MANUAL PERENCANAAN BETON BERTULANG UNTUK JEMBATAN

1. MANUAL PERENCANAAN BETON BERTULANG UNTUK JEMBATAN

2. 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.

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

4. 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.

5. STRUKTUR JEMBATAN • struktur atas jembatan (superstructure) • struktur bawah jembatan (substructure) • Fondasi

6. KOMPONEN STR. ATAS PELAT GELAGAR DIAFRAGMA

7. STRUKTUR BAWAH Jenis pilar (pier) Jenis pangkal

8. Bagan Elemen Struktur

9. 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.

10. 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

11. 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

12. Panduan Perencanaan Pembebanan Rencana Beban Permanen • Berat sendiri (baja tulangan, beton, tanah) • Beban mati tambahan (aspal) • Pengaruh penyusutan dan rangkak • Tekanan tanah Perhitungan pembebanan rencana, mengacu pada BMS’92 bagian 2 revisi SK.SNI T-02-2005, meliputi: 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

13. Panduan Perencanaan Beban Lalu Lintas • Beban garis (KEL): P = 49 kN/m, DLA = 0.4 untuk L < 50 m • Beban Merata (UDL): L < 30 meter, q = 9.0 kPa L > 30 meter, q = 9.0 x ( 0,5 + 15/L ) kPa • 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

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

15. Panduan Perencanaan Kombinasi Pembebanan (WSD)

16. Panduan Perencanaan Kombinasi Pembebanan (SLS)

17. Panduan Perencanaan Kombinasi Pembebanan (ULS)

18. Panduan Perencanaan Faktor Beban LFRD

19. 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

20. Perencanaan Balok Tul. Tunggal b 0.85f’c cu = 0.003 a/2 a Cc c g.n. d u jd = (d-a/2) h Mu As As Ts = Asx fy s > y Kondisi keseimbangan. Sederhanakan dgn membagi kedua sisi kiri dan kanan pers. dgnbd2 Perencanaan Balok

21. 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

22. Flow Chart Analisis Balok Tul. Tunggal Ya Tidak Ya Tidak Tidak Ya Perencanaan Balok

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

24. 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

25. 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

26. 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 bsebagai fungsi d • b ~ (0.45 to 0.65)*(d) Perencanaan Balok

27. Validasi Perhitungan = Mu/bd2 Perencanaan Balok

28. 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 • 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

29. = + Perencanaan Balok Tulangan Ganda • Tinggi tekan beton, a • Momen Nominal • Mn = As’fy(d-d’) + (As – As’) fy (d- a/2) • Regangan tulangan tekan Bila As` diganti As`= r Ast, maka Mn (Dasar analisis dgn tabel) Perencanaan Balok

30. 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 Perencanaan Balok

31. 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

32. BALOK “T” Semu dan Sebenarnya • 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 Sebenarnya Balok T Semu

33. 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)

34. FlowchartBalok ‘T’ – Tul. Tunggal  Perencanaan Balok

35. BALOK T – TUL. GANDA 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’)

36. FlowchartBalok ‘T’ – Tulangan Ganda Perencanaan Balok

37. 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.

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

39. 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;

40. Contoh Diagram Interaksi Kolom Manual

41. 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 bdan 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]

42. DESAIN KOLOM LANGSING

43. Goyangan Ditahan (Braced) Goyangan Tak Ditahan (Unbraced)    Bentuk kolom tertekuk ditunjukkan dalam gambar di samping Teoritis k = 0.5 k = 1.0 k = 0.70 k = 2.0 k = 1.0 k = 2.0 k = 0.65 k = 1.0 k = 0.80 k = 2.0 k = 1.2 Desain k = 2.1 Faktor Panjang Efektif, k

44. TERIMA KASIH - Akhir Presentasi -