PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm A. DATA STRUKTUR ATAS
Lebar box culvert (sisi dalam) Tinggi box culvert (sisi dalam) Tebal plat atas Tebal plat dinding Tebal plat bawah Lebar saluran Lebar jalan (jalur lalu-lintas) Tebal selimut beton Tebal slab Rigid Pavement Tebal lapisan aspal + overlay Tinggi genangan air hujan
l= H= h1 = h2 = h3 = L= B1 = ts = ts = ta = th =
2.20 1.60 0.20 0.18 0.18 2.56 27.00 0.02 0.25 0.05 0.05
m m m m m m m m m m m
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm B. BAHAN STRUKTUR Mutu beton : Kuat tekan beton, Modulus elastik, Angka poisson Modulus geser Koefisien muai panjang untuk beton
K - 350 fc' = 0.83 * K / 10 = 29.05 MPa Ec = 4700 * fc' = 25332.08 MPa = 0.20 G = Ec / [2*(1 + )] = 10555 MPa α = 1.0.E-05 C
Mutu baja : Untuk baja tulangan dengan Ø > 12 mm : Tegangan leleh baja, Untuk baja tulangan dengan Ø ≤ 12 mm : Tegangan leleh baja, Specific Gravity : Berat beton bertulang, Berat beton tidak bertulang (beton rabat), Berat aspal padat, Berat jenis air,
U - 39 fy = U*10 = U - 24 fy = U*10 =
wc = w'c = wa = ww =
390 Mpa 240 Mpa
25.00 24.00 22.00 9.80
kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3
C. ANALISIS BEBAN 1. BERAT SENDIRI (MS) KMS = Faktor beban ultimit : Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian saluran yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Beban berat sendiri saluran dihitung sbb. : Berat sendiri plat rigid pavement, Berat sendiri saluran,
QMS = h1 * l * wc = QMS = h2 * l * wc = QMS =
1.3
15.36 kN/m 36.60 kN/m 51.96 kN/m
Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS) : VMS = MMS =
1/2 * QMS * L = 2
1/8 * QMS * L =
66.51 kN 42.57 kNm
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm 2. BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) Faktor beban ultimit : Beban mati tambahan ( superimposed dead load ), adalah berat seluruh ba
KMA = menimbulkan suatu beban pada saluran yang merupakan elemen non-struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur saluran. Saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti :
1.3
1) Penambahan lapisan aspal (overlay ) di kemudian hari, 2) Genangan air hujan jika sistim drainase tidak bekerja dengan baik, Panjang bentang Saluran, L Beban mati tambahan pada saluran No. Jenis 1 Lap.Aspal+overlay 2 Air hujan Beban mati tambahan :
Lebar Lebar (m) (m) 2.56 m 2.56 m
27.00 m
Tebal Berat (m) (kN/m3) 0.10 22.00 0.05 9.80 QMA =
Beban (kN/m) 5.63 1.25 6.89
Gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA) : VMA = MMA =
1/2 * QMA * L = 2
1/8 * QMA * L =
8.81 kN 5.64 kNm
4. BEBAN LALU-LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor beban ultimit : Beban kendaraan yg berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (KTD = Distributed Load ), UDL dan beban garis (Knife Edge Load ), KEL seperti pd Gambar 1. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yg besarnya tergantung pd panjang bentang L yg dibebani lalu-lintas seperti Gambar 2 atau dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : q= q = 8.0 kPa untuk L ≤ 30 8.0 *( 0.5 + 15 / L ) kPa untuk L > 30
1.0
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm
Untuk panjang bentang, KEL mempunyai intensitas, L= 27.00 m q = 8.00 kPa Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil p= 44.00 kN/m sebagai berikut : DLA = 0.40 untuk L ≤ 50 m DLA = 0.4 - 0.0025*(L - 50) untul 50 < L < 90 m DLA = 0.30 untuk L ≥ 90 m
Lebar Saluran
s= DLA = QTD = q * s =
Beban lajur pada saluran,
2.56 m 0.40 20.48 kN/m
PTD = (1 + DLA) * p * s =
157.70 kN
Gaya geser dan momen akibat beban lajur "D" : VTD = 1/2 * ( QTD * L + PTD ) =
105.06 kN
2
MTD = 1/8 * QTD * L + 1/4 * PTD * L =
117.70 kNm
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm 4.2. BEBAN TRUK "T" (TT) Faktor beban ultimit : Beban hidup pada slab rigid berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang besarnya, Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk diambil,
KTT =
1.0
T=
80 kN
VTT =
1/2 * PTT =
40.00 kN
MTT =
1/2 * PTT * 1/2 * L =
PTT =
80 kN
Gambar 4. Pembebanan Truk "T" Gaya geser maksimum akibat beban, T Momen maksimum akibat beban, D
Gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T". VTT = Gaya geser maksimum akibat beban, D MTT =
Momen maksimum akibat beban, D 5. KOMBINASI BEBAN ULTIMATE No. 1 2 3
Jenis Beban
Faktor Beban Berat sendiri (MS) 1.30 Beban mati tambahan (MA) 1.30 Beban lajur "D" (TD) 1.00
Komb
51.20 kNm
105.06 kN 117.70 kNm
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm KOMBINASI MOMEN ULTIMATE No. Jenis Beban 1 2 3
Faktor Beban Berat sendiri (MS) 1.30 Beban mati tambahan (MA) 1.30 Beban lajur "D" (TD/TT) 1.00
KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE No. Jenis Beban Faktor Beban 1 Berat sendiri (MS) 1.30 2 Beban mati tambahan (MA) 1.30 3 Beban lajur "D" (TD/TT) 1.00
Komb M Mu (kNm) (kNm) 42.57 55.34 5.64 7.33 117.70 117.70 180.37
V (kN) 66.51 8.81 105.06
Komb Vu (kN) 86.46 11.46 105.06 202.98
Momen ultimate rencana saluran Gaya geser ultimate rencana saluran
Mu = Vu =
180.37 kNm 202.98 kN
6. TULANGAN ARAH X Lebar plat fondasi yang ditinjau ditinjau, Tebal plat fondasi, Jarak pusat tulangan thd. sisi luar beton, Tebal efektif plat, Kuat tekan beton,
b= h= d' = d = h - d' = f c' =
2560 200 20 180 29
mm mm mm mm MPa
fy =
390 MPa
Modulus elastis baja,
Es =
200000 MPa
Faktor distribusi teg. beton,
1 =
Kuat leleh baja tulangan,
0.85
b = 1* 0.85 * fc’/ fy * 600 / ( 600 + fy ) = 0.032616 = Faktor reduksi kekuatan lentur, 0.80 Rmax = 0.75 * b * fy * [1-½*0.75* b * fy / ( 0.85 * fc’ ) ] = 7.697 Mn = Muy / = 6
2
Rn = Mn * 10 / ( b * d ) = Rn Rmax < (OK) Rasio tulangan yang diperlukan, = 0.85 * fc’ / fy * [ 1 - {1 – 2 * Rn / ( 0.85 * fc’ ) } ] =
225.465 kNm 2.71828
0.0074
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm Rasio tulangan minimum, Rasio tulangan yang digunakan, Luas tulangan yang diperlukan, Diameter tulangan yang digunakan, Jarak tulangan yang diperlukan, Jarak tulangan maksimum, Jarak tulangan yang digunakan, Digunakan tulangan, Luas tulangan terpakai,
min = 0.0025 = 0.0074 2 As = * b * d = 3411.16 mm D 13 mm 2 s = / 4 * D * b / As = 100 mm smax = s=
200 mm 100 mm D 13 100 2 As = / 4 * D2 * b / s = 3411.16 mm
7. TULANGAN ARAH Y Lebar plat fondasi yang ditinjau, Tebal plat fondasi, Jarak pusat tulangan thd. sisi luar beton, Tebal efektif plat, Kuat tekan beton,
b= h= d' = d = h - d' = f c' =
2560 200 20 180 29
mm mm mm mm MPa
fy =
390 MPa
Modulus elastis baja,
Es =
200000 MPa
Faktor distribusi teg teg. beton beton,
1 =
Kuat leleh baja tulangan,
0 85 0.85
b = 1* 0.85 * fc’/ fy * 600 / ( 600 + fy ) = 0.032616 = Faktor reduksi kekuatan lentur, 0.80 Rmax = 0.75 * b * fy * [1-½*0.75* b * fy / ( 0.85 * fc’ ) ] = 7.697 Mn = Muy / = 6
2
Rn = Mn * 10 / ( b * d ) = Rn Rmax < (OK) Rasio tulangan yang diperlukan, = 0.85 * fc’ / fy * [ 1 - {1 – 2 * Rn / ( 0.85 * fc’ ) } ] = Rasio tulangan minimum, Rasio tulangan yang digunakan, Luas tulangan yang diperlukan, Diameter tulangan yang digunakan, Jarak tulangan yang diperlukan, Jarak tulangan maksimum, Jarak tulangan yang digunakan, Digunakan tulangan, Luas tulangan terpakai,
225.465 kNm 2.71828
0.0074
min = 0.0025 = 0.0074 2 As = * b * d = 3411.16 mm D 13 mm 2 s = / 4 * D * b / As = 100 mm smax = s=
200 mm 100 mm D 13 100 2 As = / 4 * D2 * b / s = 3411.16 mm
PERHITUNGAN BOX CULVERT Dimensi 2200 x 1600 mm
Gambar 5. Detail Penulangan Box Culvert
