Perhitungan Struktur Atas Jembatan

Bagian dari struktur atas jembatan terdiri dari pelat jembatan dan juga balok yang berupa beton girder dengan jenis I-Girder. Pada girder, terdapat diafragma untuk mengikat antar girder. Jumlah girder jenis I yang digunakan untuk perancangan Jembatan Jalan Raya Girder, Pekanbaru Riau ini berjumlah 5 buah girder dengan bentang 30 m. Sebagai penopang girder digunakan diafragma dengan jumlah 9 buah dengan jarak 3 m.Berikut adalah potongan melintang dan potongan memanjang dari Jembatan Jalan Raya Girder Pekanbaru, Riau.(kasih gambar dr hayyan atau icus)

4.1.1 Perhitungan Pelat Jembatan

Pada desain perhitungan pelat jembatan, terdapat beberapa beban yang harus diperhitungkan dalam pelat. Diantaranya beban sendiri, beban mati, beban kendaraan dan beban angin.Untuk tahap awal desain, perlu membuat data dimensi dari pelat serta spesifikasi material yang akan digunakan. Penjabaran hal tersebut akan ditampilkan pada table berikut:Tabel 4.6 Data Pelat Jembatan GirderKeteranganSimbolBesar (m)

Tebal Slab Lantai Jembatants0.25

Tebal Lapisan Aspalta0.1

Tebal Genangan Air Hujanth0.05

Jarak Antar I-Girders4

Lebar Jalanb17

Lebar Trotoarb21

Lebar Medianb32

Lebar Total Jembatanb18

Panjang Bentang JembatanL30

Kemiringan Jalan0.03

Kemiringan Bahu Jalan0.06

Jumlah I-Girder5

Tabel 4.7 Spesifikasi Material BetonKeteranganRumusNilaiSatuan

Mutu BetonK-350350K

Kuat Tekan Betonfc' = 0.83 K/1029.05Mpa

Modulus ElastisitasEc = 4700 *fc'25332.0844MPa

Poisson Ratio0.3

Modulus GeserG = Ec / [2*(1+ )] 9743.109384MPa

Koefisien Muai Panjang1.00E-05/ C

Tabel 4.8 Spesifikasi Material BajaKeterangan

Untuk baja tulangan dengan > 12 mm:BJTS 40

Tegangan leleh baja, fy =390 MPa

Untuk baja tulangan dengan < 12 mm:BJTS 10

Tegangan leleh baja, fy =240 MPa

Tabel 4.9 Specific Gravity dari Material PelatKeteranganNilai Rata-Rata (kN/m3)

Berat Jenis Beton Prestress25.5

Berat Jenis Beton Bertulang24.5

Berat Jenis Beton Murni23.5

Berat Jenis Aspal22

Berat Jenis Air9.8

Berat Jenis Baja77

Maka dari table data dan spesifikasi dapat dimulai tahap perencanaan perhitungan pada pelat dengan memperhitungkan kombinasi pembebanan yang ada. Prinsip dari pembebanan slab adalah sebagai berikut1m19 m

Gambar Pembebanan Slab dari Tampak Atas

Beban baik itu beban mati ataupun beban hidup yang bekerja pada slab diubah menjadi beban garis yang bekerja sepanjang lebar jembatan (19 m). Beban garis tersebut diasumsikan bekerja pada 1 m bagian slab dengan tujuan untuk mempermudah perhitungan. Berikutnya, beban garis yang bekerja pada bagian berwarna oranye tersebut akan ditransfer ke dalam susunan 5 buah girder dengan metode one way slab.

Gambar Metode One Way Slab

Acuan dari Pembebanan adalah RSNI T-02-2005 mengenai Standar Pembebanan Jembatan. Berat sendiri adalah berat dari pelat, beban mati terdiri dari beban aspal dan hujan. Untuk beban kendaraan menggunakan prinsip pembebanan dari beban truk. Dan terakhir adalah beban angin. (untuk jenis beban seperti beban gempa hingga beban rem akan diperhitungkan dalam perancangangan Girder.

Tabel 4.10 Analisa Beban Pelat JembatanKeteranganSimbolNilaiSatuan

Berat Sendiri

Faktor Beban UltimateKU,MS1.3

Tinjau Bagian Slab Jembatanb1m

Tebal Rencana Slabh = ts0.25m

Berat Sendiri Beton BertulangQMS = b * h * wc6.125kN/m

Beban Mati

Faktor Beban UltimateKU,MA2

Lapisan Aspalta0.1m

Lapisan Hujanth0.05m

Berat Sendiri AspalQMA1 = b * h * wa2.2kN/m

Berat Sendiri Air HujanQMA2 = b * h * ww0.49kN/m

Berat Sendiri Lapisan OverlayQMA3 1.645kN/m

Total Beban Mati4.335kN/m

Beban Truk (Kelas I: >10 T)

Faktor Beban UltimateKU,TT1.8

Beban Roda Ganda Trukm10000kg

Berat TrukQMT = m * g100kN

Faktor Beban DinamisFBD30%

Beban Truk dengan FBDPTT = (1 + FBD)*Q130kN

Beban Lajur (D)

Faktor Beban UltimateKU,TD1.8

Besar Beban Terbagi Rata (BTR) L 12 mm:BJTS 40

Tegangan leleh baja, fy =390 MPa

Untuk baja tulangan dengan < 12 mm:BJTS 10

Tegangan leleh baja, fy =240 MPa

Sebelum masuk kedalam perhitungan pembebanan pada girder, perlu dihitung lebar efektif dari pelat lantai. Artinya pelat lantai akan masuk sebagai bagian dari girder untuk perhitungan inersia dan juga dimensi. Selain itu karena ada perbedaan mutu beton dari keduanya maka perlu diperhitungkan perbandingan nilai modulus pelat dan balok.Lebar efektif (Be) menurut RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan adalah nilai terkecil dari:Tabel 4.20 Perhitungan Lebar EfektifL/47.5m

s4m

12*ho2.4m

Be2.4m

Tabel 4.21 Perhitungan Lebar Pengganti Pelat LantaiKeteranganSimbolNilaiSatuan

Lebar Efektif Pelat LantaiBe2.4m

Kuat Tekan Beton Platfc'(plat) = 0.83 * K (plat)/1029.05MPa

Kuat Tekan Beton Balokfc'(balok) = 0.83 * K (balok)/1041.5MPa

Modulus Elastis Pelat BetonEplat = 4700 fc' (plat)25332.0844MPa

Modulus Elastis Balok Beton PrestressEbalok = 0.043 *(wc)^1.5 * fc' (balok)35669.97251MPa

Nilai Perbandingan Modulus n = Eplat / Ebalok0.710179533

Lebar Pengganti Pelat LantaiBeff = n * Be1.704430878m

Pada tahap selanjutnya adalah perhitungan inersia dari penampang melintang balok prestress yang terdiri dari perhitungan hanya dari bagian I Girder dan kedua adalah gabungan dari I Girder dengan Pelat.Tabel 4.22 Perhitungan Inersia GirderNoDimensiLuas Penampang A (m2)Jarak Terhadap Alas y (m)Statis Momen A*y (m3)Inersia Momen A*y2 (m4)Inersia Momen Io (m4)

Lebar b (m)Tinggi h (m)

10.520.050.0261.5750.040950.064496255.41667E-06

20.650.10.0651.50.09750.146255.41667E-05

30.230.10.0231.4166666670.0325833330.0461597221.27778E-05

40.191.250.23750.7250.17218750.1248359380.030924479

50.230.20.0460.3333333330.0153333330.0051111110.000102222

60.650.20.130.0650.008450.000549250.000433333

Total1.60.52755.6150.3670041670.3874022710.031532396

Tabel 4.23 Titik Berat GirderTinggi Balok PrestressH1.6m

Luas Penampang Balok PrestressA0.5275m2

Letak Titik Beratyb = A*y / A0.695742496m

Ho0.25m

Beff1.704430878m

ya = h yb0.904257504m

Momen Inersia terhadap Alas BalokIb = A*y + Io0.418934667m4

Momen Inersia terhadap Titik Berat BalokIx = Ib - A * yb20.163594272m4

Tahanan Momen Sisi AtasWa = Ix / ya0.180915581m3

Tahanan Momen Sisi BawahWb = Ix / yb0.235136236m3

Tabel 4.24 Perhitungan Inersia Girder + PelatNoDimensiLuas Penampang A (m2)Jarak Terhadap Alas y (m)Statis Momen A*y (m3)Inersia Momen A*y2 (m4)Inersia Momen Io (m4)

Lebar b (m)Tinggi h (m)

01.7044308780.250.426107721.7250.7350358161.2679367830.002219311

10.520.050.0261.5750.040950.064496255.41667E-06

20.650.10.0651.50.09750.146255.41667E-05

30.230.10.0231.4166666670.0325833330.0461597221.27778E-05

40.191.250.23750.7250.17218750.1248359380.030924479

50.230.20.0460.3333333330.0153333330.0051111110.000102222

60.650.20.130.0650.008450.000549250.000433333

Total1.850.953607727.341.1020399831.6553390540.033751707

Gambar Inersia Gabungan Pelat dan Girder

Tabel 4.25 Titik Berat Girder + PelatTinggi Balok Komposithc1.85m

Luas Penampang Balok KompositAc0.95360772m2

Letak Titik Beratybc = A*y / A1.155653379m

yac = h - yb0.694346621m

Momen Inersia terhadap Alas BalokIbc = Ac*y + Ico1.689090761m4

Momen Inersia terhadap Titik Berat BalokIxc = Ibc - Ac*ybc20.415514531m4

Tahanan Momen Sisi AtasWa = Ixc / (yac-ho)0.935113515m3

Tahanan Momen Sisi BawahWb = Ixc / ybc0.359549445m3

Setelah mengetahui penampang melintang dari girder, baru masuk ke dalah perhitungan pembebanan. Adapun pembebanan yang diperhitungkan dalam kasus ini adalah beban sendiri, beban mati, beban kendaraan, beban angin, beban rem dan beban gempa.Pertama adalah beban sendiri. Beban sendiri pada girder terdiri dari berat sendiri diafragma, berat sendiri pelat dan berat sendiri I Girder.Diafragma didesain berada di atas balok girder dan menyambung antar girder. Total diafragma yang digunakan adalah 7 buah diafragma. Penyaluran berat sendiri dari diafragma adalah dari komponen diafragma dalam satu buah girder, beban disalurkan menjadi berat diafragma dalam bentang girder 30 m.

Tabel 4.26 Dimensi dan Perhitungan Beban DiafragmaTebal0.2m

Lebar4m

Tinggi1.2m

Berat Satu Diafragma 19.698kN

Jumlah Diafragma7

Total Berat Diafragma 137.886kN

Bentang30m

Jarak Diafragma

X00m

X15m

X210m

X315m

Momen Maks di tengah Bentang LMmax = (x3 + x2 + x1 ) * W705.6kNm

Berat Diafragma EkivalenQ diafragma = 8 * Mmax / L26.272kN/m

Kemudian unruk berat balok prategang juga menggunakan prinsip yang sama dengan diafragma yaitu menjadi beban garis sepanjang bentang girder.Tabel 4.27 Berat Balok PrategangPanjang Balok Prategang L30m

Luas PenampangA0.5275m2

Berat Balok PrategangWbalok = A * L * wc403.5375kN

Berat Balok Prategang EkivalenQbalok = Wbalok / L13.45125kN/m

Maka dari nilai Q masing-masing, dapat dicari gaya geser dan momen akibat berat sendiri dengan menggunakan rumus berikut Beban, QMS = A * w kN/m

Gaya geser, VMS = 1/2 * QMS * L kN

Momen, MMS = 1/8 * QMS * L2 kNm

Tabel 4.28 Gaya Geser dan Momen dari Berat Sendiri

Jenis Beban Berat SendiriLebar b (m)Tebal h (m)Luas A (m2)Berat Jenis (kN/m3)Beban Qms (kN/m)Geser Vms (kN)Momen (kNm)

Balok Prategang13.45125201.768751513.265625

Pelat Lantai 3.350.250.837524.520.51875307.781252308.359375

Diafragma5.252878.792590.94

Total39.2228588.3424412.565

Gambar 3 Beban Sendiri GirderKedua adalah beban mati dari aspal dan hujan yang perhitungannya juga sama prinsipnya dengan beban sendiri.Tabel 4.29 Gaya Geser dan Momen dari Beban MatiJenis Beban Berat SendiriLebar b (m)Tebal h (m)Luas A (m2)Berat Jenis (kN/m3)Beban Qma (kN/m)Geser Vms (kN)Momen (kNm)

123.350.10.335227.37110.55829.125

Lapisan Overlay40.070.2823.56.5898.7740.25

Air Hujan3.350.050.16759.81.641524.6225184.669

Total17.34260.11950.75

Ketiga adalah beban lajur. Beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi merata ( Uniformly Distributed Load ), UDL dan beban garis (Knife Edge Load ).UDL

L