Perencanaan Jembatan Komposit Metode Lrfd (Load And Resistance Factor Design)
PERENCANAAN JEMBATAN KOMPOSIT METODE LRFD
(LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
HER AFRIYANDI
110404070
Pembimbing :
Ir. TORANG SITORUS, M.T
NIP. 19571002 198601 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Jembatan adalah suatu struktur yang berfungsi sebagai lintasan untuk
memperpendek jarak dengan menyeberangi suatu rintangan tanpa menutup
rintangan itu sendiri. Perencanaan jembatan komposit mengasumsi bahwa baja
dan beton bekerja sama. Dalam perencanaan struktur baja dikenal dua macam
filosofi desain yang sering digunakan, yaitu desain tegangan kerja (Allowable
Stress Design, ASD) dan desain keadaan batas (Load and Resitance Factor
Design, LRFD). Metode LRFD sebenarnya merupakan suatu metode yang baru,
namun di Indonesia relatif masih jarang disentuh oleh kalangan akademisi
maupun praktisi di lapangan.
Beban-beban yang dipakai untuk merencanakan jembatan ini akan
mengacu pada peraturan RSNI T-02-2005. RSNI T-02-2005 merupakan peraturan
pembaruan dari BMS 1992 karena besar beban lalu lintas yang terjadi di lapangan
semakin lama semakin meningkat.
Dari hasil analisa dan perhitungan jembatan komposit ini akan diperoleh
beban ultimit yang dapat ditahan oleh balok komposit, momen ultimit yang terjadi
akibat adanya beban ultimit, dan juga untuk mengetahui besarnya lendutan
sehingga jembatan aman digunakan.
Kata kunci: Komposit baja beton,ASD, LRFD,RSNI T-02-2005, BMS 1992.
i
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................... ii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... viii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... x
KATA PENGANTAR...................................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
I.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 3
I.3 Tujuan ................................................................................................ 3
I.4 Pembatasan Masalah .......................................................................... 4
I.5 Metodologi Penelitian ........................................................................ 4
I.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 4
BAB II STUDI PUSTAKA
II.1 Umum ............................................................................................... 6
II.2 Komponen Jembatan ........................................................................ 6
II.2.1 Komponen struktur atas ........................................................... 6
II.2.2 Komponen struktur bawah ...................................................... 7
II.2.3 Komponen pelengkap .............................................................. 8
II.3 Alternatif Pemilihan Jenis Struktur .................................................. 9
II.3.1 Struktur atas jembatan ............................................................. 9
II.3.2 Struktur bawah jembatan ......................................................... 9
II.3.2.1 Pangkal jembatan (abutment) ...................................... 9
II.3.2.2 Pondasi ........................................................................ 10
ii
Universitas Sumatera Utara
II.4 Sifat Bahan Baja ............................................................................... 10
II.5 Sifat Bahan Beton ............................................................................. 12
II.6 Pembebanan Jembatan...................................................................... 13
II.6.1 Aksi tetap ................................................................................. 14
II.6.2 Aksi transien ............................................................................ 16
II.6.3 Aksi lingkungan ...................................................................... 24
II.6.4 Aksi khusus (Beban gempa) .................................................... 32
II.7 Kombinasi Pembebanan ................................................................... 36
II.8 Komponen Struktur Komposit (Beton dan Baja) ............................. 38
II.9 Lebar Efektif Balok Komposit ......................................................... 40
II.10 Desain LRFD Struktur Komposit ................................................... 41
II.10.1 Pengertian .............................................................................. 41
II.10.2 Faktor tahanan ...................................................................... 42
II.10.3 Kuat lentur nominal .............................................................. 43
II.10.4 Komponen memikul geser .................................................... 51
II.10.5 Penghubung geser.................................................................. 56
II.11 Lendutan ......................................................................................... 58
II.12 Sambungan ..................................................................................... 60
II.13 Teori momen maksimum beban gandar ......................................... 62
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Bagan Alir ....................................................................................... 63
III.2 Studi literatur .................................................................................. 63
III.3 Spesifikasi jembatan ...................................................................... 64
III.1.4 Desain .......................................................................................... 64
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Data Konstruksi ....................................................................................... 73
IV.2 Perencanaan Pelat Lantai ................................................................ 73
IV.2.1 Perhitungan beban dan momen .............................................. 74
IV.2.2 Penulangan ............................................................................. 79
iii
Universitas Sumatera Utara
IV.2.3 Pemeriksaan momen nominal pelat lantai ............................. 80
IV.2.3.1 Tulangan satu lapis ..................................................... 80
IV.2.3.2 Tulangan rangkap ....................................................... 81
IV.2.4 Lendutan pelat lantai .............................................................. 83
IV.2.5 Pemeriksaan geser pons pelat lantai ...................................... 85
IV.3 Perencanaan Trotoar ....................................................................... 87
IV.3.1 Perhitungan beban dan momen .............................................. 87
IV.3.2 Penulangan ............................................................................. 88
IV.4 Perencanaan sandaran ..................................................................... 89
IV.4.1 Perhitungan beban dan momen .............................................. 90
IV.4.2 Penulangan ............................................................................. 92
IV.5 Penampang Kompak....................................................................... 93
IV.5.1 Pembebanan ........................................................................... 93
IV.5.1.1 Aksi tetap.................................................................... 93
IV.5.1.2 Aksi transien ............................................................... 99
IV.5.1.3 Aksi lingkungan ......................................................... 105
IV.5.1.4 Aksi khusus (beban gempa) ....................................... 109
IV.5.2 Kombinasi pembebanan ......................................................... 111
IV.6 Sebelum Komposit ......................................................................... 112
IV.6.1 Penampang kompak ............................................................... 112
IV.6.1.1 Analisa tegangan lentur .............................................. 112
IV.6.1.2 Analisa tegangan geser ............................................... 113
IV.6.2 Penampang tidak kompak ...................................................... 117
IV.6.2.1 Analisa tegangan lentur .............................................. 117
IV.6.2.2 Analisa tegangan geser ............................................... 119
IV.6.3 Penampang langsing .............................................................. 121
IV.6.3.1 Analisa tegangan lentur .............................................. 121
IV.6.3.2 Analisa tegangan geser ............................................... 123
IV.7 Sesudah Komposit .......................................................................... 126
IV.7.1 Analisa tegangan lentur.......................................................... 126
IV.7.2 Analisa tegangan geser .......................................................... 130
iv
Universitas Sumatera Utara
IV.7.3 Analisa lendutaan ................................................................... 132
IV.8 Shear connector .............................................................................. 134
IV.9 Sambungan ..................................................................................... 136
IV.9.1 Sambungan jarak 4 meter ...................................................... 137
IV.9.1.1 Sambungan sayap (flens) ............................................ 137
IV.9.1.2 Sambungan badan (web) ............................................ 138
IV.9.2 Sambungan jarak 16 meter .................................................... 138
IV.9.2.1 Sambungan sayap (flens) ............................................ 138
IV.9.2.2 Sambungan badan (web) ............................................ 139
IV.9.3 Sambungan jarak 28 meter .................................................... 140
IV.9.3.1 Sambungan sayap (flens) ............................................ 140
IV.9.3.2 Sambungan badan (web) ............................................ 140
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan ...................................................................................... 142
V.1 Saran ................................................................................................. 143
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................
xv
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Judul
Halaman
Tabel 2.1
Jenis tipe jembatan
9
Tabel 2.2
Jenis abutment jembatan
9
Tabel 2.3
Jenis-jenis pondasi
10
Tabel 2.4
Sifat mekanis baja struktural
11
Tabel 2.5
Berat isi untuk beban mati
14
Tabel 2.6
Faktor beban untuk berat sendiri
15
Tabel 2.7
Faktor beban mati tambahan
15
Tabel 2.8
Faktor beban akibat beban lajur “D”
16
Tabel 2.9
Jumlah lajur lalu lintas rencana
17
Tabel 2.10 Faktor beban akibat pembebanan truk “T”
20
Tabel 2.11 Faktor distribusi untuk pembebanan truk “T”
22
Tabel 2.12 Faktor beban akibat gaya rem
23
Tabel 2.13 Faktor beban akibat pejalan kaki
24
Tabel 2.14 Faktor beban akibat pengaruh temperatur/suhu
24
Tabel 2.15 Temperatur jembatan rata-rata nominal
25
Tabel 2.16 Sifat bahan rata-rata akibat pengaruh temperatur
25
Tabel 2.17 Faktor beban akibat beban angin
26
Tabel 2.18 Koefisien seret
27
Tabel 2.19 Kecepatan angin rencana
27
Tabel 2.20 Faktor beban akibat gesekan pada perletakan
27
Tabel 2.21 Koefisien gesekan perletakan
28
vi
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.22 Faktor beban akibat aliran air, benda hanyutan
dan tumbukan dengan batang kayu
28
Tabel 2.23 Periode ulang banjir untuk kecepatan air
29
Tabel 2.24 Lendutan ekuivalen untuk tumbukan batang kayu
32
Tabel 2.25 Kategori kinerja seismik
34
Tabel 2.26 Prosedur analisis berdasarkan kategori
perilaku seismik (A-D)
34
Tabel 2.27 Faktor tipe bangunan
34
Tabel 2.28 Koefisien profil tanah
35
Tabel 2.29 Akselerasi PGA di batuan dasar
36
Tabel 2.30 Kombinasi beban umum untuk keadaan batas ultimit
37
Tabel 2.31 Faktor reduksi (Ф) untuk keadaan kekuatan batas
42
Tabel 2.32 Batasan defleksi berdasarkan BMS (l=panjang bentang)
59
Tabel 2.33 Tipe-tipe baut
60
Tabel 4.1
Momen inersia pelat lantai dengan floor deck
83
Tabel 4.2
Menghitung inersia gelagar
105
Tabel 4.3
Kombinasi gaya momen penampang kompak
111
Tabel 4.4
Kombinasi gaya geser penampang kompak
111
Tabel 4.5
Menentukan letak garis netral
127
Tabel 4.6
Perhitungan momen inersia
127
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Tabel
Judul
Halaman
Gambar 2.1 Beban lajur “D”
18
Gambar 2.2 Beban “D” : beban terbagi rata vs panjang bentang
yang dibebani
18
Gambar 2.3 Faktor beban dinamis untuk beban garis untuk
Pembebanan lajur “D”
19
Gambar 2.4 Penyebaran pembebanan pada arah melintang
20
Gambar 2.5 Pembebanan truk “T”
21
Gambar 2.6 Koefisien seret dan angkat untuk bermacam-macam
bentuk pilar
30
Gambar 2.7 Luas proyeksi pilar untuk gaya-gaya aliran
30
Gambar 2.8 Prosedur analisis tahan gempa
33
Gambar 2.9 Struktur balok tidak komposit
39
Gambar 2.10 Struktur balok Komposit
40
Gambar 2.11 Lebar efektif balok komposit
41
Gambar 2.12 Kuat lentur nominal berdasarkan distribusi
tegangan plastis
49
Gambar 2.13 Penampang melintang dek baja gelombang
58
Gambar 2.14 Tata letak baut
61
Gambar 2.15 Beban gandar
62
Gambar 2.16 Penempatan beban gandar
62
Gambar 4.1 Tampak melintang
73
Gambar 4.2 Berat sendiri
74
Gambar 4.3 Kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda
76
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Penempatan beban truk “T”
77
Gambar 4.5 Dimensi floor deck
79
Gambar 4.6 Diagrama regangan dan tegangan tulangan satu lapis
80
Gambar 4.7 Diagram regangan dan tegangan tulangan rangkap
81
Gambar 4.8 Bidang penyebaran tekanan roda
86
Gambar 4.9 trotoar
87
Gambar 4.10 Sandaran
90
Gambar 4.11 Penampang pipa
90
Gambar 4.12 Beban pada pipa
90
Gambar 4.13 Pembebanan perbalok
93
Gambar 4.14 Penyebaran gaya rem
103
Gambar 4.15 Penyebaran angin
106
Gambar 4.16 Tegangan geser pada badan tampang gelagar
113
Gambar 4.17 Balok komposit
127
Gambar 4.18 Pemasangan shear connector
136
Gambar 4.19 Sambungan sayap pada titik 16 meter
141
Gambar 4.20 Sambungan badan pada titik 4 meter
141
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
A
= Luas penampang
Ac
= Luas pelat beton
As
= Luas profil baja
Aw
= Luas kotor pelat badan
Asc
= Luas stud connector
Atr
= Luas transformasi
C
= Gaya tekan pada beton
Cb
= Faktor pengali momen lentur nominal
Cw
= Momen inersia pilin
E
= Modulus elastisitas baja
Ec
= Modulus elastisitas beton
G
= Modulus geser
Is
= Inersia profil baja
Io
= Inersia penampang
Ix
= Inersia arah sumbu x
Itr
= Inersia transformasi
J
= Konstanta puntir torsi
MA
= momen pada ¼ bentang tak terkekang
MB
= momen pada tengah bentang tak terkekang
MC
= momen pada ¾ bentang tak terkekang
x
Universitas Sumatera Utara
Mn
= Momen nominal
Mp
= Momen plastis
Mu
= Momen ultimit
Mmax
= Momen maksimum pada bentang yang ditinjau
N
= Jumlah penghubung geser
Qn
= Kekuatan stud connector
Rn
= Tahanan nominal
Sx
= Modulus penampang elastis
T
= Gaya tarik pada profil baja
Vc
= Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton
Vh
= Gaya geser horizontal
Vn
= Geser nominal
Vu
= Gaya geser ultimit
Zx
= Modulus penampang plastis
a
= Sumbu netral plastis
bE
= Lebar efektif balok komposit
bo
= Jarak antar balok
d
= Tinggi profil baja
d1
= jarak dari pusat berat balok ke pusat berat plastis
fr
= Tegangan sisa
fu
= Tegangan putus baja
xi
Universitas Sumatera Utara
fy
= Tegangan leleh baja
f’c
= Kuat tekan beton
l
= Panjang bentang
n
= Rasio modulus
pll
= Beban hidup terpusat
qu
= Beban ultimit
qdl
= Beban mati terbagi rata
qll
= Beban hidup terbagi rata
ry
= Jari-jari girasi
ts
= Tebal slab
y
= Lengan momen
ya
= Jarak dari pusat berat komposit ke atas balok
yb
= Jarak dari pusat berat komposit ke bawah balok
α
= Koefisien muai panjang
ϕ
= Faktor reduksi
µ
= Angka poisson
δijin
= Lendutan ijin
δMS
= Lendutan akibat berat sendiri
δd
= Lendutan akibat berat diafragma
δMA
= Lendutan akibat beban mati tambahan
δll
= Lendutan akibat beban hidup
xii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan
rahmat
dan
hidayah-Nya
kepada
penulis
sehingga
dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul
PERENCANAAN JEMBATAN KOMPOSIT METODE LRFD (Load and
Resistance Factor Design) ini dimaksudkan untuk memenuhi syarat penyelesaian
Pendidikan Sarjana di bidang Sub Jurusan Struktur Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Sehubungan dengan selesainya tugas akhir ini, penulis menyampaikan
terimakasih sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Sanci Barus,M.T. sebagai koordinator Sub Jurusan Struktur
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir.Torang Sitorus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing yang telah
banyak memberikan masukan dan ilmu dalam penyusunan tugas akhir ini.
5. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, M.T. dan Ibu Nursyamsi, S.T.,M.T.
sebagai dosen pembanding dan penguji penulis.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
8. Kedua orang tua saya, Ayahanda Herlan, Amd.Kep. dan Ibunda Dewita
Murni, yang tak pernah berhenti memberikan doa, dukungan, motivasi,
kasih sayang dan segalanya selama ini.
xiii
Universitas Sumatera Utara
9. Adik-adik saya, Febri Heryandani, Marjeli Hertumurni, Aldo Hermayanda
dan Aisyah Herdesabila. Serta seluruh keluarga besar saya yang selalu
mendukung dan membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Seluruh keluarga saya, sipil 2011, yang telah banyak membantu saya
hingga selesainya Tugas Akhir ini.
11. Buat teman-teman saya Zulfuadi Lubis, Adriansyah Pami Rahman Siregar,
Ahmad Amanu SS, M. Arief Rizqy, Reza Kurniawan, Aulia Alfahmi,
Tommy Diaz Iskandar, Rico Ardiansyah, M. Agus Hanafi Sipahutar,
Ahmad Rivaldi Novril dan Surya Darma Lubis terima kasih atas
dukungannya selama ini.
12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya
dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga
Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu, saya menerima kritik dan saran yang membangun
dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata saya mengucapkan terimakasih, dan semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Medan,
Januari 2016
Penulis
(Her Afriyandi)
xiv
Universitas Sumatera Utara
(LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
HER AFRIYANDI
110404070
Pembimbing :
Ir. TORANG SITORUS, M.T
NIP. 19571002 198601 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Jembatan adalah suatu struktur yang berfungsi sebagai lintasan untuk
memperpendek jarak dengan menyeberangi suatu rintangan tanpa menutup
rintangan itu sendiri. Perencanaan jembatan komposit mengasumsi bahwa baja
dan beton bekerja sama. Dalam perencanaan struktur baja dikenal dua macam
filosofi desain yang sering digunakan, yaitu desain tegangan kerja (Allowable
Stress Design, ASD) dan desain keadaan batas (Load and Resitance Factor
Design, LRFD). Metode LRFD sebenarnya merupakan suatu metode yang baru,
namun di Indonesia relatif masih jarang disentuh oleh kalangan akademisi
maupun praktisi di lapangan.
Beban-beban yang dipakai untuk merencanakan jembatan ini akan
mengacu pada peraturan RSNI T-02-2005. RSNI T-02-2005 merupakan peraturan
pembaruan dari BMS 1992 karena besar beban lalu lintas yang terjadi di lapangan
semakin lama semakin meningkat.
Dari hasil analisa dan perhitungan jembatan komposit ini akan diperoleh
beban ultimit yang dapat ditahan oleh balok komposit, momen ultimit yang terjadi
akibat adanya beban ultimit, dan juga untuk mengetahui besarnya lendutan
sehingga jembatan aman digunakan.
Kata kunci: Komposit baja beton,ASD, LRFD,RSNI T-02-2005, BMS 1992.
i
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................... ii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... viii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... x
KATA PENGANTAR...................................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
I.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 3
I.3 Tujuan ................................................................................................ 3
I.4 Pembatasan Masalah .......................................................................... 4
I.5 Metodologi Penelitian ........................................................................ 4
I.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 4
BAB II STUDI PUSTAKA
II.1 Umum ............................................................................................... 6
II.2 Komponen Jembatan ........................................................................ 6
II.2.1 Komponen struktur atas ........................................................... 6
II.2.2 Komponen struktur bawah ...................................................... 7
II.2.3 Komponen pelengkap .............................................................. 8
II.3 Alternatif Pemilihan Jenis Struktur .................................................. 9
II.3.1 Struktur atas jembatan ............................................................. 9
II.3.2 Struktur bawah jembatan ......................................................... 9
II.3.2.1 Pangkal jembatan (abutment) ...................................... 9
II.3.2.2 Pondasi ........................................................................ 10
ii
Universitas Sumatera Utara
II.4 Sifat Bahan Baja ............................................................................... 10
II.5 Sifat Bahan Beton ............................................................................. 12
II.6 Pembebanan Jembatan...................................................................... 13
II.6.1 Aksi tetap ................................................................................. 14
II.6.2 Aksi transien ............................................................................ 16
II.6.3 Aksi lingkungan ...................................................................... 24
II.6.4 Aksi khusus (Beban gempa) .................................................... 32
II.7 Kombinasi Pembebanan ................................................................... 36
II.8 Komponen Struktur Komposit (Beton dan Baja) ............................. 38
II.9 Lebar Efektif Balok Komposit ......................................................... 40
II.10 Desain LRFD Struktur Komposit ................................................... 41
II.10.1 Pengertian .............................................................................. 41
II.10.2 Faktor tahanan ...................................................................... 42
II.10.3 Kuat lentur nominal .............................................................. 43
II.10.4 Komponen memikul geser .................................................... 51
II.10.5 Penghubung geser.................................................................. 56
II.11 Lendutan ......................................................................................... 58
II.12 Sambungan ..................................................................................... 60
II.13 Teori momen maksimum beban gandar ......................................... 62
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Bagan Alir ....................................................................................... 63
III.2 Studi literatur .................................................................................. 63
III.3 Spesifikasi jembatan ...................................................................... 64
III.1.4 Desain .......................................................................................... 64
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Data Konstruksi ....................................................................................... 73
IV.2 Perencanaan Pelat Lantai ................................................................ 73
IV.2.1 Perhitungan beban dan momen .............................................. 74
IV.2.2 Penulangan ............................................................................. 79
iii
Universitas Sumatera Utara
IV.2.3 Pemeriksaan momen nominal pelat lantai ............................. 80
IV.2.3.1 Tulangan satu lapis ..................................................... 80
IV.2.3.2 Tulangan rangkap ....................................................... 81
IV.2.4 Lendutan pelat lantai .............................................................. 83
IV.2.5 Pemeriksaan geser pons pelat lantai ...................................... 85
IV.3 Perencanaan Trotoar ....................................................................... 87
IV.3.1 Perhitungan beban dan momen .............................................. 87
IV.3.2 Penulangan ............................................................................. 88
IV.4 Perencanaan sandaran ..................................................................... 89
IV.4.1 Perhitungan beban dan momen .............................................. 90
IV.4.2 Penulangan ............................................................................. 92
IV.5 Penampang Kompak....................................................................... 93
IV.5.1 Pembebanan ........................................................................... 93
IV.5.1.1 Aksi tetap.................................................................... 93
IV.5.1.2 Aksi transien ............................................................... 99
IV.5.1.3 Aksi lingkungan ......................................................... 105
IV.5.1.4 Aksi khusus (beban gempa) ....................................... 109
IV.5.2 Kombinasi pembebanan ......................................................... 111
IV.6 Sebelum Komposit ......................................................................... 112
IV.6.1 Penampang kompak ............................................................... 112
IV.6.1.1 Analisa tegangan lentur .............................................. 112
IV.6.1.2 Analisa tegangan geser ............................................... 113
IV.6.2 Penampang tidak kompak ...................................................... 117
IV.6.2.1 Analisa tegangan lentur .............................................. 117
IV.6.2.2 Analisa tegangan geser ............................................... 119
IV.6.3 Penampang langsing .............................................................. 121
IV.6.3.1 Analisa tegangan lentur .............................................. 121
IV.6.3.2 Analisa tegangan geser ............................................... 123
IV.7 Sesudah Komposit .......................................................................... 126
IV.7.1 Analisa tegangan lentur.......................................................... 126
IV.7.2 Analisa tegangan geser .......................................................... 130
iv
Universitas Sumatera Utara
IV.7.3 Analisa lendutaan ................................................................... 132
IV.8 Shear connector .............................................................................. 134
IV.9 Sambungan ..................................................................................... 136
IV.9.1 Sambungan jarak 4 meter ...................................................... 137
IV.9.1.1 Sambungan sayap (flens) ............................................ 137
IV.9.1.2 Sambungan badan (web) ............................................ 138
IV.9.2 Sambungan jarak 16 meter .................................................... 138
IV.9.2.1 Sambungan sayap (flens) ............................................ 138
IV.9.2.2 Sambungan badan (web) ............................................ 139
IV.9.3 Sambungan jarak 28 meter .................................................... 140
IV.9.3.1 Sambungan sayap (flens) ............................................ 140
IV.9.3.2 Sambungan badan (web) ............................................ 140
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan ...................................................................................... 142
V.1 Saran ................................................................................................. 143
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................
xv
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Judul
Halaman
Tabel 2.1
Jenis tipe jembatan
9
Tabel 2.2
Jenis abutment jembatan
9
Tabel 2.3
Jenis-jenis pondasi
10
Tabel 2.4
Sifat mekanis baja struktural
11
Tabel 2.5
Berat isi untuk beban mati
14
Tabel 2.6
Faktor beban untuk berat sendiri
15
Tabel 2.7
Faktor beban mati tambahan
15
Tabel 2.8
Faktor beban akibat beban lajur “D”
16
Tabel 2.9
Jumlah lajur lalu lintas rencana
17
Tabel 2.10 Faktor beban akibat pembebanan truk “T”
20
Tabel 2.11 Faktor distribusi untuk pembebanan truk “T”
22
Tabel 2.12 Faktor beban akibat gaya rem
23
Tabel 2.13 Faktor beban akibat pejalan kaki
24
Tabel 2.14 Faktor beban akibat pengaruh temperatur/suhu
24
Tabel 2.15 Temperatur jembatan rata-rata nominal
25
Tabel 2.16 Sifat bahan rata-rata akibat pengaruh temperatur
25
Tabel 2.17 Faktor beban akibat beban angin
26
Tabel 2.18 Koefisien seret
27
Tabel 2.19 Kecepatan angin rencana
27
Tabel 2.20 Faktor beban akibat gesekan pada perletakan
27
Tabel 2.21 Koefisien gesekan perletakan
28
vi
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.22 Faktor beban akibat aliran air, benda hanyutan
dan tumbukan dengan batang kayu
28
Tabel 2.23 Periode ulang banjir untuk kecepatan air
29
Tabel 2.24 Lendutan ekuivalen untuk tumbukan batang kayu
32
Tabel 2.25 Kategori kinerja seismik
34
Tabel 2.26 Prosedur analisis berdasarkan kategori
perilaku seismik (A-D)
34
Tabel 2.27 Faktor tipe bangunan
34
Tabel 2.28 Koefisien profil tanah
35
Tabel 2.29 Akselerasi PGA di batuan dasar
36
Tabel 2.30 Kombinasi beban umum untuk keadaan batas ultimit
37
Tabel 2.31 Faktor reduksi (Ф) untuk keadaan kekuatan batas
42
Tabel 2.32 Batasan defleksi berdasarkan BMS (l=panjang bentang)
59
Tabel 2.33 Tipe-tipe baut
60
Tabel 4.1
Momen inersia pelat lantai dengan floor deck
83
Tabel 4.2
Menghitung inersia gelagar
105
Tabel 4.3
Kombinasi gaya momen penampang kompak
111
Tabel 4.4
Kombinasi gaya geser penampang kompak
111
Tabel 4.5
Menentukan letak garis netral
127
Tabel 4.6
Perhitungan momen inersia
127
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Tabel
Judul
Halaman
Gambar 2.1 Beban lajur “D”
18
Gambar 2.2 Beban “D” : beban terbagi rata vs panjang bentang
yang dibebani
18
Gambar 2.3 Faktor beban dinamis untuk beban garis untuk
Pembebanan lajur “D”
19
Gambar 2.4 Penyebaran pembebanan pada arah melintang
20
Gambar 2.5 Pembebanan truk “T”
21
Gambar 2.6 Koefisien seret dan angkat untuk bermacam-macam
bentuk pilar
30
Gambar 2.7 Luas proyeksi pilar untuk gaya-gaya aliran
30
Gambar 2.8 Prosedur analisis tahan gempa
33
Gambar 2.9 Struktur balok tidak komposit
39
Gambar 2.10 Struktur balok Komposit
40
Gambar 2.11 Lebar efektif balok komposit
41
Gambar 2.12 Kuat lentur nominal berdasarkan distribusi
tegangan plastis
49
Gambar 2.13 Penampang melintang dek baja gelombang
58
Gambar 2.14 Tata letak baut
61
Gambar 2.15 Beban gandar
62
Gambar 2.16 Penempatan beban gandar
62
Gambar 4.1 Tampak melintang
73
Gambar 4.2 Berat sendiri
74
Gambar 4.3 Kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda
76
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Penempatan beban truk “T”
77
Gambar 4.5 Dimensi floor deck
79
Gambar 4.6 Diagrama regangan dan tegangan tulangan satu lapis
80
Gambar 4.7 Diagram regangan dan tegangan tulangan rangkap
81
Gambar 4.8 Bidang penyebaran tekanan roda
86
Gambar 4.9 trotoar
87
Gambar 4.10 Sandaran
90
Gambar 4.11 Penampang pipa
90
Gambar 4.12 Beban pada pipa
90
Gambar 4.13 Pembebanan perbalok
93
Gambar 4.14 Penyebaran gaya rem
103
Gambar 4.15 Penyebaran angin
106
Gambar 4.16 Tegangan geser pada badan tampang gelagar
113
Gambar 4.17 Balok komposit
127
Gambar 4.18 Pemasangan shear connector
136
Gambar 4.19 Sambungan sayap pada titik 16 meter
141
Gambar 4.20 Sambungan badan pada titik 4 meter
141
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
A
= Luas penampang
Ac
= Luas pelat beton
As
= Luas profil baja
Aw
= Luas kotor pelat badan
Asc
= Luas stud connector
Atr
= Luas transformasi
C
= Gaya tekan pada beton
Cb
= Faktor pengali momen lentur nominal
Cw
= Momen inersia pilin
E
= Modulus elastisitas baja
Ec
= Modulus elastisitas beton
G
= Modulus geser
Is
= Inersia profil baja
Io
= Inersia penampang
Ix
= Inersia arah sumbu x
Itr
= Inersia transformasi
J
= Konstanta puntir torsi
MA
= momen pada ¼ bentang tak terkekang
MB
= momen pada tengah bentang tak terkekang
MC
= momen pada ¾ bentang tak terkekang
x
Universitas Sumatera Utara
Mn
= Momen nominal
Mp
= Momen plastis
Mu
= Momen ultimit
Mmax
= Momen maksimum pada bentang yang ditinjau
N
= Jumlah penghubung geser
Qn
= Kekuatan stud connector
Rn
= Tahanan nominal
Sx
= Modulus penampang elastis
T
= Gaya tarik pada profil baja
Vc
= Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton
Vh
= Gaya geser horizontal
Vn
= Geser nominal
Vu
= Gaya geser ultimit
Zx
= Modulus penampang plastis
a
= Sumbu netral plastis
bE
= Lebar efektif balok komposit
bo
= Jarak antar balok
d
= Tinggi profil baja
d1
= jarak dari pusat berat balok ke pusat berat plastis
fr
= Tegangan sisa
fu
= Tegangan putus baja
xi
Universitas Sumatera Utara
fy
= Tegangan leleh baja
f’c
= Kuat tekan beton
l
= Panjang bentang
n
= Rasio modulus
pll
= Beban hidup terpusat
qu
= Beban ultimit
qdl
= Beban mati terbagi rata
qll
= Beban hidup terbagi rata
ry
= Jari-jari girasi
ts
= Tebal slab
y
= Lengan momen
ya
= Jarak dari pusat berat komposit ke atas balok
yb
= Jarak dari pusat berat komposit ke bawah balok
α
= Koefisien muai panjang
ϕ
= Faktor reduksi
µ
= Angka poisson
δijin
= Lendutan ijin
δMS
= Lendutan akibat berat sendiri
δd
= Lendutan akibat berat diafragma
δMA
= Lendutan akibat beban mati tambahan
δll
= Lendutan akibat beban hidup
xii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan
rahmat
dan
hidayah-Nya
kepada
penulis
sehingga
dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul
PERENCANAAN JEMBATAN KOMPOSIT METODE LRFD (Load and
Resistance Factor Design) ini dimaksudkan untuk memenuhi syarat penyelesaian
Pendidikan Sarjana di bidang Sub Jurusan Struktur Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Sehubungan dengan selesainya tugas akhir ini, penulis menyampaikan
terimakasih sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Sanci Barus,M.T. sebagai koordinator Sub Jurusan Struktur
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir.Torang Sitorus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing yang telah
banyak memberikan masukan dan ilmu dalam penyusunan tugas akhir ini.
5. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, M.T. dan Ibu Nursyamsi, S.T.,M.T.
sebagai dosen pembanding dan penguji penulis.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
8. Kedua orang tua saya, Ayahanda Herlan, Amd.Kep. dan Ibunda Dewita
Murni, yang tak pernah berhenti memberikan doa, dukungan, motivasi,
kasih sayang dan segalanya selama ini.
xiii
Universitas Sumatera Utara
9. Adik-adik saya, Febri Heryandani, Marjeli Hertumurni, Aldo Hermayanda
dan Aisyah Herdesabila. Serta seluruh keluarga besar saya yang selalu
mendukung dan membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Seluruh keluarga saya, sipil 2011, yang telah banyak membantu saya
hingga selesainya Tugas Akhir ini.
11. Buat teman-teman saya Zulfuadi Lubis, Adriansyah Pami Rahman Siregar,
Ahmad Amanu SS, M. Arief Rizqy, Reza Kurniawan, Aulia Alfahmi,
Tommy Diaz Iskandar, Rico Ardiansyah, M. Agus Hanafi Sipahutar,
Ahmad Rivaldi Novril dan Surya Darma Lubis terima kasih atas
dukungannya selama ini.
12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya
dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga
Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu, saya menerima kritik dan saran yang membangun
dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata saya mengucapkan terimakasih, dan semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Medan,
Januari 2016
Penulis
(Her Afriyandi)
xiv
Universitas Sumatera Utara