Perencanaan Struktur Jembatan Beton Prategang Bentang 50 Meter.
PERENCANAAN STRUKTUR JEMBATAN
BETON PRATEGANG BENTANG 50 METER
Try Mei Fitra Solichin
NRP : 0721055
Pembimbing: Yosafat Aji Pranata, S.T.,M.T.
ABSTRAK
Jembatan merupakan suatu struktur untuk penghubung antar daerah yang
terpisahkan oleh rintangan. Oleh karena itu jembatan dibuat harus memenuhi
syarat kekakuan, lendutan, dan ketahanan terhadap beban yang bekerja.
Tujuan dari penelitian Tugas Akhiri adalah melakukan analisis dan desain
struktur balok girder dari beton prategang. Beban-beban yang bekerja adalah
beban mati (MS), beban mati tambahan (MA), beban kendaraan (TD), beban rem
(TB), beban pejalan kaki(TP), dan beban angin (EW). Gaya-gaya dalam diperoleh
menggunakan metode elemen hingga dengan bantuan Program SAP2000
Nonlinier. Desain dilakukan secara manual, berdasarkan Peraturan RSNI T – 02 –
2005 dan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung.
Hasil desain dan analisis yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini
memperoleh lendutan dari perhitungan analitis sebesar 114,97 mm dan dari
program SAP2000 sebesar 181,98 mm untuk girder tanpa tendon, sedangkan
untuk girder dengan tendon didapat lendutan 54,62 mm untuk analitis dan 47,54
mm untuk cara perhitungan dengan SAP2000. Jumlah tendon yang digunakan
sebanyak 6 tendon dengan tiap tendon terdiri dari 12 strand dan tiap strands
memiliki luas 98,7mm2. Tulangan utama balok gider menggunakan 32D13 mm,
tulangan geser balok girder menggunakan diameter 13mm, tulangan utama
diafragma menggunaan 16D22 mm, tulangan geser diafragma menggunakan
diameter D13 - 100 mm, dan tulangan spalling menggunakan 4D13 mm.
Kata Kunci: Jembatan, Prategang, Tendon, Tulangan.
ix
Universitas Kristen Maranatha
DESIGN OF 50-METER SPAN
PRESTRESSED CONCRETE BRIDGE
Try Mei Fitra Solichin
NRP : 0721055
Advisor : Yosafat Aji Pranata, S.T.,M.T.
ABSTRACT
Bridge is structure that used for join between areas that separated by
barriers. Therefore, the bridge is build must have stiffness, strength, deflection,
and have resistance load.
The purpose of research this thesis is to analyze and design of prestressed
concrete beams. Loads that work is dead loads (MS), additional dead loads (MA),
vehicle loads (TD), brake loads (TB), pedestrian loads (TP), and wind loads. The
internal forces were obtained by finite element method with the aid of SAP2000
Nonlinier Software. While the design was executed manually, based on RSNI T –
02 – 2005 and Calculation Procedures for Concrete Structure for Building
Construction.
Result of design and analysis has been done on this thesis get the
deflection from the manual calculation of 114,97 mm and from SAP2000 of
181,98 mm for girder without tendon when for girder with tendon have deflection
from manual calculation of 54,62 mm and from SAP2000 of 47,54 mm. The
number of tendons used as much as 6 tendon with each tendon consists of 12
strands each strand has an area of 98,7 mm2. The main reinforcement beam using
32D13 mm, shear reinforcement beam using diameter 13 mm, the main
reinforcement of diafragma using 16D22 mm, shear reinforcement of diafragma
using diameter13 mm, and spaliing reinforcement using 4D10 mm reinforcement.
Keywords: Bridge, Prestressed, Tendons, Reinforcement.
x
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR NOTASI
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
1.4 Sistematika Penelitian
BAB II TINJAUAN LITERATUR
2.1 Material
2.1.1 Beton
2.1.2 Baja
2.1.3 Beton Bertulang
2.1.4 Beton Prategang
2.1.5 Tendon
2.2 Balok Prategang
2.3 Metode Penegangan Pascatarik (Post-Tension)
2.4 Jembatan
2.4.1 Jembatan Beton Prategang
2.5 Beban yang Bekerja pada Jembatan
2.5.1 Beban Mati
2.5.1.1 Beban Sendiri (MS)
2.5.1.2 Beban Mati Tambahan (MA)
2.5.2 Beban Hidup
2.5.2.1 Beban Lajur ”D” (D)
2.5.2.2 Beban Truk ”T” (T)
2.5.2.3 Pembebanan untuk Pejalan Kaki (TP)
2.5.3 Beban Angin (EW)
2.5.4 Gaya Rem (TB)
2.6 Kombinasi Pembebanan
2.7 Perangkat Lunak SAP2000 Nonlinier
2.8 Perencanaan Girder Prategang
2.8.1 Perencanaan Lentur
2.8.2 Perencanaan Tendon
xi
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
xi
xiv
xvii
xviii
xxi
1
1
2
2
3
4
4
4
6
8
8
10
12
13
14
14
15
16
16
17
18
19
21
22
23
24
25
27
28
28
30
Universitas Kristen Maranatha
2.8.3 Perencanaan Geser
2.6.3.1 Kuat Geser Web
2.6.3.2 Kuat Geser Lentur
2.8.4 Perencanaan Puntir
2.8.5 Perencanaan Kombinasi Momen, Geser, dan Puntir
2.8.6 Perencanaan Tulangan Minimum Non-prategang
2.8.7 Perencanaan Zona Pengangkuran
2.8.8 Perencanaan Kehilangan Prategang pada Beton
2.8.8.1 Perpendekan Elastis pada Struktur Pascatarik
2.8.8.2 Gesekan pada Tendon
2.8.8.3 Slip pada Angkur
2.8.8.4 Rangkak pada Beton
2.8.8.5 Susut pada Beton
2.8.8.6 Relaksasi Baja
2.8.9 Perencanaan Kemampuan Layan
2.9 Perencanaan Diafragma
2.7.1 Perencanaan Tekan
2.7.2 Perencanaan Geser
31
33
34
36
39
40
40
44
45
45
47
47
48
49
50
53
53
54
BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN
3.1 Studi Kasus
3.2 Preliminary Desain
3.2.1 Preliminary Balok Girder
3.2.2 Preliminary Tebal Pelat
3.2.3 Preliminary Diafragma
3.3 Input Beban yang Bekerja pada Struktur Jembatan
3.3.1 Beban Mati
3.3.1.1 Beban Mati Tambahan (MA)
3.3.2 Beban Hidup
3.3.2.1 Beban Lajur (D)
3.3.2.2 Beban Pejalan Kaki (TP)
3.3.3 Beban Angin (EW)
3.3.3.1 Beban Angin Arah – Y (EWy)
3.3.3.2 Beban Angin Arah – Z (EWz)
3.3.4 Beban Rem (TB)
3.4 Input Kombinasi Beban yang Bekerja pada Struktur Jembatan
3.5 Hasil Output SAP2000 Nonlinier
3.6 Perencanaan Girder Prategang
3.6.1 Perencanaan dengan Metode Analitis
3.6.1.1 Perencanaan Lentur
3.6.1.2 Perencanaan Jumlah Tendon
3.6.1.3 Perencanaan Tulangan Non-Prategang
3.6.1.4 Perencanaan Geser
3.6.1.5 Perencanaan Puntir
3.6.1.6 Perencanaan Zona Pengangkuran
3.6.1.7 Perencanaan Kehilangan Prategang
3.6.1.8 Perencanaan Diafragma
3.6.1.9 Perencanaan Lendutan
57
57
59
59
66
71
75
75
75
77
77
79
79
79
81
82
83
86
88
88
88
92
92
93
96
97
100
104
107
xii
Universitas Kristen Maranatha
3.6.2 Perencanaan dengan SAP2000 Nonlinier
3.7 Pembahasan
3.7.1 Gaya Dalam
3.7.2 Lendutan
3.7.3 Kehilangan Prategang
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
4.2. Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
xiii
107
115
116
117
117
120
120
121
122
123
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 2.13
Gambar 2.14
Gambar 2.15
Gambar 2.16
Gambar 2.17
Gambar 2.18
Gambar 2.19
Gambar 2.20
Gambar 2.21
Gambar 2.22
Gambar 2.23
Gambar 2.24
Gambar 2.25
Gambar 2.26
Gambar 2.27
Gambar 2.28
Gambar 2.29
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 3.12
Kurva Tegangan dan Regangan pada Beton Normal dan Beton
Mutu Tinggi ................................................................................. 4
Diagram Tegangan-Regangan Baja ............................................... 6
Struktur Beton Pratekan Pertama (Jackson, 1886) ......................... 9
Kawat Tunggal (Wires) ............................................................... 10
Untaian Kawat (Strand) .............................................................. 10
Kawat Batangan (Bars) ............................................................... 11
Tulangan Biasa ........................................................................... 11
Berbagai Bentuk Penampang Beton Prategang (A) Bentuk I,
(B) Bentuk T-terbalik, (C) Bentuk T, dan (D) Betuk Kotak ......... 12
Metode Prategang Pascatarik ...................................................... 13
Jembatan Feinsterwalder di Baldwinstein, Jerman (Sumber:
www.cbdg.org.uk/image/Skye.jpg) ............................................. 15
Diagram Beban yang Bekerja pada Jembatan.............................. 15
Beban Lajur ”D” ......................................................................... 20
Beban ”D”: BTR vs Panjang yang Dibebani ............................... 20
Penyebaran Pembebanan pada Arah Melintang ........................... 21
Pembebanan Truk ”T” (500kN) .................................................. 22
Pembebanan untuk Pejalan Kaki ................................................. 23
Gaya Rem per Lajur 2,75 m ........................................................ 25
Balok Prategang dengan Tendon Parabola .................................. 28
Beban Imbang wb ....................................................................... 28
Diagram Tegangan ..................................................................................................... 29
Kegagalan Akibat Geser ............................................................. 31
Tegangan Geser pada Beton Pratekan ......................................... 32
Balok yang Menerima Puntir (Andri, 2008) ................................ 36
Penampang Tumpuan Balok I ..................................................... 41
Model Distribusi Tekan dan Tarik .............................................. 42
Momen Akibat Spalling dan Bursting ......................................... 43
Panjang Penyaluran Tulangan ..................................................... 44
Penjelasan Nilai α pada Lengkungan (Hadipratomo, 2008) ......... 46
Notasi Penampang ...................................................................... 54
Data Struktur Jembatan............................................................... 55
Ukuran Penampang Girder dan Diafragma .................................. 56
Diagram Kerja Pengerjaan Tugas Akhir Secara Keseluruhan ...... 57
Mendifinisikan Satuan dan Model yang Digunakan .................... 58
Mendefinisikan Titik Koordinat dan Jarak .................................. 58
Mendifinisikan Material ............................................................ 59
Input Material Property Data ..................................................... 59
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 60
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 60
Input Material pada Frame Section ............................................. 61
Plot Balok Girder pada SAP2000 ................................................ 62
Input Koefisien Berdasarkan SNI 03 – 2847 – 2002 ................... 62
xiv
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.13
Gambar 3.14
Gambar 3.15
Gambar 3.16
Gambar 3.17
Gambar 3.18
Gambar 3.19
Gambar 3.20
Gambar 3.21
Gambar 3.22
Gambar 3.23
Gambar 3.24
Gambar 3.25
Gambar 3.26
Gambar 3.27
Gambar 3.28
Gambar 3.29
Gambar 3.30
Gambar 3.31
Gambar 3.32
Gambar 3.33
Gambar 3.34
Gambar 3.35
Gambar 3.36
Gambar 3.37
Gambar 3.38
Gambar 3.39
Gambar 3.40
Gambar 3.41
Gambar 3.42
Gambar 3.43
Gambar 3.44
Gambar 3.45
Gambar 3.46
Gambar 3.47
Gambar 3.48
Gambar 3.49
Gambar 3.50
Gambar 3.51
Gambar 3.52
Gambar 3.53
Gambar 3.54
Gambar 3.55
Gambar 3.56
Gambar 3.57
Gambar 3.58
Gambar 3.59
Gambar 3.60
Pemilihan Property yang Akan Digunakan ................................. 63
Input Property dan Mendefinisikan Perletakan ........................... 63
Menggandakan Balok Prategang ................................................. 64
Mendefinisikan Material ............................................................ 64
Input Material Property Data ..................................................... 65
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 65
Mendefinisikan Tebal Pelat Jembatan ......................................... 66
Mendefinisikan Tebal Pelat Trotoar ............................................ 67
Pemilihan Property yang Akan Digunakan ................................. 67
Membagi Pelat Jembatan Menjadi Beberapa Bagian ................... 68
Membagi Pelat Trotoar Menjadi Beberapa Bagian ...................... 68
Mendefinisikan Material ............................................................ 69
Input Material Property Data ..................................................... 70
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 70
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 71
Mendefinisikan Diafragma ......................................................... 71
Input Koefisien Berdasarkan SNI 02 – 2847 – 2002 .................... 72
Pemilihan Property yang Akan Digunakan ................................. 72
Mendefinisikan Define Load Patterns ......................................... 73
Mendefinisikan Beban Tambahan pada Pelat Jembatan............... 74
Mendefinisikan Beban Tambahan pada Pelat Trotoar.................. 74
Menentukan Beban Rata (BTR) .................................................. 75
Distribusi Beban Lajur ”D”......................................................... 75
Mendefinisikan Beban Lajur ”D” 100% ...................................... 76
Mendefinisikan Beban Lajur ”D” 50%........................................ 76
Mendefinisikan Beban Pejalan Kaki ........................................... 77
Mendefinisikan Beban Angin pada Arah – Y .............................. 78
Mendefinisikan Beban Angin pada Arah – Z .............................. 79
Menentukan Beban Rem ............................................................. 80
Arah Kerja Gaya Rem................................................................. 80
Mendefinisikan Beban Rem ........................................................ 81
Mendefinisikan Kombinasi Beban 1 ........................................... 82
Mendefinisikan Kombinasi Beban 2 ........................................... 82
Mendefinisikan Kombinasi Beban 3 ........................................... 83
Mendefinisikan Kombinasi Beban 4 ........................................... 83
Mendefinisikan Kombinasi Beban 5 ........................................... 83
Menentukan Tabel Hasil yang Akan Dikeluarkan ....................... 84
Tabel Element Force – Frame .................................................... 84
Define Load .............................................................................. 106
Mendefiniskan pada Kombinasi 1 ............................................. 106
Mendefiniskan pada Kombinasi 2 ............................................. 106
Mendefiniskan pada Kombinasi 3 ............................................. 107
Mendefiniskan pada Kombinasi 4 ............................................. 107
Mendefiniskan pada Kombinasi 5 ............................................. 107
Memilih Jenis Garis Tendon ..................................................... 108
Pemodelan Tendon ................................................................... 108
Mendefinisikan Tendon Parabola .............................................. 109
Tendon Load ............................................................................ 110
xv
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.61
Gambar 3.62
Gambar 3.63
Gambar 3.64
Gambar 3.65
Gambar 3.66
Gambar 3.67
Pengaturan Arah Kerja.............................................................. 110
Mendefinisikan Lendutan ......................................................... 111
Lendutan Maksimal Girder Tanpa Tendon ................................ 111
Lendutan Maksimal Girder Dengan Tendon.............................. 112
Choose Table for Display ......................................................... 112
Table: Element Force – Frame ................................................. 113
Titik Pengamatan Gaya Dalam ................................................. 113
xvi
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Tabel 2.7
Tabel 2.8
Tabel 2.9
Tabel 2.10
Tabel 2.11
Tabel 2.12
Tabel 2.13
Tabel 2.14
Tabel 2.15
Tabel 2.16
Tabel 2.17
Tabel 2.18
Tabel 3.1
Tabel 3.2
xvii
Sifat Beton Akibat Temperatur ..................................................... 5
Nilai Perbandingan Kuat Tekan Benda Uji.................................... 6
Faktor Beban untuk Berat Sendiri ............................................... 16
Berat Isi untuk Beban Mati [kN/m3]............................................ 16
Faktor Beban untuk Beban Mati Tambahan ................................ 15
Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana .............................................. 19
Faktor Beban Akibat Beban Lajur ”D”........................................ 19
Faktor Beban Akibat Pembebanan untuk Pejalan Kaki ................ 22
Faktor beban Akibat Beban Angin .............................................. 23
Koefisien Seret Cw ...................................................................... 24
Kecepatan Angin Rencana Vw .................................................... 24
Faktor Beban Akibat Gaya Rem ................................................. 25
Pengaruh Umur Rencana pada Faktor Beban Ultimit .................. 25
Kombinasi Beban Umum untuk Keadaan Batas Kelayanan dan
Ultimit
....................................................................... 26
Data Tendon dari VSL Type EC .................................................. 30
Tegangan Geser Akibat Puntir(IS: 456, 1979) ............................. 37
Koefisien Wobble dan Koefisien Friksi(SNI, 2002) .................... 46
Nilai C Menurut PTI ................................................................... 49
Perbandingan Gaya Dalam........................................................ 114
Perbandingan Lendutan ............................................................ 115
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR NOTASI
MS
MA
D
T
TP
EW
TB
A
Ab
Ac
Acp
Ag
Am
Am min
As
Ap
Av
b
bw
b1
b2
C
Cw
dp
E
Ec
Es
Eps
e
ε
fb
f’ci
fe
fp
f
fc’
fc
fd
fpe
fpi
fpu
fx
fy
fys
fyt
xviii
Beban berat sendiri
Beban mati tambahan
Beban lajur ”D”
Beban lruk ”T”
Beban pejalan kaki
Beban angin
Beban rem
Luas
Luas bruto
Luas penampang beton
Luas yang dibatasi oleh keliling luas penampang beton
Luas penampang balok
Luas tulangan memanjang
Luas tulangan memanjang minimum
Luas sengkang
Luas tulangan prategang dalam daerah tarik
Luas tulangan sengkang
Lebar
Lebar web(badan)
Lebar balok T
Tinggi balok T diluar sayap
Koefisien relaksasi
Koefisien seret
Nilai terbesar dari jarak serat tekan ke titik berat tulangan atau 0,8h
Modulus elastisitas
Modulus elastisitas beton
Modulus elastisitas baja
Modulus elastisitas tendon
Eksentrisitas
Regangan
Tegangan di serat tertarik/ bawah
Kuat tekan beton saat transfer
Tegangan elastis
Tegangan proporsional
Tegangan
Kuat tekan beton
Tegangan lentur
Tegangan akibat beban mati
Tegangan prategang efektif
Tegangan tarik
Kuat tarik strand
Tegangan horisontal
Tegangan vertical
Tegangan leleh tulangan geser
Tegangan leleh tulangan puntir
Universitas Kristen Maranatha
h
I
Ic
J
K
Kre
L
M
Mcr
MDL
Mm
Mmaks
Mu
Nu
n
P
Pi
ph
Pcp
Q
s
sv
st
Tn
Tp
Ts
Tu
t1
t2
Vu
Vc
Vc min
Vc max
Vci
Vcs
Vcw
Vi
Vp
Vs
Vw
W
Wc
Wc”
wp
x1
ya
yb
Tinggi
Inersia penampang
Inersia penampang beton
Faktor waktu
Koefisien wobble
Koefisien relaksasi
Panjang bentang
Momen akibat beban luar
Momen retak
Momen lentur akibat beban mati
Momen yang sudah di modifikasi
Momen maksimum akibat beban luar
Momen lentur terfaktor
Beban aksial
Rasio modular
Gaya prategang
Gaya prategang setelah transfer gaya
Keliling dari garis pusat tulangan sengkang
Tegangan tekan pada beton
Momen statis
Jarak sengkang
Jarak sengkang geser
Jarak sengkang puntir
Momen puntir tahan
Momen puntir disumbangkan pleh gaya prategang
Kuat puntir yang disumbangkan oleh tulangan sengkang dan tulangan
memanjang
Momen puntir terfaktor
Tebal sayap(flange)
Tebal badan(web)
Gaya geser terfaktor
Kuat geser
Kuat geser minimum
Kuat geser maksimum
Kuat geser lentur
Gaya geser
Kuat geser badan
Gaya geser pada penampang yang ditinjau
Geser akibat prategang
Gaya geser yag disumbangkan oleh tulangan sengkang
Kecepatan angin
Momen tahan
Berat per volume beton prategang
Berat per volume beton
Balanced load
Lebar sengkang
Jarak dari serat tekan terluar ke titik berat
Jarak dari serat tarik terluar ke titik berat
xix
Universitas Kristen Maranatha
y1
yt
α
µ
σtt
σts
σct
τv
τt
υ
δ
δb
δt
ΔA
ΔfpCR
ΔfpF
ΔfpES
ΔfpF
ΔfpSH
̅
cs
̅csd
Tinggi sengkang
Jarak dari pusat berat penampang ke serat tekan terluar
Sudut pada tendon
Koefisien friksi
Tegangan tarik izin pada saat transfer gaya prategang
Tegangan tarik izin pada saat servis
Tegangan tarik izin pada saat transfer gaya prategang
Tegangan geser
Tegangan geser akibat puntir
Poisson ratio
Lendutan
Lendutan balok
Lendutan tendon
Besarnya slip
Kehilangan prategang akibat rangkak
Kehilangan prategang akibat gesekan pada tendon
Kehilangan prategang akibat perpendekan elastis
Kehilangan prategang akibat gesekan pada tendon
Kehilangan prategang akibat susut
Tegangan beton setelah transfer
Tegangan beton akibat beban mati setelah transfer
xx
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR LAMPIRAN
L.1
L.2
L.3
L.4
L.5
L.6
L.7
L.8
L.9
L.10
L.11
Jembatan prategang
Penampang Melintang Jembatan
Tulangan Spalling, Splitting, dan Bursting
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Girder
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Diafragma
Detail Potongan a – a
Detail Potongan A – A, Potongan B – B, dan Potongan C – C
Detail Potongan D – D, Potongan E – E, dan Potongan F – F
Spesifikasi Stressing Anchorage VSL Type EC
MANUAL VSL MULTISTRAND SYSTEM
Grafik NZR
xxi
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 1 - Jembatan Prategang
Pelat Trotoar
Pelat Jembatan
Balok Girder
Diafragma
L.1 Jembatan Prategang
123
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 2 - Penampang Melintang Jembatan
(a). Penampang melintang Jembatan.
(b). Detail dimensi dan ukuran penampang 1 balok girder.
L.2 Penampang Melintang Jembatan
124
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 3
Tulangan Spalling, Splitting, dan Bursting
L.3 Tulangan Spalling, U, dan Bursting
125
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 4
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Girder
L.4 Tulangan Utama dan Tulangan Geser Girder
126
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 5
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Diafragma
L.5 Tulangan Utama dan Tulangan Geser Diafragma
127
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 6
Detail Potongan a – a
L.6 Detail Potongan a – a
128
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 7
Detail Potongan A – A, Potongan B – B, dan Potongan C – C
L.7 Detail Potongan A – A, Potongan B – B, dan Potongan C – C
129
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 8
Detail Potongan D – D, Potongan E – E, dan Potongan F – F
L.8 Detail Potongan D – D, Potongan E – E, dan Potongan F – F
130
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 9
Spesifikasi Strassing Anchorage VSL Type EC
L.9 Spesifikasi Stressing Anchorage VSL Type EC
131
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 10
MANUAL VSL MULTISTRAND SYSTEM
L.10 MANUAL VSL MULTISTRAND SYSTEM
136
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 11
Grafik NZR
L.11 Grafik NZR
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Jembatan merupakan suatu struktur yang digunakan sebagai media
penghubung antar daerah yang terpisahkan oleh rintangan. Kehadiran jembatan
sangat dibutuhkan guna mempelancar kegiatan sehari-hari. Seiring dengan
perkembangan zaman, jembatan telah membentuk suatu bagian dalam kehidupan
masyarakat pada saat sekarang, yaitu sebagai media penghubung antar daerah,
sarana komunikasi untuk perdagangan, sarana transportasi dan sarana pertukaran
sosial budaya. Oleh karena itu, jembatan yang dibuat harus memenuhi syarat
kekakuan, lendutan, dan ketahanan terhadap beban yang bekerja. Beragam
material menjadi pertimbangan dalam pembuatan jembatan. Material yang umum
digunakan dalam pembuatan jembatan bentang panjang biasanya adalah baja dan
beton. Namun dalam pemilihan material ada beberapa aspek yang perlu ditinjau
yaitu keamanan, harga, waktu pelaksanaan, dan fleksibilitas desain.
Beton adalah material yang kuat dalam kondisi tekan, tetapi lemah dalam
kondisi tarik. Kuat tarik beton bervariasi mulai dari 9% – 15% dari kuat tekannya.
Akibat rendahnya kapasitas tarik tersebut, maka retakan lentur terjadi pada taraf
pembebanan yang masih rendah. Oleh karena itu dibutuhkan beton yang dapat
menahan gaya tarik yang lebih besar dan dari dimensi penampang lebih kecil
sehingga pembuatannya tidak membutuhkan material yang banyak. Salah satu
beton yang digunakan dalam pembuatan jembatan adalah beton prategang. Beton
prategang adalah beton bertulang yang diberikan gaya pada arah longitudinal
elemen struktural. Gaya prategang dapat mencegah berkembangnya retak dengan
cara sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada
kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan
torsional penampang tersebut.
1
Universitas Kristen Maranatha
Menurut Andri Budiadi (2008), Desain Praktis Beton Prategang, beton
prategang memiliki 6 keuntungan yaitu:
1. Dapat memikul beban lentur yang lebih besar dari beton bertulang.
2. Dapat dipakai pada bentang yang lebih panjang dengan mengatur defleksi.
3. Ketahanan geser dan puntirnya bertambah dengan adanya penegangan.
4. Dapat dipakai pada rekayasa konstruksi tertentu, misalnya pada konstruksi
jembatan segmen.
5. Berbagai kelebihan lain pada penggunaan struktur khusus, seperti struktur
pelat dan cangkang, struktur tangki, struktur pracetak, dan lain-lain.
6. Pada penampang yang diberikan penegangan, tegangan tarik dapat di
eliminasi karena besarnya gaya tekan disesuaikan dengan beban yang akan
diterima.
1.2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
1. Melakukan analisis beban-beban yang bekerja pada jembatan (beban mati dan
beban hidup yang meliputi beban lalulintas).
2. Melakukan perencanaan girder beton prategang bentang 50 meter dengan cara
analitis dan dengan perangkat lunak.
1.3
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
1. Struktur yang ditinjau adalah jembatan jalan raya.
2. Bentang jembatan adalah 50 meter.
3. Pembebanan jembatan dengan menggunakan RSNI-02-2005.
4. Perhitungan struktur beton dengan menggunakan SNI 03-2847-2002.
5. Perencanaan girder dilakukan dengan cara analitis dan dengan perangkat
lunak.
6. Perangkat lunak yang digunakan adalah SAP2000 Nonlinier.
7. Struktur yang direncanakan adalah struktur jembatan bagian atas (girder)
sehingga dalam perencanaannya beban gempa tidak ditinjau.
2
Universitas Kristen Maranatha
1.4
Sistematika Penelitian
Sistematika penelitian dalam penyusunan laporan Tugas Akhir meliputi:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini membahas latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan
sistematika penelitian.
BAB II TINJAUAN LITERATUR
Bab ini membahas teori yang mendasar pada beton, jembatan, pembebanan,
peraturan perancangan, dan pemodelan pada program SAP2000 Nonlinier.
BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas studi kasus, preliminary analisis, analisis struktur dengan
perangkat lunak, perancanaan girder prategang dengan perangkat lunak,
perencanaan girder prategang dengan analitis, dan pembahasan.
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas hasil kesimpulan dari hasil perhitungan dan saran-saran dalam
penelitian selanjutnya.
3
Universitas Kristen Maranatha
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1
Kesimpulan
Dari hasil desain dan analitis yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini
didapat beberapa kesimpulan, yaitu sebagai berikut:
1. Lendutan setelah diberi gaya prategang dengan cara SAP2000 sebesar 47,54
mm dan dengan cara analitis sebesar 54,62 mm perbedaannya sebesar 12,96%.
Sedangkan lendutan sebelum diberi gaya prategang dengan cara SAP2000
sebesar 181,98 mm dan dengan cara analitis sebesar 114,97 mm perbedaannya
sebesar
36%.
Dari
kedua
metode
pengerjaan
perencanaan
dengan
menggunakan tendon memenuhi syarat kemampuan layan sebesar L/240 =
208,33mm.
2. Perbedaan lendutan balok girder ditengah bentang antara balok yang belum
diberi gaya prategang dan balok yang telah diberi gaya prategang adalah
73,88% dengan software SAP2000 dan 52,49% dengan cara analitis.
3. Jumlah tendon yang digunakan sebanyak 6 buah dengan tiap tendon terdiri
dari 12 strand dengan diameter 13mm.
4. Angkur menggunakan VSL Type EC dikarenakan angkur diasumsikan
menggunakan bentuk penampang persegi sehingga perhitungan penampang
pengangkuran menjadi lebih sederhana. Dimensi penampang angkur yang
digunakan ukuran 220 x 220 mm2.
5. Kehilangan prategang yang digunakan pada asumsi awal desain sebesar 20%
dan setelah perhitungan mendapatkan kehilangan prategang sebesar 18,77%
pada balok girder.
6. Tulangan yang digunakan pada perancanaan balok girder adalah sebagai
berikut:
a. Tulangan utama balok gider = 32D13
b. Tulangan geser balok girder = D13 – 200mm
120
Universitas Kristen Maranatha
4.2
c. Tulangan utama diafragma
= 16D22
d. Tulangan geser diafragma
= D13 – 100mm
e. Tulangan spalling
= 4D13
Saran
Saran yang dapat disampaikan dari hasil penelitian Tugas Akhir adalah
sebagai berikut:
1.
Hasil Penelitian dapat digunakan untuk referensi perhitungan jembatan
prategang dengan bentang ≤ 50 m.
2.
Untuk jembatan bentang > 50 m dibutuhkan penelitian lebih lanjut.
3.
Penggunaan prategang bermanfaat untuk mendapatkan dimensi penampang
yang lebih kecil dibandingkan beton konvensional.
121
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Departemen Pekerjaan Umum, 2005, Pembebanan untuk Jembatan,
Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
2. Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur
Beton untuk Bangunan Gedung, Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
3. Hadipratomo, W., 2008, Analisis dan Desain Struktur Beton Prategang,
Bandung: PT. Danamartha Sejahtera Utama.
4. Budiadi, Andri, 2008, Desain Praktis Beton Prategang, Yogyakarta: CV.
Andi offset.
5. Supriyadi, Bambang dan Muntohar A. Setyo,
2007, Jembatan,
Yogyakarta: Beta offset.
6. Kusuma, Gideon dan Vis W.C., 1997, Dasar-dasar Perencanaan Beton
Bertulang, Jakarta: Erlangga.
7. Nawy, Edward G., 2001, Beton Prategang Suatu Pendekatan Mendasar,
Jakarta: Erlangga.
8. Learning, ITL, 2002, 19 Aplikasi Rekayasa Konstruksi 2D dengan
SAP2000, Jakarta: PT Elex Media komputindo.
9. New Zealand Concrete Society, 1978, New Zealand Reinforced Concrete
Design Handbook, Wellington: Concrete Publications Ltd.
10. Prestressed Concrete Institute, 2010, PCI Design Handbook – Precast and
Prestressed Concrete, Chicago: Prestressed Concrete Institute.
122
Universitas Kristen Maranatha
BETON PRATEGANG BENTANG 50 METER
Try Mei Fitra Solichin
NRP : 0721055
Pembimbing: Yosafat Aji Pranata, S.T.,M.T.
ABSTRAK
Jembatan merupakan suatu struktur untuk penghubung antar daerah yang
terpisahkan oleh rintangan. Oleh karena itu jembatan dibuat harus memenuhi
syarat kekakuan, lendutan, dan ketahanan terhadap beban yang bekerja.
Tujuan dari penelitian Tugas Akhiri adalah melakukan analisis dan desain
struktur balok girder dari beton prategang. Beban-beban yang bekerja adalah
beban mati (MS), beban mati tambahan (MA), beban kendaraan (TD), beban rem
(TB), beban pejalan kaki(TP), dan beban angin (EW). Gaya-gaya dalam diperoleh
menggunakan metode elemen hingga dengan bantuan Program SAP2000
Nonlinier. Desain dilakukan secara manual, berdasarkan Peraturan RSNI T – 02 –
2005 dan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung.
Hasil desain dan analisis yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini
memperoleh lendutan dari perhitungan analitis sebesar 114,97 mm dan dari
program SAP2000 sebesar 181,98 mm untuk girder tanpa tendon, sedangkan
untuk girder dengan tendon didapat lendutan 54,62 mm untuk analitis dan 47,54
mm untuk cara perhitungan dengan SAP2000. Jumlah tendon yang digunakan
sebanyak 6 tendon dengan tiap tendon terdiri dari 12 strand dan tiap strands
memiliki luas 98,7mm2. Tulangan utama balok gider menggunakan 32D13 mm,
tulangan geser balok girder menggunakan diameter 13mm, tulangan utama
diafragma menggunaan 16D22 mm, tulangan geser diafragma menggunakan
diameter D13 - 100 mm, dan tulangan spalling menggunakan 4D13 mm.
Kata Kunci: Jembatan, Prategang, Tendon, Tulangan.
ix
Universitas Kristen Maranatha
DESIGN OF 50-METER SPAN
PRESTRESSED CONCRETE BRIDGE
Try Mei Fitra Solichin
NRP : 0721055
Advisor : Yosafat Aji Pranata, S.T.,M.T.
ABSTRACT
Bridge is structure that used for join between areas that separated by
barriers. Therefore, the bridge is build must have stiffness, strength, deflection,
and have resistance load.
The purpose of research this thesis is to analyze and design of prestressed
concrete beams. Loads that work is dead loads (MS), additional dead loads (MA),
vehicle loads (TD), brake loads (TB), pedestrian loads (TP), and wind loads. The
internal forces were obtained by finite element method with the aid of SAP2000
Nonlinier Software. While the design was executed manually, based on RSNI T –
02 – 2005 and Calculation Procedures for Concrete Structure for Building
Construction.
Result of design and analysis has been done on this thesis get the
deflection from the manual calculation of 114,97 mm and from SAP2000 of
181,98 mm for girder without tendon when for girder with tendon have deflection
from manual calculation of 54,62 mm and from SAP2000 of 47,54 mm. The
number of tendons used as much as 6 tendon with each tendon consists of 12
strands each strand has an area of 98,7 mm2. The main reinforcement beam using
32D13 mm, shear reinforcement beam using diameter 13 mm, the main
reinforcement of diafragma using 16D22 mm, shear reinforcement of diafragma
using diameter13 mm, and spaliing reinforcement using 4D10 mm reinforcement.
Keywords: Bridge, Prestressed, Tendons, Reinforcement.
x
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR NOTASI
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
1.4 Sistematika Penelitian
BAB II TINJAUAN LITERATUR
2.1 Material
2.1.1 Beton
2.1.2 Baja
2.1.3 Beton Bertulang
2.1.4 Beton Prategang
2.1.5 Tendon
2.2 Balok Prategang
2.3 Metode Penegangan Pascatarik (Post-Tension)
2.4 Jembatan
2.4.1 Jembatan Beton Prategang
2.5 Beban yang Bekerja pada Jembatan
2.5.1 Beban Mati
2.5.1.1 Beban Sendiri (MS)
2.5.1.2 Beban Mati Tambahan (MA)
2.5.2 Beban Hidup
2.5.2.1 Beban Lajur ”D” (D)
2.5.2.2 Beban Truk ”T” (T)
2.5.2.3 Pembebanan untuk Pejalan Kaki (TP)
2.5.3 Beban Angin (EW)
2.5.4 Gaya Rem (TB)
2.6 Kombinasi Pembebanan
2.7 Perangkat Lunak SAP2000 Nonlinier
2.8 Perencanaan Girder Prategang
2.8.1 Perencanaan Lentur
2.8.2 Perencanaan Tendon
xi
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
xi
xiv
xvii
xviii
xxi
1
1
2
2
3
4
4
4
6
8
8
10
12
13
14
14
15
16
16
17
18
19
21
22
23
24
25
27
28
28
30
Universitas Kristen Maranatha
2.8.3 Perencanaan Geser
2.6.3.1 Kuat Geser Web
2.6.3.2 Kuat Geser Lentur
2.8.4 Perencanaan Puntir
2.8.5 Perencanaan Kombinasi Momen, Geser, dan Puntir
2.8.6 Perencanaan Tulangan Minimum Non-prategang
2.8.7 Perencanaan Zona Pengangkuran
2.8.8 Perencanaan Kehilangan Prategang pada Beton
2.8.8.1 Perpendekan Elastis pada Struktur Pascatarik
2.8.8.2 Gesekan pada Tendon
2.8.8.3 Slip pada Angkur
2.8.8.4 Rangkak pada Beton
2.8.8.5 Susut pada Beton
2.8.8.6 Relaksasi Baja
2.8.9 Perencanaan Kemampuan Layan
2.9 Perencanaan Diafragma
2.7.1 Perencanaan Tekan
2.7.2 Perencanaan Geser
31
33
34
36
39
40
40
44
45
45
47
47
48
49
50
53
53
54
BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN
3.1 Studi Kasus
3.2 Preliminary Desain
3.2.1 Preliminary Balok Girder
3.2.2 Preliminary Tebal Pelat
3.2.3 Preliminary Diafragma
3.3 Input Beban yang Bekerja pada Struktur Jembatan
3.3.1 Beban Mati
3.3.1.1 Beban Mati Tambahan (MA)
3.3.2 Beban Hidup
3.3.2.1 Beban Lajur (D)
3.3.2.2 Beban Pejalan Kaki (TP)
3.3.3 Beban Angin (EW)
3.3.3.1 Beban Angin Arah – Y (EWy)
3.3.3.2 Beban Angin Arah – Z (EWz)
3.3.4 Beban Rem (TB)
3.4 Input Kombinasi Beban yang Bekerja pada Struktur Jembatan
3.5 Hasil Output SAP2000 Nonlinier
3.6 Perencanaan Girder Prategang
3.6.1 Perencanaan dengan Metode Analitis
3.6.1.1 Perencanaan Lentur
3.6.1.2 Perencanaan Jumlah Tendon
3.6.1.3 Perencanaan Tulangan Non-Prategang
3.6.1.4 Perencanaan Geser
3.6.1.5 Perencanaan Puntir
3.6.1.6 Perencanaan Zona Pengangkuran
3.6.1.7 Perencanaan Kehilangan Prategang
3.6.1.8 Perencanaan Diafragma
3.6.1.9 Perencanaan Lendutan
57
57
59
59
66
71
75
75
75
77
77
79
79
79
81
82
83
86
88
88
88
92
92
93
96
97
100
104
107
xii
Universitas Kristen Maranatha
3.6.2 Perencanaan dengan SAP2000 Nonlinier
3.7 Pembahasan
3.7.1 Gaya Dalam
3.7.2 Lendutan
3.7.3 Kehilangan Prategang
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
4.2. Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
xiii
107
115
116
117
117
120
120
121
122
123
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 2.13
Gambar 2.14
Gambar 2.15
Gambar 2.16
Gambar 2.17
Gambar 2.18
Gambar 2.19
Gambar 2.20
Gambar 2.21
Gambar 2.22
Gambar 2.23
Gambar 2.24
Gambar 2.25
Gambar 2.26
Gambar 2.27
Gambar 2.28
Gambar 2.29
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 3.12
Kurva Tegangan dan Regangan pada Beton Normal dan Beton
Mutu Tinggi ................................................................................. 4
Diagram Tegangan-Regangan Baja ............................................... 6
Struktur Beton Pratekan Pertama (Jackson, 1886) ......................... 9
Kawat Tunggal (Wires) ............................................................... 10
Untaian Kawat (Strand) .............................................................. 10
Kawat Batangan (Bars) ............................................................... 11
Tulangan Biasa ........................................................................... 11
Berbagai Bentuk Penampang Beton Prategang (A) Bentuk I,
(B) Bentuk T-terbalik, (C) Bentuk T, dan (D) Betuk Kotak ......... 12
Metode Prategang Pascatarik ...................................................... 13
Jembatan Feinsterwalder di Baldwinstein, Jerman (Sumber:
www.cbdg.org.uk/image/Skye.jpg) ............................................. 15
Diagram Beban yang Bekerja pada Jembatan.............................. 15
Beban Lajur ”D” ......................................................................... 20
Beban ”D”: BTR vs Panjang yang Dibebani ............................... 20
Penyebaran Pembebanan pada Arah Melintang ........................... 21
Pembebanan Truk ”T” (500kN) .................................................. 22
Pembebanan untuk Pejalan Kaki ................................................. 23
Gaya Rem per Lajur 2,75 m ........................................................ 25
Balok Prategang dengan Tendon Parabola .................................. 28
Beban Imbang wb ....................................................................... 28
Diagram Tegangan ..................................................................................................... 29
Kegagalan Akibat Geser ............................................................. 31
Tegangan Geser pada Beton Pratekan ......................................... 32
Balok yang Menerima Puntir (Andri, 2008) ................................ 36
Penampang Tumpuan Balok I ..................................................... 41
Model Distribusi Tekan dan Tarik .............................................. 42
Momen Akibat Spalling dan Bursting ......................................... 43
Panjang Penyaluran Tulangan ..................................................... 44
Penjelasan Nilai α pada Lengkungan (Hadipratomo, 2008) ......... 46
Notasi Penampang ...................................................................... 54
Data Struktur Jembatan............................................................... 55
Ukuran Penampang Girder dan Diafragma .................................. 56
Diagram Kerja Pengerjaan Tugas Akhir Secara Keseluruhan ...... 57
Mendifinisikan Satuan dan Model yang Digunakan .................... 58
Mendefinisikan Titik Koordinat dan Jarak .................................. 58
Mendifinisikan Material ............................................................ 59
Input Material Property Data ..................................................... 59
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 60
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 60
Input Material pada Frame Section ............................................. 61
Plot Balok Girder pada SAP2000 ................................................ 62
Input Koefisien Berdasarkan SNI 03 – 2847 – 2002 ................... 62
xiv
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.13
Gambar 3.14
Gambar 3.15
Gambar 3.16
Gambar 3.17
Gambar 3.18
Gambar 3.19
Gambar 3.20
Gambar 3.21
Gambar 3.22
Gambar 3.23
Gambar 3.24
Gambar 3.25
Gambar 3.26
Gambar 3.27
Gambar 3.28
Gambar 3.29
Gambar 3.30
Gambar 3.31
Gambar 3.32
Gambar 3.33
Gambar 3.34
Gambar 3.35
Gambar 3.36
Gambar 3.37
Gambar 3.38
Gambar 3.39
Gambar 3.40
Gambar 3.41
Gambar 3.42
Gambar 3.43
Gambar 3.44
Gambar 3.45
Gambar 3.46
Gambar 3.47
Gambar 3.48
Gambar 3.49
Gambar 3.50
Gambar 3.51
Gambar 3.52
Gambar 3.53
Gambar 3.54
Gambar 3.55
Gambar 3.56
Gambar 3.57
Gambar 3.58
Gambar 3.59
Gambar 3.60
Pemilihan Property yang Akan Digunakan ................................. 63
Input Property dan Mendefinisikan Perletakan ........................... 63
Menggandakan Balok Prategang ................................................. 64
Mendefinisikan Material ............................................................ 64
Input Material Property Data ..................................................... 65
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 65
Mendefinisikan Tebal Pelat Jembatan ......................................... 66
Mendefinisikan Tebal Pelat Trotoar ............................................ 67
Pemilihan Property yang Akan Digunakan ................................. 67
Membagi Pelat Jembatan Menjadi Beberapa Bagian ................... 68
Membagi Pelat Trotoar Menjadi Beberapa Bagian ...................... 68
Mendefinisikan Material ............................................................ 69
Input Material Property Data ..................................................... 70
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 70
Mendefinisikan Section Properties ............................................. 71
Mendefinisikan Diafragma ......................................................... 71
Input Koefisien Berdasarkan SNI 02 – 2847 – 2002 .................... 72
Pemilihan Property yang Akan Digunakan ................................. 72
Mendefinisikan Define Load Patterns ......................................... 73
Mendefinisikan Beban Tambahan pada Pelat Jembatan............... 74
Mendefinisikan Beban Tambahan pada Pelat Trotoar.................. 74
Menentukan Beban Rata (BTR) .................................................. 75
Distribusi Beban Lajur ”D”......................................................... 75
Mendefinisikan Beban Lajur ”D” 100% ...................................... 76
Mendefinisikan Beban Lajur ”D” 50%........................................ 76
Mendefinisikan Beban Pejalan Kaki ........................................... 77
Mendefinisikan Beban Angin pada Arah – Y .............................. 78
Mendefinisikan Beban Angin pada Arah – Z .............................. 79
Menentukan Beban Rem ............................................................. 80
Arah Kerja Gaya Rem................................................................. 80
Mendefinisikan Beban Rem ........................................................ 81
Mendefinisikan Kombinasi Beban 1 ........................................... 82
Mendefinisikan Kombinasi Beban 2 ........................................... 82
Mendefinisikan Kombinasi Beban 3 ........................................... 83
Mendefinisikan Kombinasi Beban 4 ........................................... 83
Mendefinisikan Kombinasi Beban 5 ........................................... 83
Menentukan Tabel Hasil yang Akan Dikeluarkan ....................... 84
Tabel Element Force – Frame .................................................... 84
Define Load .............................................................................. 106
Mendefiniskan pada Kombinasi 1 ............................................. 106
Mendefiniskan pada Kombinasi 2 ............................................. 106
Mendefiniskan pada Kombinasi 3 ............................................. 107
Mendefiniskan pada Kombinasi 4 ............................................. 107
Mendefiniskan pada Kombinasi 5 ............................................. 107
Memilih Jenis Garis Tendon ..................................................... 108
Pemodelan Tendon ................................................................... 108
Mendefinisikan Tendon Parabola .............................................. 109
Tendon Load ............................................................................ 110
xv
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.61
Gambar 3.62
Gambar 3.63
Gambar 3.64
Gambar 3.65
Gambar 3.66
Gambar 3.67
Pengaturan Arah Kerja.............................................................. 110
Mendefinisikan Lendutan ......................................................... 111
Lendutan Maksimal Girder Tanpa Tendon ................................ 111
Lendutan Maksimal Girder Dengan Tendon.............................. 112
Choose Table for Display ......................................................... 112
Table: Element Force – Frame ................................................. 113
Titik Pengamatan Gaya Dalam ................................................. 113
xvi
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Tabel 2.7
Tabel 2.8
Tabel 2.9
Tabel 2.10
Tabel 2.11
Tabel 2.12
Tabel 2.13
Tabel 2.14
Tabel 2.15
Tabel 2.16
Tabel 2.17
Tabel 2.18
Tabel 3.1
Tabel 3.2
xvii
Sifat Beton Akibat Temperatur ..................................................... 5
Nilai Perbandingan Kuat Tekan Benda Uji.................................... 6
Faktor Beban untuk Berat Sendiri ............................................... 16
Berat Isi untuk Beban Mati [kN/m3]............................................ 16
Faktor Beban untuk Beban Mati Tambahan ................................ 15
Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana .............................................. 19
Faktor Beban Akibat Beban Lajur ”D”........................................ 19
Faktor Beban Akibat Pembebanan untuk Pejalan Kaki ................ 22
Faktor beban Akibat Beban Angin .............................................. 23
Koefisien Seret Cw ...................................................................... 24
Kecepatan Angin Rencana Vw .................................................... 24
Faktor Beban Akibat Gaya Rem ................................................. 25
Pengaruh Umur Rencana pada Faktor Beban Ultimit .................. 25
Kombinasi Beban Umum untuk Keadaan Batas Kelayanan dan
Ultimit
....................................................................... 26
Data Tendon dari VSL Type EC .................................................. 30
Tegangan Geser Akibat Puntir(IS: 456, 1979) ............................. 37
Koefisien Wobble dan Koefisien Friksi(SNI, 2002) .................... 46
Nilai C Menurut PTI ................................................................... 49
Perbandingan Gaya Dalam........................................................ 114
Perbandingan Lendutan ............................................................ 115
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR NOTASI
MS
MA
D
T
TP
EW
TB
A
Ab
Ac
Acp
Ag
Am
Am min
As
Ap
Av
b
bw
b1
b2
C
Cw
dp
E
Ec
Es
Eps
e
ε
fb
f’ci
fe
fp
f
fc’
fc
fd
fpe
fpi
fpu
fx
fy
fys
fyt
xviii
Beban berat sendiri
Beban mati tambahan
Beban lajur ”D”
Beban lruk ”T”
Beban pejalan kaki
Beban angin
Beban rem
Luas
Luas bruto
Luas penampang beton
Luas yang dibatasi oleh keliling luas penampang beton
Luas penampang balok
Luas tulangan memanjang
Luas tulangan memanjang minimum
Luas sengkang
Luas tulangan prategang dalam daerah tarik
Luas tulangan sengkang
Lebar
Lebar web(badan)
Lebar balok T
Tinggi balok T diluar sayap
Koefisien relaksasi
Koefisien seret
Nilai terbesar dari jarak serat tekan ke titik berat tulangan atau 0,8h
Modulus elastisitas
Modulus elastisitas beton
Modulus elastisitas baja
Modulus elastisitas tendon
Eksentrisitas
Regangan
Tegangan di serat tertarik/ bawah
Kuat tekan beton saat transfer
Tegangan elastis
Tegangan proporsional
Tegangan
Kuat tekan beton
Tegangan lentur
Tegangan akibat beban mati
Tegangan prategang efektif
Tegangan tarik
Kuat tarik strand
Tegangan horisontal
Tegangan vertical
Tegangan leleh tulangan geser
Tegangan leleh tulangan puntir
Universitas Kristen Maranatha
h
I
Ic
J
K
Kre
L
M
Mcr
MDL
Mm
Mmaks
Mu
Nu
n
P
Pi
ph
Pcp
Q
s
sv
st
Tn
Tp
Ts
Tu
t1
t2
Vu
Vc
Vc min
Vc max
Vci
Vcs
Vcw
Vi
Vp
Vs
Vw
W
Wc
Wc”
wp
x1
ya
yb
Tinggi
Inersia penampang
Inersia penampang beton
Faktor waktu
Koefisien wobble
Koefisien relaksasi
Panjang bentang
Momen akibat beban luar
Momen retak
Momen lentur akibat beban mati
Momen yang sudah di modifikasi
Momen maksimum akibat beban luar
Momen lentur terfaktor
Beban aksial
Rasio modular
Gaya prategang
Gaya prategang setelah transfer gaya
Keliling dari garis pusat tulangan sengkang
Tegangan tekan pada beton
Momen statis
Jarak sengkang
Jarak sengkang geser
Jarak sengkang puntir
Momen puntir tahan
Momen puntir disumbangkan pleh gaya prategang
Kuat puntir yang disumbangkan oleh tulangan sengkang dan tulangan
memanjang
Momen puntir terfaktor
Tebal sayap(flange)
Tebal badan(web)
Gaya geser terfaktor
Kuat geser
Kuat geser minimum
Kuat geser maksimum
Kuat geser lentur
Gaya geser
Kuat geser badan
Gaya geser pada penampang yang ditinjau
Geser akibat prategang
Gaya geser yag disumbangkan oleh tulangan sengkang
Kecepatan angin
Momen tahan
Berat per volume beton prategang
Berat per volume beton
Balanced load
Lebar sengkang
Jarak dari serat tekan terluar ke titik berat
Jarak dari serat tarik terluar ke titik berat
xix
Universitas Kristen Maranatha
y1
yt
α
µ
σtt
σts
σct
τv
τt
υ
δ
δb
δt
ΔA
ΔfpCR
ΔfpF
ΔfpES
ΔfpF
ΔfpSH
̅
cs
̅csd
Tinggi sengkang
Jarak dari pusat berat penampang ke serat tekan terluar
Sudut pada tendon
Koefisien friksi
Tegangan tarik izin pada saat transfer gaya prategang
Tegangan tarik izin pada saat servis
Tegangan tarik izin pada saat transfer gaya prategang
Tegangan geser
Tegangan geser akibat puntir
Poisson ratio
Lendutan
Lendutan balok
Lendutan tendon
Besarnya slip
Kehilangan prategang akibat rangkak
Kehilangan prategang akibat gesekan pada tendon
Kehilangan prategang akibat perpendekan elastis
Kehilangan prategang akibat gesekan pada tendon
Kehilangan prategang akibat susut
Tegangan beton setelah transfer
Tegangan beton akibat beban mati setelah transfer
xx
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR LAMPIRAN
L.1
L.2
L.3
L.4
L.5
L.6
L.7
L.8
L.9
L.10
L.11
Jembatan prategang
Penampang Melintang Jembatan
Tulangan Spalling, Splitting, dan Bursting
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Girder
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Diafragma
Detail Potongan a – a
Detail Potongan A – A, Potongan B – B, dan Potongan C – C
Detail Potongan D – D, Potongan E – E, dan Potongan F – F
Spesifikasi Stressing Anchorage VSL Type EC
MANUAL VSL MULTISTRAND SYSTEM
Grafik NZR
xxi
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 1 - Jembatan Prategang
Pelat Trotoar
Pelat Jembatan
Balok Girder
Diafragma
L.1 Jembatan Prategang
123
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 2 - Penampang Melintang Jembatan
(a). Penampang melintang Jembatan.
(b). Detail dimensi dan ukuran penampang 1 balok girder.
L.2 Penampang Melintang Jembatan
124
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 3
Tulangan Spalling, Splitting, dan Bursting
L.3 Tulangan Spalling, U, dan Bursting
125
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 4
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Girder
L.4 Tulangan Utama dan Tulangan Geser Girder
126
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 5
Tulangan Utama dan Tulangan Geser Diafragma
L.5 Tulangan Utama dan Tulangan Geser Diafragma
127
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 6
Detail Potongan a – a
L.6 Detail Potongan a – a
128
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 7
Detail Potongan A – A, Potongan B – B, dan Potongan C – C
L.7 Detail Potongan A – A, Potongan B – B, dan Potongan C – C
129
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 8
Detail Potongan D – D, Potongan E – E, dan Potongan F – F
L.8 Detail Potongan D – D, Potongan E – E, dan Potongan F – F
130
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 9
Spesifikasi Strassing Anchorage VSL Type EC
L.9 Spesifikasi Stressing Anchorage VSL Type EC
131
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 10
MANUAL VSL MULTISTRAND SYSTEM
L.10 MANUAL VSL MULTISTRAND SYSTEM
136
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN 11
Grafik NZR
L.11 Grafik NZR
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Jembatan merupakan suatu struktur yang digunakan sebagai media
penghubung antar daerah yang terpisahkan oleh rintangan. Kehadiran jembatan
sangat dibutuhkan guna mempelancar kegiatan sehari-hari. Seiring dengan
perkembangan zaman, jembatan telah membentuk suatu bagian dalam kehidupan
masyarakat pada saat sekarang, yaitu sebagai media penghubung antar daerah,
sarana komunikasi untuk perdagangan, sarana transportasi dan sarana pertukaran
sosial budaya. Oleh karena itu, jembatan yang dibuat harus memenuhi syarat
kekakuan, lendutan, dan ketahanan terhadap beban yang bekerja. Beragam
material menjadi pertimbangan dalam pembuatan jembatan. Material yang umum
digunakan dalam pembuatan jembatan bentang panjang biasanya adalah baja dan
beton. Namun dalam pemilihan material ada beberapa aspek yang perlu ditinjau
yaitu keamanan, harga, waktu pelaksanaan, dan fleksibilitas desain.
Beton adalah material yang kuat dalam kondisi tekan, tetapi lemah dalam
kondisi tarik. Kuat tarik beton bervariasi mulai dari 9% – 15% dari kuat tekannya.
Akibat rendahnya kapasitas tarik tersebut, maka retakan lentur terjadi pada taraf
pembebanan yang masih rendah. Oleh karena itu dibutuhkan beton yang dapat
menahan gaya tarik yang lebih besar dan dari dimensi penampang lebih kecil
sehingga pembuatannya tidak membutuhkan material yang banyak. Salah satu
beton yang digunakan dalam pembuatan jembatan adalah beton prategang. Beton
prategang adalah beton bertulang yang diberikan gaya pada arah longitudinal
elemen struktural. Gaya prategang dapat mencegah berkembangnya retak dengan
cara sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada
kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan
torsional penampang tersebut.
1
Universitas Kristen Maranatha
Menurut Andri Budiadi (2008), Desain Praktis Beton Prategang, beton
prategang memiliki 6 keuntungan yaitu:
1. Dapat memikul beban lentur yang lebih besar dari beton bertulang.
2. Dapat dipakai pada bentang yang lebih panjang dengan mengatur defleksi.
3. Ketahanan geser dan puntirnya bertambah dengan adanya penegangan.
4. Dapat dipakai pada rekayasa konstruksi tertentu, misalnya pada konstruksi
jembatan segmen.
5. Berbagai kelebihan lain pada penggunaan struktur khusus, seperti struktur
pelat dan cangkang, struktur tangki, struktur pracetak, dan lain-lain.
6. Pada penampang yang diberikan penegangan, tegangan tarik dapat di
eliminasi karena besarnya gaya tekan disesuaikan dengan beban yang akan
diterima.
1.2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
1. Melakukan analisis beban-beban yang bekerja pada jembatan (beban mati dan
beban hidup yang meliputi beban lalulintas).
2. Melakukan perencanaan girder beton prategang bentang 50 meter dengan cara
analitis dan dengan perangkat lunak.
1.3
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
1. Struktur yang ditinjau adalah jembatan jalan raya.
2. Bentang jembatan adalah 50 meter.
3. Pembebanan jembatan dengan menggunakan RSNI-02-2005.
4. Perhitungan struktur beton dengan menggunakan SNI 03-2847-2002.
5. Perencanaan girder dilakukan dengan cara analitis dan dengan perangkat
lunak.
6. Perangkat lunak yang digunakan adalah SAP2000 Nonlinier.
7. Struktur yang direncanakan adalah struktur jembatan bagian atas (girder)
sehingga dalam perencanaannya beban gempa tidak ditinjau.
2
Universitas Kristen Maranatha
1.4
Sistematika Penelitian
Sistematika penelitian dalam penyusunan laporan Tugas Akhir meliputi:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini membahas latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan
sistematika penelitian.
BAB II TINJAUAN LITERATUR
Bab ini membahas teori yang mendasar pada beton, jembatan, pembebanan,
peraturan perancangan, dan pemodelan pada program SAP2000 Nonlinier.
BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas studi kasus, preliminary analisis, analisis struktur dengan
perangkat lunak, perancanaan girder prategang dengan perangkat lunak,
perencanaan girder prategang dengan analitis, dan pembahasan.
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas hasil kesimpulan dari hasil perhitungan dan saran-saran dalam
penelitian selanjutnya.
3
Universitas Kristen Maranatha
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1
Kesimpulan
Dari hasil desain dan analitis yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini
didapat beberapa kesimpulan, yaitu sebagai berikut:
1. Lendutan setelah diberi gaya prategang dengan cara SAP2000 sebesar 47,54
mm dan dengan cara analitis sebesar 54,62 mm perbedaannya sebesar 12,96%.
Sedangkan lendutan sebelum diberi gaya prategang dengan cara SAP2000
sebesar 181,98 mm dan dengan cara analitis sebesar 114,97 mm perbedaannya
sebesar
36%.
Dari
kedua
metode
pengerjaan
perencanaan
dengan
menggunakan tendon memenuhi syarat kemampuan layan sebesar L/240 =
208,33mm.
2. Perbedaan lendutan balok girder ditengah bentang antara balok yang belum
diberi gaya prategang dan balok yang telah diberi gaya prategang adalah
73,88% dengan software SAP2000 dan 52,49% dengan cara analitis.
3. Jumlah tendon yang digunakan sebanyak 6 buah dengan tiap tendon terdiri
dari 12 strand dengan diameter 13mm.
4. Angkur menggunakan VSL Type EC dikarenakan angkur diasumsikan
menggunakan bentuk penampang persegi sehingga perhitungan penampang
pengangkuran menjadi lebih sederhana. Dimensi penampang angkur yang
digunakan ukuran 220 x 220 mm2.
5. Kehilangan prategang yang digunakan pada asumsi awal desain sebesar 20%
dan setelah perhitungan mendapatkan kehilangan prategang sebesar 18,77%
pada balok girder.
6. Tulangan yang digunakan pada perancanaan balok girder adalah sebagai
berikut:
a. Tulangan utama balok gider = 32D13
b. Tulangan geser balok girder = D13 – 200mm
120
Universitas Kristen Maranatha
4.2
c. Tulangan utama diafragma
= 16D22
d. Tulangan geser diafragma
= D13 – 100mm
e. Tulangan spalling
= 4D13
Saran
Saran yang dapat disampaikan dari hasil penelitian Tugas Akhir adalah
sebagai berikut:
1.
Hasil Penelitian dapat digunakan untuk referensi perhitungan jembatan
prategang dengan bentang ≤ 50 m.
2.
Untuk jembatan bentang > 50 m dibutuhkan penelitian lebih lanjut.
3.
Penggunaan prategang bermanfaat untuk mendapatkan dimensi penampang
yang lebih kecil dibandingkan beton konvensional.
121
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Departemen Pekerjaan Umum, 2005, Pembebanan untuk Jembatan,
Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
2. Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur
Beton untuk Bangunan Gedung, Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
3. Hadipratomo, W., 2008, Analisis dan Desain Struktur Beton Prategang,
Bandung: PT. Danamartha Sejahtera Utama.
4. Budiadi, Andri, 2008, Desain Praktis Beton Prategang, Yogyakarta: CV.
Andi offset.
5. Supriyadi, Bambang dan Muntohar A. Setyo,
2007, Jembatan,
Yogyakarta: Beta offset.
6. Kusuma, Gideon dan Vis W.C., 1997, Dasar-dasar Perencanaan Beton
Bertulang, Jakarta: Erlangga.
7. Nawy, Edward G., 2001, Beton Prategang Suatu Pendekatan Mendasar,
Jakarta: Erlangga.
8. Learning, ITL, 2002, 19 Aplikasi Rekayasa Konstruksi 2D dengan
SAP2000, Jakarta: PT Elex Media komputindo.
9. New Zealand Concrete Society, 1978, New Zealand Reinforced Concrete
Design Handbook, Wellington: Concrete Publications Ltd.
10. Prestressed Concrete Institute, 2010, PCI Design Handbook – Precast and
Prestressed Concrete, Chicago: Prestressed Concrete Institute.
122
Universitas Kristen Maranatha