PERHITUNGAN PERENCANAAN PEMBEBANAN JEMBATAN

PERHITUNGAN PERENCANAAN PEMBEBANAN JEMBATAN

( GIRDER – RANGKA – GIRDER )

Perhitungan pembebanan pada jembatan ini meliputi perhitungan pada elemen-elemen sebagai berikut:  

1. PEMBEBANAN GIRDER

MeliMeliputi :

• Beban Merata Kendaraan Kecil ( di atas lantai jembatan)

    qLL = 0,9 T/m2

• Beban Merata Orang ( di atas trotoar )

    qLL = 0,5 T/m2

• Beban Garis ( di atas lantai jembatan )

    PLL = 4,9 T/m

• Beban Mati Merata ( berat konstruksi ) = qDL
• Beban Angin = WL

Spesifikasi Desain:

Panjang bentang : 7,5 m

Lebar : 9 m

Lebar lajur : 7 m ( 2 lajur 2 arah tak terbagi )

Trotoar

Lebar : 1m   

Tebal : 25 cm  

Panjang : 7,5 m

Perkerasan Aspal

Lebar : 7 m  

Tebal : 6 cm  

Panjang : 7,5 m

Pelat Beton

Lebar : 9 m  

Tebal : 20 cm

Panjang : 7,5 m

Railing dan Sandaran

Girder Baja IWF 400 x 400 x 13 x 21

Berat: 0,172 T/m

(BJ 37, Fy 240 MPa)

Diafragma

Baja IWF 300 x 150 x 11 x 16   

Berat : 0,0367 T/m

(BJ 37, Fy 240 MPa)

BJ Beton : 2,4 T/m3

BJ Aspal : 2,2 T/m3

BJ Air Hujan : 1 T/m3

PERHITUNGAN :

1. Beban merata kendaraan kecil ( banyak di atas lantai)

qLL = 0,9 T/m2

ketetapan untuk  L ≤ 30 m

1. Beban merata pejalan kaki ( banyak di atas trotoar )

qLL = 0,5 T/m2

2. Beban garis ( di atas lantai jembatan)

PLL = 4,9 T/m  dinaikan sebesar grafik hubungan “ faktor pengali beban kejut % dengan bentang jembatan “

Berdasarkan grafik dengan bentang 7,5 m diperoleh faktor pengali beban kejut 40%

Besar kenaikan = 40% x  4,9 = 1,96 t/m

PLL = 4,9 t/m + ( 40% x 4,9 ) = 4,9 + 1,96 = 6,86 t/m

3. Beban mati merata ( berat konstruksi )

qDL =

• Pelat beton =L x t x Bj beton =1 x 0,2 x 2,4     = 0,48 t/m
• Perkerasan =L x t x Bj aspal =1 x 0,07 x 2,2   = 0,154 t/m
• Trotoar =L x t x Bj beton =1 x 0,25 x 2,4   = 0,6 t/m
• Railing dan sandaran    =0,02 t/m
• Air hujan =L x t x Bj =1 x 0,06 x 1   = 0,06 t/m
• Berat Sendiri Girder Baja               =0,172 t/m
• Berat Sendiri Diafragm BJ              = 0,0367 t/m      +                          qDL  = 1,523 t/m

4. Beban Angin ( WL )

Kondisi :

1. Keadaan tanpa beban hidup

Tew = 0,0006 x Cw x (Vw)2 x Ab

b/d = 9 / 11 = 8,182

diperoleh      b/d ≥ 6,0 maka Cw = 1,25

Ab = d x L = 1,1 x 7,5 = 8,25 m2

Lokasi pendirian jembatan direncanakan jauh dari laut, dengan mengacu peraturan LRFD,  

Maka diperoleh V = 30 m/s

Tew = 0,0006 x Cw x (Vw)2 x Ab

Tew = 0,0006 x 1,25 x (302) x 8,25

Tew = 5,57 kN

Tew = 0,557 T

Dijadikan beban merata pada girder = 0,557 x (1/7,5) = 0,074 t/m

Tew masuk = 100% = 0,074 t/m

Tew keluar = 50 %  = 0,074 x 0,5 = 0,037 t/m

2. Keadaan dengan beban hidup

Tew = 0,0012 x Cw x (Vw2) x H kend x L gird

( bekerja pada kendaraan)

• Ketetapan: Cw untuk kendaraan= 1,2
• Untuk jembatan yang jauh dari laut dengan bentang > 5m dan mempergunakan batas ultimate, Vw = 30 m/s
• H kendaraan = 2 m
• L girder = 7,5 m

Tew = 0,0012 x 1,2 x (302) x 2 x 7,5 = 19,44 kN = 1,944 T ( Terpusat )

Dijadikan area load ( u/ angin yang bekerja pada kendaraan )

= Tew / ( L lajur x L gird )

= 1,944 / ( 7 x 7,5 )

= 0,037 t/m2

Tew yang bekerja pada jembatan = Tew pada kondisi 1( kondisi tanpa beban hidup)

Tew = 0,074  t/m

Tew masuk = 50% = 0,074 x 0,5 = 0,037 t/m

Tew keluar = 25% = 0,074 x 0,25 = 0,0185 t/m

2. PEMBEBANAN RANGKA

Meliputi:

• Beban merata kendaraan kecil  ( di atas lantai jembatan )

qLL = 0,9 T/m2

• Beban merata orang ( di atas trotoar )

qLL = 0,5 T/m2

• Beban garis  ( di atas lantai jembatan )

PLL = 4,9 T/m

• Beban mati merata ( berat konstruksi ) = qDL
• Beban angin ( bekerja pada rangka baja ) ( WL )

Spesifikasi Desain :

Panjang bentang : 35 m

Lebar : 9 m

Lebar lajur : 7 m ( 2/2 UD )

Rangka Baja

BJ 37, FY 240 MPA, IWF 400 x 400 x 13 x 21

Tinggi rangka : 5,4 m  

Jumlah segmen : 7 (@5m)

Railing dan sandaran

Trotoar

Lebar : 1 m     

Tebal : 25cm

Panjang : 35 m

Perkerasan

Lebar : 7 m    

Tebal : 7 cm

Panjang : 35 m

Pelat beton

Lebar : 9 m

Tebal : 20 cm   

Panjang : 35 m

Balok memanjang (Baja)

IWF 200 x 200 x 6 x 16  

BERAT : 0,0499 T/m

( BJ 37, FY 240 MPA )

Balok melintang (Baja)

IWF 250 x 250 x 7 x 17   

BERAT : 0,0724 T/m

( BJ 37, FY 240 MPA )

BJ Beton : 2,4 T/m3

BJ Aspal : 2,2 T/m3

PERHITUNGAN :

1. Beban merata kendaraan kecil:

Untuk bentang, L ≥ 30 m, maka

qLL = 0,9 x ⌊0,5+ 15L⌋ t/m2

qLL = 0,9 x ⌊0,5+ 1535⌋

qLL = 0,9 x 0,93

qLL = 0,836 t/m2

2. Beban merata orang

qLL = 0,5 t/m2

3. Beban garis

PLL = 4,9 T/m dinaikan sebesar grafik hubungan “ faktor pengali beban kejut % dengan bentang jembatan “

Berdasarkan grafik dengan bentang 35 m diperoleh faktor pengali beban kejut 40%

Besar kenaikan = 40% x  4,9 = 1,96 t/m

PLL = 4,9 t/m + ( 40% x 4,9 ) = 4,9 + 1,96 = 6,86 t/m

4. Beban mati merata

qDL =

• Pelat beton =L x t x Bj beton =1 x 0,2 x 2,4     = 0,48 t/m
• Perkerasan =L x t x Bj aspal =1 x 0,07 x 2,2   = 0,154 t/m
• Trotoar =L x t x Bj beton =1 x 0,25 x 2,4   = 0,6 t/m
• Railing dan sand    = 0,02 t/m
• Air hujan =L x t x Bj =1 x 0,06 x 1    = 0,06 t/m
• Berat Sendiri Balok memanjang Baja                = 0,0499 t/m
• Berat Sendiri Balok melintang Baja                  = 0,0724 t/m
• Rangka baja = 0,4 x 5,4 x 7,7 = 16,632 t/m

               qDL  = 18,07 t/m

5. Beban Angin (WL)

Kondisi :

1. Tanpa ada beban hidup

Tew = 0,0006 x Cw x (Vw)2 x Ab      

( bekerja pada rangka )

• b/d = 9 / 5,4 = 1,67

      b/ d antara 1 - 2   maka Cw = hasil interpolasi = 1,737

• Vw ditentukan sebesar 30 m/s ( karena lokasi jembatan jauh dari laut, dengan mengacu pada sistim LRFD )

• Ab = 25+352 x 5,4

     Ab = 162 m2

Tew = 0,0006 x 1,737 x (302) x 162 = 151,95 kN

Tew = 151,95 / 13 = 11,70 kN = 1,17 t

Tew masuk = 30% = 0,3 x 1,17 = 0,351 t

Tew keluar = 15% = 0,15 x 1,17 = 0,176 t

2. Dengan beban hidup

Tew = 0,0012 x Cw x (Vw2) x H kend x L rang

( bekerja pada kendaraan)

Cw = 1,2

Vw = 30 m/s

H kendaraan = 2m

L rangka = 35 m

Tew = 0,0012 x 1,2 x (302) x 2 x 35 = 90,72 kN = 9,072 T ( Terpusat )

Dijadikan area load ( u/ angin yang bekerja pada kendaraan )

= Tew / ( L lajur x L gird )

= 9,072 / ( 7 x 35 )

= 0,037 t/m2

Tew yang bekerja pada jembatan sama dengan Tew pada kondisi 1                   ( kondisi tanpa beban hidup)

Tew = 1,17  t/m

Tew masuk = 15% = 1,17 x 0,15 = 0,257 t/m

Tew keluar = 7,5% = 1,17 x 0,075 = 0,088 t/m

3. PEMBEBANAN PADA PILAR

Meliputi :

• Beban tumbukan benda hanyutan (Tef)
• Beban tekanan air mengalir (Tefw)
• Beban gempa (Teq)

SPESIFIKASI DESAIN :

• Tipe pilar : perancah
• Badan pilar : bulat
• Pire head beton bertulang f’c 35

Panjang : 10 m  

Lebar : 2,1 m

Tebal : 0,95 m

• Badan pilar beton bertulang f’c 35

Ø 1,7 M  

Tinggi : 8,5 m

2 buah kolom dalam satu pilar, tanpa pengaku

• Pile caps beto bertulang f’c 35

Panjang : 10 m   

Lebar : 3 m  

Tebal : 1,6 m

• Pondasi sumuran beton bertulang f’c 35

Ø 2 M  

Tinggi : 5 m

4 buah dalam satu pile caps

• BJ beton : 2,4 T/m3

PERHITUNGAN :

1. Beban tumbukan benda hanyutan

Tef = (M x (Va2)) / d

• M = massa batang kayu = 2 t
• Untuk Vs tidak diketahui, Va ( kecepatan air permukaan) = 3 m/s
• Untuk pilar beton perancah d = lendutan statis = 0,15 m

Tef = ( 2 x (32)) / 0,15

Tef = 120  kN

Tef = 12 Ton

2. Beban tekanan air mengalir

MENURUT PPJR

Tefw = Ah = k x Va2

• Untuk Vs tidak diketahui, Va = 3 m/dt
• Untuk bentuk depan pilar bulat, k = 0,035

Tefw = 0,035 x (32) = 0,315 t/m2

MENURUT BMS ( BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM)

Tefw = 0,5 x Cd x (Vs2) x Ad

Cd = koefisien seret ( pilar bulat ) = 0,7

Vs = kecepatan rata-rata

Vs = Va : 1,4 = 3 : 1,4 = 2,14

Tinggi pilar yang terkena air banjir t = 3,525 m

Ø pilar = 1,7 m

Ad = t x Ø pilar

Ad = 3,525 x 1,7 = 5,9925 m2

Tefw = 0,5 x 0,7 x (2,142) x 5,9925

Tefw = 9,605 kN = 0,9605 t

Tefw = 0,9605 x (1/3,525) = 0,272 t/m

3. Beban gempa

Teq = C x I x S x Wt

I = faktor kepentingan = 1,2

( jembatan memuat lebih 2000 kend/hari, jembatan pada jalan utama atau jalan arteri dan jembatan dimana tidak ada rute alternatif )

S = faktor tipe bangunan = 1

Jembatan tipe B ( jembatan daktail, bangunan atas terpisah dengan bangunan bawah )

Jembatan dengan daerah sendi beton bertulang atau baja (diperoleh nilai s = 1,0 F)

Nilai F diambil minimal = 1, karena jumlah sendi plastis (n) = 0

1,0F = 1 x 1 = 1

WTP = DL + DL tambahan + setangah berat pilar (KN)

DL x area =

• pelat beton = 9 x 3,75 x 0,2 x 2,4 = 16,2 T
• perkerasan = 7 x 0,07 x 3,75 x 2,2 = 4,043 T
• trotoar = 1 x 0,25 x 3,75 x 2,4 = 2,25   T
• railing = 0,02 x 3,75 = 0,075 T
• air hujan = 7 x 0,06 x 3,75 x 1 = 1,575 T
• BS girder = 0,172 x 3,75 x 9 = 5,805 T
• Bs diafragma = 0,0367 x 9 x 1,5 = 0,485 T  +

Total DL = 30,443 T

DL y area =

• pelat beton = 9 x 17,5 x 0,2 x 2,4 = 75,6 T
• perkerasan = 7 x 0,07 x 17,5 x 2,2 = 18,865 T
• trotoar = 1 x 0,25 x 17,5 x 2,4 = 10,5 T
• railing = 0,02 x 17,5 = 0,35 T
• air hujan = 7 x 0,06 x 17,5 x 1 = 7,35 T
• BS BP = 0,0499 x 17,5 x 9 = 7,86 T
• BS BL = 0,0724 x 17,5 x 4 = 5,068 T
• rangka = 249,48 T

Total DL = 375,073 T

A rangka = 12,5+17,52x 5,4

= 81 m2

V rangka = 81 x0,4

= 32,4 m3 x 50 %

= 16,2 m3

Berat rangka = 16,2 x 7,7

= 124,74 x 2

= 249,48 T

DL TOTAL = 375,073 + 30,443 = 405, 516 T

DL Tambahan = 10 T

Setengah Berat Pilar = 0,95 x 10 x 2,1 x 2,4 = 47,88 T

Πr2t = 3,14 x (0,85)2 x 4,25

= 9,642 x 2,4

= 23,14 x 2

= 46,28 T

Berat Setengah Pilar = 47,88 + 46,28

= 94,16

WTP = 405 + 516 + 94,16

= 499,676 T

G = 9,81 m/dt2

Menghitung waktu getar (T)

• Kekakuan Pilar (kp)
• Elastisitas beton (E)

E=4700 f'c

E=4700 35

E=27805,6 MPa=27805600 kN/m2

• Inersia Penampang Kolom (I)

I= 64.D4

I= 64.1,74

I=0,4099 m4

Kp=n.12 EIh3

Kp=212.27805600.0,40995,23

Kp=972705, 57 kN/m

T=2πWtpg.Kp

T=2π499,6769,81.972705,57

T=0,045 sec

• Berada pada daerah dengan zona gempa =3
• Dari grafik didapat koefisien geser dasar gempa ( C ) = 0,15
• Faktor Kepentingan ( I )

Termasuk klasifikasi jembatan 1 dengan nilai I = 1,2

• Faktor Tipe Bangunan ( S )

Termasuk tipe jembatan B dengan daerah sendi beton bertulang atau baja dengan nilai S = 1.F dimana F = 1, maka S =1.

Teq = C. S. I. Wt

= 0,15. 1. 1,2.Wt

= 0,18 Wt kN