Post on 05-Jul-2018
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
1/23
BAB II
PERATURAN PERENCANAAN
2.1 Klasifikasi Jembatan Rangka Baja
Jembatan rangka (Truss Bridge) adalah jembatan yang terbentuk dari rangka-
rangka batang yang membentuk unit segitiga dan memiliki kemampuan untuk
mendistribusikan beban ke setiap rangka-rangkanya. Rangka batang tersebut
terdiri dari batang tarik dan batang tekan.
Batang tarik adalah batang yang menerima beban tarik. Desain untuk batang
tarik didasarkan atas ijin tegangan tarik dimana tegangan yang terjadi tidak boleh
melampaui tegangan ijin. Apabila ada lubang maka luas penampang adalah luas
netto (luas brutto-luas lubang). Untuk menahan beban berguna dipakai factor of
safety (faktor keamanan) yang cukup terhadap kehancuran.
Batang tekan yang merupakan batang dari suatu rangka batang. Batang ini
dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Kolom juga merupakan
batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balok-balok loteng, rangka atap,
lintasan crane dalam bangunan pabrik dan sebagainya yang untuk seterusnya akan
melimpahkan semua beban tersebut ke pondasi.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
2/23
Klasifikasi jembatan berdasarkan letak lantai kendaraan dapat dibagi menjadi
beberapa bagian, yaitu:
1. Jembatan lantai bawah, dimana sttuktur rangka utama berada di atas
lantai jembatan. Hal ini mengakibatkan batang bagian atas menjadi
tertekan dan batang bagian bawah menjadi tertarik. Untuk batang
bagian atas diperlukan pengaku untuk mengatasi bahaya tekuk.
Biasanya pengaku ini berfungsi ganda karena dapat digunakan sebagai
ikatan angin.
Gambar 2.1. Jembatan lantai bawah
Jembatan rangka terbuka (tanpa rangka atas)
Jenis ini tidak memiliki ikatan angin dibagian atas. Jembatan ini
cocok untuk lintas kendaraan yang berat karena bagian atas
jembatan terbuka sehingga tidak menghalangi jalan untuk
kendaraan berat.
Jembatan rangka tertutup (dengan rangka atas)
Jenis jembatan ini memiliki ikatan angin dibagian atas jembatan
sehingga membentuk kotak (tertutup). Jenis jembatan ini cocok
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
3/23
digunakan pada daerah perkotaan dan untuk lintas kendaraan
yang ringan.
2.
Jembatan lantai atas, dimana struktur rangka jembatan ini berada
dibawah deck jembatan. Jenis jembatan ini tidak cocok digunakan
untuk sungai yang muka airnya rendah. Hal ini karena jenis jembatan
ini memakan ruang yang ada dibawah lantai kendaraan.
Gambar 2.2. Jembatan lantai atas
Adapun jenis lain dari jembatan rangka lantai atas ini adalah :
Gambar 2.3. Jembatan rangka tipe Warren with verticals
Gambar 2.4. Jembatan rangka tipe Howe
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
4/23
2.2 Bagian-bagian Jembatan Rangka Baja
Sebelum diadakan perencanaan jembatan, tahap-tahap yang perlu
diperhatikan dan dipahami adalah mengenai bagian-bagian dari struktur serta
fungsi dan manfaatnya. Konstruksi dari jembatan rangka terdiri dari :
2.2.1 Konstruksi bangunan atas (superstructure )
Struktur atas jembatan merupakan bagian yang menerima beban langsung
yang meliputi berat sendiri, beban mati, beban mati tambahan, beban lalu lintas
kendaraan, gaya rem dan beban pejalan kaki. Struktur atas jembatan meliputi:
Trotoar
Trotoar merupakan bagian layanan jembatan yang digunakan untuk sarana
pejalan kaki, yang berada dibagian pinggir kiri dan kanan lantai
kendaraan. Ketinggian trotoar lebih tinggi dari pada ketinggian permukaan
lapisan lantai kendaraan. Trotoar terdiri dari:
a)
Sandaran dan tiang sandaran
b) Slab lantai trotoar
Lantai kendaraan dan perkerasan
Merupakan bagian konstruksi jembatan yang langsung menerima
beban yang berjalan diatasnya. Di dalam perencanaan diperhitungkan
terhadap beban hidup / muatan (T) dari tekanan roda kendaraan dan
termasuk berat sendiri lantai kendaraan. Jika pelat beton dihubungkan
pada balok memanjang dengan hubungan geser maka perhitungannya
dapat menggunakan prinsip komposit. Pada jembatan rangka ini jenis
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
5/23
lantai kendaraan yang digunakan adalah dek lantai bergelombang seperti
dalam gambar 2.5. Untuk gelombang dek yang arahnya tegak lurus
terhadap balok baja penumpu, tebal beton yang ada di bawah tepi atas dek
baja harus diabaikan dalam perhitungan karakterisitik penampang
komposit dan dalam penentuan luas penampang pelat beton Ac, yang
diperlukan untuk perhitungan kapasitas gaya geser horizontal balok
komposit. Jarak antara penghubung-penghubung geser jenis paku
sepanjang balok penumpu tidak boleh lebih dari 900 mm.
Untuk gelombang dek yang arahnya sejajar balok baja, tebal beton
yang berada di bawah tepi atas dek baja dapat diperhitungkan dalam
penentuan karakteristik penampang komposit dan juga dalam luas
penampang pelat beton Ac, yang diperlukan untuk perhitungan kapasitas
gaya geser horizontal balok komposit. Gelombang-gelombang dek baja di
atas balok penumpu dapat dipisahkan sepanjang arah longitudinal untuk
membentuk voute beton pada tumpuannya. Jika tinggi nominal dek baja
lebih besar atau sama dengan 40 mm maka lebar rata-rata dari gelombang
yang ditumpu, wr, tidak boleh kurang dari 50 mm + 4(ns-1)ds untuk
penampang dengan jumlah penghubung geser jenis paku sama dengan ns
pada arah melintang dengan ds adalah diameter penghubung geser jenis
paku tersebut.
Jika digunakan dek gelombang metal sebagai acuan tetap yang
membentang antara balok melintang dan balok memanjang atau balok
induk, maka acuan tetap yang membentang antara balok melintang dan
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
6/23
balok memanjang atau balok induk, maka acuan itu harus dirancang dapat
memikul berat sendiri beton bertulang (termasuk yang ada di dalam
gelombang), beban konstruksi 2400 N/m2
dan berat sendiri dek
gelombang. Acuan harus masih elastis akibat beban-beban tersebut.
Lendutan yang timbul akibat beban mati tidak boleh melampaui L/180
atau 13 mm untuk bentang acuan L≤3 m atau L/240 atau 19 mm untuk
bentang acuan L>3 m.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
7/23
Gambar 2.5. Jenis dek gelombang lantai jembatan
Dalam perencanaan dek baja bergelombang, kuat lentur rencana
dari suatu konstruksi komposit yang terdiri dari pelat beton yang
diletakkan di atas dek baja bergelombang yang ditumpu pada balok baja
dihitung dengan menggunakan prinsip-prinsip berikut. Dek baja yang
memiliki tinggi nominal gelombang wr, tidak boleh kurang dari 50 mm
dan tidak boleh lebih besar dari lebar bersih minimum pada tepi atas dek
baja.
1. Pelat beton harus disatukan dengan balok baja melalui penghubung
geser jenis paku yang di las, yang mempunyai diameter tidak lebih
dari 20 mm. Penghubung geser jenis paku dapat di las pada dek
baja atau langsung pada balok baja. Setelah terpasang, ketinggian
penghubung geser jenis paku tidak boleh kurang dari 40 mm diatas
sisi dek baja yang paling atas.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
8/23
2. Ketebalan pelat beton di atas dek baja tidak boleh kurang dari 50
mm.
Penghubung geser dapat dari jenis paku baja berkepala dengan
panjang dalam kondisi terpasang tidak kurang dari 4 kali diameternya atau
berupa penampang baja kanal gilas. Massa jenis pelat beton yang
digunakan pada struktur balok komposit dengan penghubung geser tidak
boleh kurang dari 1500 kg/m3. Kuat nominal penghubung geser untuk
jenis paku yang ditanam dalam pelat beton masif adalah :
Keterangan :
Asc adalah luas penampang penghubung geser jenis paku, mm2
fu adalah tegangan putus penghubung geser jenis paku. Mpa
Qn adalah kuat nominal geser untuk penghubung geser, N
Untuk penghubung geser jenis paku yang ditanam di dalam pelat
beton yang berada di atas dek baja bergelombang, suku 0,5 Asc fc’ Ec di
atas harus dikalikan dengan faktor reduksi rs dengan persamaan sebagai
berikut:
√ * + untuk dek baja tegak lurus balok
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
9/23
* + untuk dek baja searah balok
dimana:
rs adalah faktor reduksi
Nr adalah jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang
pelat berprofil di perpotongannya dengan balok
Hs adalah tinggi penghubung geser jenis paku (hr +75mm)
hr adalah tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil
wr adalah lebar efektif gelombang pelat baja berprofil
Untuk menahan pengaruh ungkitan, dek baja harus diangker pada
unsur-unsur penumpu dengan jarak antar angker tidak lebih dari 450 mm.
Jenis angker yang bisa digunakan dapat berupa penghubung geser jenis
paku, kombinasi penghubung geser jenis paku dengan las titik atau jenis
lainnya. Sedangkan kuat nominal penghubung geser kanal yang ditanam di
dalam pelat beton masif adalah:
( )√
dimana:
Lc adalah panjang penghubung geser kanal, mm
tf adalah tebal pelat sayap, mm
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
10/23
tw adalah tebal pelat badan, mm
Balok memanjang
Balok ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban lantai kendaraan
(beban mati dan beban hidup) ke balok melintang.
Balok melintang
Balok ini memikul beban-beban melalui gelagar memanjang dan
menyalurkannya ke rangka batang.
Ikatan angin
Ikatan angin berfungsi untuk menyalurkan beban angin kepada struktur
induk rangka jembatan. Beban angin tersebut bekerja di titik-titik simpul.
Rangka jembatan :
a)
Rangka diagonal
b) Rangka vertikal
Pengaku / stiffner
Sambungan
Sambungan berfungsi sebagai penyaluran beban dari batang yang satu ke
batang yang lain.
Perletakan (rol dan sendi)
Perletakan berfungsi untuk menyalurkan beban jembatan ke keseluruhan
struktur jembatan.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
11/23
2.2.2 Konstruksi bangunan bawah (substructures )
Struktur bawah jembatan berfungsi memikul seluruh beban struktur atas dan
beban lain yang ditimbulkan oleh tekanan tanah, aliran air dan hanyutan dan
gesekan pada tumpuan untuk kemudian disalurkan oleh pondasi ke tanah dasar.
Struktur bawah jembatan meliputi :
Pangkal jembatan (abutment)
Bagian yang memikul kedua pangkal jembatan yang terletak di ujung
bentang jembatan yang berfungsi untuk meneruskan seluruh beban
bangunan atas ke pondasi.
Pilar jembatan (pier)
Merupakan bagian lain dari bangunan bawah yang terletak di bentang
jembatan diantara pangkal jembatan, berfungsi seperti abutment yang
membagi beban dan memperpendek bentang jembatan.
Pondasi jembatan
Pondasi jembatan berfungsi meneruskan seluruh beban jembatan ke tanah
dasar. Pada umumnya pondasi jembatan rangka menggunakan pondasi
tiang pancang dan bore pile. Pada proyek tugas akhir ini pondasi yang
digunakan adalah pondasi bore pile beton bertulang diameter 60 cm.
2.3. Beban Jembatan
Adapun kombinasi pembebanan yang akan dipikul oleh struktur jembatan
baja adalah :
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
12/23
2.3.1. Beban mati (Berat sendiri)
Bagian jembatan yang menjadi satu kesatuan pada badan jembatan dapat
dikategorikan sebagai beban mati jembatan. Beban mati ini bisa berupa bagian-
bagian nostruktural maupun struktural. Cara menentukan beban mati ini adalah
dengan cara mengalikan volume/luasan bahan dengan berat satuan material itu
sendiri. Berat satuan material adalah sebagai berikut :
No. Bahan Berat/satuan isi
(KN/m3)
Kerapatan massa
(kg/m3)
1.Campuran aluminium 26,7 2720
2.Lapisan permukaan aspal 22,0 2240
3.Besi ruang 71,0 7200
4.Timbunan tanah dipadatkan 17,2 1760
5.Kerikil dipadatkan 18,8-22,7 1920-2320
6.Aspal beton 22,0 2240
7.Beton ringan 12,25-19,6 1250-2000
8.Beton 22,0-25,0 2240-2560
9.Beton prategang 25,0-26,0 2560-2640
10.Beton bertulang 23,5-25,5 2400-2600
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
13/23
11.Baja 777,0 7850
12.
Batu pasangan 23,5 2400
13.Besi tempa 75,5 7680
14.Pasir kering 15,7-17,2 1600-1760
15.Pasir basah 18,018,8 1840-1920
Tabel.1. Berat satuan material
2.3.2. Beban hidup (beban kendaraan)
Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban lajur “D” dan
beban truk “T”. Beban lajur “D” bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan
menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan suatu iring-iringan
kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” ynag bekerja tergantung
pada lebar jalur kendaraan itu sendiri.
Beban truk “T” adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan
pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua
bidang kontak pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda
kendaraan berat. Hanya satu truk “T” diterapkan per lajur lalu lintas rencana.
Secara umum beban “D” akan menjadi beban penentu dalam perhitungan
jembatan yang mempunyai bentang sedang sampai panjang sedangkan beban “T”
digunakan untuk bentang pendek dan lantai kendaraan.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
14/23
Beban lajur “D” terdiri dari beban tersebar merata dan terbagi rata seperti
terlihat dalam gambar dibawah ini.
Gambar 2.6. Intensitas beban “D”
Beban garis P=12 ton (belum termasuk kejut) sedangkan untuk beban terbagi
rata dengan intensitas “p” ton per meter jalur memiliki nilai tergantung pada
panjang jembatan dimana besar “p” ditentukan sebagai berikut :
p = 2,2 ton/m untuk l ≤ 30 m
p = 2,2 ton/m – ((l-30 m) ) untuk 3 0 m < l < 60 m
p = 1,1 ton/m untuk l > 60 mdimana: l = panjang bentang dalam meter
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
15/23
Dalam perencanaan muatan “D” untuk jembatan berlaku ketentuan bahwa
apabila lebar lantai kendaraan ≥ 5,5 m maka muatan “D” sepenuhnya dipikul pada
lebar jalur 5,5 m sedangkan lebar selebihnya hanya dibebani 50 % dari muatan
“D” tersebut sebagaimana ditunjukkan oleh gambar berikut :
Gambar 2.7. Distribusi beban “D” untuk lebar penampang jembatan
Pembebanan truk “T” terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang
mempunyai susunan dan berat as seperti terlihat dalam gambar 2.8. Berat dari
masing-masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang
merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as
tersebut bisa diubah-ubah antara 4 m sampai 9 m untuk mendapatkan pengaruh
terbesar pada arah memanjang jembatan.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
16/23
Gambar 2.8. Distribusi beban “T”
2.3.3. Beban angin
Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPPJJR ’87)
menetapkan pengaruh beban angin sebesar 150 kg/m
2
pada jembatan ditinjau
berdasarkan bekerjanya beban angin horizontal terbagi rata pada bidamg vertikal
jembatan, dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan.
Jumlah luas bidang vertikal bangunan atas jembatan yang dianggap terkena
oleh angin ditetapkan sebesar suatu prosentase tertentu terhadap luas bagian-
bagian sisi jembatan dan luas bidang vertikal beban hidup. Bidang vertikal beban
hidup ditetapkan sebagai suatu permukaan bidang vertikal yang mempunyai tinggi
menerus sebesar 2 meter diatas lantai kendaraan. Dalam menghitung jumlah luas
bagian-bagian sisi jembatan yang terkena angin dapat digunakan ketentuan
sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
17/23
1. Keadaan tanpa beban hidup
a. untuk jembatan gelagar penuh diambil sebesar 100 % luas bidang sisi
jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 50 % luas bidang
sisi lainnya.
b. untuk jembatan rangka diambil sebesar 30 % luas bidang sisi
jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 15 % luas bidamg
sisi-sisi lainnya.
2. Keadaan dengan beban hidup
a. untuk jembatan diambil sebesar 50 % terhadap luas bidang menurut 1.a
dan 1.b.
b. Untuk beban hidup diambil sebesar 100 % luas bidang sisi yang
langsung terkena angin.
3. Jembatan menerus diatas lebih 2 perletakan.
Untuk perletakan tetap perlu diperhitungkan beban angin dalam arah
longitudinal jembatan yang terjadi bersamaan dengan beban angin yang
sama besar dalam arah lateral jembatan, dengan beban angin masing-
masing sebesar 40 % terhadap luas bidang menurut keadaan 1 dan 2.
Pada jembatan yang memerlukan perhitungan pengaruh angin yang teliti
harus diadakan penelitian khusu.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
18/23
2.3.4. Kejut
Kejut merupakan pengaruh dinamis dari beban-beban yang bekerja secara
tiba-tiba. Beban mati merupakan beban statis yang tidak mempunyai pengaruh
selain dari beratnya sendiri sehingga tidak mempunyai pengaruh terhadap kejut,
namun beban hidup bisa statis ataupun dinamis.
Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruh
dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat beban garis “P” harus dikalikan
dengan koefisien kejut yang akan memberikan hasil maksimum, sedangkan beban
merata “q” dan beban “T” tidak dikalikan dengan koefisien kejut. Koefisien kejut
ditentukan dengan rumus :
K = 1 +
dimana : K = koefisien kejut
L = panjang bentang dalam meter
Koefisien kejut tidak diperhitungkan terhadap bangunan bawah apabila
bangunan bawah dan bangunan atas tidak merupakan satu kesatuan. Bila
bangunan bawah dan bangunan atas merupakan satu kesatuan maka koefisien
kejut diperhitungkan terhadap bangunan bawah.
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
19/23
2.4. Persamaan Perencanaan
2.4.1. Batang Tarik
Tegangan rata-rata pada suatu penampang yang melalui lubang dari suatu
batang tarik tidak boleh lebih besar dari 0,75 kali tegangan dasar. Tegangan rata-
rata tersebut dihitung dengan persamaan :
dimana:
Ptr = gaya normal tarik pada batang tersebut
Fn = luas penampang netto (0,85 . F brutto)
f baja = tegangan dasar baja
Rumus untuk mencari luas profil rencana untuk dimensi batang tarik adalah :
Kontrol kelangsingan pada batang tarik dirumuskan sebagai berikut:
dimana:
Lk = panjang tekuk
imin = jari-jari kelembaman
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
20/23
2.4.2. Batang Tekan
Menurut Oentoeng (2000) untuk mendimensi batang tekan dapat
menggunakan rumus:
Imin =
=
= 0,484 n. P . Lk 2
Dimana : P = beban dalam ton
Lk = panjang tekuk dalam m
E = modulus elastisitas baja = 2,1 . 106 kg/cm2
n = nilai n untuk BJ 37 adalah 3,04
Batang-batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk). Hal ini diperlihatkan dengan persamaan:
= σizin
dimana :
N = gaya tekan pada batang tersebut
A = luas penampang batang
σizin = tegangan izin profil
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
21/23
ω = faktor tekuk yang bergantung pada kelangsingan (λ) dan macam bajanya
Harga ω dapat ditentukan dengan persamaan:
λ =
λ g =
λ s =
untuk λ s ≤ 0,183 ω = 1
untuk 0,183 < λ s < 1 ω =
untuk λ s ≥ 1 ω = 2,381 . λ s2
Kontrol kelangsingan pada batang tekan dirumuskan sebagai berikut:
dimana:
Lk = panjang tekuk (sendi-sendi L = Lk, Euler)
imin = jari-jari kelembaman
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
22/23
2.5. Perencanaan Gelagar Komposit
Adapun yang harus diperhatikan didalam merencanakan gelagar komposit
adalah sebagai berikut :
a. menentukan nilai beff
be ≤ L/5
be ≤ 12 * tb
be ≤ A
dimana : A = jarak antar gelagar melintang
tb = tebal pelat lantai minimum
L = bentang gelagar
b. menghitung nilai n
n =
dimana : Es = modulus elastis baja (2*10
5
MPa)
Ec = modulus elastis beton (4700*√ MPa)
c. ukuran-ukuran komposit
Yc = jarak antara serat teratas beton sampai garis netral
Universitas Sumatera Utara
8/16/2019 Kontruksi Jembatan.pdf
23/23
Ys = jarak antara serat teratas baja sampai garis netra
Ybkomp = jarak garis netral bagian bawah penampang komposit
tb = tebal pelat beton
Yd = jarak titik berat pelat beton terhadap serat terbawah
Ytkomp = jarak garis netral bagian atas penampang komposit
d. cek kekuatan (tegangan)
- pada serat atas
σtc = ≤ 0,45 * fc
σts =
≤ 0,45 * fc
- pada serat bawah
σ bs =
≤ σ’ baja