122256297-Panduan-Perhitungan-Struktur-Girder-Komposit.pdf

PERHITUNGAN STRUKTUR GIRDER KOMPOSIT Proyek / Bagpro Nama Paket Prop / Kab / Kodya

: Perencanaan Revitalisasi Jembatan Semi Permanen Menjadi Permanen Rayon A 100m : Pembangunan Jembatan Simpang D Kec. Rambah Hilir Jembatan Komposit 18m : Rokan Hulu-Riau (C)2010: TRIANTO KURNIAWAN, ST.

1. DATA KONSTRUKSI

Tebal slab lantai jembatan Tebal lapisan aspal Tebal genangan air hujan Jarak antara girder baja Lebar jalur lalu-lintas Lebar trotoar Lebar total jembatan Panjang bentang jembatan MUTU BAJA Tegangan leleh baja, Tegangan dasar, Modulus elastis baja, MUTU BETON Kuat tekan beton, Modulus elastis beton, SPESIFIC GRAFITY Berat baja Berat beton bertulang Berat lapisan aspal Berat air hujan PROFIL BAJA : Berat profil baja, Tinggi, Lebar, Tebal badan, Tebal sayap, Luas penampang, Tahanan momen, Momen inersia, Panjang bentang girder, Tebal slab beton, Jarak antara girder,

h= ta = th = s= b1 = b2 = b= L= Bj -

K-

0,200 0,050 0,050 1,250 5,000 5,900 18,000

m m m m m m m m

37 fy = fs = fy / 1.5 = Es =

240 MPa 160 MPa 210.000 MPa

fc' = Ec = 4700 √ fc' =

20,75 MPa 21.409,52 MPa

250

ws = wc = wa = wh =

77,00 25,00 22,00 9,80

wprofil = d= b= tw = tf = A= Wx = Ix = L= h= s=

2,1500 708 302 15 28 27.360 6.700.000 2,37,E+09 18.000 200 1.250

kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3

WF 700.300.15.28 kN/m mm mm mm mm mm2 mm3 mm4 mm mm mm

Girder Composit - 1 of 10

2. SECTION PROPERTIES SEBELUM KOMPOSIT 2.1. KONTROL PENAMPANG L/d= 25,424 1.25*b / tf = 13,482 L/d > 1.25*b / tf d / tw = 47,20 d / tw < 75,00

(OK) (OK)

Compact section (OK) 2.2. TEGANGAN IJIN KIP Pada girder baja diberi pengaku samping yang berupa balok diafragma yang berfungsi sebagai pengaku samping yang merupakan dukungan lateral dengan jarak, L1 = L / 3 = c1 = L1 * d / (b * tf) = c2 = 0.63 * Es / fs = Karena nilai, 250 < c1 < c2 maka : Tegangan kip dihitung dengan rumus : Fskip = fs - ( c1 - 250 ) / ( c2 -250 ) * 0.3 * fs =

6.000 mm 502,365 826,875

139,001 MPa

3. SECTION PROPERTIES SETELAH KOMPOSIT

3.1. LEBAR EFEKTIF SLAB BETON Lebar efektif slab beton ditentukan dari nilai terkecil berikut ini :

Diambil lebar efektif slab beton,

L/4 = s= 12*h = Be =

4.500,00 1.250,00 2.400,00 1.250,00

mm mm mm mm

3.2. SECTION PROPERTIES GIRDER KOMPOSIT Rasio perbandingan modulus elastis, Luas penampang beton transformasi, Luas penampang komposit,

n = Es / Ec = Act = Be* h / n =

9,80872 25.487,52 mm2

Acom = A + Act =

52.847,52 mm2

Momen statis penampang terhadap sisi bawah balok, Acom * ybs = A * d / 2 + Act * (d + h / 2) Jarak garis netral terhadap sisi bawah, ybs = [ A * d / 2 + Act * (d + h / 2) ] / Acom =

572,96 mm

< d maka garis netral di bawah slab beton Jarak sisi atas profil baja thd. grs. netral, Jarak sisi atas slab beton thd. grs. netral,

yts = d - ybs = ytc = h + yts =

135,04 mm 335,04 mm


Momen inersia penampang komposit : 1/2 * Be* h3 / n = Act * (ytc - h/2)2 = Ix = A * (d/2 - yts)2 = Icom =

Tahanan momen penampang komposit : Sisi atas beton, Sisi atas baja, Sisi bawah baja,

509.750.450 1.408.063.528 2.370.000.000 1.311.697.765 5.599.511.743

mm4 mm4 mm4 mm4 mm4

Wtc = Icom / ytc = Wts = Icom / yts = Wbs = Icom / ybs =

16.712.815 mm3 41.464.659 mm3 9.773.005 mm3

Fc = 0.4 * fc' = Fs = 0.8 * fs =

8,30 MPa 128,00 MPa

3.3. TEGANGAN IJIN Tegangan ijin lentur beton, Tegangan ijin lentur baja,

4. KONDISI GIRDER SEBELUM KOMPOSIT 4.1. BEBAN SEBELUM KOMPOSIT No 1 2 3 4

Beban (kN/m) 2,1500 0,5680 1,7500 6,2500 10,7180

Jenis beban Berat sendiri profil baja WF 700.300.15.28 Berat diafragma WF 300.200.8.12 Perancah dan bekisting dari kayu Slab beton 1,25 Total beban mati girder sebelum komposit,

0,20

25,00 QD =

Beban hidup sebelum komposit, merupakan beban hidup pekerja pada saat pelaksanaan konstruksi, dan diambil qL = Beban hidup girder sebelum komposit, QL = s * qL = Total beban pada girder sebelum komposit, Qt = QD + QL =

4.2. TEGANGAN PADA BAJA SEBELUM KOMPOSIT Panjang bentang girder, Momen maksimum akibat beban mati,

Tegangan lentur yang terjadi,

2,00 kN/m2 2,50 kN/m 13,2180 kN/m

L= M = 1/8 * Qt * L2 =

18,00 m 535,33 kNm

f = M * 106 / Wx = < Fskip =

79,900 MPa 139,001 MPa AMAN (OK)


4.3. LENDUTAN PADA BAJA SEBELUM KOMPOSIT Qt = 13,22 kN/m L= 18 m

E= Ix = d = 5/384 * Qt * L4 / (E * Ix) = < L/240 =

210.000.000 0,002370 0,03630 0,07500 (OK)

kPa m2 m m

5. BEBAN PADA GIRDER KOMPOSIT 5.1. BERAT SENDIRI (MS) No 1 2 3

Jenis beban Berat sendiri profil baja WF 700.300.15.28 Berat diafragma WF 300.200.8.12 Slab beton 1,25 Total berat sendiri girder

0,20

25,00 QMS =

Panjang bentang girder, Momen dan gaya geser maksimum akibat berat sendiri,

L=

Beban (kN/m) 2,1500 0,5680 6,2500 8,9680

18,00 m

MMS = 1/8 * QMS * L2 = VMS = 1/2 * QMS * L =

363,204 kNm 80,712 kN

5.2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) No 1 2

Jenis Konstruksi Aspal Air hujan Total beban mati tambahan,

0,05 0,05

1,25 1,25

22,00 9,80 QMA =

Panjang bentang girder, Momen dan gaya geser maksimum akibat beban mati tambahan,

L=

MMA = 1/8 * QMA * L2 = VMA = 1/2 * QMA * L =

Beban (kN/m) 1,375 0,613 1,988 kN/m

18,00 m

80,49 kNm 17,89 kN

5.3. BEBAN LAJUR "D" Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (Uniformly Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL seperti pada Gambar. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang besarnya tergantung pada panjang total L yg dibebani lalu-lintas atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q = 8.0 q = 8.0 *( 0.5 + 15 / L )

kPa kPa

untuk L ≤ 30 m untuk L > 30 m


KEL mempunyai intensitas,

p=

44,00 kN/m

Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil sebagai berikut : untuk L  50 m DLA = 0.4 DLA = 0.4 - 0.0025*(L - 50) untuk 50 < L < 90 m untuk L  90 m DLA = 0.3 Panjang bentang girder, q= 8,00 kPa Beban lajur "D",

DLA =

0,4

L= s= QTD = q * s = PTD = (1 + DLA) * p * s =

18,00 1,25 10,00 77,00

m m kN/m kN

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban lajur "D", MTD = 1/8 * QTD * L2 + 1/4 * PTD*L = VTD = 1/2 * QTD * L + 1/2 * PTD =

751,500 kNm 128,500 kN

5.4. GAYA REM (TB) Pengaruh pengereman dari lalu-lintas diperhitungkan sbg gaya dalam arah memanjang dan dianggap bekerja pada jarak 1.80 m dari permukaan lantai jembatan. Besarnya gaya rem tergantung panjang total jembatan (Lt) sebagai berikut : Gaya rem, TTB = 250 kN Gaya rem, TTB = 250 + 2.5*(Lt - 80) kN Gaya rem, TTB = 500 kN Panjang bentang girder, Jumlah girder, Besarnya gaya rem, Lengan thd. pusat tampang girder,

untuk Lt 80 m untuk 80 < Lt < 180 m untuk Lt  180 m L= n= TTB = 250 / n = y = ytc + ta + 1.80 =

18,00 m 5,00 50,00 kN 2,19 m

Momen dan gaya geser maksimum akibat beban lajur "D", MTB = 1/2 * TTB * y = VTB = TTB * y / L =

54,626 kNm 6,070 kN


5.5. BEBAN ANGIN (EW) Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat angin yang meniup kendaraan di atas jembatan dihitung dengan rumus : TEW = 0.0012*Cw*(Vw)2 Cw = koefisien seret Vw = Kecepatan angin rencana

= = TEW = 0.0012*Cw*(Vw)2 =

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi 2.00 m di atas lantai jembatan. h= Jarak antara roda kendaraan x= Transfer beban angin ke lantai jembatan,

QEW = [ 1/2*h / x * TEW ] =

Panjang bentang girder, Momen dan gaya geser maksimum akibat transfer beban angin,

L=

MEW = 1/8 * QEW * L2 = VEW = 1/2 * QEW * L =

1,20 35,00 m/det 1,764 kN

2,00 m 1,75 m 1,008 kN/m

18,00 m

40,824 kNm 9,072 kN

5.6. BEBAN GEMPA (EQ) Gaya gempa vertikal pada balok dihitung dengan menggunakan percepatan vertikal ke bawah sebesar 0.1*g dengan g = percepatan grafitasi. Gaya gempa vertikal rencana : TEW = 0.10 * Wt Wt = Berat total struktur yang berupa berat sendiri dan beban mati tambahan.

Beban berat sendiri, Beban mati tambahan, Beban gempa vertikal, Panjang bentang girder,

QMS = QMA = QEQ = 0.10 * (QMS + QMA) = L=

8,97 1,99 1,096 18,00

kN/m kN/m kN/m m

Momen dan gaya geser maksimum akibat transfer beban angin, MEQ = 1/8 * QEQ * L2 = VEQ = 1/2 * QEQ * L =

44,370 kNm 9,860 kN


6. TEGANGAN PADA GIRDER KOMPOSIT

Wtc = Wts = Wbs = n=

Tegangan pada sisi atas beton, Tegangan pada sisi atas baja, Tegangan pada sisi bawah baja,

ftc = M *10^6 / ( n * Wtc ) fts = M *10^6 / Wts fbs = M *10^6 / Wbs

Tegangan yang terjadi pada sisi No

Jenis Beban

1 2 3 4 5 6

Berat sendiri (MS) Beban mati tamb (MA) Beban lajur "D" (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

Momen M (kNm) 363,20400 80,49375 751,50000 54,62607 40,82400 44,36978

atas beton ftc (MPa) 2,216 0,491 4,584 0,333 0,249 0,271

KOMBINASI - 1 Tegangan ijin beton : Tegangan ijin baja : Tegangan yang terjadi pada sisi No 1 2 3 4 5 6

Jenis Beban Berat sendiri (MS) Beban mati tamb (MA) Beban lajur "D" (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ)

atas beton ftc (MPa) 2,216 0,491 4,584

KOMBINASI - 2 Tegangan ijin beton : Tegangan ijin baja :

No 1 2 3 4 5 6


atas baja fts (MPa) 8,759 1,941 18,124 1,317 0,985 1,070

100% * Fc = 100% * Fs =

7,291 < 100% * Fc OK (AMAN)

Tegangan yang terjadi pada sisi

16.712.815 mm2 41.464.659 mm2 9.773.005 mm2 9,8087

bawah baja fbs (MPa) 37,164 8,236 76,895 5,589 4,177 4,540

8,30 MPa 128,00 MPa

atas baja fts (MPa) 8,759 1,941 18,124

bawah baja fbs (MPa) 37,164 8,236 76,895

28,824 <

122,296 100% * Fs OK (AMAN)

125% * Fc = 125% * Fs =

10,38 MPa 160,00 MPa

atas beton ftc (MPa) 2,216 0,491 4,584

atas baja fts (MPa) 8,759 1,941 18,124

bawah baja fbs (MPa) 37,164 8,236 76,895

0,249

0,985

4,177

7,540 < 125% * Fc OK (AMAN)

29,809 <

126,473 125% * Fs OK (AMAN)


KOMBINASI - 3 Tegangan ijin beton : Tegangan ijin baja :

140% * Fc = 140% * Fs =

Tegangan yang terjadi pada sisi No 1 2 3 4 5 6

atas beton ftc (MPa) 2,216 0,491 4,584 0,333 0,249


atas baja fts (MPa) 8,759 1,941 18,124 1,317 0,985

bawah baja fbs (MPa) 37,164 8,236 76,895 5,589 4,177

31,126 <

132,063 140% * Fs OK (AMAN)

7,873 < 140% * Fc OK (AMAN) KOMBINASI - 4 Tegangan ijin beton : Tegangan ijin baja :

150% * Fc = 150% * Fs =

Tegangan yang terjadi pada sisi No 1 2 3 4 5 6

11,62 MPa 179,20 MPa

12,45 MPa 192,00 MPa

atas beton atas baja bawah baja ftc fts fbs (MPa) (MPa) (MPa) 2,216 8,759 37,164 0,491 1,941 8,236 4,584 18,124 76,895 0,333 1,317 5,589 0,249 0,985 4,177 0,271 1,070 4,540 8,144 32,197 136,603 < 150% * Fc < 150% * Fs OK (AMAN) OK (AMAN)


7. LENDUTAN PADA GIRDER KOMPOSIT Lendutan max. pada girder akibat : 1. Beban merata Q : 2. Beban terpusat P : 3. Beban momen M :

d max = 5/384 * Q * L4 / (Es * Icom) d max = 1/48 * P * L3 / (Es * Icom) d max = 1/(72 3) * M * L2 / (Es * Icom)

Panjang bentang girder, Modulus elastis, Momen inersia, No

Jenis Beban

1 2 3 4 5 6


L= Es = Icom = Q (Kn/m) 8,968 1,988 10,000

P (kN)

M (kN/m)

77,000 54,626

1,008 1,096

18,00 m 2,10,E+08 kPa 0,005599512 m4 Lendutan d max 0,010424 0,002310 0,007956 0,000121 0,001172 0,001273


Batasan lendutan elastis, KOMBINASI BEBAN No

Jenis Beban

1 2 3 4 5 6


KOMB-1 Lendutan (Kn/m) 0,010424 0,002310 0,007956

d tot =

0,001172

L/240 = KOMB-3 Lendutan (kN/m) 0,010424 0,002310 0,007956 0,000121 0,001172

0,021863 < L/240 (OK)

0,021983 < L/240 (OK)

KOMB-2 Lendutan (kN) 0,010424 0,002310 0,007956

0,020691 < L/240 (OK)

0,075 m KOMB-4 Lendutan d max 0,010424 0,002310 0,007956 0,000121 0,001172 0,001273 0,023257 m < L/240 (OK)

8. GAYA GESER MAKSIMUM PADA GIRDER KOMPOSIT No

Gaya geser V (kN) 80,712 17,888 128,500 6,070 9,072 9,860

Jenis Beban 1 2 3 4 5 6

Berat sendiri (MS) Beban mati tamb (MA) Beban lajur "D" (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ) KOMBINASI

-

1

No

100% Gaya geser V (kN) 80,712 17,888 128,500


Berat sendiri (MS) Beban mati tamb (MA) Beban lajur "D" (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ) Vmax = KOMBINASI

-

2

No

Gaya geser V (kN) 80,712 17,888 128,500



9,072 Vmax =

KOMBINASI

-

3

No

236,172

140% Gaya geser V (kN) 80,712 17,888 128,500 6,070 9,072


227,100

125%

Berat sendiri (MS) Beban mati tamb (MA) Beban lajur "D" (TD) Gaya rem (TB) Beban angin (EW) Beban gempa (EQ) Vmax =

242,241


KOMBINASI

-

4

No

1 2 3 4

Vmax =

Gaya geser V (kN) 80,712 17,888 128,500 6,070 9,072 9,860 252,101

227,100 236,172 242,241 252,101 Vmax (rencana) =

100% Vmax (kN) 227,100 188,937 173,029 168,067 227,100

Vmax = ytc = h= Act =

227,100 335,04 200 25.487,52


No

150%


Kombinasi Beban KOMB-1 kOMB-2 KOMB-3 KOMB-4

Persen Teg. Ijin 100% 125% 140% 150%

Vmax (kN)

9. PERHITUNGAN SHEAR CONNECTOR 2D13

Gaya geser maksimum rencana,

Luas penampang beton yang ditransformasikan, A Momen statis penampang tekan beton yang ditransformasikan, Sc = Act * (ytc - h / 2) = Gaya geser maksimum, qmax = Vmax * Sc / Icom = Untuk shear connector digunakan besi beton bentuk U,

5.990.663,64 mm3 242,96 N/mm

D

Luas penampang geser, Tegangan ijin geser, Kekuatan satu buah shear connector,

kN mm mm mm2

13

Asv = p / 4 * D2 * 2 = fsv = 0.6 * fs = Qsv = Asv * fsv =

265,33 mm2 96,00 MPa 25.471,68 N

n = 1/4*qmax * L / Qsv = s=L/(4*n)=

42,9236 buah 104,837 mm

Jumlah shear connector dari tumpuan sampai 1/4 L : Jarak antara shear connector, Digunakan shear connector,

2

D

13

-

100

mm

Jumlah shear connector 1/4 L sampai tengah bentang : n = 1/8*qmax * L / Qsv = s=L/(4*n)=

Jarak antara shear connector, Digunakan shear connector,

2

D

13

-

21,46 buah 209,67 mm 200

mm


122256297-Panduan-Perhitungan-Struktur-Girder-Komposit.pdf

Recommend Documents