Jembatan Komposit

 

1

Bahan Ajar Ajar Ujian Akhir Semester Mata Kuliah : REKAYASA REKAYASA JEMBATAN (TSP 352) 3 SKS

Dosen Pengampu : Ir. H. Fathus Suza’ ie, S.T.,M.T., IPM., ASEAN Eng  

 A. JEMBATAN KOMPOSIT

1). Analisa Penampang Komposit dengan Metode LRFD Untuk mendesain struktur komposit erdapat 2 metode: - metode ASD ( Allawable Stress Design  )  ) - metode LRFD ( Load Resistance Factor Design ) Metode LRFD jauh lebih rasional, berdasarkan konsep probabilitas yang menggunakan karakteristik statistic dari tahanan dan beban. Metode LRFD lebih konperhensif konperhensif disbanding ASD, ASD, karena itu metode LRFD dianggap lebih andal dalam perencanaan struktur komposit. Pengertian struktur komposit : adalah adalah bentuk struktur yang yang terdiri dari 2 bahan atau lebih yang bekerja bersama  –sama  –sama

dalam menahan beban yang bekerja. Penyatuan prilaku komposit

memungkinkan hanya jika gaya slip / geseran horizontal antara material beton beton dan baja baja tidak terjadi atau bisa ditahan . Bahan Bahan yang berbeda ini disatukan disatukan oleh penghubung geser yang disebut disebut Shear Connector. Penampang komposit terdiri dari pelat beton dan profil baja , yang bekerja bersama sama dalam menahan beban / muatan , dimana harus diperhitungkan nilai bef : jarak antar gelagar utama yang efektif efektif dengan formula sebagai berikut : (lihat gbr 1)

  ( bef )

•

 

= ¼ Bentang balok ( L ).

•

( bef )   ( bef )

= Selebar jarak antara balok profil baja ( S ) untuk b balok alok tengah.  = [ balok tepi.  ] untuk balok

  ( bef )

= 12 x Tebal pelat beton ( d ).

•

•



   

2). Kuat lentur Nominal Kuat lentur nominal balok profil baja (Momen lentur : Mn) untuk profil I-WF ditentukan oleh keberadaan momen lentur dan kondisi batas kelangsingan suatu penampang. penampang. - Kondisi penampang harus memenuhi :

∅ ≥ Mu, dimana : ∅ =           Mu = Momen Ultimit (batas)

- Nilai batas kelangsingan penampang baja profil I-WF (wide flange lebar) untuk pelat badan :

 = ℎ  

,

 =     

dan

dengan kriteria penampang :   =      , dengan

 

2

  ≤  )   (  <  <  )     (  >  )    

- Penampang kompak

: (

- Penampang tidak kompak

:

- Penampang langsing

:

Komponen struktur ko nomomposit dapat dianalisa dengan dengan distribusi tegangan elastis dan plastis. Momen lentur nominal nominal (Mn) dari dari suatu komponen struktur struktur komposit (momen positif positif)) harus ditinjau diselaraskan dengan  

 =       

Bila :

ℎ ≤  ℎ  ≥ 

 , momen kuat lentur lentur nominal berdasarka berdasarkan n distribusi tegangan elastis elastis ∅=0,85      , momen kuat lentur nominal berdasarkan berdasarkan distribusi tegangan plastis plastis ∅=0,90    

B. PERENCANAAN JEMBATAN KOMPOSIT

Contoh perhitungan : a)  

Data Perencanaan : (lihat gbr 3) •

   

Bentang Jembatan Lebar Jembatan Jembatan ( Trotoar + Lantai kendr + trotoar )

 

Kelas Muatan

:A/I

 

Mutu baja

: Bj. 42

•

•

•

- Fy  _

 

•

Fu

: 30 m : (1,0 + 7,0 + 1,0 ) = 9 m

= 250 MPa = 2500 Kg / Cm2 = 420 MPa = 4200 Kg / Cm2

Mutu beton - F’c

= 25 MPa = 250 kg / cm2

 

Elastisitas Baja ( Es) = 200.000 MPa

: 2.000.000 Kg / cm2 

   

Tebal pelat beton lantai kendaraan (t.b)

: 0,22 m = 22 cm

Tebal aspal (t.a)

: 0,1 m = 10 cm

 

Tebal genangan air (t.ar)

: 0,1 m = 10 cm

 

Berat jenis beton (

•

•

•

•

2

: 24,0 kN / m2 

2

: 18,0 kN / m2

 

  ) = 2400 kg /cm Berat jenis aspal (   ) = 1800 kg /cm Berat jenis air ( ) = 1000 kg /cm

 

Jarak antar gelagar memanjang (b)

: 1,6 m

 

Tegangan ijin baja (  ) =

•

 

•

•

•

•

b

a

2

ar

̅

: 10,0 kN / m2

∅   = 0,85 0,85  25 2500 00 kg /cm

2

: 2.125 kg/cm2 

 

3

 

Gelagar Induk / gelagar gelagar memanjang dipakai Baja profil profil I-WF ( I wide wide flens =

•

28 ,  , dengan data : (lihat tabel Profil Konstruksi sayap lebar) lebar)  : IWF 900 x 300 x 16 x 28 Baja Ir. Rudy Gunawan hal 20)

Zx  = 9.140,00 cm 3 Zy = 843 cm i x = 36,4 cm

Ix = 411.000 cm

3  

4

4

Iy = 12.600 cm   h = 900 mm

i y = 8,39 cm

b = 300 mm

G = Weight = 243 kg/m

tf   = 28 mm

F = As = 309,8 cm 2 

tw = 16 mm

Pertanyaan : Selidiki apakah apakah penampang komposit komposit cukup kuat menahan bebaan bebaan –  beban  beban yang bekerja dalam kondisi distribusi tegangan elastis ?   Jawab 1).

:

Analisa Pembebanan (diambil pias 1 m) : 1.1. Beban Mati ( Dead Load = DL )   Berat pelat lantai kendaraan = t.b x b x 1 x

•

  Berat  aspal = t.a x b x 1 x

•



a

  Berat Railing

•

b

= 0,22 x1,6 x1 x 24 = 8,448 kN /m  

= 0,1 x 1,6 x 18

  Berat genangan air = t.ar x b x 1 x

•





ar

= 2,880 kn/m

= 0,1 x 1,6 x 1 x 10

= 1,600 kN/m

∅ 3,5 inch

= 0,06 kN/m

Memanjang G = 243 kg/m’   Berat sendiri Gelagar Induk / Memanjang

= 2,43 kN/m’  

•

………………………………………………………………………………………………………………………   Total beban mati (q DL   ) DL 

1⁄  x q   x x L  = 1⁄  x 15,418 x 30  =1.734,52 kN m 8 8  .7,  . .   = 8.162,45 cm  W  =  = Z =  =   . ⁄  

Momen akibat beban mati (M) = 1.2 Dimensi Profil Baja Tegangan ijin

̅ =

  

= 15,418 kN/m DL  DL 

 2 

2 

 3

x  x 



Digunakan Profil Baja : IWF 900 x 300 x 16 x 28 Zx = 9.140,00 cm 3   > Z = Wx = 8.162,45 cm  3 ( Ok = profil aman ! )

1.3. Cek kriteria penampang : hw = 900 – 900 – 2  2 (28) = 844 mm

ℎ  ≤ .    √ 

  ≤ .    √ 

52,75 

< 106 106,2,255 55 (  ) 

penampang kompak

 

4

2). Analisa Penampang Komposit Pada Kondisi Elastis. 2.1. Sifat –  sifat  sifat Elastis Penampang Transformasi. EC = 0.041 x 2400 n=

1,5

= 24.102,98 MPa

28,3 5    = . =√ 25  .,

≈ 8,0

2.2. Menentukan Lebar efektif efektif pelat beton beton lantai kendaraan. kendaraan. - Tebal pelat (d : 22 cm)

bef = 12 x 22 = 264 cm

- Bentang balok (L : 3000 cm )

bef = ¼ x 3000 cm = 750 cm

- Jarak antar balok / gelagar memanjang ( 1,6 m )

bef = 160 cm

Diambil nilai nilai yang paling kecil kecil bef = 160 cm 2.3. Menentukan letak garis garis netral pada pada Kondisi Elastis. Elastis.

    = ,  = 0,20 m    ,    A ttrr  =   x tb =   x 0,22 = 0,044 m 2   +  (  +   )  .      Y nnaa =  As = F = 243 cm2    + 

b tr = •

•

= 

= 0,0243 m2 , D = h = 0,90 m

,    , +, (, +     ,)  = 0,34138 m = , + ,

341, 341,38 38 mm ≈ 341   

 

 Y nnaa = 309 mm > tb = 220 mm, maka garis netral (g.n) ada di badan profil baja        + I  + As    I tr  =   + A ttrr   x

[  −] −         + 440 34,1−   + 411.000 + 309,8 [ 22−34,1]   =    = 998865,69

cm4

= 998865 x 10  

4

≈ 9,989 x 10  mm

 mm4 

9

2.4. Modulus penampang transformasi. (lihat gbr 2)  Ys = D + tb – tb – Yna  Yna = 900 + 220 – 220  – 341  341 = 779 mm  mm    Yc = Yna – Yna – ½  ½ tb = 341 341 –  – ½  ½ x 220 = 231 mm   = ,    = 0.04324 x 10 9 mm3  = 4,324 x 107 mm3 Strc =

    = ,    = 0,01282 x 10 9 mm3 = 1,282 x 107 mm3 Strs =  77

Kapasitas momen kuat lentur ( positif ) dari penampang yang dapat menahan beban yang bekerja pada penampang komposit adalah nilai yang terkecil dari :

 

5

 

Mnx1 = 0,85 F’c x n x Strc = 0,85 x 250

•

= 73,508 x 10 7 kg mm

 

=  73,508 x 10

Mnx2 = Fy x Strs = 2500

•

8

    7 3 7 3  x 8 x 4,324 x 10 mm  = 7350,8 x 10   mm

≈

N mm  7,351 x109 N mm

  7 3 7 3   x 1,282 x 10 mm  = 3205 x 10     mm  

≈

= 32,05 x 107 kg mm = 32,05 x10 8 N.mm  3,205 x 109 N.mm Mnx = 3,205 x 109 N mm ( nilai yang terkecil) Mn =  Mnx dimana

∅ = 0,85           

∅.

Mn =

0,85  3,205 x 10  kN mm = 6

2,724 x 103 kN m

≈ 2724,0 kN m

1.5.  Momen Ultimit ( momen batas) :   Momen Ultimate (Mu) = Mn > Mu

1⁄8 x q

bs x

L2 =

1⁄8 x 15,426 x (30)  = 1.735,42 kN m   2

2.724,0 kN m > 1.735,42 kN m 272,40 t m > 173,54 t m

Dalam satuan t m

0k ! Aman  

Kesimpulan : Penampang komposit aman terhadap distribusi tegangan pada kondisi ko ndisi Elastis

Konversi : 1 MPa 1 kN 10 kN 1 kN 1 Kg

2

= 10 Kg/cm = 100 Kg = 1.000 Kg = 1 ton = 1.000 N = 10 N

1m 1m2 1cm 1cm2

= 100 cm = 1000 mm = 104 cm2 = 106 mm2 = 10 mm = 100 mm2

 

6

UNIVERSITAS ACHMAD YANI BANJARMASIN

Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Ujian Akhir Semester Genap T A : 2020 / 2021 Mata Kuliah Program Studi / Kelas Hari / tgl Waktu

:  Rekayasa Jembatan (TSP 352) 3 SKS   : S1 Teknik Sipil /  Reguler dan Non Reguler   : Rabu / 05 Juni 2021 : dikerjakan dirumah, dikumpul tgl 09 Juni 2021, di kumpul dikampus atau dikirim ke alamat alamat rumah, Copy / Scan Kartu Ujian Ujian : Online :  Ir. H. Fathus Suza’ ie, ie, S.T., M.T., IPM, ASEAN Eng

Sifat Ujian Dosen Pengampu

Data Perencanaan Jembatan Komposit sebagai berikut :  

   

•

•

   

•

•

 

•

             

•

•

•

•

•

•

•

Bentang Jembatan Lebar Jembatan Jembatan (Trotoar + Lantai kend + trotoar) : (1,0 + 7,0 + 1,0 ) Kelas Muatan Mutu baja - Fy = 250 MPa  _ Fu = 420 MPa Mutu beton - F’c = 25 Mpa Elastisitas Baja (Es) = 200.000 MPa Tebal pelat beton lantai kendaraan (tb) Tebal aspal Tebal genangan air Berat jenis beton (  b ) = 2400 kg /cm2 Berat jenis aspal ( a ) = 2000 kg /cm2 Berat jenis air ( ar ) = 1000 1000 kg /cm2



   

: 20 m :9m :A/I : Bj. 42 : 2500 Kg / Cm2 : 4200 Kg / Cm2 : 250 kg / cm 2 : 2.000.000 Kg / cm2  : 0,22 m = 22 cm : 0,12 m = 12 cm : 0,12 m = 12 cm : 24,0 kN / m2  : 20,0 kN / m2 : 10,0 kN / m2

Jarak antar gelagar memanjang (b) : 1,2 m Tegangan ijin baja (  ) =  kg /cm2 : 2.125 kg/cm2  Gelagar Induk / gelagar memanjang dipakai baja profil I-WF (I-wide flenge : sayap lebar) :  I- WF 500 x 300 x 11 x 18 dengan data - data profil seperti dibawah ini : Zx  = Wx = 2910 2910 cm 3 Jx = Ix = 71000 cm 4 Zy = Wy = 541 cm 3  Jy = Iy = 8110 cm 4  i x = 20,8 cm D = h = 488 mm i y = 7,04 cm B = b = 300 mm G = Weight = 128 kg/m tf   = 18 mm mm 2 F = As = 163,5 cm   tw = 11 mm Pertanyaan : Selidiki apakah penampang komposit komposit cukup kuat menahan beban  –   beban yang bekerja dalam kondisi kondisi distribusi distribusi tegangan tegangan elastis dan gambarkan denah rencana jembatan tersebut.

     

•

•

•

̅

∅   = 0,85 0,85  2500 2500

 

7

UNIVERSITAS ACHMAD YANI BANJARMASIN

Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Ujian Akhir Semester Genap Tahun Akademik 2020 / 2021 PROBLEM SET PENGANTI UJIAN TENGAH SEMESTER (UTS) (UTS )  Mata Kuliah Prodi / Kelas Tenggang waktu

: Rekayasa Jembatan (TSP 352) 3 SKS   : S 1 Teknik Sipil / Reguler & Non Reguler : terserah anda , ingat dikumpul paling lambat 09 Juni 2021  bersama jawaban Ujian Akhir Semester Genap TA 2020 / 2021 : Ir. H.  H. Fathus Suza’ie, S.T., M.T., IPM., ASEAN Eng.  Eng. 

Dosen Pengampu

SOAL PERENCANAAN JEMBATAN TYPE I Diketahui : Sebuah jembatan dengan data  –  data  data perencanaan sebagai berikut :

               

•

Bentang jembatan

= 24 m

•

Lebar jembatan

=9m

•

Jarak gelagar memanjang

= 1,2 m

•

Jarak gelagar melintang

=4m

•

Muatan

= tanpa trotoar

•

Tebal plat lantai

= 20 Cm

•

Tebal aspal

= 10 Cm

•

Data –  data  data lain yang masih kurang silahkan di asumsikan sendiri

Pertanyaan :

(Lantai Tentukan Momen Maksimum rencana dapat dipikul   oleh :  LK“Analisa Kendaraan), Gelagar Memanjang dan yang Gelagar Melintang dengan Statika”   berdasarkan Peraturan Pembebanan Statika” Pembebanan Jembatan untuk Jalan Raya 1987 (PPJJR 1987) 

Ingat !!!!! Dikumpul : Rabu, tgl 09 Juni 2021 bersama jawaban soal UAS, kirim kealamat rumah Via Pos tercatat atau Kilat Khusus, Khusus, TIKI , JNE atau Jt Express, Express, boleh juga di Kampus waktu setempat setempat jam 14.30 Wit, Alamat rumah :  Jl Perdagangan , Komplek HKSN Permai Permai Blok 9 B / 404 RT 28 RW 01 Kelurahan Alalak Utara, Kecamatan Banjarmasin Utara, Kota Banjarmasin, 70125.  Nilai Akhir ( NA ) =

    +      +

 

8