cm2

nbaut = = = 10 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 1,4) 0,9 = 33,48 cm2

nbaut = = = 8 baut

e.

Flens profil

Batang 8, 20, 31, 18, 21

Fbr = 20 . 1,3 = 26 cm2

nbaut = = = 8 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 1,3) 0,8 = 29,92 cm2

nbaut = = = 8 baut

Flens profil

Fbr = 20 . 1,1 = 22 cm2

nbaut = = = 8 baut

web profil

Ab = (40 – 2 . 1,1) 0,7 = 26,48 cm2