Box Culvert

A. DATA STRUKTUR ATAS

lebar box sisi dalam tinggi box sisi dalam tebal plat atas tebal plat dinding tebal plat bawah lebar saluran lebar jalan (jalur lalulintas)

I H h1 h2 h3 L B1

tebal selimut beton tebal slab rigid pavement tebal lapisan aspal + overlay tinggi genangan air hujan

B. BAHAN STRUKTUR Mutu beton kuat tekan beton modulus elastik angka poison modulus geser koefisien muai panjang untuk beton

ts ts ta th

K fc' =0.83*K/10 Ec=4700*√fc' u G=Ec/[2*(1+u)] α

Mutu Baja untuk baja tul. Dengan dia > 12mm tegangan leleh baja untuk baja tul. Dengan dia < 12mm tegangan leleh baja Spesific Grsfity berat berat berat berat

beton bertulang beton tidak bertulang (rabat) aspal padat jenis air

U fy=U*10 U fy=U*10

wc wc' wa ww

C. ANALISIS BEBAN 1. berat sendiri (MS) berat sendiri (self weigh) adalah berat bahan dari bagian saluran yang merupakan elemen struktur elemen non sruktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Beban berat sendiri dihitung sbb: berat sendiri rigid pavemen berat sendiri saluran

QMS=h1*I*wc QMS=h2*I*wc QMS

Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS) VMS= 1/2 QMS*L MMS=1/8 QMS*L^2

2. Beban mati tambahan faktor beban ultimit : beban mati tambahan (superimposed dead load)adalah berat seluruh bagian yang menimbulkan s pada salutan yang merupakan elemen non-struktural dan mungkin besarnya berubah selama umu saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti : 1. penambahan lapisan aspal (overlay) dikemudian hari 2. genangan air hujan jika sistem drainase tidak bekerja dengan baik, Panjang bentang saluran :

beban mati tambahan pada saluran No. Jenis Lebar (m) Lebar (m) 1 Lap. Aspal+overlay 2 Air hujan

Tebal (m)

3.7 m 3.7 m

0.05 0.05

gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA) V MA M MA

= =

1/2*Q MA*L 1/8*Q MA*L^2

4. BEBAN LALU LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor beban ultimit : K TD = 1 beban kendaraan yang berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (distributed Load), UD dan beban garis (Knife Edge Load) KEL seperti pada gambar 1 UDL mempunyai intensitas q (kPA) yang besarnya tergantung pada panjang bentang L yang dibeba pada gambar 2 atau dinyatakan sbb: q= q=

8 8*(0.5+15/L)

kPa kPa

untuk L < 30 untuk L > 30

untuk panjang bentang,

L= 11 m q= 8 kPa KEL Mempunyai intensitas p= 44 kN/m faktor beban dinamis (Dinamic Load Alowance) diambil sbb: 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

Lebar Saluran

s DLA beban lajur pada saluran Q TD = q * s P TD = (1+DLA)*p*s gaya geser dan momen akibat beban lajur "D" V TD= 1/2*(QTD*L+PTD) MTD= 1/8*QTD*L^2+1/4*PTD*L 4.2 BEBAN TRUK "T" (TT) faktor beban ultimit :

K=

= = = =

3.7 0.4 29.6 227.92

= =

168.72 261.479

1

beban hidup pada slab rigid diambil diambil berupa beban roda ganda oleh truk (beban T) yang besarnya, T=

gaya geser maksimum akibat beban T momen maksimum akibat beban T

80

V TT = M TT=

gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T". gaya geser maksimum akibat beban D V TT = momen maksimum akibat beban D M TT= 5. kombinasi beban ultimate No. jenis beban

faktor beban

1 Berat sendiri (MS) 2 beban mati ambahan (MA) 3 beban lajur "D" (TD) KOMBINASI MOMEN ULTIMATE No. jenis beban

1.3 ok 1.3 ok 1 ok

faktor beban

1 Berat sendiri (MS) 2 beban mati ambahan (MA) 3 beban lajur "D" (TD/TT)

KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE No. jenis beban

komb

faktor beban

Komb. M Mu kNm kNm 1.3 290.4847 377.63009375 1.3 10.06728 13.087468875 1 261.479 261.479 652.19656263

M kN

Komb. Mu kN

1 Berat sendiri (MS) 2 beban mati ambahan (MA) 3 beban lajur "D" (TD/TT) Momen Ultimate rencana saluran Gaya geser ultimate rencana saluran

1.3 314.0375 1.3 10.88355 1 168.72 Mu = Vu =

6. TULANGAN ARAH X lebar plat fondasi yang ditinjau b= tebal plat pondasi h= jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton d'= tebal efektif plat d = h-d' kuat tekan beton fc'= kuat leleh baja tulangan fy modulus elastis baja Es faktor distribusi tegangan beton β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) = faktor reduksi kekuatan lentur φ R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]= Mn = Muy/φ = Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = Rn < R max ---> rasio tulangan yang diperlukan , ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] = Rasio tulangan minimum rasio tulangan yang digunakan rasio tulangan yang diperlukan diameter tulangan yang digunakan jarak tulangan yang diperlukan jarak tulangan maksimum jarak tulangan yang digunakan digunakan tulangan luas tulangan terpakai

408.24875 14.148615 168.72 591.117365

D

3700 350 30 320 20.75 390 200000 0.85 0.023297397 0.8 5.4980533316 815.24570328 2.1517253571 OK 0.0059024191

ρ min = 0.0025 ρ = 0.0059024191 As = ρ*b*d = 6988.4642588 D = 19 s = π /4* D^2*b/As = 150.03646884 s Max = 350 s = 200 19 200 As = π /4* D^2*b/s = 5242.6225

7. TULANGAN ARAH Y lebar plat fondasi yang ditinjau b= tebal plat pondasi h= jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton d'= tebal efektif plat d = h-d' kuat tekan beton fc'= kuat leleh baja tulangan fy modulus elastis baja Es faktor distribusi tegangan beton β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) = faktor reduksi kekuatan lentur φ R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]=

3700 350 30 320 20.75 390 200000 0.85 0.023297397 0.8 5.4980533316

Mn = Muy/φ = Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = Rn < R max ---> rasio tulangan yang diperlukan , ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] = Rasio tulangan minimum rasio tulangan yang digunakan rasio tulangan yang diperlukan diameter tulangan yang digunakan jarak tulangan yang diperlukan jarak tulangan maksimum jarak tulangan yang digunakan digunakan tulangan luas tulangan terpakai

D

815.24570328 2.1517253571 OK 0.0059024191

ρ min = 0.0025 ρ = 0.0059024191 As = ρ*b*d = 6988.4642588 D = 12 s = π /4* D^2*b/As = 59.84834214 s Max = 250 s = 200 12 200 As = π /4* D^2*b/s = 2091.24

= = = = = = =

3m 6m 0.35 m 0.35 m 0.35 m 3.7 m 11 m

6.7

= = = =

0.03 m 0m 0.05 m 0.05 m

= = = = = =

250 20.75 Mpa 21409.52 Mpa 0.2 8920.633 Mpa 1.0.E-05 /◦C

= = = =

39 390 Mpa 24 240 Mpa

= = = =

25 kN/M3 24 kN/M3 22 kN/M3 9.8 kN/M3

K MS = 1.3 merupakan elemen struktural, ditambah dengan sendiri dihitung sbb: = = =

= =

0 kN/m 169.75 kN/m 169.75 kN/m

314.0375 kN 290.4847 kNm

KMA= 1.3 bagian yang menimbulkan suatu beban sarnya berubah selama umur saluran.

L=

11 m

Berat (kN/m3) 22 9.8 QMA

= =

beban (kN/m) 4.07 1.813 5.883

10.88355 kN 10.06728 kNm

gi rata (distributed Load), UDL

njang bentang L yang dibebani lalu lintas seperti

m kN/m kN kN kNm

kN

1/2* P TT = 1/2*P TT *1/2*L

ambil yg dan beban "T". 168.72 kN 261.479 kNm

40 kN 74 kNm

652.1966 kNm 591.1174 kN

mm mm mm mm mpa mpa mpa

kNm

0.017473 20688.08858 = = mm2 mm mm mm mm mm2

mm mm mm mm mpa mpa mpa

2960 As 0.59% p

kNm

mm2 mm mm mm mm

2960

mm2

30%

A. DATA STRUKTUR ATAS

lebar box sisi dalam tinggi box sisi dalam tebal plat atas tebal plat dinding tebal plat bawah lebar saluran lebar jalan (jalur lalulintas)

I H h1 h2 h3 L B1

tebal selimut beton tebal slab rigid pavement tebal lapisan aspal + overlay tinggi genangan air hujan

B. BAHAN STRUKTUR Mutu beton kuat tekan beton modulus elastik angka poison modulus geser koefisien muai panjang untuk beton

ts ts ta th

K fc' =0.83*K/10 Ec=4700*√fc' u G=Ec/[2*(1+u)] α

Mutu Baja untuk baja tul. Dengan dia > 12mm tegangan leleh baja untuk baja tul. Dengan dia < 12mm tegangan leleh baja Spesific Grsfity berat berat berat berat

beton bertulang beton tidak bertulang (rabat) aspal padat jenis air

U fy=U*10 U fy=U*10

wc wc' wa ww

C. ANALISIS BEBAN 1. berat sendiri (MS) berat sendiri (self weigh) adalah berat bahan dari bagian saluran yang merupakan elemen struktur elemen non sruktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Beban berat sendiri dihitung sbb: berat sendiri rigid pavemen berat sendiri saluran

QMS=h1*I*wc QMS=h2*I*wc QMS

Gaya geser dan momen akibat berat sendiri (MS) VMS= 1/2 QMS*L MMS=1/8 QMS*L^2

2. Beban mati tambahan faktor beban ultimit : beban mati tambahan (superimposed dead load)adalah berat seluruh bagian yang menimbulkan s pada salutan yang merupakan elemen non-struktural dan mungkin besarnya berubah selama umu saluran dianalisis harus mampu memikul beban tambahan seperti : 1. penambahan lapisan aspal (overlay) dikemudian hari 2. genangan air hujan jika sistem drainase tidak bekerja dengan baik, Panjang bentang saluran :

beban mati tambahan pada saluran No. Jenis Lebar (m) Lebar (m) 1 Lap. Aspal+overlay 2 Air hujan

Tebal (m)

2.56 m 2.56 m

0.05 0.05

gaya geser dan momen akibat beban tambahan (MA) V MA M MA

= =

1/2*Q MA*L 1/8*Q MA*L^2

4. BEBAN LALU LINTAS 4.1. BEBAN LAJUR "D" (TD) Faktor beban ultimit : K TD = 1 beban kendaraan yang berupa beban lajur "D" terdiri dari beban terbagi rata (distributed Load), UD dan beban garis (Knife Edge Load) KEL seperti pada gambar 1 UDL mempunyai intensitas q (kPA) yang besarnya tergantung pada panjang bentang L yang dibeba pada gambar 2 atau dinyatakan sbb: q= q=

8 8*(0.5+15/L)

kPa kPa

untuk L < 30 untuk L > 30

untuk panjang bentang,

L= 27 m q= 8 kPa KEL Mempunyai intensitas p= 44 kN/m faktor beban dinamis (Dinamic Load Alowance) diambil sbb: 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

Lebar Saluran

s DLA beban lajur pada saluran Q TD = q * s P TD = (1+DLA)*p*s gaya geser dan momen akibat beban lajur "D" V TD= 1/2*(QTD*L+PTD) MTD= 1/8*QTD*L^2+1/4*PTD*L 4.2 BEBAN TRUK "T" (TT) faktor beban ultimit :

K=

= = = =

2.56 0.4 20.48 157.696

= =

105.0624 117.702656

1

beban hidup pada slab rigid diambil diambil berupa beban roda ganda oleh truk (beban T) yang besarnya, T=

gaya geser maksimum akibat beban T momen maksimum akibat beban T

80

V TT = M TT=

gaya geser dan momen yang terjadi akibat pembebanan lalu-lintas, diambil yg memberikan pengaruh terbesar terhadap saluran di antara beban "D" dan beban "T". gaya geser maksimum akibat beban D V TT = momen maksimum akibat beban D M TT= 5. kombinasi beban ultimate No. jenis beban

faktor beban

1 Berat sendiri (MS) 2 beban mati ambahan (MA) 3 beban lajur "D" (TD) KOMBINASI MOMEN ULTIMATE No. jenis beban

1.3 ok 1.3 ok 1 ok

faktor beban

1 Berat sendiri (MS) 2 beban mati ambahan (MA) 3 beban lajur "D" (TD/TT)

KOMBINASI GAYA GESER ULTIMATE No. jenis beban

komb

faktor beban

Komb. M Mu kNm kNm 1.3 44.82662 58.2746112 1.3 3.334472 4.334813184 1 117.7027 117.702656 180.31208038

M kN

Komb. Mu kN

1 Berat sendiri (MS) 2 beban mati ambahan (MA) 3 beban lajur "D" (TD/TT) Momen Ultimate rencana saluran Gaya geser ultimate rencana saluran

1.3 70.0416 1.3 5.210112 1 105.0624 Mu = Vu =

6. TULANGAN ARAH X lebar plat fondasi yang ditinjau b= tebal plat pondasi h= jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton d'= tebal efektif plat d = h-d' kuat tekan beton fc'= kuat leleh baja tulangan fy modulus elastis baja Es faktor distribusi tegangan beton β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) = faktor reduksi kekuatan lentur φ R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]= Mn = Muy/φ = Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = Rn < R max ---> rasio tulangan yang diperlukan , ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] = Rasio tulangan minimum rasio tulangan yang digunakan rasio tulangan yang diperlukan diameter tulangan yang digunakan jarak tulangan yang diperlukan jarak tulangan maksimum jarak tulangan yang digunakan digunakan tulangan luas tulangan terpakai

91.05408 6.7731456 105.0624 202.8896256

D

2560 200 20 180 29.05 390 200000 0.85 0.0326163559 0.8 7.6972746643 225.39010048 2.7173767901 OK 0.0074000905

ρ min = 0.0025 ρ = 0.0074000905 As = ρ*b*d = 3409.9616878 D = 16 s = π /4* D^2*b/As = 150.86902643 s Max = 200 s = 200 16 200 As = π /4* D^2*b/s = 2572.288

7. TULANGAN ARAH Y lebar plat fondasi yang ditinjau b= tebal plat pondasi h= jarak pusat tulangan terhadap sisi luar beton d'= tebal efektif plat d = h-d' kuat tekan beton fc'= kuat leleh baja tulangan fy modulus elastis baja Es faktor distribusi tegangan beton β1 ρb=β1*0.85*fc'/fy*600/(600+fy) = faktor reduksi kekuatan lentur φ R max =0.75*ρb*fy*[1-1/2*0.75*ρb*fy/(0.85*fc')]=

2560 200 20 180 29.05 390 200000 0.85 0.0326163559 0.8 7.6972746643

Mn = Muy/φ = Rn = Mn *10^6/ (b*d^2) = Rn < R max ---> rasio tulangan yang diperlukan , ρ= 0.85*fc'/fy*[1-√{1-2*Rn/(0.85*fc')}] = Rasio tulangan minimum rasio tulangan yang digunakan rasio tulangan yang diperlukan diameter tulangan yang digunakan jarak tulangan yang diperlukan jarak tulangan maksimum jarak tulangan yang digunakan digunakan tulangan luas tulangan terpakai

D

225.39010048 2.7173767901 OK 0.0074000905

ρ min = 0.0025 ρ = 0.0074000905 As = ρ*b*d = 3409.9616878 D = 16 s = π /4* D^2*b/As = 150.86902643 s Max = 200 s = 200 16 200 As = π /4* D^2*b/s = 2572.288

= = = = = = =

2.2 m 1.6 m 0.2 m 0.18 m 0.18 m 2.56 m 27 m

1.98

= = = =

0.02 m 0.25 m 0.05 m 0.05 m

= = = = = =

350 29.05 Mpa 25332.08 Mpa 0.2 10555.04 Mpa 1.0.E-05 /◦C

= = = =

39 390 Mpa 24 240 Mpa

= = = =

25 kN/M3 24 kN/M3 22 kN/M3 9.8 kN/M3

K MS = 1.3 merupakan elemen struktural, ditambah dengan sendiri dihitung sbb: = = =

= =

16 kN/m 38.72 kN/m 54.72 kN/m

70.0416 kN 44.82662 kNm

KMA= 1.3 bagian yang menimbulkan suatu beban sarnya berubah selama umur saluran.

L=

27 m

Berat (kN/m3) 22 9.8 QMA

= =

beban (kN/m) 2.816 1.2544 4.0704

5.210112 kN 3.334472 kNm

gi rata (distributed Load), UDL

njang bentang L yang dibebani lalu lintas seperti

m kN/m kN kN kNm

kN

1/2* P TT = 1/2*P TT *1/2*L

ambil yg dan beban "T". 105.0624 kN 117.7027 kNm

40 kN 51.2 kNm

180.3121 kNm 202.8896 kN

mm mm mm mm mpa mpa mpa

kNm

0.024462 11272.21 = = mm2 mm mm mm mm mm2

mm mm mm mm mpa mpa mpa

1152 As 0.74% p

kNm

mm2 mm mm mm mm mm2