XI - 14

BAB XI

JEMBATAN KOMPOSITHal-hal yang menjadi bahan pertimbangan dalam perencanaan jembatan (komposit) adalah sebagai berikut :

1. Karakteristik lalu lintas; lintas harian rata-rata, inter urban, urban, rural dan sebagainya.2. Kelas jembatan; beban-beban yang bekerja, jumlah jalur dan sebagainya.

3. Karakteristik sungai; elevasi banjir (fungsi dari periode ulang)

4. Dimensi-dimensi awal

Panjang oprit (mempengaruhi besar kecilnya biaya)

Panjang bentang

Dua atau banyak tumpuan

5. Sistem struktur

Jarak antar balok/girder

Deck : pelat ortotropis atau beton atau Propfree

Girder : Baja atau beton

6. Mutu material; fc beton, fy baja

7. Tekno-ekonomi; Design life, Capex (Capital Expenditure), ROI (Return On Investment), IRR, NPV, Payback Period, Benefit Cost Ratio, Cost Benefit Analisis

Bila semua di atas dapat diketahui, maka langkah selanjutnya adalah sebagai berikut:1. Perencanaan Rinci; Dimensi-dimensi rinci, Shear Connector, dan sebagainya2. Metoda Pelaksanaan; Single Prop, Double Prop, dan sebagainya(1). Pengaruh elevasi banjir rencana dan penampang sungai

(2). Sistem struktur

dimana : A adalah pelat injak (support slab) ; B adalah gelagar induk ; C adalah pilar jembatan ; D adalah pangkal jembatan ; H adalah ruang bebas

Catatan:

a. Pilar/tanah juga harus diperiksa terhadap pengaruh gerusan air dan material bawaan pada saat banjir rencanab. Pangkal juga harus diperiksa terhadap tekanan aktif tanah

c. Ruang bebas harus diperiksa terhadap elevasi banjir rencana

Pada contoh kasus ini akan ditinjau satu bentangan balok sederhana dengan gelagar baja dan pelat beton

(3). Dimensi awal

Lebar lajur 12 ft atau 3.6 m. Diambil ada 3 girder per lajur sehingga spasi antar gelagar 1.2 m dengan bentang 18 m.

(4). Kelas Jembatan

Jembatan akan direncanakan dengan standar muatan jembatan AASHTO klasifikasi beban HS20-44 dengan jumlah lajur sebanyak dua. Adapun beban berdasarkan HS20-44 adalah sebagai berikut :

a. Beban lajur

q dan P bekerja pada seluruh lajur beban selebar 10 ft atau 3.05 m. q = 960 kg/m selebar 3.05 m.

Atau

b. Beban truk

W = 3600 + 14400 = 18000 kg

V = 4200 ~ 9000 mm sehingga demikian memberikan efek maksimum

Luas bidang kontak ban adalah A = 1.4 R mm2, dimana R : tekanan roda (N)

(5). Mutu material

Beton untuk pelat digunakan mutu K-350 atau fc = 29 MPa. Balok baja digunakan mutu fy = 240 MPa. Tulangan baja ulir fy = 400 MPa(6). Perencanaan rinci

a. Pelat beton lantai

Akibat tekanan roda P = 7200 kg

Pasal 3.24.3.1 (hal 33) Kasus A Tulangan utama tegak lurus arah lalu lintas (belum termasuk impak).

Momen Momen pada pelat yang menerusMH = 0.8 * 1728 = 1400 kg/m

Akibat wearing surface (lapisan aus) setebal 5 cm = 0.05 m dengan berat 14 kg/m2 per 1 cm tebal 14 x 5 = 70 kg/m2Momen akibat wearing surface,

Momen akibat berat sendiri pelat (anggap t = 20 cm) dengan berat 2400 kg/m3 atau 0.2 x 2400 = 480 kg/m2

Pengaruh impak,

Kombinasi beban : (lihat persamaan 3-10, hal 28, AASHTO)

Mu = [M M + H (H+I)] Mu = 1.3 x [1 x (156 + 23) + 1.67 x 1400 x (1+0.3)] = 4194 kgm/mGunakan tulangan rangkap (ulir) D16-200, tebal cover 30 mm (( = 0.9) dalam arah tegak lurus lajur untuk selebar jembatan.Tulangan pembagi dimana tulangan utama tegak lurus arah lalu lintas,

Tulangan pembagi dipasang di sisi bawah dari pelat lantai.

Tulangan susut dan suhu dipasang di sisi atas pelat lantai dan besarnya ( 2 o/oo dari tulangan utama.

Catatan : Ketebalan pelat minimum lantai

a). Pelat sederhana : b). Pelat menerus : Periksa geser pons :

Tekanan roda, P = 7200 kg dan Vu = [L (L+I)] = 1.3 x [1.67x 7200 x 1.3] = 20329 kg

Ukuran bidang kontak roda :

A = 1.4 x 72000 N = 100800 mm2

Ukuran bidang pons :

d = 170 30 = 140 mm

c = 642/340 = 1.89

b0 = 2 (642 + 340) = 1964 mm

Kuat geser pons,

b. Balok Induk Balok Lajur

Beban hidup merata, Beban hidup terpusat, untuk :

Momen, Lintang, Beban mati merata,qM = [0.17 x 2400 + 5 x 14] x 1.8 m = 860 kg/m

Faktor impak,

Momen batas maksimum,Mu = [M M + H (H+I)]

Mu = 1.3 x [1 x (1/8 x 860 x 182) + 1.67 x [(1/8 x 567 x 82) + (1/4 x 4870 x 18)] x 1.27]

Mu = 169 tm Gaya lintang terfaktor maksimum,

Vu = 1.3 x [1 x (1/2 x 860 x 18) + 1.67 x [(1/2 x 567 x 8) + (7082)] x 1.27] Vu = 44 ton

Beban truk

Tekanan roda

Faktor distribusi, FD = S/1.7 = 1.8/1.7 = 1.06

Garis pengaruh momen

Momen akibat truk, MT = 1.8 x 2.4 + 7.2 x 4.5 + 7.2 x 2.4 = 54 tm

Garis pengaruh gaya lintang,

Lintang akibat truk, VT = 7.2 x 1 + 7.2 x 0.77 + 1.8 x 0.53 = 13.7 ton

Momen dan lintang terfaktor akibat truk,

Momen terfaktor,

Mu = [M M + H (H+I) FD]

Mu = 1.3 x [1 x (1/8 x 860 x 182) + 1.67 x (54 x 103) x 1.27 x 1.06]

Mu = 203 tm (menentukan)Lintang terfaktor,

Vu = 1.3 x [1 x (1/2 x 860 x 18) + 1.67 x (13.7 x 103) x 1.27 x 1.06]

Vu = 50 ton (menentukan)

Lebar efektif balok komposit 1/8 x bentang = 1/8 x 18 m = 2.25 m per sisiUntuk gelagar tipe C ; 1/12 x bentang

x 1.8 = 0.9 m per sisi 6 x tpelat = 6 x 17 cm per sisi = 102 cm per sisiJadi, lebar efektif, be = 0.9 x 2 = 1.8 m

Analisis penampang

F fy = 180 a 0.85 fcCoba profil IWF 700.300.13.24 F = 235.5 cm2

Momen positif (b Mn ditentukan sebagai berikut :a).Untuk penampang kompak ditetapkan dari distribusi tegangan plastis penampang kompositb).Untuk penampang tak kompak : (b = 0.85 & Mn ditetapkan dari distribusi tegangan elastis, dengan memperhatikan pengaruh shoring/propping.

Perencanaan Geser

Perencanaan geser untuk profil simetris tunggal atau ganda tanpa pengaku dengan (tanpa aksi medan tarik) adalah sebagai berikut :Vd = (v Vn ; dimana : (v = 0.9

dan untuk ; dimana Aw = d twdan untuk dan untuk Untuk IWF 700.300.13.24Aw = 700 x 13 = 9100 mm2

Vd = ( Vn = 0.9 x 131 = 118 ton > Vu = 50 ton Ok

Diafragma

Spasi diafragma untuk berbagai-bagai tipe jembatan dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tinggi diafragma pada bentang-bentang dengan profil struktural adalah antara 1/3 s/d tinggi balok profil. Untuk balok berdinding penuh s/d balok dinding penuh tersebut. Diafragma dapat dibuat dri profil atau rangka (X atau V). Pada jembatan box, diafragma tersebut biasa diletakkan di dalam box. Diafragma biasanya dipasang dengan perantaraan pelat penyambung yang dilas pada kedua flens gelagar induk. Untuk kasus jembatan yang sedang dibahas, jarak diafragma adalah 4.5 meter. Hal tersebut dilakukanj dalam upaya untuk memasang diafragma pada lokasi momen maksimum.

Shear Connector

Pada balok komposit dimana pelat lantai beton dalam keadaan tertekan, gaya geser horisontal total yang bekerja diantara potongan dengan momen maksimum dan potongan dengan momen nol adalah Fsc dimana :

Kuat nominal shear connector tipe paku adalah :

dimana :

Asc : luas penampang shear connector

fu : kuat tarik shear connector

Kuat nominal satu shear connector tipe kanal adalah

dimana :

tf : tebal flens connector

tw : tebal web connector

Lc : panjang shear connector

Jadi jumlah shear connector yang diperlukan pada potongan yang berada diantara momen-momen maksimum, positif atau negatif dan mommen nol adalah :

dimana : ( = 0.85

Untuk persoalan yang sedang dibahas

Digunakan connector tipe paku diameter 20 mm dan panjang 125 mm Asc = ( 202 = 314 mm2 dengan fu = 370 MPa, fc = 29 MPa dan , maka :

, disebar merata pada balok I sepanjang setengah bentang (= 9 m)Persyaratan tambahan untuk connector tipe paku

1. Diameter ( 2.5 x tebal pelat dimana connector dilas2. Jarak as-as ( 3. Jarak as-as ( 8 x tebal pelat lantai total

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMBRia Catur Yulianti ST.MT

STRUKTUR BAJA II