3
GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : http://library.gunadarma.ac.id 1 PLANNING STRUCTURAL COMPOSITES STEEL BRIDGE WITH BEAM CASTELLATED PROFILE Banu Adhibaswara (10307056) Abstract—PLANNING STRUCTURAL COMPOSITES STEEL BRIDGE WITH BEAM CASTELLATED PRO- FILE Banu Adhibaswara Undergraduate Program, 2011 Gunadarma University http://www.gunadarma.ac.id Key Words: Bridge, Composite Beam, Castellated Beam AB- STRACT : As good engineer within design the bridge struc- ture not only based on safety and safely principle, but also must concerned about functional aspect of material used. Using steel profile efficiently in composite bridge system is one of the ways to support that functional aspect. Castel- lated beam can be categorized as special profile, because of its form bringing in esthetic and mechanical efficiency, as well as increasing moment capacity. This beam profile is used rarely in Indonesia because it is a new innovation, so it may be possible to be a good alternative within design com- posite bridge system. Because of that, this undergraduate thesis will design about the composite bridge system safely, comfortably and efficiently which are used castellated beam profile. Based on structural analysis, it can be concluded that 16 meters bridge is suitable to use castellated beam profile with hole length is 28,5 in, hole height is 20 in, web post is 8,5 in and hole angle about 45o. The calculation of bridge deflection is 0,812 cm, acceding to its condition about 2 cm. Penamaan File: 10307056 I. Chapter 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Tanggung jawab dari seorang perencana struktur tidak hanya berupa desain struktur bedasarkan prinsip kea- manan dan kenyamanan, namun juga harus memper- hatikan aspek kebutuhan fungsional dari material dan ba- han yang digunakan. Salah satu bentuk perhatian ter- hadap material yang digunakan adalah penggunaan profil baja sebagai balok jembatan yang berbeda dibandingkan penggunaan profil baja pada umumnya. Castellated beam termasuk salah satu jenis material baja yang dapat dikat- egorikan sebagai profil istimewa dalam dunia teknik sipil, karena selain bentuknya yang memiliki nilai estetika terny- ata profil ini juga memiliki beberapa kelebihan ditinjau dari segi kekuatannya. Kelebihan utama dari castellated beam adalah berupa peningkatan kekuatan bedasarkan ke- naikan lengan momen (depth) dari penampang tersebut. Para pakar teknik telah berupaya untuk mengembangkan material dan pelatihan terhadap desain dan konstruksi dari castellated beam. Salah satu pengembangan yang di- lakukan adalah pada pertengahan tahun 1930. Seorang ahli teknik asal Argentina, Geoffrey Murray Boyd, mene- mukan sebuah inovasi pada balok yang diberi nama Boyd Beam (Knowles, 1991). Seiring dengan berkembangnya waktu berbagai penelitian dan pengembangan terus di- lakukan hingga pada akhirnya dihasilkan sebuah balok dengan profil baru yang diberi nama castellated beam. Se- cara singkat castellated beam dibuat dengan cara 1 memotong bagian badan dari baja profil I atau wide flange dengan pola gerigi gergaji (zig zag) di sepanjang bentang profil tersebut. Kemudian masing masing bagian tersebut disambung dengan las di salah satu ujungnya se- hingga dihasilkan penampang baru. Gambar 1.1 Proses Fabrikasi dari Castellated Beam Melihat dari berbagai hal tersebut, penulis merasa tertarik untuk mengembangkan profil castellated beam ini dalam suatu perencanaan struk- tur jembatan dalam tulisan tugas akhir. Penggunaan castellated beam diharapkan akan membuat desain jem- batan lebih efisien dibandingkan dengan penggunaan profil baja lain. Penggunaan profil ini masih sangat jarang di- gunakan di Indonesia karena merupakan inovasi yang ter- bilang baru sehingga memungkinkan untuk menjadi....... For further detail, please visit UG Library (http://library.gunadarma.ac.id) II. Chapter 2 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 UMUM Jembatan adalah suatu infrastruktur yang menghubungkan dua atau lebih daerah yang dipisahkan oleh sungai, jurang, jalan raya, rel kereta api atau bahkan selat yang memisahkan antar pulau. Suatu perencanaan jembatan yang baik harus memenuhi beberapa aspek, yaitu sebagai berikut: 1. Memiliki nilai fungsional a) Sebagai penghubung dari dua lokasi atau lebih, yang terhalang oleh keadaan tertentu. b) Cukup kuat menahan berat sendiri konstruksi jembatan serta beban hidup/kendaraan, beban angin, beban gempa, tekanan air pada pilar serta abutment jembatan dan lain lain. c) Perubahan bentuk atau lendutan masih dalam toleransi yang diizinkan. 2. Mempunyai nilai estetika As- pek estetika ini merupakan keindahan konstruksi bangu- nan jembatan itu sendiri serta keserasian konstruksi jem- batan yang dibangun dengan bangunan bangunan disek- itarnya. 3. Bernilai ekonomis. Dalam membangun su- atu jembatan aspek ekonomi harus ditinjau dan diperhi- tungkan dengan cermat, apalagi jika modal untuk mem- bangun tersebut 6 merupakan modal pinjaman, sehingga harus diper- hatikan layak atau tidak jembatan tersebut. Jembatan sendiri memiliki berbagai macam klasifikasi baik berdasar bentuk struktur, panjang bentangan maupun tipe material yang digunakan. Salah satu jenis jembatan yang cukup populer dan sederhana adalah jembatan baja komposit. Adapun struktur jembatan baja komposit terdiri atas dua bagian utama yaitu: 1) Struktur atas a. Pelat lantai kendaraan dan pelat lantai trotoar b. Gelagar induk c. Gelagar anak 2) Struktur bawah a. Abutment dan dind- ing penahan tanah b. Pilar atau kolom c. Tumpuan d.

GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : …papers.gunadarma.ac.id/files/journals/2/articles/15563/public/... · pro l pada balok induk jembatan baja komposit. Pada perencanaan jembatan ini

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : …papers.gunadarma.ac.id/files/journals/2/articles/15563/public/... · pro l pada balok induk jembatan baja komposit. Pada perencanaan jembatan ini

GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : http://library.gunadarma.ac.id 1

PLANNING STRUCTURAL COMPOSITESSTEEL BRIDGE WITH BEAM CASTELLATED

PROFILEBanu Adhibaswara (10307056)

Abstract—PLANNING STRUCTURAL COMPOSITESSTEEL BRIDGE WITH BEAM CASTELLATED PRO-FILE Banu Adhibaswara Undergraduate Program, 2011Gunadarma University http://www.gunadarma.ac.id KeyWords: Bridge, Composite Beam, Castellated Beam AB-STRACT : As good engineer within design the bridge struc-ture not only based on safety and safely principle, but alsomust concerned about functional aspect of material used.Using steel profile efficiently in composite bridge system isone of the ways to support that functional aspect. Castel-lated beam can be categorized as special profile, becauseof its form bringing in esthetic and mechanical efficiency,as well as increasing moment capacity. This beam profile isused rarely in Indonesia because it is a new innovation, so itmay be possible to be a good alternative within design com-posite bridge system. Because of that, this undergraduatethesis will design about the composite bridge system safely,comfortably and efficiently which are used castellated beamprofile. Based on structural analysis, it can be concludedthat 16 meters bridge is suitable to use castellated beamprofile with hole length is 28,5 in, hole height is 20 in, webpost is 8,5 in and hole angle about 45o. The calculationof bridge deflection is 0,812 cm, acceding to its conditionabout 2 cm. Penamaan File: 10307056

I. Chapter 1

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANGTanggung jawab dari seorang perencana struktur tidakhanya berupa desain struktur bedasarkan prinsip kea-manan dan kenyamanan, namun juga harus memper-hatikan aspek kebutuhan fungsional dari material dan ba-han yang digunakan. Salah satu bentuk perhatian ter-hadap material yang digunakan adalah penggunaan profilbaja sebagai balok jembatan yang berbeda dibandingkanpenggunaan profil baja pada umumnya. Castellated beamtermasuk salah satu jenis material baja yang dapat dikat-egorikan sebagai profil istimewa dalam dunia teknik sipil,karena selain bentuknya yang memiliki nilai estetika terny-ata profil ini juga memiliki beberapa kelebihan ditinjaudari segi kekuatannya. Kelebihan utama dari castellatedbeam adalah berupa peningkatan kekuatan bedasarkan ke-naikan lengan momen (depth) dari penampang tersebut.Para pakar teknik telah berupaya untuk mengembangkanmaterial dan pelatihan terhadap desain dan konstruksidari castellated beam. Salah satu pengembangan yang di-lakukan adalah pada pertengahan tahun 1930. Seorangahli teknik asal Argentina, Geoffrey Murray Boyd, mene-mukan sebuah inovasi pada balok yang diberi nama BoydBeam (Knowles, 1991). Seiring dengan berkembangnyawaktu berbagai penelitian dan pengembangan terus di-lakukan hingga pada akhirnya dihasilkan sebuah balokdengan profil baru yang diberi nama castellated beam. Se-cara singkat castellated beam dibuat dengan cara 1

memotong bagian badan dari baja profil I atau wideflange dengan pola gerigi gergaji (zig zag) di sepanjangbentang profil tersebut. Kemudian masing masing bagiantersebut disambung dengan las di salah satu ujungnya se-hingga dihasilkan penampang baru. Gambar 1.1 ProsesFabrikasi dari Castellated Beam Melihat dari berbagai haltersebut, penulis merasa tertarik untuk mengembangkanprofil castellated beam ini dalam suatu perencanaan struk-tur jembatan dalam tulisan tugas akhir. Penggunaancastellated beam diharapkan akan membuat desain jem-batan lebih efisien dibandingkan dengan penggunaan profilbaja lain. Penggunaan profil ini masih sangat jarang di-gunakan di Indonesia karena merupakan inovasi yang ter-bilang baru sehingga memungkinkan untuk menjadi.......

For further detail, please visit UG Library(http://library.gunadarma.ac.id)

II. Chapter 2

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 UMUM Jembatanadalah suatu infrastruktur yang menghubungkan dua ataulebih daerah yang dipisahkan oleh sungai, jurang, jalanraya, rel kereta api atau bahkan selat yang memisahkanantar pulau. Suatu perencanaan jembatan yang baikharus memenuhi beberapa aspek, yaitu sebagai berikut: 1.Memiliki nilai fungsional a) Sebagai penghubung dari dualokasi atau lebih, yang terhalang oleh keadaan tertentu. b)Cukup kuat menahan berat sendiri konstruksi jembatanserta beban hidup/kendaraan, beban angin, beban gempa,tekanan air pada pilar serta abutment jembatan dan lainlain. c) Perubahan bentuk atau lendutan masih dalamtoleransi yang diizinkan. 2. Mempunyai nilai estetika As-pek estetika ini merupakan keindahan konstruksi bangu-nan jembatan itu sendiri serta keserasian konstruksi jem-batan yang dibangun dengan bangunan bangunan disek-itarnya. 3. Bernilai ekonomis. Dalam membangun su-atu jembatan aspek ekonomi harus ditinjau dan diperhi-tungkan dengan cermat, apalagi jika modal untuk mem-bangun tersebut 6

merupakan modal pinjaman, sehingga harus diper-hatikan layak atau tidak jembatan tersebut. Jembatansendiri memiliki berbagai macam klasifikasi baik berdasarbentuk struktur, panjang bentangan maupun tipe materialyang digunakan. Salah satu jenis jembatan yang cukuppopuler dan sederhana adalah jembatan baja komposit.Adapun struktur jembatan baja komposit terdiri atas duabagian utama yaitu: 1) Struktur atas a. Pelat lantaikendaraan dan pelat lantai trotoar b. Gelagar induk c.Gelagar anak 2) Struktur bawah a. Abutment dan dind-ing penahan tanah b. Pilar atau kolom c. Tumpuan d.

Page 2: GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : …papers.gunadarma.ac.id/files/journals/2/articles/15563/public/... · pro l pada balok induk jembatan baja komposit. Pada perencanaan jembatan ini

2 GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : http://library.gunadarma.ac.id

Pondasi Gambar 2.1 Potongan Memanjang 7Gambar 2.2 Potongan Melintang Gambar 2.3 Tampak

Atas Struktur Jembatan Gelagar yang digunakan seba-gai balok struktural menggunakan profil castellated. Ke-unggulan utama dari penampang castellated (CB) adalahberupa kenaikan lengan momen (depth) dari balok tanpamenambah berat sendirinya. Pada beberapa profil CB, ke-naikan depth hampir mencapai 50

For further detail, please visit UG Library(http://library.gunadarma.ac.id)

III. Chapter 3

BAB IV DATA PERENCANAAN 4.1 LOKASI Jem-batan yang akan direncanakan adalah jembatan jalanraya yang melintasi sungai dan berlokasi di ruas jalanGeumpang (Pidie) Tutut (Aceh Barat), provinsi Nan-groe Aceh Darussalam. Lokasi ini terletak pada zonaII daerah gempa. Daerah Istimewa Aceh merupakanwilayah daratan dengan topografi berbukit, bergunung,dan berlembah. Oleh karena itu lokasi berada cukup jauhdari garis pantai. Bentang jembatan bersih yang akandibuat yaitu 16 m, sesuai dengan lebar bersih yang terse-dia. Muka air banjir tertinggi berada pada ketinggian985,249 m sedangkan muka air banjir terendah pada ket-inggian 982,753 m. Jembatan yang akan dibangun meru-pakan jembatan yang berada di luar kota. Ruas jalanmerupakan jalan utama yang dilalui oleh kendaraan den-gan lalu lintas padat. Selain kendaraan, jembatan jugaakan dilewati oleh pejalan kaki (pedestrian). Oleh karenaitu, perencanaan jembatan akan meninjau pula adanya tro-toar di sisi kanan dan kiri dari jembatan. Mengingat jem-batan berada di ruas jalan utama maka arus lalulintas akanberasal dari dua arah, sehingga jembatan direncanakan un-tuk dilalui 2 lajur. 94

4.2 DATA TANAH Data tanah yang digunakan dalamperencanaan jembatan ini menggunakan data dari proyekPasar Segar, karena keterbatasan data yang diperoleh.Ruang lingkup pekerjaan yang dilakukan dalam penye-lidikan tanah terdiri dari uji lapangan dan uji laborato-rium. Sedangkan data penyelidikan tanah yang digunakandalam pendesainan adalah Pemboran dan uji SPT sertauji laboratorium untuk mendapat indeks propertis tanah.Tabel 4.1 Profil Tanah Secara Umum KEDALAMAN 0 10m DESKRIPSI Lempung kelanauan coklat kelabu, dalamkeadaan lunak sampai sedang. Dengan nilai SPT berkisarantara 3 sampai dengan 8. 10 16 m Lapisan lempungkepasiram coklat muda dalam keadaan very stiff. Dengannilai SPT berkisar antara 15 sampai dengan 24. (muka airtanah pada kedalaman -3,7 m) 16 .......

For further detail, please visit UG Library(http://library.gunadarma.ac.id)

IV. Chapter 4

BAB V ANALISIS DATA 5.1 TIANG SANDARANSandaran untuk pejalan kaki harus direncanakan untukdua pembebanan rencana daya layan yaitu w = 0,75kN/meter. Beban-beban ini bekerja secara bersamaandalam arah menyilang dan vertikal pada masing-masing

sandaran. Direncanakan tiang sandaran seperti gambar5.1. Bedasaran peraturan pembebanan jembatan SNIbahwa tidak ada ketentuan beban ultimit untuk sandaranGambar 5.1 Detail Rencana Trotoar 104

Jarak antara tiang =2m Tinggi tiang = 125 cm Profiltiang = 15 x 15 cm Besi sandaran = diameter 4 inchi Tulan-gan sengkang = diameter 8 mm Tulangan tiang = diameter10 mm Selimut beton = 40 mm (SNI T-12-2004 pasal 4.6.3)Tiang sandaran direncanakan untuk beban daya layan ren-cana: Beban = w x L (jarak antar bentang) = 75 kg/mx 2 m = 150 kg Dengan anggapan tiang sandaran sebagaikantilever jepit, maka: Mu = 1,25 x 150 = 187,5 kg.m =1875000 N.mm Vu = Beban = 150 kg 5.1.1 PerencanaanTulangan Balok Tetapkan kekuatan maksimum dan penu-langan yang diizinkan oleh peraturan SNI untuk penam-pang yang bertulangan tunggal. Letak dari garis netraluntuk keadaan regangan berimbang. d = h selimut sen-gkang = 150 40 8 tulangan utama 2 10 2 = 97 mm105

xb cu 0,003 (d) cu y 0,003 240 ( 97) = 69,286 mm2(10)5 x maks = 0,75xb = 0,75 (69,286) = 51,965 mmC maks = 0,85fcb1x = 0,85 (20) (150) (0,85) (51,965)= 112634,138 N a maks = 0,8 (x maks) = 0,8 (51,965)= 41,572 mm As maks penulangan tunggal = 112634,138/240 = 469,309.......

For further detail, please visit UG Library(http://library.gunadarma.ac.id)

V. Chapter 5

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPU-LAN Penampang castellated beam layak untuk dijadikanprofil pada balok induk jembatan baja komposit. Padaperencanaan jembatan ini dihasilkan struktur jembatanyang aman, nyaman dan efisien bedasarkan kriteria seba-gai berikut: 1. Castellated beam menggunakan WF 24 x94 dengan profil potongan yaitu sebagai berikut: e = 8,5in = 21,59 cm b = 10 in = 25,4 cm h = 10 in = 25,4 cm= 45o dg = 87,15 cm dT = 18,17 cm 202

Gambar 6.1 Profil Castellated Beam 2. Jembatandikatakan aman karena tegangan tegangan dan momenultimit yang terjadi pada penampang balok kurang daritegangan izin serta momen nominal yang ada. a. Teganganlentur utama di tengah bentang: max = 13312,634 psi ¡ =16386,179 psi b. Tegangan lentur sekunder di lubang dekatperletakan: T = 17354,931 psi ¡ = 28136,714 psi c. Tegan-gan lentur utama di tengah bentang: b = 27947,913 psi ¡= 28136,714 psi d. Momen nominal: Mn = 333157,045kg.m ¿ 167885,05 kg.m 203

3. Jembatan dikatakan nyaman karena lendutan yangterjadi kurang dari lendutan yang disyaratkan, dimanalendutan yang terjadi yaitu 0,812 cm kurang dari 2 cm. 4.Jembatan lebih efisien karena balok utama menggunakanprofil castellated beam dari wide flange, dimana profil inimemiliki keuntungan momen nominal yang lebih tinggidaripada profil wide flange biasa sehingga berpengaruh ter-hadap berat menjadi lebih ringan. 5. Jembatan juga lebihefisien karena lubang yang ada sepanjang bentang castel-lated beam dapat dimanfaatkan untuk pekerjaan ducting

Page 3: GUNADARMA UNIVERSITY LIBRARY : …papers.gunadarma.ac.id/files/journals/2/articles/15563/public/... · pro l pada balok induk jembatan baja komposit. Pada perencanaan jembatan ini

PLANNING STRUCTURAL COMPOSITES STEEL BRIDGE WITH BEAM CASTELLATED PROFILE 3

seperti pemipaan drainase jalan, kabel listrik atau utilitasjembatan lain. 6.2 SARAN Selama perencanaan jembatanini didapat beberapa masalah, hambatan dan .......

For further detail, please visit UG Library(http://library.gunadarma.ac.id)