PELAT Berdinding Penuh

44
4.3 Perhitungan Jembatan Pelat Berdinding Penuh Dalam perencanaan Jembatan Cisokan terdapat jembatan pelat berdinding penuh dengan bentang 25 m. 4.3.1 Data Jembatan Pelat Berdinding Penuh Gambar 4.3.1 Potongan melintang jembatan Keterangan : Jarak antar girder : 2,00 m Tebal pelat (t pelat ) : 0,25 m Tebal lapis aspal (t aspal ) : 0,05 m Lebar jalur : 7,00 m Lebar trotoar : 1,00 m Mutu beton (f’c) : 30 Mpa Modulus elastic (Ec) : 25743 Mpa 4.3.2 Merencanakan Lantai Jembatan Pelat Berdinding Penuh 1. Direncanakan L : 25 m Jarak antar girder : 2,00 m Tebal pelat (t pelat ) : 0,25 m Tebal lapis aspal (t aspal ) : 0,05 m Mutu beton (f’c) : 50 Mpa Mutu baja (fy) : 500 Mpa (Wire Mesh) BI beton : 24 KN/m 3 = 2,4 t/m 3 BI aspal : 22 KN/m 3 = 2,2 t/m 3

Transcript of PELAT Berdinding Penuh

4.3 Perhitungan Jembatan Pelat Berdinding PenuhDalam perencanaan Jembatan Cisokan terdapat jembatan pelat berdinding penuh dengan bentang 25 m.4.3.1 Data Jembatan Pelat Berdinding Penuh

Gambar 4.3.1 Potongan melintang jembatan Keterangan :Jarak antar girder : 2,00 mTebal pelat (tpelat): 0,25 mTebal lapis aspal (taspal): 0,05 mLebar jalur : 7,00 mLebar trotoar : 1,00 mMutu beton (fc): 30 MpaModulus elastic (Ec): 25743 Mpa4.3.2 Merencanakan Lantai Jembatan Pelat Berdinding Penuh 1. Direncanakan L : 25 mJarak antar girder : 2,00 mTebal pelat (tpelat): 0,25 mTebal lapis aspal (taspal): 0,05 mMutu beton (fc): 50 MpaMutu baja (fy): 500 Mpa (Wire Mesh)BI beton: 24 KN/m3 = 2,4 t/m3BI aspal: 22 KN/m3 = 2,2 t/m3

Gambar 4.3.2 Lantai jembatan yang di analisa Pelat satu arah 2. Pembebanan a. Berat sendiri (DL) Pelat = BI beton x tpelat = 2,4 t/m3 x 0,25 m x 1,3 = 0,78 ton/m2b. Beban mati tambahan (SDL) Aspal = BI aspal x taspal x 2 = 2,2 t/m3 x 0,05 m x 2 = 0,22 ton/m2Total = DL + SDL = 0,78 ton/m2 + 0,22 ton/m2 = 1 ton/ m2c. Beban hidup (LL)Akibat beban muatan T pada lantai jembatan : Gambar 4.1.3 Muatan T Beban muatan TLL = 112,5 KN = 11,25 ton

d. Beban angin (Tew)Akibat beban angin (Tew), roda pada truk mengalami penambahan beban. TEW = 0,0012 Cw (Vw)2 (KN)Dimana,Vw = Kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau. Cw = Koefisien seret (1,2).Ab = Luas equivalen bagian samping Truk (h x L) (m2).

Tabel 4.1.1 Kecepatan angin rencana

Gambar 4.1.4 Beban akibat angin (PEW) yang dipikul lantai jembatan

Gambar 4.1.5 Luas equivalen bagian samping kenderaan (Ab) TEW = 0,0012 x Cw x (Vw)2 = 0,0012 x 1,2 x (30)2 = 1,296 KN/m

Total = TLL+ Tew = = 113,24 ton/ m2 3. Perhitungan Momen

Tabel 4.1.6 Rumus momen akibat beban terbagi merata

Tabel 4.1.7 Nilai koefisien akibat beban terpusat1. Momen Beban Mati (DL)MLx = 0,001 Wu Lx2 x= 0,001 . 1 ton/ m2. (2 m)2 . 65= 0,26 tmMtx = -0,001 Wu Lx2 x= -0,001 . 1 ton/ m2. (2 m)2 . 83= -0,33 tm2. Momen Beban Roda (LL)

Gambar 4.1.8 Beban akibat beban truk

Mxs = koefisien x T x a1 x b1 x a x 1,8 = 0,181 x 113,24 ton/ m2 x 0,5 x 0,2 x 2 m x 1,8 = 7,37 tmMxvs = koefisien x T x a1 x b1 x a x 1,8 x 1,3 = - 0,165 x 113,24 ton/ m2 x 0,5 x 0,2 x 2 m x 1,8 = - 6,70 tm3. Momen ultimate

MuLx= MLxDL + MxsLL = 0,26 tm + 7,37 tm= 7,63 tmMutx= MtxDL + MxvsLL = - 0,33 tm - 6,70 tm= - 7,03 tm

4. FloordeckFloor deck: Tipe GD 685Spesifikasi: SGCC EZ 275, ASTM A-924Bahan dasar : GI SteelTebal : 0,85 mm = 0,085 cm

Gambar 4.1.9 Dimensi floordeckAs = [(194x3)+(109x2)+(70,71x4)] x 0.85 = 920,41 mm 2 = 9,2 cm2d = 250 26 = 224 mma. Penulangan lapangan (arah x) MuLx = 7,63 tm = 76,30 KNm = 0,0035

max = 0,75 . balance = 0,75 . 0,0267 = 0,02 max 0,0035 0,02 pake = 0,0035As = . B .d = 0,0035. 1 . 0,224 = 0,00078 m2 = 7,84 cm2 As < Aspakai 7,84 cm2 < 9,2 cm2 OKE

\b. Penulangan tumpuan (arah x)Diameter JKBL Union: 12 mmfy: 5000 kg/cm2 Spasi Standar: 100 mm x 200 mm (Type M)Ukuran Standar: Roll 54 m x 2,1 m

Gambar 2.7 Detail wire mesh JKBLMutx = 7,03 tm = 70,03 KNm = 0,0043max = 0,75 . balance = 0,75 . 0,0236 = 0,017 max 0,0043 0,017 pake = 0,0043

As = . B .d = 0,0043 . 100 . 20,4 = 8,77 cm2Digunakan wire mesh D12-100Astulangan = = = 113,04 mm2 = 1,13 cm2Digunakan tulangan D12-100 Cek floordeck

Gambar 4.1.10 Floordeck

= 1,47 mm = 0,147 cmy1 = 50 mm - 1,47 mm = 48,53 mm = 4,853 cm

= 75,77 cm31. Pembebanan Pelat = BIbeton x tpelat = 2,4 ton/m3 x 0,25 m = 0,6 ton/m2 Pekerja = 0,1 ton/m2 qu = 0,6 x 1,3 + 0,1 x 1,8 = 0,96 ton/m22. MomenMLx = 0,001 Wu Lx2 x= 0,001 . 0,96 ton/ m2. (2 m)2 . 65= 0,249 tm = 2490000 NmmMtx = -0,001 Wu Lx2 x= -0,001 . 0,96 ton/ m2. (2 m)2 . 83= -0,318 tm = -3180000 Nmm3. Cek kekuatan floordeckMp = fy . 2 . SX = 550 . 2 . 75770 = 83347000 Nmm > 1460000 Nmm OKECek Geser Vc 66585,53 kg 28928,57 kg OKE

4.3.3 Perencanaan Pelat Berdinding Penuh1. Direncanakan Bentang jembatan: 25 mLebar jembatan: 9 mLebar jalan: 7 mLebar trotoar : 2 x 1 mTebal perkerasaan: 0,05 mTebal pelat : 0,25 mTebal trotoar: 0,15 mMutu Baja: JIS G 3101 SM490AFy: 235 MPaFu: 400 MpaE: 200000 MPafc: 30 MPaBI Aspal: 22 kN/m3BI Beton: 24 kN/m3 2. Pradesign Pelat Girdera. Menentukan Tinggi Pelat Girderd1 = d2 = Maka diambil tinggi pelat gider (d) = 2,5 mb. Menentukan Ukuran Web Diasumsikan tebal flens (tf) = 20 mm Tinggi web hw = d - 2tfhw =2500 mm 2(20 mm)hw = 2460 mm Tebal web Tebal Maksimum

14,79 mm Tebal MinimumUntuk

Untuk

Sehingga tebal web (tw) = 14 mmc. Menentukan Ukuran Flens

Jika tebal flens (tf) semula 20 mm masih digunakan, maka lebar flens menjadi

Sehingga bf = 800 mm

Gambar : Profil Pelat girder 2. Pembebanana. Girder 1 Pelat LantaiPelat Lantai= 24 KN/m3 x 0,25 m x 2 m = 12 KN/m PerkerasanPerkerasaan = 22 KN/m3 x 0,05 m x 2 m = 2,2 KN/m BTR

Gambar : BTRBTR = 9 KN/m x 2 m = 18 KN/mqu1 = (12 KN/m x 1,3) + (2,2 KN/m x 2) + (18 KN/m x 1,8)= 52,4 KN/m = 5,24 t/m

Gambar : Pembebanan qu pada girder 1 Rem

Gambar : Gaya rem per lajur 2,75 m (KBU)Rem = 75 KN = 75 KN / 2,75 m = 27,3 KN/m = 27,3 KN/m x 2m x 1,8 = 98,28 KN / 25 m = 3,93 KN/m = 0,40 t/m

Gambar : Pembebanan rem pada girder 1

BGT

Gambar : Faktor beban dinamis untuk BGT untuk pembebanan lajur D

Gambar : BGTBGT = 49 KN/m x 2 m = 98 KN = 9,8 ton

Gambar : Pembebanan BGT pada girder 1b. Girder 2 Pelat LantaiPelat Lantai= 24 KN/m3 x 0,25 m x 2 m = 12 KN/m PerkerasanPerkerasaan = 22 KN/m3 x 0,05 m x 2 m = 2,2 KN/m BTRBTR = (4,5 KN/m x 0,25 m) + (9 KN/m x 1,75 m) = 16,875 KN/m qu2 = (12 KN/m x 1,3) + (2,2 KN/m x 2) + (16,875 KN/m x 1,8)= 50,4 KN/m = 5,04 t/m

Gambar : Pembebanan qu pada girder 2

Rem Rem = 75 KN = 75 KN / 2,75 m = 27,3 KN/m = 37,5 KN / 2,75 m = 13,64 KN/m = [(27,3 KN/m x 1,75 m)+(13,64 KN/m x 0,25 m)] x1,8= 92,13 KN 92,13 KN / 25 m = 3,68 KN/m = 0,40 t/m

Gambar : Pembebanan rem pada girder 2

BGT

Gambar : BGTBGT = (49 KN/m x 1,75 m) + (24,5 KN/m x 0,25 m) = 91,87 KN = 9,18 t

Gambar : Pembebanan BGT pada girder 2c. Girder 3 Pelat LantaiPelat Lantai= 24 KN/m3 x 0,25 m x 1,5 m = 9 KN/m PerkerasanPerkerasaan = 22 KN/m3 x 0,05 m x 0,5 m = 0,55 KN/m BTRBTR = (4,5 KN/m x 0,75 m) = 3,375 KN/m TrotoarTrotoar = 24 KN/m3 x 0.15 m x 1 m = 3,6 KN/m Pejalan kakiLuas beban = 1 m x 25 m = 25 m2

Gambar : Pembebanan pejalan kakiPejalan kaki= 4,7 KN/m2 x 1 m = 4,7 KN/m qu3 = (9 KN/m x 1,3) + (0,55 KN/m x 2) + (3,375 KN/m x 1,8) + (3,6 KN/m x 1,3) + (4,7 KN/m x 1,8)= 32,015 KN/m = 3,20 t/m

Gambar : Pembebanan qu pada girder 3 Rem Rem = 75 KN = 37,5 KN / 2,75 m = 13,64 KN/m = (13,64 KN/m x 0,5 m) x1,8= 12,28 KN 12,28 KN / 25 m = 0,49 KN/m = 0,05 t/m

Gambar : Pembebanan rem pada girder 3 BGT

Gambar : BGTBGT = (24,5 KN/m x 0,5 m) = 12,25 KN = 1,22 t

Gambar : Pembebanan BGT pada girder 3 3. Menghitung Momen Ultimete (Mu) dan Kuat Geser Ultimete (Vu)Setelah mendapatkan dimensi pelat berdinding penuh dan memasukan beban-beban kedalam Midas Gen V 7.2.5 Di dapatkan :

Gambar : Diagram MuMu = 4243,2 KNm = 4243200000 Nmm

Gambar : Diagram VuVu maks pada tumpuanVu = 852,2 KN = 852200 N Vu maks pada1/2 bentangVu= 115,3 KN = 115300 N4. Cek Tekuk Torsi Lateral

Penampang Tak Kompak fcr = cb.fy fy fcr = 1.235 fy fcr = 120,83 Mpa 235 5. Cek Tekuk Lokal Flens = = 0,30karna ke 0,30 sedangkan syarat maka ke = 0,35

Penampang Tak Kompak fcr = cb.fy fy fcr = 1.235 fy fcr = 135,70 Mpa 2356. Menghitung Momen Nominal (Mn)Mn = Kg x S x fcr

Kg = 1

66572358667 S = Mn = Kg x S x fcrMn = 1x x 120,83 Mn = 6435122475 Nmm = 6435,12 KNm7. Bandingkan nilai Mu terhadap MnMu = 4243,2 KNm = 4243200000 Nmm Mn = 6435122475 Nmm = 6435,12 KNm

8. Cek Kuat Geser Kuat geser untuk panel ujung Vu = 852,2 KN = 852200 NStiffner dipasang dengan jarak a = 1800 mm =175,71

Vn = 0,9 x N = 2591072 N Kuat geser untuk panel tengahVu= 115,3 KN = 115300 NStiffner dipasang dengan jarak a = 3300 mm =175,71

Vn = 0,9 x N = 1405596 N

Gambar Jarak pengaku vertikal9. Menghitung pengaku vertikal Luas minimum

OKE

OKEbs/ts = OKE10. Menghitung pengaku penahan gaya tumpuanLebar pengaku (b) = 195 mmLebar total = 2b + tw = 2.195 + 14 = 404 mmTebal pengaku dihitung dari syarat kelangsingan :

mm Menggunakan pengaku penahan gaya tumpuan=15 mm x 195 mm x 1750 mm Cek tahanan tumpu pengaku pada tumpuanRn = 0,75 (1,8.fy.Ap) = 0,75 (1,8) (235) (15) (195) (2) = 1855912,5 N > OKE Cek kekuatan pengaku sebagai batang tekan.Panjang web yang dapat bekerja dengan pengaku sebagai batang tekan adalah sepanjang 12 kali tebal web (12 x 10 = 120 mm)

Gambar : Potongan IAg = 2(195)(15) + (10)(120) = 7050 mm2

Jari-jari girasi

Rasio Kelangsingan

Kuat tekan nominal penampangNn = Ag . fcr = 7050 . 120,83 = 851851,5 N Nn = 0,85 . 851851,5 = 724073,775 N Karena pengaku penahan gaya tumpu harus terletak pada tengah-tengah panjang daerah web 120 mm, maka titik perletakan harus terletak di sekitar 120/2 = 60 mm dari ujung balok pelat berdinding penuh (dipasang sejarak 50 cm) dengan ukuran 15 mm x 195 mm x 1750 mm.

Gambar : jarak pengaku vertikal tumpuan11. Sambungan LasMutu las (fuw) = 490 MPafu= 370 MPa a. Sambungan antar flens dengan webTebal pelat terkecil adalah 10 mm sehingga ukuran minimum las adalah 4 mm Panjang minimum las Lw min = 4.tw = 40 mm = 4 cm Tahanan nominal las Untuk las/elektroda:Rnw = .te.0,6.fuw.2 = 0,75.(0,707.4).0,6.490.2 = 1247,148 N/mmUntuk bahan dasar baja:Rnw = .t.0,6.fu = 0,75.10.0,6.370 = 1665 N/mmSehingga kapasitas las per mm adalah 1247,148 N. gaya geser yang harus dipikul sebesar :

b. Sambungan las pengaku vertikal Ukuran minimum las = 4 mm Panjang minimum las Lw min = 4.tw = 40 mm = 4 cm Kapasitas las per mm untuk 4 buah lasUntuk las/elektroda:Rnw = .te.0,6.fuw.4 = 0,75.(0,707.4).0,6.490.4 = 2494,296 N/mmUntuk bahan dasar baja:Rnw = .t.0,6.fu = 0,75.10.0,6.370 = 1665 N/mmSehingga kapasitas las per mm adalah 1665 N. gaya geser yang harus dipikul sebesar :

4.3.4 Perencanaan Diafgrama1. DiketahuiDigunakan mutu baja JIS G 3101 SM490A dengan : Fy= 235 Mpa Fu= 400 Mpa Nutarik= 128,3 KN = 128300 NNutekan= 71,3 KN = 71300 N2. Batang Aksial Tarik Preliminary DesignSyarat: Nu . NnNu = . Ag . Fy

Properti Profil

Keruntuhan LelehSyarat: Nu . Nn 128,3 KN . Nn128,3 KN . Ag . Fy128,3 KN 0,9 x 2495.5 mm2 x 235 N/mm2128,3 KN 527,79 kN OKE Keruntuhan FrakturSyarat Nu . Nn Nu . Nn128,3 KN . Ae . Fu128,3 KN . An . U . FuAn= (Ag (Jumlah Baut x Diameter Baut . tf))= (2495.5 mm2 (4 x 19 mm x 9 mm)) = 1811,5 mm2128,3 KN 0,75 x 1811,5 mm2 x 0,9 x 400 N/mm2128,3 KN 489,1 kN OKE3. Batang Aksial Tekan Preliminary DesignSyarat: Nu . Nn Nu = . Ag . Fy

Cek KelangsinganKc= 1L= 269,26 cmimin= 31,55 cm

OKE Cek Penampang (Local Buckling) Sayap (Flens)

< r (Kompak) Badan (Web)

< r (Kompak) Flexural Buckling

Untuk c 1,5 maka rumus yang digunakan adalah:

OKE Perbedaan perhitungan analisa dengan hasil perhitungan Midas V 7.0.2AnalisaMidas

0,92

421,1

3. Perencanaan SambunganPropertis bahan :

Gambar 2.48. Detail Baut Mutu baut A 490 Fub = 1040 Mpa dbaut = 16 mm Ab = 1/4db2= 1/4 162 = 200,96 mm2 dlubang = 16 mm + 3 mm = 19 mm tp = 10 mm Fupelat = 490 Mpa Fypelat = 355 Mpa a. Kuat Geser

Gambar 2.49. Bidang Geser (m) Rn = x m x r1 x Fub x Ab Rn = 0,75 x 1 x 0,4 x 1040 N/mm2 x 200,96 mm2 Rn = 62,7 kN b. Kuat Tumpu Rn = 2,4 x Dbaut x tp x Fu Rn = 0,75 x 2,4 x 16 mm x 9 mm x 490 N/mm2 Rn = 127 kN c. Jumlah Baut (n)Nutarik = 128,3 KNNutekan= 124 KN d. Jarak Baut

Gambar 2.50. Jarak Antar BautBaut dan pelat terluar (sumbu x)S1 = 3,5 Dbaut = 3,5. 16 = 56 mmJarak antar bautS2 = 4,5 Dbaut = 4,5. 16 = 72 mmBaut dan pelat terluar (sumbu y)S3 = Cek Kekuatan flens dan pelatAgflens = Bflens.tp = 125 . 9 = 1125 mm2Agpelat = Bflens.tp = 125 . 10 = 1250 mm2Anflens = Agflens (n.(Dlubang-1)) = 1125 (2.(19-1))= 1089 mm2Anpelat = Agpelat (n.(Dlubang-1)) = 1250 (2.(19-1))= 1214 mm2Aeflens = Anflens . U = 1089 . 0,9 = 980,1 mm2Aepelat = Anpelat . U = 1214 . 0,9 = 1092,6 mm2 Kondisi Leleha. Kondisi leleh flens Pn = Fy. Ag Pn = 0,9 . 355 N/mm2. 1125 mm2 = 359,4 kNb. Kondisi leleh pelat Pn = Fy. Ag Pn = 0,9 . 355 N/mm2. 1250 mm2 = 39,94 kNPu < Pn64,15 KN < 359,4 kN (Aman) Kondisi Fraktura. Kondisi fraktur flens Pn = Fu. Ae Pn = 0,75 . 490 N/mm2. 980,1 mm2 = 360,2 kNb. Kondisi fraktur pelat Pn = Fu. Ae Pn = 0,75 . 490 N/mm2. 1092,6 mm2 = 401,5 kNPu < Pn64,15 KN < 360,2 kN (Aman) Cek Geser Baloka. Bidang geser

Agv = 1(S1 + S 2) tpakai . 2 = 1(56+72)9. 2 = 2304 mm2Aev = Agv (1,5 . tpakai . 2) = 2304 (1,5 . 9. 2) = 2277 mm2b. Bidang tarikAgt = S3 . tpakai . 2 = 59,25 . 9 . 2 = 1066,5 mm2Aet = (S3 0,5) . dlubang . tpakai . 2 = (59,25 0,5 . 19) 9.2 = 895,5 mm2c. Kuat Geser Ruptur Nominal0,6 . Aev . fu = 0,6 . 2277 . 360,2 = KNd. Kuat Tarik Ruptur NominalAet .fu = 11000 x 370 = 4070 KNe. Kuat Tarik dan Geser Ruptur NominalJika : 1. Aet. fu 0,6 Aev. fu; maka Pn = 0,6 Agv. fy + Aet. fu2. Aet. fu 0,6 Aev. fu; maka Pn = 0,6 Aev. fu + Agt. fyAet .fu 0,6. Aev .fuPn = 0,6. Aev .fu + Agt .fy= (0,6 x 45000 x 370)+( 15000 x 240)= 13590 KN Pn = 0,75 x 13590 KN = KNPu < Pn64,15 KN < 360,2 kN (Aman)