PERHITUNGAN PERENCANAAN PEMBEBANAN JEMBATAN ( GIRDER – RANGKA – GIRDER )
Perhitungan pembebanan pada jembatan ini meliputi perhitungan pada elemenelemen sebagai berikut: 1.
PEM PEMBE BEBA BANA NAN N GIRD GIRDE ER
Meliputi : –
Beban Merata Kendaraan Kecil ( di atas lantai jembatan) qLL = 0,9 T/m2
–
Beban Merata Orang ( di atas trotoar ) qLL = 0,5 T/m 2
–
Beban Garis ( di atas lantai jembatan ) PLL = 4,9 T/m
–
Beban Mati Merata ( berat konstruksi ) = qDL
–
Beban Angin = WL
Spesifikasi Desain:
Panjang bentang
: 7,5 m
Lebar
:9m
Lebar lajur
: 7 m ( 2 lajur 2 arah tak terbagi )
Trotoar Lebar
: 1m
Tebal
: 25 cm
Panjang
: 7,5 m
Perkerasan Aspal Lebar
:7m
Tebal
: 6 cm
Panjang
: 7,5 m
Pelat Beton Lebar
:9m
Tebal
: 20 cm
Panjang
: 7,5 m
Railing dan Sandaran Girder Baja IWF 400 x 400 x 13 x 21 Berat: 0,172 T/m (BJ 37, Fy 240 MPa) Diafragma Baja IWF 300 x 150 x 11 x 16 Berat : 0,0367 T/m (BJ 37, Fy 240 MPa) BJ Beton
: 2,4 T/m 3
BJ Aspal
: 2,2 T/m 3
BJ Air Hujan
: 1 T/m3
PERHITUNGAN : 1) Beban merata kendaraan kecil ( banyak di atas lantai)
qLL = 0,9 T/m2
ketetapan untuk L ≤ 30 m 7m 5,5 m
0,45 T/m2
0,9 T/m2
0,75 m
0,45 T/m2 0,75 m
2) Beban merata pejalan kaki ( banyak di atas trotoar )
qLL = 0,5 T/m2
3) Beban garis ( di atas lantai jembatan)
PLL = 4,9 T/m dinaikan sebesar grafik hubungan “ faktor pengali beban kejut % dengan bentang jembatan “
Berdasarkan grafik dengan bentang 7,5 m diperoleh faktor pengali beban kejut 40% Besar kenaikan = 40% x 4,9 = 1,96 t/m PLL = 4,9 t/m + ( 40% x 4,9 ) = 4,9 + 1,96 = 6,86 t/m
7m 5,5 m
3,43 T/m
6,86 T/m
0,75 m
3,43 T/m 0,75 m
4) Beban mati merata ( berat konstruksi )
qDL = –
Pelat beton
=L x t x Bj beton
=1 x 0,2 x 2,4
–
Perkerasan
=L x t x Bj aspal
=1 x 0,07 x 2,2 = 0,154 t/m
–
Trotoar
=L x t x Bj beton
=1 x 0,25 x 2,4 = 0,6 t/m
–
Railing dan sandaran
–
Air hujan
–
Berat Sendiri Girder Baja
=0,172 t/m
–
Berat Sendiri Diafragm BJ
= 0,0367 t/m
=L x t x Bj
=0,02 t/m =1 x 0,06 x 1
qDL
1) Beban Angin ( WL )
= 0,48 t/m
= 0,06 t/m
= 1,523 t/m
+
Kondisi : 1) Keadaan tanpa beban hidup Tew = 0,0006 x Cw x (Vw) 2 x Ab
b/d = 9 / 11 = 8,182 diperoleh
b/d ≥ 6,0 maka Cw = 1,25
Ab = d x L = 1,1 x 7,5 = 8,25 m 2
Lokasi pendirian jembatan direncanakan jauh dari laut, dengan mengacu peraturan LRFD, Maka diperoleh V = 30 m/s Tew = 0,0006 x Cw x (Vw) 2 x Ab Tew = 0,0006 x 1,25 x (30 2) x 8,25 Tew = 5,57 kN Tew = 0,557 T Dijadikan beban merata pada girder = 0,557 x (1/7,5) = 0,074 t/m
Tew masuk = 100% = 0,074 t/m Tew keluar = 50 % = 0,074 x 0,5 = 0,037 t/m
2) Keadaan dengan beban hidup Tew = 0,0012 x Cw x (Vw2) x H kend x L gird ( bekerja pada kendaraan)
–
Ketetapan: Cw untuk kendaraan= 1,2
–
Untuk jembatan yang jauh dari laut dengan bentang > 5m dan mempergunakan batas ultimate, Vw = 30 m/s
–
H kendaraan = 2 m
–
L girder = 7,5 m
Tew = 0,0012 x 1,2 x (30 2) x 2 x 7,5 = 19,44 kN = 1,944 T ( Terpusat ) Dijadikan area load ( u/ angin yang bekerja pada kendaraan ) = Tew / ( L lajur x L gird ) = 1,944 / ( 7 x 7,5 ) = 0,037 t/m2
Tew yang bekerja pada jembatan = Tew pada kondisi 1( kondisi tanpa beban hidup)
Tew = 0,074 t/m
2m
Tew masuk = 50% = 0,074 x 0,5 = 0,037 t/m Tew keluar = 25% = 0,074 x 0,25 = 0,0185 t/m
1.
PEMBEBANAN RANGKA
Meliputi: –
Beban merata kendaraan kecil ( di atas lantai jembatan ) qLL = 0,9 T/m 2
–
Beban merata orang ( di atas trotoar ) qLL = 0,5 T/m 2
–
Beban garis ( di atas lantai jembatan ) PLL = 4,9 T/m
–
Beban mati merata ( berat konstruksi ) = qDL
–
Beban angin ( bekerja pada rangka baja ) ( WL )
Spesifikasi Desain :
Panjang bentang
: 35 m
Lebar
:9m
Lebar lajur
: 7 m ( 2/2 UD )
Rangka Baja BJ 37, FY 240 MPA, IWF 400 x 400 x 13 x 21 Tinggi rangka
: 5,4 m
Jumlah segmen
: 7 (@5m)
Railing dan sandaran Trotoar Lebar
:1m
Tebal
: 25cm
Panjang
: 35 m
Perkerasan Lebar
:7m
Tebal
: 7 cm
Panjang
: 35 m
Pelat beton Lebar
:9m
Tebal
: 20 cm
Panjang
: 35 m
Balok memanjang (Baja) IWF 200 x 200 x 6 x 16 BERAT : 0,0499 T/m ( BJ 37, FY 240 MPA ) Balok melintang (Baja) IWF 250 x 250 x 7 x 17 BERAT : 0,0724 T/m ( BJ 37, FY 240 MPA ) BJ Beton
: 2,4 T/m3
BJ Aspal
: 2,2 T/m3
PERHITUNGAN :
1) Beban merata kendaraan kecil:
Untuk bentang, L ≥ 30 m, maka qLL = 0,9 x 0,5+ 15L t/m2 qLL = 0,9 x 0,5+ 1535 qLL = 0,9 x 0,93 qLL = 0,836 t/m2 7m 5,5 m 0,836 T/m2
0,418 T/m2
0,418 T/m2
2) Beban merata orang qLL = 0,5 t/m2
3) Beban garis PLL = 4,9 T/m dinaikan sebesar grafik hubungan “ faktor pengali beban kejut % dengan bentang jembatan “
Berdasarkan grafik dengan bentang 35 m diperoleh faktor pengali beban kejut 40% Besar kenaikan = 40% x 4,9 = 1,96 t/m PLL = 4,9 t/m + ( 40% x 4,9 ) = 4,9 + 1,96 = 6,86 t/m
4) Beban mati merata qDL = –
Pelat beton
=L x t x Bj beton
=1 x 0,2 x 2,4
–
Perkerasan
=L x t x Bj aspal
=1 x 0,07 x 2,2 = 0,154 t/m
–
Trotoar
=L x t x Bj beton
=1 x 0,25 x 2,4 = 0,6 t/m
–
Railing dan sand
–
Air hujan
–
Berat Sendiri Balok memanjang Baja
= 0,0499 t/m
–
Berat Sendiri Balok melintang Baja
= 0,0724 t/m
–
Rangka baja
= 0,48 t/m
= 0,02 t/m =L x t x Bj
=1 x 0,06 x 1
= 0,06 t/m
= 0,4 x 5,4 x 7,7 = 16,632 t/m
qDL = 18,07 t/m 1) Beban Angin (WL)
Kondisi : a. Tanpa ada beban hidup Tew = 0,0006 x Cw x (Vw) 2 x Ab ( bekerja pada rangka )
–
b/d = 9 / 5,4 = 1,67 b/ d antara 1 - 2 maka Cw = hasil interpolasi = 1,737
–
Vw ditentukan sebesar 30 m/s ( karena lokasi jembatan jauh dari laut, dengan mengacu pada sistim LRFD )
–
Ab = 25+352 x 5,4 Ab = 162 m2
Tew = 0,0006 x 1,737 x (30 2) x 162 = 151,95 kN
Tew = 151,95 / 13 = 11,70 kN = 1,17 t
Tew masuk = 30% = 0,3 x 1,17 = 0,351 t Tew keluar = 15% = 0,15 x 1,17 = 0,176 t
b. Dengan beban hidup
Tew = 0,0012 x Cw x (Vw 2) x H kend x L rang ( bekerja pada kendaraan)
Cw = 1,2 Vw = 30 m/s H kendaraan = 2m L rangka = 35 m
Tew = 0,0012 x 1,2 x (30 2) x 2 x 35 = 90,72 kN = 9,072 T ( Terpusat ) Dijadikan area load ( u/ angin yang bekerja pada kendaraan ) = Tew / ( L lajur x L gird ) = 9,072 / ( 7 x 35 ) = 0,037 t/m2
Tew yang bekerja pada jembatan sama dengan Tew pada kondisi 1 ( kondisi tanpa beban hidup)
Tew = 1,17 t/m Tew masuk = 15% = 1,17 x 0,15 = 0,257 t/m Tew keluar = 7,5% = 1,17 x 0,075 = 0,088 t/m
1.
PEMBEBANAN PADA PILAR
Meliputi : –
Beban tumbukan benda hanyutan (Tef)
–
Beban tekanan air mengalir (Tefw)
–
Beban gempa (Teq)
SPESIFIKASI DESAIN : –
Tipe pilar
: perancah
–
Badan pilar
: bulat
–
Pire head beton bertulang f’c 35
–
Panjang
: 10 m
Lebar
: 2,1 m
Tebal
: 0,95 m
Badan pilar beton bertulang f’c 35 Ø 1,7 M Tinggi
: 8,5 m
2 buah kolom dalam satu pilar, tanpa pengaku –
–
Pile caps beto bertulang f’c 35 Panjang
: 10 m
Lebar
:3m
Tebal
: 1,6 m
Pondasi sumuran beton bertulang f’c 35 Ø2M Tinggi
:5m
4 buah dalam satu pile caps –
BJ beton
: 2,4 T/m 3
PERHITUNGAN :
1. Beban tumbukan benda hanyutan
Tef = (M x (Va 2)) / d
–
M = massa batang kayu = 2 t
–
Untuk Vs tidak diketahui, Va ( kecepatan air permukaan) = 3 m/s
–
Untuk pilar beton perancah d = lendutan statis = 0,15 m
Tef = ( 2 x (32)) / 0,15 Tef = 120 kN Tef = 12 Ton
1. Beban tekanan air mengalir
MENURUT PPJR
Tefw = Ah = k x Va2
–
Untuk Vs tidak diketahui, Va = 3 m/dt
–
Untuk bentuk depan pilar bulat, k = 0,035
Tefw = 0,035 x (3 2) = 0,315 t/m2
MENURUT BMS ( BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM)
Tefw = 0,5 x Cd x (Vs2) x Ad
Cd = koefisien seret ( pilar bulat ) = 0,7 Vs = kecepatan rata-rata Vs = Va : 1,4 = 3 : 1,4 = 2,14 Tinggi pilar yang terkena air banjir t = 3,525 m Ø pilar = 1,7 m Ad = t x Ø pilar Ad = 3,525 x 1,7 = 5,9925 m 2
Tefw = 0,5 x 0,7 x (2,14 2) x 5,9925 Tefw = 9,605 kN = 0,9605 t Tefw = 0,9605 x (1/3,525) = 0,272 t/m
1. Beban gempa Teq = C x I x S x Wt
I = faktor kepentingan = 1,2 ( jembatan memuat lebih 2000 kend/hari, jembatan pada jalan utama atau jalan arteri dan jembatan dimana tidak ada rute alternatif )
S = faktor tipe bangunan = 1 Jembatan tipe B ( jembatan daktail, bangunan atas terpisah dengan bangunan bawah ) Jembatan dengan daerah sendi beton bertulang atau baja (diperoleh nilai s = 1,0 F) Nilai F diambil minimal = 1, karena jumlah sendi plastis (n) = 0 1,0F = 1 x 1 = 1
WTP = DL + DL tambahan + setangah berat pilar (KN) DL x area = – pelat beton
= 9 x 3,75 x 0,2 x 2,4
= 16,2 T
– perkerasan = 7 x 0,07 x 3,75 x 2,2
= 4,043 T
–
trotoar = 1 x 0,25 x 3,75 x 2,4
= 2,25 T
–
railing = 0,02 x 3,75
= 0,075 T
–
air hujan
= 7 x 0,06 x 3,75 x 1
= 1,575 T
–
BS girder
= 0,172 x 3,75 x 9
= 5,805 T
–
Bs diafragma = 0,0367 x 9 x 1,5
= 0,485 T +
Total
DL
= 30,443 T
DL y area = – pelat beton
= 9 x 17,5 x 0,2 x 2,4
= 75,6 T
– perkerasan
= 7 x 0,07 x 17,5 x 2,2
= 18,865 T
–
trotoar = 1 x 0,25 x 17,5 x 2,4
= 10,5 T
–
railing = 0,02 x 17,5
–
air hujan
–
BS BP = 0,0499 x 17,5 x 9
= 7,86 T
–
BS BL = 0,0724 x 17,5 x 4
= 5,068 T
–
rangka
= 249,48 T
= 0,35 T
= 7 x 0,06 x 17,5 x 1
= 7,35 T
Total A rangka
DL
= 375,073 T
= 12,5+17,52x 5,4
= 81 m2 V rangka
= 81 x0,4
= 32,4 m3 x 50 % = 16,2 m3 Berat rangka = 16,2 x 7,7
= 124,74 x 2 = 249,48 T DL TOTAL = 375,073 + 30,443 = 405, 516 T DL Tambahan = 10 T Setengah Berat Pilar = 0,95 x 10 x 2,1 x 2,4 = 47,88 T Πr2t
= 3,14 x (0,85) 2 x 4,25
= 9,642 x 2,4 = 23,14 x 2 = 46,28 T Berat Setengah Pilar = 47,88 + 46,28
= 94,16 WTP = 405 + 516 + 94,16
= 499,676 T G
= 9,81 m/dt2
Menghitung waktu getar (T) –
Kekakuan Pilar (kp) ○
Elastisitas beton (E) E=4700 f'c E=4700 35 E=27805,6 MPa=27805600 kN/m2
○
Inersia Penampang Kolom (I) I= π64.D4 I= π64.1,74 I=0,4099 m4
Kp=n.12 EIh3 Kp=212.27805600.0,40995,23 Kp=972705, 57 kN/m
T=2πWtpg.Kp T=2π499,6769,81.972705,57 T=0,045 sec
○
Berada pada daerah dengan zona gempa =3
○
Dari grafik didapat koefisien geser dasar gempa ( C ) = 0,15
○
Faktor Kepentingan ( I ) Termasuk klasifikasi jembatan 1 dengan nilai I = 1,2
○
Faktor Tipe Bangunan ( S ) Termasuk tipe jembatan B dengan daerah sendi beton bertulang atau baja dengan nilai S = 1.F dimana F = 1, maka S =1.
Teq
= C. S. I. Wt = 0,15. 1. 1,2.Wt = 0,18 Wt kN
