Tugas besar jembatan edit amah

TUGAS
STRUKTUR JEMBATAN
(HSKB 826)
LAPORAN DESAIN STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT
Dosen Pengampu Mata Kuliah:
Arya Rizki Darmawan, S.T., M.T.
NIP : 19930810 201903 1 011
Disusun Oleh :
MARIAMAH 1710811120029
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK SIPIL
BANJARBARU
2020

Laporan Desain Struktur Jembatan Komposit 2020
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
limpahan rahmat dan karunia-Nya lah saya dapat menyelesaikan laporan yang
berjudul “Laporan Desain Struktur Jembatan Komposit”.
Laporan ini disusun dalam rangka memenuhi tugas individu mata kuliah
Struktur Jembatan dan menambah wawasan bagi pembacanya. Saya berterima kasih
pada semua pihak yang telah membantu pengerjaan saya, baik pembimbing, dan
teman satu kelas saya.
Penulis menyadari bahwa sangat banyak sekali kekurangan yang ada pada
laporan ini, maka dari itu kritik dan saran yang membangun akan sangat saya
hargai. Sekian pengantar dari saya semoga makalah ini bermanfaat.
Banjarbaru, April 2020
Penulis

ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................................................i
DAFTAR ISI....................................................................................................ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang............................................................................................1
1.2 Maksud dan Tujuan.....................................................................................1
1.3 Ruang Lingkup Pekerjaan...........................................................................2
1.4 Konsep Desain Struktur ..............................................................................2
1.5 Tata Cara Prerencanaan Bangunan dan Referensi Perencanaan.................3
BAB II KRITERIA DESAIN
2.1 Perencanaan Tipe Struktur Bangunan.........................................................3
2.2 Spesifikasi Material Beton dan Baja Struktur.............................................3
2.3 Pembebanan Struktur Jembatan..................................................................4
2.3.1 Analisis Pembebanan...............................................................................4
2.3.2 Kombinasi Pembebanan...........................................................................14
BAB III PEMODELAN STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT
3.1 Permodelan Struktur....................................................................................15
3.2 Pembebanan................................................................................................16
3.3 Hasil Analisa Struktur.................................................................................22
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan..................................................................................................29
LAMPIRAN

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Latar belakang dibuatnya perhitungan struktur jembatan komposit ini
adalah untuk memberikan pemahaman mahasiswa prodi teknik sipil ULM
dalam perhitungan perancangan struktur jembatan komposit. Jembatan
merupakan sebuah struktur penting yang dibuat untuk menyeberangi suatu
rintangan seperti jurang, sungai, rel kereta api, ataupun jalan raya. Jembatan
juga merupakan bagian dari infrastruktur transportasi darat yang sangat vital
dalam aliran suatu perjalanan/lalulintas, karena sebagai penghubung antar
daerah untuk menunjang perkembangan ekonomi, sosial, budaya, dan
pariwisata suatu daerah.
Jenis dan tipe jembatan yang dipilih tergantung pada beberapa faktor
seperti lebar rintangan, beban lalulintas, biaya, dan lain-lain. Jembatan
Komposit mengkombinasikan dua material atau lebih dengan sifat bahan
yang berbeda dan membentuk satu kesatuan sehingga menghasilkan sifat
gabungan yang lebih baik. Jembatan komposit yang umum digunakan adalah
kombinasi baja dengan beton bertulang, yaitu dengan mengkombinasikan
baja sebagai deck (gelagar) dan beton bertulang sebagai plat lantai jembatan.
Bagian bawah mendukung / memikul bagian atas jembatan dan meneruskan
beban bagian atas beserta beban lalulintas ke bagian bawah. Bagian bawah
terdiri dari abutmen, pilar (jika ada), dan pondasi. Akibat beban
perkembangan transportasi antar daerah akan mengakibatkan penurunan daya
dukung jembatan.
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dibuatnya laporan perhitungan ini adalah untuk
memberikan pemahaman kepada mahasiswa cara mendesain struktur
jembatan komposit menggunakan SAP2000 serta sebagai acuan dalam
pembuatan struktur jembatan komposit bagi mahasiswa teknik sipil.

2
1.3 Ruang Lingkup Pekerjaan
Secara umum, pekerjaan perhitungan ini meliputi
a. Perhitungan beban
b. Pemodelan struktur jembatan komposit
c. Analisis struktur jembatan komposit
d. Cek kapasitas kemampuan layan
1.4 Konsep Desain Struktur
Struktur jembatan ini merupakan struktur komposit sehingga perlu dilakukan
analisis pada saat kondisi sebelum komposit dan setelah komposit.
1.5 Tata Cara Prerencanaan Bangunan dan Referensi Perencanaan
Dalam melakukan perencanaan desain struktur jembatan komposit ini
mengacu pada beberapa tata cara perencanaan jembatan dan juga pada
beberapa referensi khusus yang lazim digunakan. Beberapa acuan tersebut
adalah :
1. Jembatan, Dr. Ir. Bambang Supriyadi, CES., DEA.
2. Bahan Ajar Jembatan Struktur Baja, Ir. Thamrin Nasution
3. Bahan Ajar Struktur Jembatan, John H. Frans, S.T.
4. SNI 1725:2016, Pembebanan untuk jembatan
5. SNI 2833:2016, Perencanaan jembatan terhadap beban gempa

3
BAB II
KRITERIA DESAIN
2.1 Perencanaan Tipe Struktur Bangunan
Dalam proses perencanaan struktur bangunan ini perlu diperhatikan
beberapa pertimbangan berikut :
a) Terpenuhinya syarat struktural yaitu struktur yang dirancang harus
cukup kuat, kaku dan stabil atau struktur tersebut dapat mendukung
beban – beban yang akan diterima baik beban vertikal maupun beban
horizontal, tanpa mengalami keruntuhan serta memberikan kenyaman
terhadap penghuninya.
b) Sesuai dengan rancangan arsitektur yang ada.
c) Dapat mendukung “Service System” seperti Electrical, Mekanikal dan
sebagainya.
d) Mudah dan cepat dalam pelaksanaan.
e) Mempunyai interaksi yang baik antara struktur atas, pondasi dan tanah.
f) Ekonomis dan optimal dalam perencanaan elemen struktur.
2.2 Spesifikasi Material Beton dan Baja Struktur
Material yang digunakan dalam perencanaan ini dibagi menjadi dua
jenis material yaitu material beton dan material baja, spesifikasi secara
detail dapat dilihat sebagai berikut :
a. Material Beton Mutu fc’=25 MPa
Spesifikasi material ini digunakan dalam perencanaan elemen struktur
lentur seperti pelat jembatan.
b. Material Baja Mutu ASTM A36 (Kuat Leleh fy = 240 MPa dan Kuat
Putus fu = 400 MPa).
c. Material Baja Tulangan BJTP-24 (Kuat Leleh fy = 240MPa)
d. Material Baja Tulangan BJTD-40 (Kuat Leleh fy = 400 MPa)

4
2.3 Pembebanan Struktur Jembatan
2.3.1 Analisis Pembebanan
a. Kondisi Sebelum Komposit
Kondisi sebelum terjadi perilaku komposit, pelat hanya bekerja sebagai
beban. Sehingga gelagar utama yang akan memikul beban total. Beban yang
bekerja, hanya berat sendiri dan beban pekerja sebesar 250 kg/m2 (beban
pelaksanaan).
Kombinasi beban :
1,2 MS + 1,8 Beban Pelaksanaan
b. Kondisi Setelah Komposit
1. Berat Sendiri (MS)
Berat sendiri (self weight) adalah berat bahan dan bagian jembatan
yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-
struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Berat sendiri elemen
struktural dihitung secara otomatis oleh Program SAP2000.
Elemen struktural terdiri dari gelagar memanjang, gelagar
melintang dan plat lantai jembatan. Berat sendiri yang tidak termasuk
elemen struktur adalah trotoar.
2. Beban Mati Tambahan (MA)
Beban mati tambahan (superimposed dead load), adalah berat
seluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang
merupakan elemen non struktural, dan mungkin besarnya berubah
selama umur jembatan. Jembatan direncanakan mampu memikul beban
tambahan sebagai berikut.
Beban mati tambahan pada lantai jembatan
No Jenis Beban Tambahan
Tebal
(m)
w
(kN/m3)
Berat
(kN/m2)
1 Lapisan aspal + overlay 0,10 22,0 2,200
2 Genangan air hujan 0,05 9,80 0,490
qMA = 2,690

5
Berat tiang listrik (lights) untuk penerangan merupakan beban terpusat
pada bagian tepi jembatan (trotoar) yang dipasang pada setiap jarak 30
m (selang seling).
PMA = 5 KN
3. Beban Lajur “D” (TD)
Beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi merata (Uniformly
Distributed Load), UDL dan beban garis (Knife Edge Load), KEL
seperti terlihat pada gambar. UDL mempunyai intensitas q (kPa) yang
besarnya tergantung pada panjang total L yang dibebani dan dinyatakan
dengan rumus sebagai berikut :
Jika L ≤ 30 m : q = 9,0 kPa
Jika L > 30 m : q = 9,0 (0,5 + 15/L) kPa
Beban garis terpusat (BGT) dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan
tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intenitas p
adalah 49,0 kN/m. Untuk mendapatkan momen lentur negatif maksimum
pada jembatan menerus, BGT kedua yang identik harus ditempatkan
pada posisi dalam arah melintang jembatan pada bentang lainnya.
Faktor beban dinamis (Dinamic Load Allowance) untuk KEL diambil
sebagai berikut :
DLA = 0,4 untuk L ≤ 50 m
DLA = 0,4 – 0,0025*(L-50) untuk 50 < L < 90 m
DLA = 0,3 untuk L ≥ 90 m

6
Lebar jalur lalu lintas, b1 = 9,7 m
Panjang bentang jembatan, L = 30 m
Untuk L ≤ 30 m q = 9 kPa
Beban merata (UDL) pada lantai jembatan :
QTD= [5,5*q*100% + (b1-5,5)*q*50%]/b1 = 7,05 kN/m2
Beban garis (KEL) pada lantai jembatan : p = 49 kN/m
p = [5,5*p*100% + (b1-5,5)*p*50%]/b1 = 38,39 kN/m
Faktor beban dinamis untuk L ≤ 50 m, DLA = 0,4
PTD = (1+DLA)*p = (1+0,4)*38,39 = 53,75 kN/m
4. Gaya Rem (TB)
Gaya rem harus diambil yang terbesar dari :
 25% dari berat gandar truk desain atau,
 5% dari berat truk rencana ditambah beban lajur terbagi rata BTR
Berat truk = 500 kN
UDL = q*b1*L = 9 kN/m2 * 9,7 m * 30 m = 2619 kN
KEL = p*b1 = 38,39 * 9,7 m = 372,38 kN
25% 0,25 * 500 = 125 kN
5% 0,05 * (500+2619+372,38) = 174,57 kN
Yang digunakan adalah TTB = 174,57 kN
Gaya rem tersebut didistribusikan ke setiap joint pertemuan balok lantai
jembatan dengan jumlah joint, n = 42
Gaya rem setiap join =
174 ,57
42
= 4,156 kN
5. Pembebanan untuk Pejalan Kaki (TP)

7
Semua komponen trotoar yang lebih lebar dari 600 mm harus
direncanakan untuk memikul beban pejalan kaki dengan intensitas 5
kPa dan dianggap bekerja secara bersamaan dengan beban kendaraan
pada masing-masing lajur kendaraan.
6. Beban Angin Struktur (EWs)
𝑃 𝐷 = 𝑃 𝐵 (
𝑉𝐷𝑍
𝑉𝐵
)
2
𝑉𝐷𝑍 = 2,5 𝑉𝑂 (
𝑉10
𝑉𝐵
) 𝑙𝑛 (
𝑍
𝑍 𝑜
)
Keterangan :
𝑉𝐷𝑍 = kecepatan angin rencana pada elevasi rencana, Z (km/jam)
𝑉10 = kecepatan angin pada elevasi 10000 mm di atas permukaan tanah
atau di atas permukaan air rencana (km/jam)
𝑉𝐵 = kecepatan angin rencana yaitu 90 hingga 126 km/jam pada
elevasi 1000 mm, yang akan menghasilkan tekanan seperti yang
disebutkan dalam 9.6.1.1 dan pasal 9.6.2.
𝑍 = elevasi struktur diukur dari permukaan tanah atau dari
permukaan air dimana beban angin dihitung (Z > 10000 mm).
𝑉𝑜 = kecepatan gesekan angin, yang merupakan karakteristik
meteorology, sebagaimana ditentukan dalam Tabel 28, untuk
berbgai macam tipe permukaan di hulu jembatan (km/jam)
𝑍 𝑜 = panjang gesekan di hulu jembatan, yang merupakan
karakteristik meteorology, ditentukan pada Tabel 28 (mm).
𝑉10 dapat diperoleh dari:
 Grafik kecepatan angina dasar untuk berbagai periode ulang
 Survey angina pada lokasi jembatan, dan
 Jika tidak ada data yang lebih baik, perencana dapat
mengasumsikan bahwa 𝑉10 = 𝑉𝐵 = 90 s/d 126 km/jam.

8
𝑃 𝐵 = tekanan angin dasar
Kecepatan di lokasi VB = 100 Km/jam
Kecepatan Max Angin rencana = 126 Km/jam
V0 = 13,2 Km/jam Tabel 28
V10 = 100 Km/jam
Z = 10000 mm
Z0 = 70 mm Tabel 28
VDZ = 126 Km/jam
Beban Angin Struktur
PB = 2,4 kN/m2 Tabel 29
PD = 3,81 kN/m per m’
Nilai ini tidak boleh kurang dari = 4,4 kN/m
Nilai beban angin yang diambil = 4,4 kN/m

9
7. Beban Angin Kendaraan (EWl)
Tekanan angin rencana harus dikerjakan baik pada struktur jembatan
maupun pada kendaraan yang melintasi jembatan. Jembatan harus
direncanakan memikul gaya akibat tekanan angin pada kendaraan,
dimana tekanan tersebut harus diasumsikan sebagai tekanan menerus
sebesar 1,46 N/mm, tegak lurus dan bekerja 1800 mm diatas permukaan
jalan. Kecuali jika ditentukan didalam pasal ini, jika angin yang bekerja
tidak tegak lurus struktur, maka komponen yang bekerja tegak lurus
maupun paralel terhadap kendaraan untuk berbagai sudut serang dapat
diambil seperti yang ditentukan dalam Tabel 31 dimana arah sudut
serang ditentukan tegak lurus terhadap arah permukaan kendaraan.
Beban angin kendaraan = 1,46 N/mm = 1,46 kN/m
Dengan beban bekerja di atas ketinggian = 1800 mm
Transfer beban angin ke lantai jembatan,
𝑇′ 𝐸𝑊 = (
ℎ
𝑥
𝑥 𝑇𝐸𝑊)
Jarak antara roda kendaraan x = 1,75 m
𝑇′ 𝐸𝑊 = (
1,8
1,75
𝑥1,46) = 1,501 𝑘𝑁/𝑚

10
8. Beban Gempa
Perancangan beban respons spektrum wilayah Surabaya
Koefisien-koefisien situs dan parameter respon spektra.

11
Perhitungan Respons Spektrum untuk wilayah Surabaya diperoleh nilai-
nilai berikut:
Lokasi : Surabaya
Jenis Tanah : Sedang
Fungsi Bangunan : Jembatan
PGA : 0,25
Ss : 0,4 g
FPGA : 1,3 (dari tabel site factor Fa)
Fa : 1,48 (dari tabel site factor Fa)
S1 : 0,25 g
Fv : 1,9 (dari tabel site factor Fv)
SDS = Fa x Ss : 0,592
SD1 = Fv x S1 : 0,475
Ts = SD1 / SDS : 0,802365
T0 = 0,2 Ts : 0,160473
Pada saat T = 0 detik, didapat
As = FPGA x PGA : 0,325

12
Zonasi gempa
SD1 = 0,475 (masuk zona 3)
Untuk periode lebih kecil dari T0, koefisien respons gempa elastik (Csm)
didapatkan dari persamaan berikut :
𝐶𝑠𝑚 = ( 𝑆 𝐷𝑆 − 𝐴 𝑆)
𝑇
𝑇0
+ 𝐴 𝑆
Untuk periode lebih besar dari Ts, koefisien respons gempa elastik
(Csm) didapatkan dari persamaan berikut :

13
𝐶𝑠𝑚 =
𝑆 𝐷1
𝑇
Kurva Respons Spektrum

14
Gambar input respons spektrum di aplikasi SAP2000
Faktor Modifikasi Respon
Scale Factor = (g x l) / R
RSPX = U1 = 100 % RSPY = U1 = 30 %
U2 = 30 % U2 = 100 %

15
2.3.2 Kombinasi Pembebanan
Setelah diketahui beban – beban yang bekerja pada elemen struktur maka
dalam pendesainan elemen struktur digunakan kombinasi pembebanan
untuk mendapatkan pembebanan yang maksimum yang mungkin terjadi
pada saat beban bekerja secara individual maupun bersamaan. Konfigurasi
kombinasi pembebanan dapat dilihat sebagai berikut :
 Kuat 1 : 1,2 (MS+MA) + 1,8 (TD+TB+TP)
 Kuat 2 : 1,2 (MS+MA) + 1,4 (TD+TB+TP)
 Kuat 3 : 1,2 (MS+MA) + 1,4 (Ews)
 Kuat 4 : 1,2 (MS+MA)
 Kuat 5 : 1,2 (MS+MA) + 0,4 (Ews) + 1 (Ewl)
 Ekstrem 1 : 1,2 (MS+MA) + 0,3 (TD+TB+TP) + 1 EQ
 Ekstrem 2 : 1,2 (MS+MA) + 0,5 (TD+TB+TP)
 Layan 1 : 1 (MA+MS)+1(TD+TB+TP)+0,3(Ews)+1(Ewl)
 Layan 2 : 1 (MA+MS) + 1,3 (TD+TB+TP)
 Layan 3 : 1 (MA+MS) + 0,8 (TD+TB+TP)
 Layan 4 : 1 (MA+MS) + 0,7 (Ews)
 Layan 5 : 1 (MA+MS) + 1EQ

16
BAB III
PEMODELAN STRUKTUR JEMBATAN KOMPOSIT
3.1 Pemodelan Struktur
Perhitungan struktur jembatan ini dilakukan dengan komputer berbasis
elemen hingga (finite element) untuk berbagai kombinasi pembebanan yg
meliputi berat sendiri, beban mati tambahan, beban lalu-lintas kendaraan
(beban lajur, rem, pedestrian), dan beban pengaruh lingkungan (temperatur,
angin, gempa) dengan pemodelan struktur 3-D (space-frame). Metode analisis
yang digunakan adalah analisis linier metode matriks kekakuan langsung
(direct stiffness matriks) dengan deformasi struktur kecil dan material
isotropic. Program komputer yang digunakan untuk analisis adalah SAP2000
V-14. Dalam program tersebut berat sendiri struktur dihitung secara otomatis.
Pada perencanaan ini akan dilakukan analisis dalam 2 kondisi, yaitu kondisi
sebelum komposit dan kondisi setelah komposit.
Gambar 3.1 Tampilan SAP2000 Jembatan Sebelum dan Sesudah
Komposit
Sebelum Komposit Sesudah Komposit

17
3.2 Pembebanan
a. Sebelum Komposit
1. Beban Pelaksanaan
Gambar 3.2 Beban Pelaksanaan
b. Setelah Komposit
1. Berat Sendiri (MS)
Gambar 3.3 Berat Sendiri Trotoar

18
2. Beban Mati Tambahan (MA)
Gambar 3.4 Beban Mati Tambahan pada lantai jembatan
Gambar 3.5 Beban Mati Tambahan tiang listrik

19
3. Beban Lajur (TD)
Gambar 3.6 Beban Lajur ( TD)
4. Gaya Rem (TB)
Gambar 3.7 Gaya Rem (TB)
Beban UDL Beban KEL

20
5. Beban Pedestrian (TP)
Gambar 3.8 Beban Pedestrian (TB)
6. Beban Angin
Gambar 3.9 Beban Angin
Beban Angin Struktur Beban Angin Kendaraan

21
7. Beban Gempa
Gambar 3.10 Spektrum Respon Wilayah Surabaya
Gambar 3.11 Beban Gempa RSPY

22
Gambar 3.12 Beban Gempa RSPX
c. Kombinasi Pembebanan
Gambar 3.13 Tampilan Kombinasi Pembebanan

23
3.3 Hasil Analisa Struktur
a. Hasil Analisa Sebelum Komposit
1. Deformasi Struktur
Gambar 3.14 Deformasi Struktur Sebelum Komposit
- Lendutan awal pada gelagar memanjang sebelum komposit sebesar 98
mm
- Lendutan izin = L/240 = 30000/240 = 125 mm --> Oke
2. Gaya-Gaya Dalam
Gambar 3.15 Gaya-Gaya Dalam

24
Gambar 3.16 Tampilan Diagram Batang Maksimum
3. Stress Ratio
Gambar 3.17 Stress Ratio
Stress ratio pada gelagar memanjang sebesar = 0,496 < 1  Oke

25
b. Hasil Analisa Setelah Komposit
1. Deformasi Struktur
Gambar 3.18 Deformasi Struktur Setelah Komposit
-Didapat lendutan pada gelagar memanjang setelah komposit 104 mm
-Lendutan ijin = 125 > 104 mm  Oke
2. Gaya-Gaya Dalam
Gambar 3.19 Gaya-Gaya dalam Setelah Komposit

26
Gambar 3.20 Tampilan Diagram Maksimum Setelah Komposit
3. Stress Ratio
Gambar 3.21 Stress Ratio Setelah Komposit
Stress ratio pada gelagar memanjang sebesar = 0,963 < 1  Oke

27
4. Momen pada Pelat
Gambar 3.22 Resultant M11 Diagram
-Momen pada arah x = 47,009 kN.m
Gambar 3.23 Resultant M22 Diagram
-Momen pada arah y = 12,212 kN.m

28
Gambar 3.24 Tampilan Nilai Stress Ratio Frame

29
Tabel 3.1 Joint Reaction
Gambar 3.25 Tampilan Joint Label
Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3
Text Text Text KN KN KN
5 KUAT 1 Combination -73,667 89,023 871,6
6 KUAT 1 Combination 0 0 853,607
11 KUAT 1 Combination -34,746 -30,532 808,556
13 KUAT 1 Combination -47,717
-
104,303 794,122
15 KUAT 1 Combination -74,396 -83,837 885,349

30
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa diatas dapat disimpulkan beberapa hal berikut:
1. Hasil perencanaan berupa struktur komposit dengan bentang 30 meter dan
lebar jembatan 11 meter dengan lebar jalur lalu lintas 9,7 meter dan tebal
pelat lantai kendaraan 0,25 meter.
2. Gelagar memanjang yang digunakan yaitu WF 1200x500x20x35 dan gelagar
melintang yang digunakan yaitu WF 494x302x13x21.
3. Jarak antar gelagar memanjang sebesar 2 m dan jarak antar gelagar melintang
sebesar 5 m.
4. Didapatkan hasil pada kondisi sebelum komposit di peroleh lendutan sebesar
98 mm dan nilai stress ratio pada gelagar memanjang sebesar 0,496. Kondisi
setelah komposit diperoleh lendutan sebesar 104 mm dan nilai stress ratio
pada gelagar memanjang sebesar 0,963.

31
LAMPIRAN
TAMPAK ATAS

Tugas besar jembatan edit amah

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Tugas besar jembatan edit amah

Similar to Tugas besar jembatan edit amah (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (8)

Tugas besar jembatan edit amah