MANUAL PERENCANAAN BETON BERTULANG UNTUK JEMBATAN

LATAR BELAKANG Dalam upaya meningkatkan SDM ditingkat pusat dan daerah, Direktorat Bina Teknik dalam hal ini SubDit PSP melakukan usaha pembinaan dengan melakukkan desiminasi produk2 standar, baik teknis maupun non teknis kepada pihak-pihak yang tekait.

MANUAL PERENCANAAN Buku Manual Perencanaan Struktur Beton Bertulang untuk Jembatan Perangkat Lunak/Software Desain Elemen Struktur Beton Bertulang.

PUSTAKA RSNI-2004 Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan Standards Specification for Highway Bridges, 15th Edition, 1992, AASHTO Perencanaan Pembebanan Struktur Atas Jembatan mengikuti Bridge Design Manual BMS yang diterbitkan oleh Direktorat Jalan Raya, Departemen Pekerjaan Umum, Republik Indonesia, Desember 1992 (BMS) Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, SKSNI 03-1726-2002. Tata Cara Perhitungan Strukur Beton Untuk Bangunan Gedung , SNI 03-2847-2002 Uniform Building Code (UBC 1997) NEHRP, 1997 Building Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI 318-02 Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges, 1989 ATC, Improved Seismic Design Kriteria for California Bridges: Provisional Recommendations, Applied Technology Council, Report ATC-32, Redwood City, California, 1996 Bridge Engineering Handbook CEB-FIP Model Code for Creep and Shrinkage, 1992 Caltrans Seismic Design Criteria version 1.2, Desember 2001. International Building Code, IBC 2000.

STRUKTUR JEMBATAN struktur atas jembatan (superstructure) struktur bawah jembatan (substructure) Fondasi

KOMPONEN STR. ATAS PELAT GELAGAR DIAFRAGMA Struktur atas jembatan terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut : 1. Permukaan atas jembatan (wearing surface). Porsi dari potongan penampang deck yang menahan lalu-lintas kendaraan secara langsung. Biasanya bagian ini terbagi menjadi beberapa lapisan yang terbuat dari bahan bituminuous. 2. Pelat lantai jembatan (deck) Dek jembatan adalah komponen jembatan yang menahan langsung lalu lintas kendaraan di atas jembatan secara struktural. pada contoh ini deck adalah pelat beton bertulang. Fungsi utama dari dek adalah mendistribusikan beban-beban sepanjang jembatan secara longitudinal atau mendistribusikan beban secara tranversal. 3.Member Primer Member primer mendistribusikan beban secara longitudinal dan biasanya direncanakan secara prinsifnya untuk menahan lenturan. Member utama tipe balok seperti Rolled, H-beam, wide flange-beam biasa juga disebut stringer atau girder. 4.Member Sekunder Member sekunder adalah bracing atau ikatan antara member primer yang direncanakan untuk menahan deformasi struktur atas dalam potongan arah melintang dan membantu mendistribusikan sebagian beban vertikal di antara girder-girder. Pada contoh gambar 2.1 dapat dilihat diafragma tipe kanal yang digunakan di antara dua girder. GELAGAR DIAFRAGMA

STRUKTUR BAWAH Jenis pilar (pier) Jenis pangkal

Bagan Elemen Struktur

Asumsi Perencanaan asumsi bahwa struktur direncanakan untuk menahan semua beban yang mungkin bekerja padanya. Beban bekerja dihitung berdasarkan Standar Pembebanan untuk Jembatan Jalan Raya (BMS atau SNI). Perencanaan beban angin dan gempa, dimana seluruh bagian struktur yang membentuk kesatuan direncanakan untuk menahan beban lateral total. Pertimbangan lain yaitu gaya prategang, beban crane, vibrasi, kejut susut, rangkak, perubahan suhu, perbedaan penurunan, dan beban-beban khusus lainnya yang mungkin bekerja.

Perencanaan Umum Umur rencana jembatan minimum 50 tahun. Namun untuk jembatan penting dan/atau berbentang panjang, atau yang bersifat khusus, disyaratkan umur rencana 100 tahun. Dasar Perencanaan : Cara PBKT (Perencanaan Beban dan Kekuatan Terfaktor) Cara PBL (Perencanaan batas layan)  R ≥ dampak dari  Yi Q i

Faktor Reduksi,  (RSNI 2004 Perencanaan Beton Jembatan) Lentur : 0,80 Geser dan Torsi : 0,70 Aksial tekan dengan tulangan spiral : 0,70 dengan sengkang biasa : 0,65 Tumpuan beton : 0,70

Pembebanan Rencana Perhitungan pembebanan rencana, Panduan Perencanaan Pembebanan Rencana Perhitungan pembebanan rencana, mengacu pada BMS’92 bagian 2 revisi SK.SNI T-02-2005, meliputi: Beban Permanen Berat sendiri (baja tulangan, beton, tanah) Beban mati tambahan (aspal) Pengaruh penyusutan dan rangkak Tekanan tanah Beban lalu lintas Beban Lalu lintas: Beban Lajur "D" ( UDL & KEL) dan Beban Truk "T" Beban Rem Beban pejalan kaki Beban tumbuk pada fender jembatan Beban Pengaruh Lingkungan Beban perbedaan temperatur, Beban angin, Beban gempa Gaya aliran sungai, Hanyutan Tekanan hidrostatik dan gaya apung Beban Pengaruh Aksi-Aksi Lainnya Gesekan pada perletakan Beban pelaksanaan

Beban Lalu Lintas Beban Merata (UDL): L < 30 meter, q = 9.0 kPa Panduan Perencanaan Beban Lalu Lintas Beban Merata (UDL): L < 30 meter, q = 9.0 kPa L > 30 meter, q = 9.0 x ( 0,5 + 15/L ) kPa Beban garis (KEL): P = 49 kN/m, DLA = 0.4 untuk L < 50 m Beban Truk ‘T’: T = 500 kN, DLA = 0.3 Beban pejalan kaki: P = 5.33 - A / 30 kN/m2 (10m < L < 100m) Beban tumbuk pada fender jembatan Pengaruh tumbukan kapal yang ditentukan oleh yang berwenang/pihak yang relevan

Gaya Rem / lajur 2.75m (KBU) Beban Rem Panduan Perencanaan BMS / Jalur SK.SNI T-02-2005 / Lajur (2.75m) Gaya Rem / lajur 2.75m (KBU)

Kombinasi Pembebanan (WSD) Panduan Perencanaan Kombinasi Pembebanan (WSD) Aksi / Beban No. Kombinasi 1 2 3 4 5 6 7 Aksi Tetap x Beban Lalu Lintas - Pengaruh Temperatur Arus/Hanyutan/Hidrologi/G.Apung Beban Angin Pengaruh Gempa Beban Tumbukan Beban Pelaksanaan Tegangan berlebih yang diijinkan 0% 25% 40% 50% 30%

Kombinasi Pembebanan (SLS) Panduan Perencanaan Kombinasi Pembebanan (SLS) Aksi / Beban No. Kombinasi 1 2 3 4 5 6 Aksi Tetap: Berat Sendiri, Beban mati Tambahan, Penyusutan, rangkak, Prategang, Pengaruh Pelaksanaan Tetap, Tekanan Tanah x Beban Transien: Beban Lajur “D” atau Beban Truk “T” o - Gaya Rem atau Gaya Sentrifugal Beban Pejalan Kaki Gesekan Pada Perletakan Pengaruh Temperatur Aliran/Hanyutan/Tumbukan dan Hidrostatik/apung Beban Angin Aksi Lain : Gempa Beban Tumbukan Pengaruh Getaran Beban Pelaksanaan

Kombinasi Pembebanan (ULS) Panduan Perencanaan Kombinasi Pembebanan (ULS) Aksi / Beban No. Kombinasi 1 2 3 4 5 6 Aksi Tetap: Berat Sendiri, Beban mati Tambahan, Penyusutan, rangkak, Prategang, Pengaruh Pelaksanaan Tetap, Tekanan Tanah x Beban Transien: Beban Lajur “D” atau Beban Truk “T” o - Gaya Rem atau Gaya Sentrifugal Beban Pejalan Kaki Gesekan Pada Perletakan Pengaruh Temperatur Aliran/Hanyutan/Tumbukan dan Hidrostatik/apung Beban Angin Aksi Lain : Gempa Beban Tumbukan Pengaruh Getaran Beban Pelaksanaan

Faktor Beban LFRD Beban Faktor Beban SLS ULS Beban Mati 1.1 Panduan Perencanaan Faktor Beban LFRD Beban Faktor Beban SLS ULS Beban Mati 1.1 Beban Mati Tambahan 1.0 1.3 Beban Hidup 2.0 Beban Gempa - Beban Angin 1.2 Temperatur

METODA PERENCANAAN Tahapan Desain dengan bantuan flowchart Pencarian desain tulangan dgn bantuan tabel Pengecekan dgn Software Aplikasi Perencanaan Elemen Struktur Beton Bertulang untuk Jembatan. Perencanaan Balok

Perencanaan Balok Tul. Tunggal 0.85f’c cu = 0.003 a/2 a Cc c g.n. d u jd = (d-a/2) h Mu As As [1] Hubungan regangan-regangan -Tegangan pada suatu titik harus bersesuaian dengan regangan yang terjadi menurut diagram tegangan-regangan yang berlaku [2] Keseimbangan Gaya dalam harus seimbang dengan Gaya luar (internal forces) s > y Ts = As x fy Kondisi keseimbangan. Sederhanakan dgn membagi kedua sisi kiri dan kanan pers. dgn bd2 Perencanaan Balok

TIPIKAL KERUNTUHAN BALOK Keruntuhan tarik (under-reinforced)  tulangan baja leleh lebih dulu (daktail) Keruntuhan tekan (over-reinforced)*  beton hancur lebih dulu (regangan beton c mencapai cu = 0.003) sebelum tulangan baja leleh (getas) Keruntuhan berimbang (balanced)  regangan beton c mencapai cu = 0.003 bersamaan dengan lelehnya tulangan baja, s = y = 0.002 *) Keruntuhan tekan sebaiknya dihindari karena lebih getas dan tiba-tiba Perencanaan Balok

Flow Chart Analisis Balok Tul. Tunggal Ya Tidak Ya Tidak Batas atas : rho = 0.75 * rho balance Kondisi ini akan memastikan tulangan leleh pada kondisi ultimit; es (1.8 sampai 2.0) ey pada saat runtuh Tidak Ya Perencanaan Balok

Penyederhanaan Rumus dimana : Mn = Mu/  =  fy/fc Perencanaan Balok

Analisis Balok Menggunakan Tabel Tentukan mutu beton, fc dan mutu baja, fy Hitung rho=As/bw.d Hitung Mu=Mn=nilai tabel (Mu/bw.d2)*bw*d2 Check Mn ≥ Mu rencana Perencanaan Balok

Desain Balok Menggunakan Tabel Hitung momen,Mu dgn metoda analisis struktur Tentukan dimensi balok bw,d Tentukan mutu beton, fc dan mutu baja, fy Hitung Mu/(bw*d) Rho tul. Lihat pd Tabel Lampiran A Manual As = rho * bw * d Perencanaan Balok

Rule of Thumb Dimensi Balok: hb (mm) ~ L/12 (mm) Contoh untuk L=9 m -> hb ~ 750 mm. Terlalu besar, tapi ok sbg start awal untuk menghitung DL Cat: Untuk desain, mulai dengan momen maksimum untuk pendimensian balok. Pilih b sebagai fungsi d b ~ (0.45 to 0.65)*(d) Perencanaan Balok

Validasi Perhitungan = Mu/bd2 Perencanaan Balok

Perencanaan Balok Tulangan Ganda Efek ditambahkan tulangan tekan Meningkatkan panjang lengan momen, jd2 > (jd1) , sehingga Mn >>> Peningkatan momen nominal pengaruhnya tidak signifikan. (Mcgregor) Alasan disediakan tulangan tekan karena rangkak beton dalam daerah tekan beton ditransfer kedalam tulangan tekan, dengan demikian tegangan tekan beton berkurang oleh sebab itu defleksi jangka panjang berkurang Berfungsi mengurangi defleksi jangka panjang,. Meningkatkan daktilitas, hal ini penting untuk daerah gempa atau diperlukan redistribusi momen dalam desain. Merubah mode keruntuhan tekan menjadi tarik, dengan demikian keruntuhan getas dapat dihindari. Kemudahan fabrikasi. Khususnya dalam merangkai tulangan geser Perencanaan Balok

Perencanaan Balok Tulangan Ganda Tinggi tekan beton, a Momen Nominal Mn = As’fy(d-d’) + (As – As’) fy (d- a/2) Regangan tulangan tekan karena rangkak beton dalam daerah tekan beton ditransfer kedalam tulangan tekan, dengan demikian tegangan tekan beton berkurang oleh sebab itu defleksi jangka panjang berkurang + = Bila As` diganti As`= r Ast, maka Mn (Dasar analisis dgn tabel) Perencanaan Balok

Perencanaan Balok Tulangan Ganda Lakukan langkah-langkah untuk mencari momen tulangan tunggal. Tentukan mutu beton, fc dan mutu baja, fy Hitung rho=As/bw.d Hitung Mu=Mn=nilai tabel (Mu/bw.d2)*bw*d2 Check Mn ≥ Mu rencana Mencari faktor pengali momen tulangan tunggal (dalam langkah 1), Kvd Hitung momen nominal tulangan ganda, MnD karena rangkak beton dalam daerah tekan beton ditransfer kedalam tulangan tekan, dengan demikian tegangan tekan beton berkurang oleh sebab itu defleksi jangka panjang berkurang Perencanaan Balok

Contoh Balok Tul. Ganda Material: fc’ = 35 MPa fy = 400 MPa `=50%  Langkah 3: Mencari Nilai Kvd (LAmpiran B.4) Langkah 1: Rasio tulangan Langkah 2: Momen tulangan tunggal, Mns Dari tabel lampiran A.4 diperoleh Mns = 3.717 (MPa) * b * d2 = 500.16 kN m Langkah 4: Momen tulangan ganda, MnD MnD = Mns * Kvd = 500.16 * 1.051 = 525.668 kN m

BALOK “T” Semu dan Sebenarnya Balok T Sebenarnya Balok T Semu jika a (asumsi) ≤ hf, maka dianalisis sebagai balok T semu (balok persegi seperti gambar 4.9b), jika a (asumsi) > hf , maka dianalisis sebagai balok T sebenarnya, seperti dapat dilihat pada gambar 4.9d

BALOK T – TUL. TUNGGAL Dari keseimbangan gaya, diperoleh tinggi tekan beton, a Momen Nominal, Mn Mn = Ccw (d - 0.5 a) + Ccf (d-0.5hf)

Flowchart Balok ‘T’ – Tul. Tunggal  Flowchart Balok ‘T’ – Tul. Tunggal Perencanaan Balok

BALOK T – TUL. GANDA Momen Nominal, Mn Dari keseimbangan gaya, diperoleh tinggi balok desak beton , a adalah tulangan tarik leleh jika tulangan tekan leleh jika. Momen Nominal, Mn Mn = Ccw (d - 0.5 a) + Ccf (d-0.5hf) + Ccs (d – d’)

Flowchart Balok ‘T’ – Tulangan Ganda Perencanaan Balok

Konsep Dasar Kolom*) Perbedaan dasar dari kolom dengan balok adalah bahwa pada kolom di samping momen pada penampang bekerja pula gaya aksial (bisa tekan bisa tarik); Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa biasanya arah dari beban momen bisa berbalik dan/atau berubah (uniaxial dan biaxial bending); Lain dari itu semua asumsi dan ketentuan dasar tetap sama dengan apa yang kita kenal berlaku pada balok yang mengalami beban luar berupa momen lentur.

PENAMPANG KOLOM Penampang kolom yang dibebani momen dan aksial, digambarkan sebagai berikut Keseimbangan gaya pada centroid Momen terhadap centroid penampang

DIAGRAM INTERAKSI Diagram interaksi kolom secara umum dihitung dari serangkaian distribusi regangan yang berkorespondensi dalam penghitungan Pn dan Mn Harga kekuatan penampang bervariasi tergantung dari nilai dari salah satu beban luar yang bekerja  untuk suatu nilai Nn1 tertentu akan didapat nilai Mn1 tertentu, dan sebaliknya untuk suatu nilai Mn2 yang lain akan didapat nilai Nn2 yang lain;

Contoh Diagram Interaksi Kolom Manual

Perencanaan Kolom Dengan Diagram Interaksi Manual Hitung beban terfaktor (Pu , Mu ) dan e untuk kombinasi beban yang relevan Pilih kasus yang berpotensi menjadi penentu Gunakan nilai estimasi h untuk menghitung h, e/h untuk kasus yang menentukan. Gunakan grafik yang sesuai  target g Baca dalam diagram  diperoleh Ag = bh = Lakukan juga untuk kasus-kasus lainnya yang menentukan Pilih dimensi kolom b dan h Jika dimensi terlalu berbeda dari nilai estimasi (step 3), hitung ulang ( e / h ) dan ulang kembali langkah 4 & 5. Revisi Ag jika diperlukan. Pilih tulangan baja , Ast = g b h Gunakan dimensi aktual & ukuran batang untuk mengecek semua kombinasi beban (gunakan grafik atau diagram interaksi). Rencanakan tulangan lateral [selesaikan g]

DESAIN KOLOM LANGSING

Faktor Panjang Efektif, k  k = 1.0 k = 2.0 Bentuk kolom tertekuk ditunjukkan dalam gambar di samping Teoritis Desain k = 0.80 k = 0.65 k = 1.2 k = 2.1 Goyangan Ditahan (Braced) Goyangan Tak Ditahan (Unbraced)

TERIMA KASIH - Akhir Presentasi -