kumpulan skripsi teknik sipil ANALISIS BANGUNAN ATAS GELAGAR INDUK BETON BERTULANG MENJADI GELAGAR INDUK BAJA PROFIL PADA JEMBATAN SUNGAI BELIMBING BENTANG 17 M DI KABUPATEN LOMBOK TIMUR

 ANALISIS BANGUNAN ATAS GELAGAR INDUK BETON BERTULANG

MENJADI GELAGAR INDUK BAJA PROFIL PADA

JEMBATAN SUNGAI BELIMBING

BENTANG 17 M DI KABUPATEN LOMBOK TIMUR

      

I.        PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

            Seiring dengan berkembangnya taraf hidup yang ditunjang oleh pesatnya perkembangan ekonomi dan teknologi, tuntutan sarana transportasi terus meningkat baik segi kualitas maupun kuantitas. Hal tersebut berkaitan dengan meningkatnya mobilitas manusia dan barang yang dituntut cepat, aman dan nyaman.

            Jembatan jalan raya adalah merupakan suatu konstruksi yang dibangun guna menghubungkan jalan yang terputus akibat adanya sesuatu penghalang yang terletak lebih rendah dari jembatan tersebut. Penghalang dapat berupa sungai, selat, danau, rawa-rawa, lembah, jalan, saluran irigasi dan lain sebagainya. Sehingga dengan dibangunnya jembatan akan memperlancar arus lalu lintas dan penopang berkembangnya daerah setelah jembatan tersebut.

            Prasarana perhubungan khususnya jembatan mempunyai arti penting bagi suatu negara. Jembatan memegang kedudukan dan peranan dalam berbagai bidang, antara lain bidang ekonomi, sosial, politik, hankam dan budaya. Oleh karena itu, keadaan jembatan merupakan salah satu barometer bagi kemajuan ekonomi suatu negara.

            Mengingat akan fungsi, serta kebutuhan prasarana perhubungan darat yang lebih baik dan lancar, maka pemerintah melalui Dinas Pekerjaan Umum Tingkat I Nusa Tenggara Barat menganggap perlu untuk membangun jembatan Sungai Belimbing yang terletak di perbatasan desa Rempung – Anjani Kabupaten Lombok Timur.

            Adapun perencanaan jembatan Sungai Belimbing dilakukan dengan menggunakan sistem balok komposit yakni dengan penggabungan balok profil baja dengan pelat beton bertulang.

            Mengacu pada kondisi tersebut, maka pada skripsi ini dilakukan suatu perencanaan bangunan atas dengan sistem balok komposit dan tetap menggunakan kondisi pembebanan dan kelasifikasi yang berlaku di Indonesia. Adapun judul dari kajian pada skripsi ini adalah “Pengaruh pola pembebanan dan dimensi gelagar induk terhadap defleksi pada jembatan sungai belimbing di perbatasan desa Rempung-Anjani dengan panjang bentang 17 m”

B.     Maksud dan Tujuan

            Penyusunan skripsi ini diilhami oleh fenomena di lapangan bahwa pada jembatan sungai Belimbing di desa Rempung-Anjani terjadi lendutan berlebihan pada gelagar induknya, sehingga struktur di atasnyapun mengalami penurunan yang signifikan.

            Berdasarkan kenyataan tersebut d iatas, skripsi ini disusun dengan maksud dan tujuan antara lain :

1.      Memperoleh suatu struktur yang lebih kaku dan lebih kuat dari pada balok dan pelat yang sama tetapi tidak bekerja sebagai struktur komposit.

2.      Memeriksa dan mengadakan suatu evaluasi terhadap perancangan teknis dari jembatan Belimbing.

3.      Untuk dijadikan acuan atau referensi dalam perancangan dan analisa terhadap pembangunan jembatan jalan raya dengan struktur komposit di masa yang akan datang.

C.    Lingkup Bahasan

            Sesuai dengan uraian di atas, maka perencanaan dititikberatkan pada analisis bangunan atas komposit dengan balok sederhana berdasarkan kriteria Bina Marga, yang meliputi:

1.      Perhitungan lantai kendaraan dan trotoir.

2.      Perhitungan perencanaan gelagar induk dengan menggunakan sistem balok konvensional/balok beton (kondisi awal).

3.      Perhitungan gelagar induk dengan menggunakan sistem balok komposit (alternatif).

D.    Sistematika Penyusunan

Mengenai sistematika penyusunan skripsi ini adalah :

Bab I :   Pendahuluan

Terdiri dari : latar belakang, maksud dan tujuan, lingkup bahasan dan sistematika penulisan.

Bab II : Landasan Teori

Meliputi : umum, dasar-dasar perencanaan, analisis pembebanan, gelagar

BAB III :   Perhitungan Konstruksi

Berisi antara lain perhitungan konstruksi kondisi awal dan perhitungan konstruksi alternatif

BAB IV :   Pembahasan

BAB V : Penutup

Terdiri atas kesimpulan dan saran-saran.

II.  LANDASAN TEORI

A.    Umum

A.1. Balok Sederhana

            Balok yang digunakan untuk mentransfer beban vertikal, dengan elemen struktur horisontal diletakkan sederhana di atas dua elemen sturktur vertikal merupakan struktur dasar yang digunakan arsitek sejak dulu. Pada sistem tersebut, secara sederahana balok digunakan sebagai elemen penting dalam struktur. Meskipun dianggap sederhana dalam hal sturktur, balok mempunyai karakteristik internal yang lebih rumit dalam meikul beban dibandingkan dengan jenis elemen sturktur lainnya.

            Galileo Galilei telah mengemukakan teori kekuatan bahan dengan memecahkan masalah lentur secara sistematis. Masalah lentur yang dimaksud adalha studi mengenai tegangan dan deformasi yang timbul pada elemen yang mengalami aksi gaya yang umumnya tegak lurus pada sumbu elemen, sehingga salahs satu tepi serat mengalami perpanjangan dan tepi serat lainnya mengalami perpendekan. Dar konsep tersebut maka dapat diambil suatu prinsip umum balok sederhana yang antara lain :

a.      Tegangan dan Deformasi Pada Penampang Melintang

            Setiap penampang melintang balok, aksi dari beban menimbulkan pola deformasi yang menyebabkan adanya serat balok yang memanjang dan ada yang memendek. Deformasi itu berubah secar alinier atau hampir linier dair perpanjangan maksimum ke perpendekan maksimum yang keduanya terletak pada serat-serat tepi. Dengan demikian, ada serat di daerah tengah balok yang tidak terjadi perpanjangan maupun perpendekan, daerah tersebut dinamakan sumbu netral.

            Besarnya tegangan yang timbul pada balok akibat beban mempunyai hubungan dengan deformasi. Bila balok tersebut terbuat dari material elastis linier, maka tegangan yang timbul akibat lentur akan berbanding langsung dengan deformasi yang ada. DengAn demikian pada balok tersebut, tegangan akibat beban akan maksimum pada serat terluar balok dan mengecil secara linier menuju nol pada sumbu netral.

b.      Distribusi Gaya Pada Balok

            Prinsip dasar untuk mencari distribusi gaya geser dan momen adalha keseimbangan bagian balok yang ditinjau, antara gaya geser eksternal (V_E) dengan gaya geser internal (V_R) dan momen eksternal (M_E) dengan momen internal (M_R). Jadi distribusi momen dan geser dapat diperoleh dengan meninjau keseimbangan bagian-bagian yang berbeda pada struktur dan menghitung momen serta geser untuk setiap potongan tersebut.

c.       Tegangan Lentur

            Besar tegangan lentur (s_b) yang ada pada suatu titik bergantung pada momen eksternal (M) pada penampang. Besar s_b juga sebanding dengan jarak (y) lokasi titik yang ditinjau ke sumbu netral balok. Tegangan lentur (s_b) berbanding terbalik dengan besaran momen inersia (I) yang bergantung pada ukuran dan bentuk balok itu sendiri. Apabila ukuran balok bertambah, maka tegangan pada suatu titik dari balok akan berkurang untuk suatu harga I.

            Karena tegangan lentur (s_b) berbanding langsung dengan momen (M) dan berbanding langsung dengan parameter lokasi (y) serta berbanding terbalik dengan besaran I, maka tegangan tersebut dapat ditulis sebagai :

............................................................................... (2.1)

d.      Tegangan Geser

            Gaya resultan dari tegangan geser balok yaitu gaya geser internal (V_R­), sama besar tetapi berlawanan arah dengan gaya geser eksternal (V_E). Agar keseimbangan horisontal terpenuhi, maka tegangan lentur pada muka kiri penampang yang mempunyai resultan ke kiri harus diimbangi oleh suatu gaya internal yang berlawanan arah (ke kanan).

            Dengan demikian tegangan geser horisontal dapat dirumuskan sebagai berikut :

................................................................................ (2.2)

dengan :

f_h   = Tegangan geser horisontal

V = Gaya geser vertikal pada penampang

Q = Statis momen terhadap sumbu netral

I    = Momen inersia penampang melintang

b   = lebar dimana lapisan horisotnal balok ditinjau.

A.2. Balok Komposit

            Salah satu aplikasi umum terjadinya aksi komposit antara dua material pada struktur adalah antara balok baja dan plat beton di bagia natasnya. Berbagai tipe dari balok baja dapat bekerja secara komposit dengan plat beton. Aksi tersebut antara lain didapat dengan menyelimuti keseluruhan baja itu dengan beton. Dengan menyelimuti hanya sebagian kecil dari baja, setiap sayap dari profil, atau dengan menyelimuti penghubung antara baja dan beton untuk menyediakan transfer geser antara kedau bahan tersebut seperti yang umum dilakukan.

            Studi awal untuk menyelidiki aksi komposit antara baja dengan beton mulai dilakukan oleh Mc. Kay, 1923. Dijelaskan bahwa untuk balok yang diselimuti ikatan tergantung pada interaksi antara baja dengan beton. Seorang peneliti lain Viest, 1960, pada laporan hasil penelitiannya mencatat bahwa faktor pening pada aksi komposit adalah ikatan antara beton dan baja. Sejak seorang perencana mulai meletakkan plat beton di atas balok baja, ia harus mulai mempelajari perilaku dari penghubung geser (shear connector). Penghubung geser ini dibutuhkan untuk menghasilkan interaksi antara plat beton dengan profil baja.

a.      Aksi Komposit

            Pada pengembangan konsep dari kekakuan komposit, mula-mula dipertimbangkan balok non komposit (Gambar 2.1). Jika gesekan antara plat beton dan balok baja diabaikan, balok dan plat masing-masing menahan sebagian beban. Ketika plat berubah bentuk karena beban-beban vertikal, permukaan yang bawah mengalami tarik dan bertambah panjang, sedangkan permukana yang atas mengalami tekanan yang memendek. Karena gesekan diabaikan maka hanya gaya dalam vertikal yang bekerja antara plat dan balok.

Gambar 2.1. Defleksi Balok dan Komposit

            Ketika sistem berlaku seperti komposit (Gambar 2.2), tidak ada gelincir yang terjadi antar aplat dan balok. Gaya geser ke arah horisontal mulai dikembangkan ketika bekerja di permukaan bawah menekan dan memendeknya dan bila bekerja di permukaan atas memanjangkannya.

Gambar 2.2. Defleksi Balok Komposit

            Dengan suatu penggambaran dari distribusi regangan yang terjadi ketika tidak ada interaksi antara plat beton dengan balok baja (Gambar 2.3), dapat dilihat bahwa momen yang dapat ditahan sama dengan :

M = M_plat + M_balok .................................................................. (2.3)

Gambar 2.3. Distribusi Regangan Tanpa Interaksi

B.     Dasar-Dasar Perancangan

B.1. Pembebanan

            Macam pembebanan yang bekerja pada struktur jembatan merupakan unsur penting dalam perencanaan jematan jalan raya, jalan rel maupn jenis jembatan lainnya. Untuk jembatan jalan raya, acuan yang digunakan untuk menghitung beban yang bekerja adalah berdasarkan Pedoman Peraturan Pembebanan Jembatan Jalan Raya tahun 1987 (PDPJJR, 1987) serta klasifikasi jalan yang masuk ke dalam jembatan tersebut. Adapun macam bebas yang perlu dihitung untuk jembatan adalah seperti yang diuraikan berikut ini :

1. Beban Primer

Beban primer adalah beban yang merupakan beban utama dalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan.

1. Beban Mati

Merupakan beban yang berasal dari berat struktur yang harus diperkirakan terlebih dahulu, bersama dengan seluruh peralatan atau bangunan lainnya yang bersifat permanen.

Beban mati dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

1. Beban Lantai Kendaraan

Untuk jembatan jalan raya beban lantai kendaraan terdiri atas : aspal, air hujan, berat kerb. Trotoar, tiang sandaran, aspal perkerasan pada trotoar, besi siku pada tepi trotoar, dan sebagainya.

2. Beban Struktur Utama

Beban yang merupakan struktur utama dari jembatan, seperti gelagar jembatan, rangka utama, tambatan angin, alat penyambung, dll.

2. Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang berasal dari berat kendaraan-kendaraan yang bergerak/lalu lintas dan atau berat orang-orang yang berjalan yang dianggap bekerja pada struktur jembatan.

Beban hidup dapat dikategorikan menjadi beberapa macam, antara lain :

a.       Beban T

Yaitu merupakan beban terpusat, yang digunakan untuk menghitung kekuatan lantai kendaraan atau sistem lantai kendaraan. Beban T merupakan beban yang berupa kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda (dual wheel load) sebesar 10 ton dan dianggap akan menyebar ke bawah dengan sudut 45° memanjang pelat lantai kendaraan. Susunan dan kedudukan beban T adalah seperti gambar di bawah ini.

Gambar 2.6. Susunan dan Kedudukan Beban T

Dengan :

a₁ = a₂ = 30 cm

b₁ = 12,50 cm

b₂ = 50,00 cm

Ms = muatan rencana sumbu = 20 ton

b.      Beban D

            Yaitu merupakan beban yang diperlukan dalam perhitungan kekuatan gelagar-gelagar, baik gelagar memanjang maupun gelagar melintang. Adapun jalur lalu lintas jembatan jalan raya mempunyai lebar minimum sebesar 2,75 meter dan lebar maksimum 3,75 meter.

            Beban D atau disebut juga beban jalur adalah susunan beban pada setiap jalur lalu lintas yang terdiri atas beban terbagi rata sebesar “q” ton per meter panjang per jalur, dan beban garis “p” ton per jalur lalu lintas tersebut.

Beban D tersebut adalah sebagaimana gambar berikut:

Gambar 2.7. Sketsa beban D

Besar muatan terbagi rata q ditentukan sebagai berikut:

q = 2,2 t/m’, untuk L < 30 cm............................................................. (2.5)

q = 2,2 t/m’ -  (L – 30) t/m’, untuk 30 < L < 60 m....................... (2.6)

q = 1,1 (L + ) t/m’, untuk L > 60 m............................................... (2.7)

dengan :

L = panjang bentang jembatan dalam meter

t/m’ = ton per meter panjang, per jalur

            Dalam penggunaan muatan D tersebut pada jembatan berlaku ketentuan bahwa, apabila jembatan mempunyai lebar lantai kendaraan lebih dari 5,5 m muatan D sepenuhnya hanya berlaku padal ebar jalur 5,5 m, sedangkan lebar selebihnya dibebani 50% dari muatan D tersebut (lihat gambar 2.8). Muatan D tersebut harus diletakkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan pengaruh yang terbesar.

Gambar 2.8. Ketentuan penggunaan beban D

            Jadi, beban D per meter lebar jembatan menjadi sebagai berikut :

Beban terbagi rata .......................................................... (2.8)

Beban garis ..................................................................... (2.9)

            Angka pembagi 2,75 meter di atas selalu tetap dan tidak tergantung pada lebar jalur lalu lintas.

            Beban D tersebut harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan pengaruh maksimum dengan pedoman sebagai berikut:

            Dalam menghitung momen-momen maksimum akibat beban hidup (beban terbagi rata q dan beban garis p) pada gelagar menerus di atas beberapa perletakan digunakan ketentuan-ketentuan berikut ini:

            Satu beban garis untuk momen positif yang menghasilkan pengaruh maksimum.

            Dua beban garis untuk momen negatif yang menghasilkan pengaruh maksimum.

            Dalam menghitung momen maksimum positif akibat beban hidup (beban terbagi rata q dan beban garis p) pada gelagar di atas dua perletakan digunakan beban terbagi rata q sepanjang bentang gelagar dan satu beban garis p.

            Dalam menghitung reaksi perletakan pada pangkal jembatan dan pilar perlu diperhatikan jumlah jalur lalu lintas.

3. Beban Kejut

Muatan ini diperhitungkan untuk pengaruh-pengaruh akibat getaran-getaran dan pengaruh-pengaruh dinamis lainnya. Tegangan-tegangan akibat beban garis P harus dikalikan dengan koefisien kejut yang akan memberikan hasil maksimum, sedangkan beban merata q dan beban T tidak dikalikan dengan koefisien kejut.

Adapun koefisien kejut dirumuskan sebagai berikut :

............................................................................ (2.10)

dengan :

K = koefisien kejut

L = panjang bentang

4. Gaya Akibat Tekanan Tanah

Bagian bangunan jembatan yang menahan tanah harus direncanakan dapat menahan tekanan tanah sesuai ketentuan-ketentuan dan rumus-rumus yang ada.

2. Beban Sekunder

1. Beban ­Angin

Pengaruh muatan angin sebesar 150 kg/m pada jembatan ditinjau berdasarkan bekerjanya muatan angin horisontal terbagi rata pada bidang vertikal jembatan dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Jumlah luas bidang vertikal bangunan atas jembatan yang dianggap terkena angin ditetapkan sebesar suatu prosentase tertentu terhadap luas bagian-bagian sisi jembatan dan luas bidang vertikal muatan hidup.

Bidang vertikal muatan hidup ditetapkan sebagai suatu permukaan bidang vertikal yang mempunyai tinggi menerus sebesar 2 m di atas lantai kendaraan. Dalam menghitung luas bagian-bagian sisi jembatan yang terkena angin dapat digunakan ketentuan sebagai berikut:

a.       Kendaraan Tanpa Muatan Hidup

Untuk jembatan gelagar penuh diambil sebesar 100% luas bidang sisi jembatan yang langsung terkena angin, ditambah 50% luas bidang sisi lainnya.

b.      Keadaan dengan muatan hidup

Untuk jembatan diambil sebesar 30% luas bidang menurut (a), untuk beban hidup diambil sebesar 100% luas bidang sisi yang langsung terkena angin.

2. Gaya Rem dan Traksi­

            Pengaruh gaya-gaya dalam arah memanjagn jembatan akibat gaya rem harus ditinjau. Pengaruh ini harus diperhitungkan sebesar 5% dari beban D tanpa koefisien kejut, bekerja ke arah sumbu memanjang jembatan dan berlaku untuk kedua jurusan lalu lintas. Gaya rem teresbut dianggap bekerja horisontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangpak setinggi 1,80 meter di atas permukaan lantai kendaraan.

3. Gaya Akibat Perbedaan Suhu

Peninjauan diadakan terhadap timbulnya tegangan-tegangan struktural oleh karena adanya perubahan bentuk akibat perbedana suhu. Perbedaan suhu ditetapkan sesuai dengan data perkembangan suhu setempat.

Pada umumnya, perbedaan suhu tersebut dapat dihitung dengan mengambil perbedaan suhu, untuk:

a.       Bangunan baja

Perbedaan suhu maksimum dan minumum sebesar 30°C

Perbedaan suhu antara bagian-bagian jmbatan diambil sebesar 15°C

b.      Bangunan beton

Perbedaan suhu maksimum dan minimum sebesar 15°C. perbedaan suhu antara bagian-bagian jembatan < 10°C, tergantung dimensi penampang.

4. Gaya Rangkak dan Susut

            Pengaruh rangkak dan susut antara bahan beton dan baja terhadap struktur, apabila tidak ada ketentuan lain dapat dianggap senilai dengan gaya yang timbul akibat turunnya suhu sebesar 15°C.

5. Gaya Akibat Gempa Bumi

            Perlu diperhitungkan dalam perancangan jembatan yang dibangun pada daerah-daerah yang terdapat kemungkinan adanya pengaruh gempa. Pengaruh ini merupakan suatu gaya horisontal yang bekerja pada titik berat struktur atau bagian struktur dalam arah yang paling kritis.

            Gaya gempa ditentukan dengan rumus :

             K = E.G...................................................................................... (2.11)

Dengan :

K = gaya horisontal akibat gempa

E = Koefisien gempa, yang tergantung pada jenis pondasi dan letak geografis.

G = Muatan mati struktur/bagian struktur yang ditinjau.

6. Gaya Akibat Gesekan Pada Tumpuan-Tumpuan Bergerak

            Jembatan harus pula ditinjau terhadap gaya yang timbul akibat gesekan pada tumpuan-tumpuan bergerak, karena adanya pemuaian dan penyusutan dari jembatan akibat perbedaan suhu atau akibat-akibat lain. gaya gesek yang timbul hanya ditinjau akibat beban mati saja, sedang besarnya ditentukan berdasarkan koefisien gesek pada tumpuan yang bersangkutan dengan nilai sebagai berikut :

a.       Tumpuan rol baja

-          Dengan satu atau dua rol......................................................... 0,01

-          Dengan tiga atau lebih rol........................................................ 0,05

b.      Tumpuan gesekan

-          Antara baja dengan campuran tembaga keras dan baja........... 0,15

-          Antara baja dengan baja atau besi tuang................................. 0,25

-          Antara karet dengan baja atau beton............................ 0,15 – 0,18

            Tumpuan-tumpuan khusus harus disesuaikan dengan persyaratna spesifikasi dari pabrik material yang bersangkutan atau didasarkan atas hasil percobaan dan mendapat persetujuan dari pihak yang berwenang.

3. Beban Khusus

1. Gaya Sentrifugal

            Peninjauan ini hanya untuk struktur yang terletak pada daerah tikungan. Konstruksi jembatan yang ada pada tikungan harus diperhitungkan terhadap suatu gaya horisontal radial yang dianggap bekerja pada tinggi 1,80 meter di atas lantai kendaraan.

2. Beban dan Gaya Selama Pelaksanaan

            Gaya-gaya khusus yang mungkin timbul dalam masa pelaksanaan pembangunan jembatan, harus ditinjau dan besarnya dihitung sesuai dengan cara pelaksanaan pekerjaan yang digunakan.

B.2. Penyebaran Gaya

1. Beban Mati

1.      Beban Mati Primer

            Beban mati yang digunakan dalam perhitungan kekuatan gelagar-gelagar (baik gelagar tengah maupun gelagar pinggir) adalah berat sendiri pelat dan sistem lainnya yang dipikul langsung oleh masing-masing gelagar tersebut.

2.      Beban Mati Sekunder

            Beban mati sekunder yaitu termasuk kerb, trotoir, tiang sandaran dan lain-lain yang dipasang setelah pelat dicor dan dapat dianggap terbagi rata di semua gelagar.

2. Beban Hidup

1.      Beban T

Dalam menghitung kekuatan lantai akibat beban T dianggap bahwa beban tersebut menyebar ke bawah dengan sudut 45° sampai ke tengah-tengah tebal pelat lantai kendaraan.

2.      Beban D

            Dalam menghitung momen dan gaya lintang dianggap bahwa gelagar-gelagar mempunyai jarak dan kekuatan yang sama atau hampir sama, sehingga penyebaran beban D melalui lantai kendaraan ke gelagar-gelagar harus dihitung dengan cara sebagai berikut :

            Gelagar tengah

            Beban hidup yang diterima oleh gelagar tengah adalah sebagai berikut :

Beban merata ......................................................... (2.12)

Beban garis ........................................................... (2.13)

Dengan :

a = faktor distribusi

    = 0.75, bila kekuatan gelagar melintag diperhitungkan

    = 1.00, bila kekuatan gelagar melintang tidak diperhitungkan.

s = jarak gelagar yang berdekatan dalam meter, diukur dari sumbu ke sumbu

Gelagar Pinggir

            Beban hidup yang diterima oleh gelagar pinggir adalah beban hidup tanpa memperhitungkan faktor distribusi (a=1.00). Akan tetapi bagaimanapun juga gelagar pinggir harus direncanakan minimum sama kuat dengan gelagar tengah. Dengan demikian beban hidup yang diterima setiap gelagar pinggir adalah :

Beban merata ......................................................... (2,14)

Beban garis ............................................................ (2,15)

Dengan :

s’ = lebar pengaruh beban hidup dalam meter

B.3. Kombinasi Pembebanan

            Konstruksi jembatan beserta bagian-bagiannya harus ditinjau terhadap kombinasi pembebanan dan gaya yang mungkin bekerja. Sesuai dengan sifat-sifat serta kemungkinan pada setiap beban, tegangan yang digunakan dalam pemeriksana kekuatan konstruksi yang bersangkutan dinaikkan terhadap tegangan yang diijinkan sesuai dengan keadaan elastis.

            Tegangan yang digunakan dinyatakan dalam prosen terhadap tegangan yang diijinkan sesuai kombinasi pembebanan dan gaya dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan dan gaya	Tegangan *)
I.        M + (H + K) + Ta +Tu II.     M + Ta + Ah + Gg + A + SR + Tm III.  Kombinasi I + Rm + Gg + A + SR + TM + S IV.  M + Gh + Tag + Gg + Tu V.     M + Pl VI.  M + (H + K) + Ta + S + Tg	100% 125% 140% 150% 130% 150%

*) tegangan yang digunakan terhadap tegangan ijin keadaan elastis

Dengan :

M      = beban mati

(H + K) = beban hidup dengan faktor kejut

Ta     = gaya tekanan tanah

Tu     = gaya angkat

Ah    = gaya akibat aliran dan hanyutan

A      = beban angin

Gg    = gaya gesek pada tumpuan bergerak

SR    = gaya akibat susut dan rangkak

Tm    = gaya akibat perubahan suhu

Rm    = gaya akibat rem

S       = gaya sentripugal

Gh    = gaya horisontal ekuivalen akibat gempa bumi

Tag   = gaya tekanan tanah akibat gempa bumi

Ahg = gaya akibat aliran dan hanyutan pada waktu gempa

Pl      = gaya-gaya pada saat pelaksanaan

Tb     = gaya tumbuk

B.4. Analisis dan Desain Balok Beton Bertulang

A.    Kondisi Regangan Seimbang

            Definisi regangan seimbang pada suatu penampang merupakan suatu kondisi dimana tulangan tarik mencapai tegangan leleh yang disyaratkan (fy) pada saat yang bersamaan beton mencapai regangan batas sebesar 0,003.

            Untuk menjamin bahwa pola keruntuhan secara daktail dapat tercapai, maka diadakan batasan maksimum rasio tulangan sebesar 0,75 dari Pb.

            Berikut ini diberikan harga Pb, P_maks dan P_min dari penampang persegi.

Pb = ......................................................... (2.16)

P_maks = 0,75 P_b............................................................................. (2.17)

P_min = .................................................................................... (2.18)

            dengan : P = rasio tulangan

            Apabila jumlah batas tulangan tersebut dapat dipenuhi akan memberikan jaminan bahwa keruntuhan daktail dapat berlangsung dengan diawali melelehnya tulangan tarik dan keruntuhan getas dapat dihindari.

            Batas minimum penulangan tersebut diperlukan untuk lebih menjamin struktur tidak hancur tiba-tiba seperti yang terjadi pada struktur tanpa tulangan.

B.     Balok Bertulangan Rangkap

            Analisa balok bertulangan rangkap pada dasarnya sama dengan balok bertulangan tunggal (tarik) hanya ada satu tambahan anggapan yang penting yakni bahwa tegangan tulangan tekan f’s merupakan fungsi dari regangnya tepat pada titik berat tulangan tekan.

Gambar 2.9. Diagram tegangan regangan balok bertulang rangkap

            Untuk mempermudah dan memahami analisis penampang balok bertulang rangkap, berikut diberikan langkah-langkah perhitungannya.

1.      Anggap semua tulangan telah leleh, fs = f’s = fy dan As = As’

2.      Hitung tinggi blok tekan a, dengan persamaan :

3.      Tentukan letak garis netral c

4.      Dengan menggunakan diagram tegangan regangan, periksa tulangan tekan maupun tulangan tarik untuk membuktikan anggapan awal benar.

Dengan menganggap s > y yang berarti tulangan tarik telah leleh, akan timbul salah satu dari dua kondisi berikut :

a.       Kondisi I

’s > y, menunjukkan bahwa anggapan awal adalah benar dan tulangan tekan telah leleh.

b.      Kondisi II

’s < y yang berarti bahwa anggapan awal salah dan tulangan tekan belum leleh.

Kondisi I

5.      Hitung kapasitas momen teoritis Mn₁ dan Mn₂

Mn₁ = As’.fy (d-d’)

Mn₂ = As.fy (d-¹/₂ a)

Mn = Mn₁ + Mn₂

6.      Mr = Mn

7.      Periksalah syarat dektilitas

P_aktual < 0,75 P_b

Kondisi II

5.    Cari nilai C dari persamaan berikut :

       (0,85 f’C.B.₁) C² + (600 As’ – As.fy) C – 600 As’.d’ = 0

6.   Hitung tegangan pada tulangan tekan

     

7.   Carilah nilai dari persamaan :

a = 1.c

8.      Menghitung gaya tekan baik akibat tulangan tekan (Cs) maupun beton Cc

Cc = 0,85 f’c.b.a

Cs = As’.f’s

Kemudian diperiksa dengan menghitung gaya tarik T

T = As.Fy

T = Cc + Cs

9.      Menghitung kuat momen tahanan ideal untuk masing-masing kopel:

Mn₁ = Cc (d-¹/₂ a)

Mn₂ = Cs (d – d’)

Mn = Mn₁ + Mn₂

10.  Hitunglah momen rencana Mr

Mr = Mn

11.  Pemeriksaan daktilitas

As – A’s < 0,75 As,b atau

P – P’ < 0,75 Pb

C.    Balok T

            Dalam merencanakan balok T, langkah awal disarankan untuk menentukan apakah balok tersebut berperilaku sebagai balok T persegi ataukah balok T murni. Apabila ditentukan sebagai balok T persegi, maka prosedur perencanaan sama dengan perencanaan balok persegi bertulangan tarik. Sedangkan balok T murni perencanaan dilakukan dengan perkiraan diikuti dengan analisa.

            Lebar efektif balok T diambil nilai terkecil dari :

dengan :

L = panjang bentang balok (mm)

bw = lebar badan balok (mm)

hf = tebal flens (mm)

d = jarak antara dua balok berdekatan dari sumbu ke sumbu (mm)

Gambar 2.10. Balok T sebagai sistem lantai

Adapun langkah-langkah perencanaan balok T :

1.      Menghitung Mu

2.      Tentukan tinggi efektif d

3.      Tentukan lebar efektif be

4.      Hitunglah momen rencana Mr

Mr =  0,85 f’c.b.hf (d-½ hf)

5.      Apabila Mr > Mu, balok berperilaku sebagai balok T persegi dengan lebar b.

Apabila Mr < Mu, balok berperilaku sebagai balok T murni.

6.      Menghitung K_perlu

7.      Dari tabel lampiran tentukan nilai P berdasarkan K_perlu­

8.      Menghitung As_perlu

As_perlu = P.b.d

9.      Periksa d_aktual > d_teoritis

10.  Pemeriksaan daktilitas

As_maks > As_aktual

Apabila sebagai balok T murni, langkah penyelesaian adalah sebagai berikut :

6.   Tentukan Z = d – ½ hf

7.   Hitunglah As

     

8.   Pilihlah tulangan tarik.

9.   Tentukan tinggi efektif aktual d_aktual, dan lakukan analisis balok.

D.    Kuat Geser Balok

            Perencanaan geser untuk komponen struktur didasarkan anggapan bahwa beton menahan sebagian gaya geser, sedangkan kelebihannya dilimpahkan kepada tulangan geser.

            Kemampuan beton menahan geser ditentukan dengan persamaan :

             Vc = 1/6 Vf’c.bw.a..................................................................... (2.19)

dengan  :

             f’c = mutu beton (MPa)

             bw = lebar balok (mm)

             d = tinggi efektif (mm)

            Apabila gaya geser yang bekerja Vu lebih besar dari kapasitas geser balok Vc, maka diperlukan tulangan geser. Apabila gaya geser yang bekerja di sembarang tempat lebih besar dari ½ Vc, maka dipasang tulangan geser minimum yang disyaratkan.

            Pada Sk-SNI T-15-1991-03 pasal 3.4.1, dinyatakan bahwa dasar perencanaan tulangan geser adalah :

             Vu < Vc................................................................................... (2.20)

             dimana :

             Vu = Vc + Vs............................................................................. (2.21)

             sehingga :

             Vu = Vc + Vs............................................................................. (2.22)

            Dengan :

             Vu = kuat geser rencana

             Vc = kuat geser sumbangan beton

             Vs = kuat geser sumbangan tulangan beser

            Kuat geser nominal yang dapat disediakan tulangan geser Vs, dapat dihitung dengan persamaan :

             .............................................................................. (2.23)

            dengan :

            Av = luas tulangan geser (mm²)

            Fv = mutu baja tulangan geser (MPa)

            S = jarak sengkang/tulang geser (mm)

B.5. Lendutan

            Menurut Salman, CG (1991) lendutan maksimum akibat beban mati dan beban hidup harus lebih kecil dari L, atau menurut persamaan :

f = L.................................................................................... (2.24)

Sedangkan lendutan yang terjadi dapat dicari dengan persamaan :

........................................................ (2.25)

dengan :

f = lendutan maksimum (cm)

f’ = lendutan yang terjadi (cm)

B.6. Analisis dan Desain Balok Profil Baja

A.    Tegangan Yang Diijinkan Untuk Beton

            Berdasarkan standar spesifikasi untuk jembatan jalan raya tipe balok gabungan, tegangan ygan diijinkan untuk lantai beton dengan tulangan biasa dapat dilihat pada Tabel 2.2. Bahan untuk lantai beton yang dipergunakan harus memenuhi s₂₈ > 200 kg/cm²_.

Tabel 2.2. Tegangan Yang Diijinkan Untuk Lantai Beton Dengan Tulangan Biasa

No	Macam Tegangan	Tegangan Yang Diijinkan Pada 28 Hari s28 (kg/cm2)
1.	Tekan
2.	Tarik : a.       Karena beban b.      Tegangan permanen (karena beban mati, susut rangkak, pratekan beton pada ujung-ujung balok) c.       Tegangan selama pelaksanaan termasuk tegangan karena pengubahan tegangan.	10 0 -5
3.	Geser	10
4.	Lekat	8
5.	Tahanan dukung pada pasak	60
6.	Tahanan dukung untuk batang melingkar	100

B.     Tegangan Yang Diijinkan Untuk Balok Baja

            Tegangan yang diijinkan untuk balok baja dan besi beton disesuaikan dengan peraturan-peraturan yang ada di Indonesia.

C.    Peningkatan Tegangan Yang Diijinkan Dalam Baja

            Bila tegangan yang diijinkan ditingkatkan berhubung ditinjaunya macam-macam beban sekunder atau beban khusus, maka peningkatan tegangan yang diijinkan tidak boleh melebihi sebagian yang tertera dalam Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Peningkatan Tegangan Yang Diijinkan Dalam Baja

No	Keadaan Pembebanan	Untuk Serat Tepi Balok Baja Dalam Daerah	Kenaikan Dalam & Pada Balok Gabungan
			Momen Positif	Momen Negatif
1	Tegangan selama pelaksanaan (sementara)	Tekanan Tarikan	25 25	25 25
2	Tegangan karena beban utama, efek susut dan rangka pada beton	Tekanan Tarikan	15 5	0 0
3	Tegangan karena beban utama, efek susust dan perbedaan temperatur antara beton dan balok baja	Tekanan Tarikan	30 20	15 15

D.    Keamanan Terhadap Leleh Balok Gabungan

            Untuk keadaan yang paling tidak menguntungkan dari kombinasi 2 kali tegangan hidup termasuk kejut, 1,3 kali tegangan mati dan tegangan karena rangkak beton dan pratekan tegangan pada serat-serat tepi dari baja tidak boleh melampaui tegangan leleh baja dan tegangan karena rangkak beton dan pratekan, tegangan leleh baja serat-serat tepi beton tidak boleh melampaui 3/5 kali s₂₈, dimana n sesuai dengan perbandingan modulus elastisitas baja terhadap beton (dipakai 10). Atau dalam persamaan :

2s (H + K) + 1,3 s_M + SR = 3/5 s₂₈

E.     Lendutan

            Balok gabungan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga lendutan maksimum karena beban hidup (tidak termasuk kejut) tidak melampaui 1/500 kali panjang bentang teoritis.

F.     Momen Batas Pada Daerah Momen Positif

a.       Kondisi I : Garis netral terletak di dalam plat beton.

Gambar 3.1. Diagram Regangan-Tegangan Balok Komposit Dengan Letak Garis Netral Pada Plat beton.

Persamaan umum :

Cc + Cr = T................................................................................ (2.26)

dengan :

Cc = kuat tekan pada pelat beton

Cr = kuat tekan pada tulangan pelat beton

T = gaya tarik pada profil baja

Dimana :

Cc = 0,85 f’c.be.1.c................................................................ (2.27)

Cr = Ar.fsy................................................................................. (2.28)

T = As.fy.................................................................................... (2.29)

f’c = mutu beton (MPa)

bE = lebar efektif pelat beton (mm)

1                                                       = 0,85 untuk mutu beton f’c < 30 MPa

                                             = 0,85 – 0,008 (f’c – 30) untuk f’c 30 – 55 MPa

                                                            = 0,65 untuk mutu beton f’c > 55 MPa

c     = letak garis netral

Ar  = luas tulangan tekan pada pelat beton (mm²)

As  = luas baja profil

Fsy = tegangan leleh tulangan tekan (MPa)

Fy  = tegangan leleh baja profil (MPa)

Sehingga :

Cc = T - C_r

0,85.fc’ . b_E. ₁ . c = A_S . f_y – A_r . f_{sy....................................................} (2.30)

Momen terhadap garis kerja c, menghasilkan

Mu = A_S . f_y (d_S – 0,5 ₁ . c) – A_r . f_sy {(0,5 ₁ . c) – p}.......... (2.31)

Bila pengaruh dari tulangan plat diabaikan :

............................................................. (2.32)

Mu = A_{S .} f_y (d_S – 0,5 ₁ . c)...................................................... (2.33)

b.      Kondisi II : Garis netral terletak di laur plat beton

                                                            Strain Diagram             Stress diagram

Gambar 3.2. Diagram Regangan-Tegangan Balok Komposit Dengan Letak Garis Netral Pada Baja

Persamaan Umum :

C_c = Gaya tekan pada plat beton

      = 0,85 . f_C’ . b_E . ₁ . t......................................................... (2.34)

C_r = Gaya tekan pada tulangan plat beton

      = A_r . f_sy

            Untuk mempermudah perhitungan, pertama-tama seluruh profil baja dianggap mengalami tarikan sehingga melelh. Kemudian untuk tetap memenuhi syarat keseimbangan, maka sebagian luasan baja yang sebenarnya mengalami tekanan dianggap tertekan sebesar dua kali tegangan lelehnya.

T = A_S . f_y

C_S = 2 . A’_S . f_y.......................................................................... (2.35)

dengan :

A’_S = Luasan baja yang mengalami tekanan

= ................................... (2.36)

maka diambil :

₁ = 1,00

Bila profil baja yang digunakan untuk penampang I dengan tebal flens T, dan lebar flens B serta tebal bagian yang konstan W, maka kejadian ini dapat dibagi menjadi dua bagian :

1.      Garis netral pada saat hancur berada dalam flens atas dari profil :

........................................................................... (2.37)

Untuk :

       (t + g) < c (t + g + T)

Momen terhadap garis kerja c dengan mengabaikan pengaruh tulangan.

Mu = T (d_S – 0,5t) – C_S (0,5 t + g + )........................... (2.38)

Mu = A_S . f_y (d_s – 0,5 t) – 2A’_S . f_y (0,5 t + g + 0,5 d’_S)........... (2.39)

2.      Garis netral pada saat hancur berada pada badan profil baja

c = t + g + T ()....................................... (2.40)

Untuk : A’_S > B . T

Dimana :

r = jari-jari radius pada pertemuan badan dan profil (tabel profil)

Momen terhadap garis kerja c, dengan mengabaikan pengaruh tulangan plat adalah :

       Mu    =    [ A_S . f_y (d_s – 0,5t) – 2B . T. f₇ (0,5t + g + o,5T]

                      - [2f_y (A’_S – B.T – 0,4292 . r²) ]

                      - [ 0,4292 . r² . 2f_y (0,5t + g + T + 0,223r)]................ (2.41)

G.    Momen Batas Pada Daerah Momen Negatif

Garis Netral Jatuh Pada Balok

            Pada kebanyakan balok komposit, garis netral jatuh pada badan di daerah momen negatif. Untuk garis netral jatuh di luar balok, luas dari tulangan plat (A_r) harus lebih besar daripada luasan balok baja (A_S), hal ini merupakana keadaan yang tidak diinginkan.

            Untuk menyederhanakan penurunan rumusnya, diagram tegangan dimodifikasi dengan menambahkan gaya yang sama tetapi berlawanan arahnya di luasan balok yang menahan tekan.

Gambar 3.3. Diagram Regangan-Tegangan Balok Komposit Akibat Moment Negatif

Ambil A’_S = Luasan baja yang tertekan

Persamaan dari gaya-gaya yang bekerja :

             C = A_S . f_y................................................................................. (2.42)

             T = 2 A’_S . f_y.............................................................................. (2.43)

             T_rO = A_r . f_sy.............................................................................. (2.44)

Dari persamaan keseimbangna gaya memberikan :

             C = T + T_r.................................................................................. (2.45)

             A’_S = ............................................................. (2.46)

Tiga kedudukan garis netral harus dipertimbangkan (asumsi balok komposit terdiri atas sayap atas dengan lebar B, dan tebal T, serta tebal badan t)

a)      Garis netral terletak pada badan

A’_S  = B . T + t (c– (T + g + t) )....................................................... (2.47)

c = (T + g + t) + ........................................................... (2.48)

b)      Garis netral terletak pada sayap

A’_S  = B (c – (g + t) )....................................................................... (2.49)

c = (g + t) + ............................................................................. (2.50)

c)      Garis netral antara plat dan sayap baja

A’_S = 0

Jadi, A_S . f_y = A_r . f_sy........................................................................ (2.51)

Dan letak garis netral dapat dicari dari diagram regangan.

Momen penulangan plat menjadi :

Mu = A_S . f_y (d_s – c) 2 A’_S . f_y (t + g + d_S’ – c)............................... (2.52)

Dimana :

d_S’ = Jarak dari sayap atas balok baja ke pusat A’_S

H.    Lebar Efektif

            Untuk menghitung sifat penampang efektif secara praktis, konsep lebar efektif perlu diterapkan. Analisis lebar efektif melibatkan penerapan teori elastisitas plat, dengan memakai balok menerus yang tak terhingga panjangnya pada tumpuan yang berjarak sama dan sayap yang lebar tak terhingga dengan tebal yang relatif kecil terhadap tinggi ekuifalen sama seperti yang dipikul oleh sistem yang sesungguhnya.

            Suatu sistem komposit dari balok baja dan plat beton dapat dianggap sebagai serangkaian balok T bersayap lebar yang saling berhubungan. Lebar sayap dari balok T inilah disebut lebar efektif. Untuk menentukan lebar efektif dapat dibuat suatu rumusan pendekatan atas dasar percobaan-percobaan dengan analisa teori.

            Berdasarkan Standar Spesifikasi untuk Jembatan Jalan Raya Tipe Balok Gabungan, lebar efektif sayap (b_E) adalah harga terendah yang dihitung dengan persamaan berikut :

Gambar 2.6. Lebar Efektif

b_E < L / 4

b_E < bo (untuk jaran antara balok yang sama)

b_E < B + 16 t_S

            Diketahui :

L   = Bentang profil baja

bo = Jarak as antara profil baja

B   = Lebar sayap profil baja

b_E = Lebar efektif

be = Setengah lebar efektif dikurangi lebar sayap profil baja

I.       Alat Penghubung Geser

            Gaya geser horisontal yang timbul antara plat beton dan balok baja selama pembebanan harus ditahan agar penampang komposit bekerja secara monolit walaupun lekatan yang timbul antara plat beton dan plat baja mungkin cukup besar, lekatan ini tidak dapat diandalkan untuk memberi interaksi yang diperlukan. Sebagai gantinya, alat penghubung geser mekanis yang disambung ke puncak balok harus diberikan.

            Alat penghubung geser harus cukup kaku untuk menghasilkan interaksi penuh. Hal ini akan memerlukan pengaku yang sangat tegar. Dalam konsep kekuatan batas, setiap alat penghubung geser pada momen lentur batas akan memikul bagian yang sama besar dari gaya tekan maksimum total yang timbul pada plat beton. Hal ini berarti alat penghubung geser diperlukan untuk memindahkan gaya tekan yang timbul pada plat beton di tengah bentang ke balok baja dalam jarak ½ L, karena tidak ada gaya tekan yang timbul pada plat beton diujung bentang yang momennya nol. Gaya tekan yang harus ditahan tersebut tidak dapat lebih besar daripada gaya tekan yang dapat ditahan oleh beton, yaitu :

C_max = 0,85 . f_c’ . b_E . t_S ............................................................. (2.55)

atau jika gaya tarik batas di dasar plat lebih kecil dari C_max, maka

T_max = A_S . f_y.............................................................................. (2.54)

maka, jika suatu alat penyambung yang diberikan mempunyai kapasita batas q_ult, jumlah total alat penghubugn geser yang diberikan (N) antara titik-titik tempat terjadinya momen maksimum dan titik-titik tempat terjadinya momen nol adalah :

................................................................. (2.55)

Dari kedua harga ini diambil yang paling kecil dengan pendekatan kekuatan batas, jumlah total penghubung geser yang diperlukan tersebut dibagi-bagikan sepanjang daerah antara titik momen maksimum dan momen nol.

B.7. Pembagian Kelas Jembatan

            Menurut standar Bina Marga, pengambilan kelas jembatan berdasarkan pada kelas jalan yang akan dihubungkan dan juga berdasarkan atas jumlah arus lalu lintas yang lewat pada jalur tersebut. Disamping itu juga diperhatikan faktor kenaikan jumlah lalu lintas selama umur pemakaian jalan.

Macam muatan kelas jalan :

Muatan jembatan kelas I

Muatan jembatan kelas II

Muatan jembatan kelas III

            Disamping itu, salah satu kriteria dalam pembagian kelas jembatan adalah menurut ukuran dari jembatan yang bersangkutan. Adapun pembagian kelas jembatan menurut ukurannya disusun dalam tabel berikut.

Tabel 2.2. Pembagian Kelas Jembatan Menurut Ukurannya

	Lebar jalur Lalu lintas (m)	Lebar Trotoir (m)	Lebar Total (m)	Muatan yang Dipergunakan	Jumlah balok utama (bh)
Type komposit Kelas – I	7,00 m	2 x 1,00 m	9,92 m	100% muatan T 100% muatan D Spec No. 12/70	6
Type komposit Kelas – II	6,00 m	2 x 0,50 m	7,92 m	70% muatan T 70% muatan D Spec No. 12/70	5
Type komposit Kelas – III	3,50 m	2 x 0,50 m	5,42 m	50% muatan T 50% muatan D Spec No. 12/70	3

            Muatan masing-masing kelas jembatan tersebut terdiri atas:

Kelas I, 100% muatan T dan 100% muatan D.

Kelas II, 70% muatan T dan 70% muatan D.

Kelas III, 505 muatan T dan 50% muatan D.

            Dan lebar bidang kontak, antara roda dengan pelat lantai kendaraan untuk masing-masing kelas adalah sebagai berikut:

Muatan kelas I    : a₁ = 30 cm, b₁ = 12,5 cm, b₂ = 50 cm

Muatan kelas II   : a₁ = 14 cm, b₁ = 9 cm, b₂ = 35 cm

Muatan kelas III         : a₁ = 10 cm, b₁ = 6 cm, b₂ = 25 cm

IV.   PEMBAHASAN

            Penulisan skripsi ini merupakan solusi alternatif dalam menyelesaikan persoalan yang terjadi pada jembatan Sungai Belimbing yakni terjadi lendutan yang berlebihan pada gelagar induknya. Solusi alternatif yang ditawarkan penulis adalah penggantian gelagar induk beton bertulang menjadi gelagar induk profil baja. Dengan demikian, secara tidak langsung penulis mencoba untuk mengganti sistem pada jembatan Sungai Belimbing yaitu dari sistem jembatan beton bertulang (konvensional) menjadi jembatan sistem balok komposit.

            Jembatan sistem komposit yang ditawarkan merupakan perubahan/penggantian pada balok gelagarnya saja, sedangkan struktur yang lain misalnya struktur bangunan bawah ataupun struktur pelat lantai kendaraan dan struktur-struktur lain di atasnya dianggap tetap. Sehingga dengan demikian pembebanan pada balok baja profil identik dengan pembebanan pada sistem sebelumnya.

            Asumsi lain yang digunakan adalah mutu beton, mutu baja dan jumlah gelagar tetap seperti semula atau memakai data sebelumnya.

            Sketsa potongan melintang dari jembatan sistem komposit yang ditawarkan dapat dilihat pada gambar 4.1. di bawah ini :

Gambar 4.1 Sketsta potongan melintang jembatan

A.    Pembebanan Gelagar

1. Gelagar Tengah

a.1. Beton Mati

1)        Beban mati merata q

Beban mati ditinjau per meter panjang gelagar memanjang

-          Berat sendiri pelat lantai kendaraan                  =   875,00 kg/m

-          Berat lapisan perkerasan (aspal)                        =   192,50 kg/m

-          Berat genangan air hujan                                  =     87,50 kg/m

-          Berat kerb                                                         =     93,75 kg/m

-          Berat trotoir                                                      =   308,00 kg/m

-          Berat pipa sandaran                                          =     15,52 kg/m

-          Berat tiang sandaran                                         =   118,50 kg/m

-          Berat sendiri balok bajak profil

(untuk pendekatan berat profil sesungguhnya

diasumsikan 15 x L kg/m²) = 15 x 17 m           =   255,00 kg/m

                                                            q            = 1945,77 kg/m

-          Berat lain-lain = 5% x q                                  =     97,29 kg/m

                                                          q_total        = 2043,06 kg/m

2)        Beban mati terpusat q

-          Berat diafragma

(Asumsi dipakai profil WF 8 x 5 ¼)   = q x s

                                                            = 25,3 x 1,75

                                                            = 44,275 kg

a.2. Beban Hidup

1)      Beban hidup merata q

Beban hidup merata q sama dengan beban hidup pada gelagar tengah kondisi awal, yaitu:

2)      Beban hidup garis (P’)

Beban hidup garis P sama dengan beban hidup garis pada gelagar tengah kondisi awal, yaitu:

Beban hidup dengan koefisien kejut Pk’ adalah :

Pk’       = 7636,364 x 1,299

       = 9919,636 kg

2. Gelagar Pinggir

b.1. Beban Mati

1)      Beban mati merata q

Beban mati merata ditinjau permeter panjang gelagar memanjang terdiri atas:

-          Berat sendiri pelat lantai kendaraan                  =   737,500 kg/m

-          Berat perkerasan aspal                                      =     41,250 kg/m

-          Berat genangan air hujan                                  =     73,750 kg/m

-          Berat kerb                                                         =     93,750 kg/m

-          Berat trotoir                                                      =   308,000 kg/m

-          Berat pipa sandaran                                          =     15,520 kg/m

-          Berat tiang sandaran                                         =   118,500 kg/m

-          Berat sendiri balok bajak profil

(untuk pendekatan berat profil sesungguhnya

Diasumsikan 15 x L kg/m²) = 15 x 17 m          =   255,000 kg/m

                                                            q            = 1643,270 kg/m

-          Berat lain-lain = 5% x q                                  =     82,164 kg/m

                                                          q_total        = 1725,434 kg/m

2)      Beban mati terpusat P

-          Berat diafragma

(Asumsi memakai profil WF 8 x 5 ¼)   = q x 0,5 s

                                                              = 25,3 x 0,5 (1,75)

                                                              = 22,139 kg

b.2. Beban Hidup

1)      Beban hidup merata q

Beban hidup merata pada gelagar pinggir sama dengan beban hidup merata gelagar pinggir pada kondisi awal yaitu:

   

2)      Beban hidup garis P

Beban hidup garis sama dengan beban hidup garis pada gelagar pinggir kondisi awal yaitu:

P = 1200 kg

K = 1,299

Beban hidup garis P’ tanpa koefisien kejut adalah :

    

Beban hidup garis dengan koefisien kejut Pk’ adalah:

Pk’       = 2945,455 x 1,299

       = 3926,146 kg

Akan tetapi bagaimanapun juga gelagar pinggir harus direcanakan minimum sama kuat dengan gelagar tengah. Maka, dalam perencanaan didasarkan pada pembebanan gelagar tengah.

B.     Dimensi Balok Induk

Perkiraan dimensi balok induk dapat dilakukan pendekatan dengan menggunakan pembebanan dengan beban mati.

Diketahui :

Beban mati merata q = 2043,06 kg/m

Beban mati terpusat P = 44,275 kg

Sketsa balok induk dengan pola pembebanan tersebut dapat dilihat pada gambar 4.2. berikut.

Gambar 4.2. Sketsa pembebanan balok induk

Reaksi Perletakan

R_A = R_B  = 0,5 (q.L + 5.P)

               = 0,5 ((2043,06 x 17) + (5 x 44,275))

               = 17476,698 kg

Momen Lentur

Mx = R_A.x – 0,5.q.x² – P₁.x – P₂ (x-4,25)

M_maks = d  = 0

           R_A – q.x – P₁ – P₂ = 0

           17476,698 0 2043,06x – 44,275 - 44,275 = 0

           x = 8,5

M_maks = 17476,698 x 8,5 – 0,5 x 2043,06 x 8,5² – 44,275 x 8,5 – 44,275 (8,5 – 4,25)

          = 74181,884 kgm

          = 7418188,4 kgcm

Modulus tampang Wx yang dibutuhkan balok profil adalah :

Dicoba profil WF 27 x 14 dengan data dan sketsa sebagai berikut :

A = 694 mm

B = 358 mm

t₁ = 18,42 mm

t₂ = 30,23 mm

h = 633,54 mm

As = 336,1 cm²

q = 263,4 kg/m

Ix = 280100 cm⁴

Wx = 8077 cm³

Gambar 4.3. Penampang profil rencana

Momen nominal Mn dari penampang profil adalah :

Sedangkan Momen rencana Mr yang dapat ditahan profil adalah :

C.    ­Dimensi Diafragma

             Diafragma direncakan memakai profil WF juga, yaitu profil WF 8 x 5¼. Dalam perencanaan diafragma digunakan beban angin yang bekerja setinggi gelagar induk dengan besar V = 150 kg/m². Panjang bentang gelagar adalah s = 1,75 m. Sketsa diafragma dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 4.4. Sketsta diafragma

Adapun data-data tentang profil WF 8 x 5¼ sebagai diafragma adalah sebagai berikut :

A = 203 mm                    As = 32,3 cm²

B = 133 mm                    Ix = 234 cm⁴

t₁ = 5,84 mm                   Wx = 231,1 cm³

t₂ = 7,82 mm                   i_x = 8,53 cm

q = 25,3 kg/m

Jarak diafragma Y = 4,25 m

                           q   = 150 x 4,25

                                = 637, 5 kg/m

Gaya tekan akibat angin P  = 0,5 (637,5 x 0,694)

                                            = 221,213 kg

Nilai kelangsingan batang tekan λ adalah :

Dan nilai kelangsingan batas _g adalah :

Dan perbandingan kelangsingan batang tekan dengan kelangsingan batas _s adalah :

Faktor tekuk untuk batang tekan sedang adalah :

Tegangan yang terjadi  adalah :

D.    Pemeriksaan Penampang Komposit

             Oleh karena gelagar tengah lebih menentukan daripada gelagar pinggir, maka pemeriksaan terhadap penampang komposit dilakukan terhadap gelagar tengah. Sedangkan lebar efektif be tetap menggunakan lebar efek sebelumnya yaitu be = 1,75 m.

Pembebanan Gelagar

a.       Beban mati

1.      Beban mati merata q

Beban mati ditinjau permeter panjang gelagar memanjang

-          Berat sendiri pelat lantai kendaraan           =     875,00 kg/m’

-          Berat lapisan perkerasan aspal                    =     192,50 kg/m’

-          Berat genangan air hujan                            =       87,50 kg/m’

-          Berat kerb                                                   =       93,75 kg/m’

-          Berat trotoir                                                =      308,00 kg/m

-          Berat pipa sandaran                                    =        15,52 kg/m

-          Berat tiang sandaran                                  =      118,50 kg/m

-          Berat sendiri balok baja profil                    =        263,4 kg/m

                                                            q     = 1954,170 kg/m

-          Berat lain-lain = 50% q                              =      97,709 kg/m  +

                                                       q_total      =  2051,879 kg/m

2.      Beban mati terpusat P

Berat diafragma   = q x s

                             = 25,3 x 1,75

                             = 44,275 kg

b.      Beban hidup

1.      Beban hidup merata q

Beban hdiup merata q sama dengan beban hidup pada gelagar tengah kondisi awal, yaitu:

2.      Beban hidup garis P

Beban hidup garis P sama dengan beban hidup garis pada gelagar tengah kondisi awal, yaitu:

Beban hidup dengan koefisen kejut Pk’ adalah :

Pk’   = 7636,364 x 1,299

        = 9919,636 kg

E.     Statistika Beban Primer

a.       Statistika beban mati

Gambar 4.5. Pembebanan akibat beban mati

Reaksi perletakan

R_A = R_B = 0,5 ((2051,879 x 17) + (5 x 44,275))

              = 17551,659 kg

Momen lentur

Momen maksimum terletak pada tengah bentang yaitu 8,5 m

M_maks = R_A.x – 0,5q.x² - P₁.x – P₂ (x – 4,25)

       = 17551,659 x 8,5 – 0,5 x 2051,879 x 8,5² – 44,275 x 8,5 – 44,275 x 4,25

       = 74500,466 kgm

b.      Statistika beban hidup

Gambar 4.6. Pembebanan akibat beban hidup

Reaksi perletakan

R_A = R_B = 0,5 ((1400 x 17) + (9919,636))

              = 16859,818 kg

Momen lentur

M_maks   = R_A.x – 0,5q.x²

            = 16859,818 x 8,5 – 0,5 x 1400 x 815²

            = 92732,453kgm

F.     Statistika Beban Sekunder

a.       Beban Angin (A)

1.      Beban angin pada jembatan

h   = h_profil + h_pelat + h_trotoir

     = 0,694 + 0,20 + 0,25

     = 1,144 m

Besar gaya akibat angin pada bidang jembatan adalah :

A₁  = 50% x 150 x 1,144

      = 85,80 kg/m

      (dianggap bekerja merata sepanjang

                                  gelagar memanjang)

2.      Beban angin pada muatan hidup (kendaraan)

Beban angin pada kendaraan dapat dilukiskan sebagaimana dalam gambar berikut:

Gambar 4.7. Sketsa beban angin pada jembatan

Besar gaya akibat angin pada kendaraan :

A₂  = 1250 kg/m² x 2m

      = 300 kg/m

      (dianggap sebagai beban merata yang bekerja

                                     sepanjang gelagar memanjang)

q    = q₁+ q₂

      = 182,977 kg/m

Gambar 4.8. Sketsa beban angin

Reaksi perletakan

R_A = R_B = 0,5 (182,977 x 17)

              = 1555,305 kg

Bidang Momen

M_maks   =  x 182,977 x 17²

            = 661,044 kgm

b.      Beban Akibat Perbedaan Suhu (Tm)

Diketahui :

Luas penampang balok profil                                              As = 336,1 cm²

Perbedaan suhu maksimum-minimum bagian jembatan     Δt = 15°C

Koefisien muai panjang                                                       = 12x10^-6/°C

Modulus elastistias                                                              E = 2,1x10⁶ kg/cm²

Besar gaya akibat perbedaan suhu Tm adalah :

Tm  = E x  x t x As

       = 2,1x10⁶ x 12x10^-6 x 15 x 336,1

       = 127045,800 kg

Gambar 4.9. Sketsa gaya akibat perbedaan suhu

Lengan momen pada pembebanan akibat perbedaan suhu adalah jarak masing-masing sumbu kedua bahan yaitu balok profil dengan pelat lantai kendaraan, yaitu:

h   = 0,5 (h_balok + h_pelat)

     = 0,5 (20 + 69,4)

     = 44,7 cm

Momen akibat perbedaan suhu MTm adalah :

MTm   = Tm x h

            = 127045,8 x 0,447 m

            = 56789,473 kgm

c.       Beban Akibat Pengaruh Susut dan Rangkak (SR)

Gaya dan momen akibat pengaruh susut dan rangkak disebabkan oleh termasuk pengaruh temperatur. Oleh karena itu besar gaya dan momen akibat susut dan rangkak disamakan dengan gaya dan momen akibat perbedaan suhu.

SR = 127045,8 kg

M_SR = 56789,473 kg

d.      Beban Rem dan Traksi (Rm)

Pengaruh gaya rem dan traksi diperhitungkan sebesar 5% dari beban D tanpa faktor kejut yang memenuhi semua jalur lalu lintas yang ada.

Rm = 50% ((1400 x 17) + (7636,364))

       = 1571,818 kg

Bekerja setinggi 1,80 m di atas lantai kendaraan dan dianggap bekerja sepanjang jalur lalu lintas yang ada.

M_RM  = Rm x e

         = 1571,818 x 2,45

         = 3850,954 kgm

Sketsa pembebanan rem dan traksi dapat dilihat kembali pada gambar 3.13 pada kondisi awal.

e.       Beban Akibat Gempa Bumi (Gh)

Diketahui :

Beban mati merata        q = 2051,879 x 17     = 34881,945 kg

Beban mati terpusat      P = 44,275 x 5           = 221,375             +

                                                                 Q_T   = 35103,320 kg

Koefisien geser dasar   C = 0,18   (lampiran)

Faktor keutamaan         I = 1         (lampiran)

Faktor bahan                 S = 1        (lampiran)

Maka :

Gaya akibat gempat Gh adalah :

Gh  = C.I.S.Q_T

       = 0,18 x 1 x 1 x 35103,320

       = 6318,598 kg

Lengan momen akibat gempa adalah segaris dengan sumbu balok profil. Maka momen akibat gaya gempa M_Gh adalah :

M_Gh   = Gh x 0,5 (h_balok)

         = 6318,598 x 0,5 (0,694)

         =2192,554 kgm

f.       Gaya Akibat Gesek pada Tumpuan Bergerak (Gg)

Diketahui :

Koefisien gesek g = 0,05 (tumpuan dengan tiga atau lebih rol)

Maka, gaya gesek pada tumpuan bergerak adalah :

Gg  = g x Q_T

       = 0,05 x 35103,320

       = 1755,166 kg

Sedangkan momennya adalah :

M_Gg = Gg x 0,5 (h_balok)

       = 1755,166 x 0,5 (0,694)

       = 609,043 kgm

G.    Kombinasi Gaya Lintang dan Momen Lentur

             Dalam perencanaan alternatif ini kombinasi gaya lintang dan momen dilakukan dengan persamaan yang sama seperti pada perencanaan awal yang berdasarkan pada Buku Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPPJJR 1987).

Hasil dari kombinasi momen tersebut adalah sebagai berikut :

Kombinasi I     = 167233,919 kgm

Kombinasi II    = 156238,799 kgm

Kombinasi III  = 208487,790 kgm

Kombinasi IV  = 51534,709 kgm

Sedangkan kombinasi gaya lintang diperoleh :

Kombinasi I     = 3411,477 kg

Kombinasi II    = 219962,984 kg

Kombinasi III  = 209560,976 kg

Kombinasi IV  = 17083,615 kg

             Dari hasil kombinasi momen dan gaya lintang tersebut diperoleh momen dan gaya lintang yang menentukan, berturut-turut adalah :

Momen diperoleh dari kombinasi III           = 208487,790 kgm

Gaya lintang diperoleh dari kombinasi II     = 219962,984 kg

H.    Pemeriksaan Kapasitas Momen Penampang Komposit

             Telah diketahui bahwa balok baja profil dan pelat lantai bekerja sama membentuk sistem balok komposit. Balok komposit yang dimaksud dianggap memiliki penampang balok T dengan lebar efektif b_E. Skesta penampang dan diagram gaya pada balok T tersebut dapat dilukiskan berturut pada gambar 4.10 dan 4.11 berikut ini.

Gambar 4.10. Lebar efektif pada balok komposit

Gambar 4.11. Diagram tegangan-regangan penampang komposit

Lebar efektif penampang adalah nilai terkecil dari persamaan berikut :

             (menentukan)
Jadi lebar efektif b_E berpenampang seperti di atas adalah b_E = 175 cm.

Gaya tekan pada pelat lantai kendaraan C_C adalah :

C_C                                                                 = 0,85 x f’c x b_E x t

      = 0,85 x 20 x 1750 x 200

      = 5950000 N

      = 595000 kg

Gaya tekan pada tulangan tekan (tulangan pelat arah memanjang adalah tulangan tekan pada sistem balok komposit dengan lebar efektif b_E) sebesar :

             Cr = As’ x fy

Diketahui :

             Tulangan memanjang pelat lantai dua lapis masing-masing f = 12-100

             As’ = 4071,6 mm²

Maka :

             Cr   = 40,716 x 2400

                    = 97718,4 kg

Gaya tarik pada baja profil T adalah :

             T     = As x fy

                    = 336,1 x 2400

                    = 806640 kg

Sehinga, luasan baja profil yang mengalami gaya tekan As’ adalah :

Letak garis netral c dapat ditentukan sebagai :

Gaya tekan pada baja profil Cs adalah :

             Cs   = 2 x As’ x fy

                    = 2 x 23,734 x 2400

                    = 113923,2 kg

Kontrol keseimbangan gaya :

             T – Cc – Cr – Cs = 0

             806640 – 595000 – 97718,4 – 113923,2  = 0

                                                                      -1,6   = 0

                                                                      -1,6   » 0...................... (OK)

Kapasitas momen nominal penampang komposit Mn adalah :

Sedangkan kapasitas momen rencana Mr penampang diperoleh :

Mr  = f Mn

       = 0,8 Mn

       = 27903802,70 kgcm

       = 279038,028 kgm > 208487,79 kgcm

Mr > Mu...................................................................................... (OK)

Dengan nilai momen rencana lebih besar daripada momen perlu (Mr > Mu), maka penampang komposit mampu melawan beban yang bekerja.

I.       Kontrol Kemampuan Profil

a.      Pemeriksaan Penampang Profil

1.     

2.     

Oleh karena profil memenuhi dua persamana di atas, maka profil merupakan penampang tidak berubah bentuk.

b.      Kontrol Terhadap Tegangan Kip _kip

Pada perletakan dianggap tidak ada pengaku samping, maka :

Tegangan di tengah bentang (akibat momen maksimum) _maks adalah :

            >

Maka diperlukan pengaku samping/penegar pada perletakan A dan B.

Kontrol ulang setelah pengaku samping terpasang

c₁ = 1090,152

c₂ = 1,323 x 10⁶

Jadi, balok profil memerlukan sokongan lateral yang selanjutnya dipasang dengan jarak 4,25 meter.

Diagram momen kombinasi yang memiliki pengaruh terbesar (kombinasi III) dapat dilukiskan seperti pada gambar berikut:

Gambar 4.12. Diagram momen kombinasi III dengan sketsa penempatan sokongan lateral

Tinjau batang C – D

Dimana :

Oleh karena * negatif, maka * diambil 0, maka :

C₃ = c₂   = 0,63 E/

              = 826,875

Karena 250 < c₁ < c₃, maka :

Momen di tengah bentang C – D (M_F) adalah :

                   M_F = 195131,083 kgm

Maka tegangan di tengah bentang tersebut _cd adalah :

        >  ......................... (Tidak aman)

Antara tegangan di tengah bentang C – D dengan tegangan ijin kip terdapat selisih sebesar :

Yang berarti bahwa penampang profil tidak mampu melawan gaya kip. Akan tetapi profil tersebut tetap digunakan dengan asumsi selisih tegangan disalurkan pada saat pelat lantai yang secara praktis berfungsi juga sebagai sokongan lateral.

Sehingga penampang profil aman dari bahaya kip setelah dipasang sokongan lateral walaupun pada setiap jarak 4,25 cm.

J.      Pemeriksaan Lendutan

             Lendutan ditinjau terhadap muatan sesungguhnya yang bekerja pada penampang komposit. Panjang bentang L adalah jarak antara momen-momen yang mempunyai nilai nol.

Lendutan maksimum yang diijinkan _maks adalah :

Momen inersia Ix penampang komposit

Gambar 4.13. Penampang balok komposit

Titik berat gabungan sejajar sumbu Y adalah :

Momen inersia total Ix adalah :

       Ix = Ix₁ + Ix₂

             = 1009486,141 cm⁴

a.      Lendutan akibat momen lentur

1)      Akibat muatan mati

L = 17 m = 1700 cm

q = 2051,879 kg/m = 20,519 kg/cm

P = 5 x 44,275 kg = 221,375 kg

Ix = 1009486,141 cm⁴

E = 2,1 x 10⁶ kg/cm²

2)      Akibat muatan hidup

q = 1400 kg/m = 14 kg/cm

P_k = 9919,636 kg

b.      Lendutan akibat gaya lintang

         à G = modulus geser

Lendutan akibat gaya lintang diperoleh menurut persamaan :

           

Oleh karena gaya yang bekerja dua macam yakni beban merata dan beban terpusat, maka momen maksimum M_­maks juga terdiri dari dua macam yaitu momen maksimum akibat beban merata dan momen maksimum akibat beban terpusat.

1)      Lendutan akibat beban mati

2)      Lendutan akibat beban hidup

Lendutan total yaitu lendutan akibat momen lentur dan gaya lintang, baik itu pengaruh beban mati maupun beban hidup, merata ataupun terpusat, dapat diketahui, yaitu sebesar :

            _total = d₁ + d₂ + d₃ + d₄

                            = 1,063 + 1,197 + 0,079 + 0,098

                     = 2,437 cm < _mak ................................................. (OK)

K.    Perencanaan Penghubung Geser (Shear Connector)

             Sebagaimana diketahui bahwa balok komposit adalah balok yang tersusun atas dua jenis bahan berbeda yang disatukan sedemikian sehingga menjadi satu kesatuan yang monolit. Kekuatan dari dua buah bahan tersebut tergantung dari kekuatan terhadap gaya geser yang terjadi diantara kedua sisi bahan yang saling berhubungan yang mana akibat beban akan terjadi lendutan pada masing-masing balok. Lendutan ini akan berkurang kalau dua bahan yang disatukan tadi monolit, artinya gaya geser ditahan oleh alat penyambung atau pemersatu kedua balok yang disebut penyambung geser (shear connector).

             Pada jembatan Sungai Belimbing, dengan perencanaan sistem balok komposit ini direncanakan akan memakai penghubung geser (shear connector) jenis stud berkepala.

Stud berkepala yang dimaksud dengan spesifikasi:

Diamter stud d = 1” = 25,4 mm

Tinggi stud H = 15 cm = 150 mm

Diperoleh perbandingan :
                                            

Untuk stud dengan  > 4, maka kapasitas geser batas q_ult untuk satu buah stud, adalah :

            

Dengan :

Maka :

Dari pemeriksaan penampang komposit diperoleh :

Gaya horisontal H (tekan)

-          Gaya tekan pada beton Cc sebesar : Cc    = 595000 kg

                                                                  = 5950 kN

-          Gaya tekan pada tulagn tekan sebesar : Cr = 97718,4 kg

                                                                       = 977,184 kN

-          Gaya tekan pada baja profil sebesar : Cs  = 113923,2 kg

                                                                  = 1139,232 kN

Gaya horisontal tekan total diperoleh :

Cc + Cr + Cs    = 5950 + 977,184 + 1139,232

                         = 8066,416 kN

Gaya horisontal tarik pada baja profil sebesar :

T    = 806640 kg

      = 8066,4 kN < 8066,416 kN

Oleh karena gaya horisontal tarik lebih kecil daripada gaya horisontal tekan, maka dalam menghitung jumlah penghubung geser dipakai gaya horisontal tarik.

Jumlah total penghubung geser pada setengah bentang jembatan adalah :

Gaya geser antara pelat beton dan baja profil (Sr) adalah :

            

Diketahui :

Vu = D_maks = 219962,984 kg

Q    = bE x ts x (c – ts)

       = 175 x 20 x (20,663 – 20)

       = 2320,5 cm³

I_x    = 1009486,141 cm⁴

Maka :

Jarak yang diperlukan antara penghubung gser Pr adalah :

Kontrol jumlah penghubung geser :

Panjang setengah bentang jembatan adalah 850 cm

Maka, jumlah penghubung geser adalah :

        .................... (OK)

Penempatan penghubung geser sesuai gambar berikut.

Gambar 4.14. Denah penempatan penghubung geser

L.     Perencanaan Perletakan

a.      Perletakan gelinding (rol)

Diketahui :

Gaya lintang yang menentukan adalah gaya lintang hasil kombinasi 1 yaitu sebesar :

Du = D_maks    = 48037,7 kg

                     = 480377 N

Maka, luas penampang bidang tumpuan At adalah :

Panjang rol L dibuat :

L  = B_profil + 5 cm

     = 35,8 + 5 cm

     = 40,8 cm

Lebar tumpuan b dibuat :

Tebal pelat duduk s adalah :

       s₁ = s = 6 cm

Diameter rol d₄ adalah :

Diketahui :

       s = tegangan kontak

              untuk Fe – 6 baja tempa adalah 9500 kg/cm²

Maka :

d₅ diambil misalkan 2,5 cm

Maka :

d₃    = d₄ + 2 (d₅)

       = 10 + 2 (2,5)

       = 15 cm

Gambar 4.1.5 Sketsa tumpuan rol

b.      Perletakan engsel

h   = ½ (s + s₁ + d₄)

     = ½ (6 + 6 + 10)

     = 11 cm

Dari tabel Muller-Breslau (lampiran) diperoleh :

Dengan :

Misalkan :

q   = jumlah rusuk

     = 2 buah

Maka :

Diameter engsel d₁ adalah :

Gambar 4.16. Sketsa tumpuan engsel

M.   Perencanaan Penegar (Stiffeners)

Diketahui bahwa pada perletakan balok profil memerlukan pengaku samping (stiffereners) untuk menjamin balok profil mampu melawan gaya lintang yang terjadi.

Gaya lintang yang menentukan adalah hasil kombinasi II yaitu sebesar ;

D_maks = 219962,984 kg

Kapasitas profil melawan gaya lintang adalah sebesar :

Dengan :

c’    =   panjang penyebaran gaya lintang

       =   lebar perletakan b

d’    =   jarak dari bagian yang lurus pada badan profil sampai sisi luar dari flens.

Gambar 4.17. Detail profil WF 27x14

Maka :

D    = 1,842 (30 + 5,203) 1600

       = 103750,282 kg < D_maks

Gaya lintang sisa yang tidak bisa dilawan penampang adalah sebesar :

D_sisa   = D_maks – D

         = 219962,984 – 103750,282

         = 116212,702 kg

Maka, luas penampang penegar minimum yang diperlukan adalah :

Dicoba memakai penegar dengan lebar b = 30 cm

Maka, tebal pelat penegar adalah sebesar :

Pelat penegar tersebut dipasang pada kedua sisi badan profil, sehingga masing-masing sisi badan profil mendapat penegar dengan lebar :

Gambar 4.18. Penampang profil dengan penegar

Pemeriksaan terhadap Tekuk

             Kedua pelat penegar bersama flens dan badan profil bekerja sama sebagai kolom. Lebar pelat badan yang dianggap bekerja sama dengan penegar adalah sama dengan lebar perletakan yaitu sebesar 30 cm, seperti yang ditunjukkan potongan A-A pada gambar di atas. Maka momen inersia penampang profil sekarang menjadi : (dengan mengabaikan flens di luar penegar).

Luas penampang A₁’ sekarang menjadi :

Dan jari-jari inersia arah sumbu x i_x menjadi :

Panjang tekuk Lk adalah sama dengan h profil yaitu :

Lk   = A – 2 (t₂)

       = 69,4 – 2 (3,023)

       = 63,354 cm

Angka kelangsingan penampang tersebut sebagai kolom l adalah :

Perbandingan kelangsingan kolom (penampang) terhadap kelangsingan batas adalah :

Jadi, penampang adalah aman terhadap tekuk.

Dengan demikian kapasitas dukung penampang sebagai lomok dapat diketahui, yaitu :

................................... (OK)

Jadi, penampang mampu melawan gaya lintang setelah dipasang penegar samping pada kedua sisinya.

V.      PENUTUP

A.    Kesimpulan

             Dari hasil analisa dan pembahasan di atas, dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :

a.      Pada struktur jembatan sistem konvensional (kondisi awal)

1.      Dimensi/ukuran diafragma b x h = 500 x 600 mm², adalah terlalu besar dan tidak sesuai dengan beban yang akan diterima. Sehingga perencanaan diafragma tidak ekonomis (boros).

-          Ukuran balok induk beton (Gelagar memanjang) dengan dimensi b x h = 450 x 1100 mm², adalah terlalu kecil. Balok induk tersebut memang mampu melawan momen akibat beban yang bekerja akan tetapi oleh karena ukuran terlalu kecil, maka inersianya pun kecil sehingga menyebabkan lendutan yang terlalu besar.

b.      Pada struktur sistem komposit (alternatif)

1.      Diafragma direncanakan dengan profil WF 8x5¼ dengan data-data sebagai berikut :

A = 203 mm

B = 133 mm

t₁ = 5,84 mm

t₂ = 7,82 mm

Profil tersebut mampu melawan beban yang bekerja dan relatif ekonomis.

2.      Gelagar induk direncanakan menggunakan profil WF 27x14 dengan data-data sebagai berikut :

A = 694 mm

B = 358 mm

t₁ = 18,42 mm

t₂ = 30,23 mm

Kapasitas momen rencana penampang komposit Mr = 279038,028 kgm, sedangkan momen batas yang dibutuhkan Mu = 208487,79 kg (Mr > Mu).

Maka, penampang komposit mampu melawan beban yang bekerja.

3.      Lendutan yang terjadi lebih kecil dari lendutan maksimum yang disyaratkan. Lendutan maksimum yang disyaratkan sebesar :

Sedangkan lendutan total yang terjadi adalah :

d = d₁ + d₂ + d₃ + d₄

    = 1,063 + 1,197 + 0,079 + 0,098

    = 2,437 cm < d_maks

Jadi, secara teoritis perencanaan alternatif jembatan Belimbing dengan sistem komposit adalah aman dan memenuhi kriteria-kriteria yang disyaratkan.

B.     Saran

             Dalam merencanakan bangunan sipil pada umumnya dan bangunan jembatan khususnya, hendaknya dilakukan berdasarkan standar dan atau spesifikasi yang telah disyaratkan. Sehingga, dengan demikian perencanaan tersebut dapat dipertanggungjawabkan secara teoritis maupun praktek.

             Perencanaan yang menyimpang dari standar yang telah disyaratkan dapat digunakan apabila secara matematis atau teoritis mendekati keadaan sebenarnya di lapangan dan itupun harus dilakukan pengujian laboratorium terlebih dahulu dan mendapat persetujuan dari pengawas ahli.