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