Desain Jembatan Pile Slab

2015 REPORT DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

1/1/2015

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

DAFTAR ISI I PENDAHULUAN .................................................................................................................................................. 1 I.1 Umum .................................................................................................................................................................. 1 I.2 Peraturan ........................................................................................................................................................... 2 I.3 Material ............................................................................................................................................................... 2 I.4 Konsep Desain.................................................................................................................................................. 2 II PERENCANAAN STRUKTUR ......................................................................................................................... 4 II.1 Pemodelan Struktur ..................................................................................................................................... 4 II.1.1 Pembebanan ....................................................................................................................................... 5 II.1.2 Gaya Rem........................................................................................................................................... 12 II.1.3 Gaya Sentrifugal.............................................................................................................................. 12 II.1.4 Beban Lingkungan ......................................................................................................................... 13 II.2 Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................................... 18 II.3 Desain Struktur ........................................................................................................................................... 20 II.3.1 Desain Slab ....................................................................................................................................... 20 II.3.2 Perencanaan Angkur Perletakan (Dowels) .......................................................................... 23 II.3.3 Perencanaan Expansion Joint.................................................................................................... 24 II.3.4 Perencanaan Parapet.................................................................................................................... 26 II.3.5 Desain Pierhead .............................................................................................................................. 27 II.3.6 Desain Pile ........................................................................................................................................ 35 II.3.7 Daya Dukung Pundasi Pile.......................................................................................................... 38

i

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

DAFTAR TABEL Tabel II-1 Faktor beban dinamik untuk beban garis KEL ..................................................................... 8 Tabel II-2 Tekanan Angin Merata pada Bangunan Atas...................................................................... 14 Tabel II-3 Faktor Modifikasi (R) untuk Bangunan Bawah ................................................................. 17 Tabel II-4 Response Spektrum Kota Tangerang .................................................................................... 17 Tabel II-5 Faktor Beban ................................................................................................................................... 18 Tabel II-6 Kombinasi Pembebanan ............................................................................................................. 18 Tabel II-7 Desain Manual Tulangan Pier Head ....................................................................................... 29

ii

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

DAFTAR GAMBAR Gambar I-1 Potongan memanjang jembatan.............................................................................................. 1 Gambar I-2 Potongan melintang jembatan ................................................................................................. 1 Gambar II-1 Model Struktur Jembatan ......................................................................................................... 4 Gambar II-2. Model Spun Pile dan Pile Cap ................................................................................................. 5 Gambar II-3 Input SDL pada SAP2000 .......................................................................................................... 6 Gambar II-4 Beban Lajur D ................................................................................................................................ 9 Gambar II-5 Input Beban Terbagi Rata (BTR) pada SAP2000 ............................................................ 9 Gambar II-6 Input Beban Garis (BGT) pada SAP2000 ......................................................................... 10 Gambar II-7 Beban Truk “T” .......................................................................................................................... 10 Gambar II-8 Input Beban Truk 1 pada SAP2000 ................................................................................... 11 Gambar II-9 Input Beban Truk 2 pada SAP2000 ................................................................................... 11 Gambar II-10 Input Gaya Rem pada SAP2000 ........................................................................................ 12 Gambar II-11 Input Gaya Sentrifugal pada SAP2000 ........................................................................... 13 Gambar II-12 Input Beban Angin pada SAP2000 .................................................................................. 14 Gambar II-13 Input Beban Temperatur pada SAP2000...................................................................... 15 Gambar II-14 Peta Spektrum Percepatan Gempa 0,2 detik (SS) Indonesia ................................ 16 Gambar II-15 Peta Spektrum Percepatan Gempa 1,0 detik (S1) Indonesia ................................ 16 Gambar II-16 Moment(-) tump 33 tonm/m ............................................................................................ 20 Gambar II-17 Moment(+) lap 27 tonm/m ................................................................................................ 21 Gambar II-18 Geometric Proporties Slab ................................................................................................... 22 Gambar II-19 Moment-Curvature (Moment +) ...................................................................................... 22 Gambar II-20 Gambar II-21 Moment-Curvature (Moment -) ........................................................... 23 Gambar II-22 Sistem transfer gaya pada angkur ................................................................................... 24 Gambar II-23Penyebaran beban melintang ............................................................................................ 26 Gambar II-24 Moment lap 30,6 tonm, tump 24 tonm .......................................................................... 28 Gambar II-25 Diagram moment(+) vs curvature pier head (struktur integral) ........................ 29 Gambar II-26 Diagram moment(-) vs curvature pier head (struktur integral) ......................... 30 iii

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-27 Geser lap 6,31 ton, tump 86,78 ton ................................................................................. 31 Gambar II-28 Torsi lap 7,92 tonm, tump 23,7 tonm ............................................................................ 32 Gambar II-29 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Gaya Geser ...................................................... 32 Gambar II-30 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Momen Lentur dan Gaya Horisontal .... 33 Gambar II-31 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Punching Shear .............................................. 34 Gambar II-32 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Punching Shear .............................................. 34 Gambar II-33 Penulangan Legde Beam ..................................................................................................... 34 Gambar II-34 GD Spun Pile M22 = 10,74 tonm ...................................................................................... 35 Gambar II-35 GD Spun Pile Mu33 = 37,30 tonm .................................................................................... 36 Gambar II-36 Spun Pile Mservice33 = 8,97 tonm .................................................................................. 36 Gambar II-37 Spun Pile Mservice22 = 3,99 tonm .................................................................................. 37 Gambar II-38 Daya dukung pondasi SP600 ............................................................................................. 38

iv

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

I PENDAHULUAN I.1 Umum Struktur overpass jembatan direncanakan dengan sistem integral slab on pile. Terdiri dari dua buah jembatan dengan panjang masing-masing 50 m. Jembatan direncanakan dengan sistem integral dimana joint bersifat rigid. Perletakan diujung-ujung jembatan merupakan tumpuan rol dimana pada arah longitudinal jembatan tidak terdapat tahanan.

Gambar I-1 Potongan memanjang jembatan

Gambar I-2 Potongan melintang jembatan

1

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

I.2 Peraturan Peraturan-peraturan yang digunakan dalam perencaan struktur jembatan adalah : a. Perencanaan Pembebanan Struktur Atas Jembatan mengikuti Bridge Design Manual BMS yang diterbitkan oleh Direktorat Jalan Raya, Departemen Pekerjaan Umum, Republik Indonesia, Desember 1992 (BMS). b. Standar Pembebanan Untuk Jembatan (SK.SNI. T-02-2005), sesuai dengan Kepmen PU No. 498/KPTS/M/2005. c. Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan (SK.SNI. T-12-2004), sesuai dengan Kepmen PU No. 498/KPTS/M/2005. d. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2012. I.3 Material Material yang digunakan adalah : -

Spun Pile

: Beton K-600

-

Pile Cap

: Beton K-400

-

Precast Slab

: Beton K-600

-

Besi Beton

: fy=400 MPa

I.4 Konsep Desain Perencanaan elemen struktur dilakukan dengan metoda kekuatan batas (metoda ultimite) dimana nilai beban dinaikan dengan faktor beban seperti yang terdapat dalam peraturan perencanaan struktur beton, harus lebih kecil atau sama dengan kapasitas penampang yang dikalikan dengan faktor reduksi. Faktor Reduksi Kekuatan (ø) mengikuti nilai-nilai di bawah ini : 1) Lentur, tanpa gaya aksial merupakan fungsi regangan tarik terluar.Pada penampang elemen struktur yang memiliki perilaku tarik, nilai 0,90 dapat digunakan yaitu saat nilai regangan baja tulangan terluar yang mengalami tarik tidak kurang dari 0,005.

2

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

2) Geser dan Torsi

=

0,75

3) Gaya aksial, dan gaya aksial dengan lentur : -

Aksial tarik, dan aksial tarik dengan lentur

=

0,90

-

Aksial tekan, dan aksial tekan dengan lentur

=

0,65

4) Dengan penulangan geser biasa

=

0,65

5) Tumpuan pada beton

=

0.75

3

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II PERENCANAAN STRUKTUR II.1 Pemodelan Struktur Software yang digunakan dalam pemodelan dan analisis struktur adalah program SAP 2000. Untuk memodelkan tahanan lateral yang merupakan sumbangan dari tanah, maka pada spun pile diberikan konstanta spring tanah yang mana nilainya didapatkan dari hasil kajian geoteknik (terlampir).

Gambar II-1 Model Struktur Jembatan

4

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-2. Model Spun Pile dan Pile Cap

II.1.1 Pembebanan Secara umum kriteria pembebanan yang digunakan dalam perencanaan jembatan ini ditinjau dari dua kondisi beban, yaitu : a. Beban Kerja (Working Load/ Service Load) Beban layan adalah beban yang bekerja pada saat kondisi layan bangunan jembatan, hal ini berkaitan dengan servisibilitas dari bangunan. b. Beban Batas (Ultimate Load) Beban batas adalah beban yang bekerja pada kondisi ultimit dari struktur, yaitu diperoleh dengan mengalikan beban yang bekerja dengan faktor beban. A. Berat Sendiri Berat sendiri adalah berat dari elemen-elemen struktural jembatan. Berat sendiri ini belum termasuk beban mati tambahan. Berat Sendiri dihitung secara otomatis oleh program SAP2000.

5

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

B. Beban Mati Tambahan Yang dimaksud beban mati tambahan (SDL) tersebut adalah berat semua material non-struktural yang digunakan pada Jembatan seperti perkerasan (asphalt), lampu jalan, genangan air, dan paraphet.

γasphalt = 22.4 kN/m3 γair

= 10 kN/m3

γbeton = 25 kN/m3

Gambar II-3 Input SDL pada SAP2000

C. Efek Rangkak dan Susut (Creep and Shrinkage) Efek rangkak dan susut dipertimbangkan pada perencanaan Jembatan yang menggunakan material beton. Efek ini harus diperhitungkan terutama untuk strukturstruktur yang terkekang dan juga movement bearing. Dalam perencanaan rangkak dan susut diambil beberapa koefesien, yaitu : Ccu = 2 ( ultimate creep coeffecient) shu = 0.0005 ( ultimate shrinkage strain) sh = 0.0002 ( shrinkage strain at first 28 days) 6

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

D. Beban Lalu Lintas Berdasarkan arah bekerjanya beban, maka beban lalu lintas dapat dibagi menjadi tiga komponen : 1. Komponen Vertikal 2. Komponen Rem (arah longitudinal) 3. Komponen Sentrifugal (arah radial) Beban lalu lintas untuk Rencana Jembatan Jalan Raya terdiri beban lajur “D” dan beban truk “T”. Pembebanan lajur “D” ditempatkan melintang pada lebar penuh dari jalan kendaraan jembatan dan menghasilkan pengaruh pada jembatan yang eqivalen dengan rangkaian kendaraan sebenarnya. Jumlah total pembebanan lajur “D” yang ditempatkan tergantung pada lebar jalan kendaraan jembatan. Beban truk “T” adalah berat kendaraan tunggal dengan tiga gandar yang ditempatkan pada berbagai posisi sembarang pada lajur lalu lintas. Tiap gandar terdiri dari dua pembebanan bidang bidang kontak yang dimaksud agar mewakili pengaruh roda kendaraan berat (trailer). Beban satu truk “T” ini hanya boleh ditempatkan per lajur lalu lintas rencana. Pada umumnya beban lajur “D” akan memberikan efek yang lebih maksimum pada jembatan-jembatan bentang menengah dan panjang sehingga untuk analisis struktur jembatan bentang menengah dan panjang hanya akan memperhitungkan beban lajur “D”. Sedangkan untuk jembatan-jembatan bentang pendek dan sistem lantai dek, effek beban truk “T” akan lebih maksimum dibandingkan dengan efek beban lajur “D”. Dengan demikian untuk perencanaan jembatan-jembatan bentang pendek dan system lantai dek hanya akan memperhitungkan beban truk “T”. Faktor beban Dinamik (DLA) berlaku pada beban garis KEL lajur “D" dan beban truk "T" untuk simulasi kejut dan kendaraan bergerak pada Struktur jembatan. Faktor beban dinamik adalah sama untuk S.L.S. dan U.L.S. dan untuk semua bagian struktur sampai pondasi. Untuk beban truk “T” nilai DLA adalah 0.3. Untuk beban garis KEL nilai DLA diberikan dalam Tabel II-1.

7

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON Tabel II-1 Faktor beban dinamik untuk beban garis KEL

BENTANG EKUIVALEN LE (m)

DLA (untuk kedua keadaan batas)

LE  50

0.4

50  LE 90

0.525 – 0.0025 LE

LE  90

0.3

Catatan : Untuk bentang sederhana LE = panjang bentang aktual Untuk bentang menerus LE =

Lrata rata  Lmaks

Dengan : Lrata-rata

= panjang bentang rata-rata dari bentang-bentang menerus

Lmaks = panjang bentang maksimum dari bentang-bentang menerus



Beban Lajur “D” Beban Lajur "D" terdiri dari Beban terbagi rata UDL (Uniform Distributed Load)

dengan intensitas q kPa, dengan q tergantung pada panjang bentang yang dibebani total (L) sebagai berikut:

L  30 m; q  9.0 kN / m 2 15   L  30 m; q  9.0  0.5   kN / m 2 L  Beban UDL boleh ditempatkan dalam panjang terputus agar terjadi pengaruh maksimum. Dalam hal ini L adalah jumlah dan panjang masing-masing beban terputus tersebut. Beban lajur "D” ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas seperti ditunjukkan dalam Gambar II-4. Selain beban merata UDL, beban lajur “D” juga termasuk beban garis KEL (Knife Edge Load) sebesar p kN/m, yang ditempatkan dalam kedudukan sembarang sepanjang jembatan dan tegak lurus pada pada arah lalu lintas. P = 49.0 kN/m Pada bentang menerus, beban garis KEL ditempatkan dalam kedudukan lateral sama yaitu tegak lurus arah lalu lintas pada dua bentang agar momen lentur negatif menjadi maksimum. 8

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-4 Beban Lajur D

Gambar II-5 Input Beban Terbagi Rata (BTR) pada SAP2000

9

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-6 Input Beban Garis (BGT) pada SAP2000



Beban Truk “T”

Beban truk "T” ditunjukan dalam Gambar II-7.

Gambar II-7 Beban Truk “T”

Hanya satu truk harus ditempatkan dalam tiap lajur lalu lintas rencana untuk panjang penuh jembatan. Truk “T” harus ditempatkan di tengah lajur lalu lintas. 10

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-8 Input Beban Truk 1 pada SAP2000

Gambar II-9 Input Beban Truk 2 pada SAP2000

11

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II.1.2 Gaya Rem Pengaruh rem dan percepatan lalu lintas harus dipertimbangkan sebagai gaya memanjang. Sistem penahan harus direncanakan untuk menahan gaya memanjang tersebut. Gaya rem sebesar 5% dari beban lajur D di anggap bekerja pada semua lajur lalu lintas.

Gambar II-10 Input Gaya Rem pada SAP2000

II.1.3 Gaya Sentrifugal Untuk jembatan yang mempunyai kelengkungan pada arah horizontal, maka akan timbul gaya centrifugal yang besarnya dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

TTR 

0.006V 2TT R

dimana : TTR

: gaya centrifugal pada suatu section jembatan

TT

: beban kendaraan total yang berada pada section yang sama

V

: kecepatan rencana (km/jam)

R

: radius dari kelengkungan jembatan 12

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-11 Input Gaya Sentrifugal pada SAP2000

II.1.4 Beban Lingkungan A.

Beban Angin

Gaya angin pada bangunan atas tergantung pada: a.

Luas ekuivalen diambil sebagai luas padat jembatan dalam elevasi proyeksi tegak lurus

b.

Tekanan angin Rencana (kPa) diberikan dalam Tabel II-2 dibawah.

13

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON Tabel II-2 Tekanan Angin Merata pada Bangunan Atas Tekanan Angin kPa Jenis Keadaan Lebar / Tinggi PANTAI LUAR PANTAI Batas Bangunan Atas Padat (dalam batas 5 km dari pantai) (lebih dari 5 km terhadap pantai) Perbandingan

b

/d £ 1.0

1.0 < b/d £ 2.0 2.0 < b/d £ 6.0 b

/d > 6.0

Bangunan Atas Rangka (seluruh b/d)

S.L.S

1.13

U.L.S

1.85

S.L.S U.L.S

0.79 1.36 b

1.46 - 0.32 b/d

b

1.75 - 0.39 b/d

1.46 - 0.32 /d 2.38 - 0.53 /d

S.L.S

0.88 - 0.038 /d

0.61 - 0.02 b/d

U.L.S

1.43 - 0.06 b/d 0.68

1.05 - 0.04 b/d 0.47

U.L.S

1.1

0.81

S.L.S

0.65

0.45

U.L.S

1.06

0.78

S.L.S

b

b = Lebar bangunan atas antara permukaan luar tembok pengaman D = Tinggi bangunan atas (termasuk tembok pengaman padat)

Gambar II-12 Input Beban Angin pada SAP2000

14

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

B. Beban Temperatur Akibat adanya perbedaan suhu dipermukaan dan di dalam maka akan timbul perbedaan tegangan pada komponen struktur sehingga akan mempengaruhi gaya dalam yang terjadi terutama untuk struktur yang terkekang seperti continuous beam. Dalam hal ini beban temperature diambil berdasarkan perbedaan temperatur sebesar ΔTemp = 10o dengan gradien 17o – 27o. Selain itu, struktur continuous juga didesain terhadap rentang temperatur sebesar ± 100 C dari temperatur reference 270 C.

Gambar II-13 Input Beban Temperatur pada SAP2000

C. Beban Gempa Beban Gempa ditentukan berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012. Kondisi tanah di sekitar lokasi struktur bangunan adalah tanah lunak (Kelas Situs SE). Berdasarkan peraturan terbaru yaitu SNI-1726-2012, gempa rencana ditetapkan mempunyai perioda ulang 2500 tahun, agar probabilitas terjadinya terbatas pada 2% selama umur gedung 50 tahun.

15

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-14 Peta Spektrum Percepatan Gempa 0,2 detik (SS) Indonesia

Gambar II-15 Peta Spektrum Percepatan Gempa 1,0 detik (S1) Indonesia

Analisis response spektrum dilakukan untuk menghitung pengaruh beban gempa rencana. Faktor keutamaan bangunan yang digunakan yaitu I = 1. Faktor reduksi gempa yang digunakan sesuai ketentuan RSNI 03-2833-201x diambil sebesar R = 3,5 untuk sistem struktur kolom majemuk. 16

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON Tabel II-3 Faktor Modifikasi (R) untuk Bangunan Bawah

Tabel II-4 Response Spektrum Kota Tangerang

17

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II.2 Kombinasi Pembebanan Tabel II-5 Faktor Beban

FAKTOR BEBAN Berat Sendiri SDL Susut & Rangkak Lajur "D" Truk "T" Gaya rem Gaya sentrifugal Temperatur Beban angin Gempa

S

U

1 1 1 1 1 1 1 1 1 -

1,3 2 1 1,8 1,8 1,8 1,8 1,2 1,2 1

Tabel II-6 Kombinasi Pembebanan

18

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Kombinasi Service : 1. BS + SDL + D + Rem 2. BS + SDL + T + Rem 3. BS + SDL + T + Rem + Temp 4. BS + SDL + T + Angin 5. BS + SDL + T + Sentrifugal Kombinasi Ultimate : 1. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 D + 1,8 Rem 2. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 T + 1,8 Rem 3. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 T + 1,8 Rem + 1,2 Temp 4. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 T + 1,2 Angin 5. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 T + 1,8 Sentrifugal 6. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 D + Gempa 7. 1,3 BS + 2 SDL + 1,8 T + Gempa

19

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II.3 Desain Struktur II.3.1 Desain Slab Perhitungan tulangan pada pelat slab Jembatan ini mencakup perhitungan tulangan pada daerah sambungan antar pelat (pada daerah integrated) atau pada daerah tumpuan pelat dimana terjadi moment negatif, dan pada daerah lapangan (moment positif). Daerah tumpuan direncakan dengan konsep desain beton bertulang dan daerah lapangan direncanakan dengan konsep desain beton prategang. Dari hasil analisis dengan program SAP2000 didapatkan nilai moment maksimun pada tengah bentang M(+) =27 tonm /m dan moment maksimum pada tumpuan M(-) = 33 tonm /m. Perhitungan secara manual dapat dilihat pada lampiran.

Gambar II-16 Moment(-) tump 33 tonm/m

20

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-17 Moment(+) lap 27 tonm/m

Untuk menghitung Momen nominal slab beton prategang digunakan program response2000. Dari hasil analisis didapatkan nilai moment nominal pada tengah bentang Mn (+) =96,6 tonm dan moment nominal pada tumpuan Mn(-) = 93,9 tonm (dengan lebar slab = 2,18 m). Perhitungan secara manual dapat dilihat pada lampiran. Mu(+) = 27 tonm /m Mn(+) = 96,6 tonm / 2,18 m = 44,31 tonm /m 𝜙𝑀𝑛 ≥1 𝑀𝑢 0,8 ∗ 44,31 ≥1 27 1,31 ≥ 1 Mu(-) = 33 tonm /m Mn(-) = 93,9 tonm / 2,18 m = 43,07 tonm /m 𝜙𝑀𝑛 ≥1 𝑀𝑢 0,8 ∗ 43,07 ≥1 33 1,044 ≥ 1 21

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-18 Geometric Proporties Slab

Gambar II-19 Moment-Curvature (Moment +)

22

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-20 Gambar II-21 Moment-Curvature (Moment -)

II.3.2 Perencanaan Angkur Perletakan (Dowels) Koefisien friksi rubber sheet perletakan tidak mampu untuk memikul gaya horizontal akibat gempa. Sehingga untuk mentransfer gaya horizontal dari sistem slab on pile ke pierhead digunakan angkur (dowels). Sistem angkur perletakan untuk bentang simple beam pada arah longitudinal adalah moved (bergerak) pada kedua sisinya, sehingga angkur hanya menahan gaya yang terjadi pada arah transfersal. Gaya horizontal akibat gempa diperoleh dengan mengalikan berat struktur dengan koefisien gempa. CTRANS I WT R C I  LONG WT R

H EQ _ TRANS 

MOVE

H EQ _ LONG

D

MOVE D

WT 23

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gaya horizontal tersebut akan menyebabkan gaya geser dan momen pada angkur perletakan sebagai berikut:

HEQ

50

Gambar II-22 Sistem transfer gaya pada angkur

Perhitungan gaya-gaya horizontal yang diterima oleh angkur perletakan (Dowels) serta perhitungan jumlah dan dimensi dowels dapat dilihat pada lampiran.

II.3.3 Perencanaan Expansion Joint Expansion joint direncanakan supaya mampu mengakomodasikan pergerakan yang diakibatkan oleh creep, shrinkage, perubahan temperature, perpendekan elastic dan displacement akibat beban gempa. Dengan mengakomodasi konsep balanced stiffness dimana pergerakan pier diharapkan mengalami pergerakan yang seragam sehingga terjadinya displacement yang besar akibat perbedaan arah pergerakan antara pier dapat dihindari maka displacement akibat gempa dapat tereduksi. Perpindahan akibat shrinkage yang terjadi setelah instalasi expansion joint yang dapat dihitung dengan persamaan berikut: shrink (mm) =  .  . Ltrib (1000mm/m) Dimana : Ltrib : panjang tributary struktur (m) 

: regangan shrinkage ultimit setelah instalasi diambil 0.0003

24

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON



: faktor yang memperhitungkan efek kekangan oleh struktur yang dipasang sebelum pelat dicor. 0.0 (steel girder), 0.5 (precast prestressed concrete girder), 0.8 (concrete box girder dan T beams), 1.0 untuk flat slab.

Perpindahan akibat temperatur dihitung dengan menggunakan nilai maksimum dan minimum temperatur yang mungkin terjadi pada deck jembatan. temp (mm) =  . Ltrib .T (1000mm/m) Dimana : Ltrib

: panjang tributary struktur (m)



: koefesien thermal 0.000011 m/m/oC

T

: perbedaan temperature oC, diambil sebesar 25oC (15 – 40)oC

Dalam hal ini expansion joint direncanakan akan menggunakan compression seal joint, kemampuan expansion joint jenis ini tergantung korelasi antara lebar joint saat konstruksi dan lebar desain joint. Maksimum dan minimum lebar seal tertekan adalah 85% dan 40% dari lebar seal tidak tertekan. Beberapa ketentuan dalam perencanaan expansion joint dengan menggunakan compression seal joint, yaitu:  temp_normal   temp cos   

(thermal movement normal to joint)

 temp_paralel   temp sin  

(thermal movement parallel to joint)

 shrink_paralel   shrink sin  

(shrinkage movement normal to joint)

 shrink_normal   shrink cos   

(shrinkage movement parallel to joint)

W W

( temp _ normal   shrink_ normal ) 0.45 ( temp _ parallel   shrink_ parallel ) 0.22

Dimana : W

: lebar expansion joint



: skew angle

25

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Displacement akibat beban gempa yang terjadi adalah sebesar 2,3 cm. Perhitungan kebutuhan lebar compression seal (expansion joint) untuk masing-masing bentang dapat dilihat pada lampiran.

II.3.4 Perencanaan Parapet Parapet harus mampu memikul beban tumbukan dari kendaraan. Kriteria desain parapet adalah secara geometry dan kekuatan harus mampu menahan intial impact dari tumbukan dan menjaga kendaraan tetap dalam jalurnya. Kekuatan yang dibutuhkan oleh parapet tergantung dari volume truk dan kecepatan kendaraan. Berdasarkan SNI pembebanan untuk Jembatan penghalang lalu lintas harus didesain untuk menahan beban tumbukan rencana ultimit menyilang sebagai berikut: 𝑃 = 100 𝑘𝑁 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 ℎ ≤ 850 𝑚𝑚 𝑃 = 100 𝑥 (1 +

ℎ − 850 ) 𝑘𝑁 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 ℎ > 850 𝑚𝑚 450

Diman “h” adalah tinggi sumbu dari bagian atas palang lalu lintas (mm) Dalam desain ini tinggi parapet rencana adalah 1150 mm, sehingga didapat beban P = 166.7 kN. Beban menyilang ini harus disebarkan dengan jarak memanjang 1.5 m pada bagian atas penghalang dan disebarkan dengan sudut 45 ke bawah pada lantai yang memikulnya (gambar 3.6.1). Digunakan tulangan d13-125. Perhitungan tulangan terlampir.

Gambar II-23Penyebaran beban melintang

26

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II.3.5 Desain Pierhead Pada saat terjadi gempa rencana struktur diharapkan dapat berperilaku inelastik untuk mendisipasi energi gempa. Element struktur yang diharapkan sebagai pendisipasi energi adalah pile, maka momen nominal untuk pierhead pada daerah perbatasan pier harus lebih besar dibandingkan dengan momen nominal pada pile . Penulangan pada badan Pierhead dilakukan dengan menggunakan konsep desain penulangan balok. Tulangan lentur pada pierhead didesain sebagai tulangan tunggal untuk menahan momen baik momen negatif maupun momen positif. Tulangan lentur pada pierhead didesain sebagai tulangan tunggal untuk menahan momen baik momen negatif maupun momen positif. Untuk perencanaan tulangan lentur, digunakan =0.8; dan Mn 

Mu



.

Dari kesetimbangan gaya-gaya pada penampang, didapatkan bahwa: As perlu 

 . f c ' .b  fy

2.Mnd 2  d  d   . f c '.b 

  

Ratio tulangan perlu terhadap luas penampang beton yang didapatkan dari persamaan di atas harus juga memenuhi rasio tulangan minimum dan maksimum. ρ=

Asterpasang b.d

f c ' 1, 4 , ρmin1 = max ( ) 4 fy fy ρmin = min (ρmin1 , ρmin2 ) ρmin2 = 1,3 ρperlu = 1,3 ρmax =

As perlu b.d

c 3 0,85. f c ' . . . 4 fy c  d

1,3 ρperlu < ρ <ρmax Dari hasil analisis struktur dengan program SAP2000 didapatkan : Pada daerah lapangan 27

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Mu33(+) = 30,6 tonm Mn33(+) = 43,3 tonm 𝜙𝑀𝑛 ≥1 𝑀𝑢 0,8 ∗ 43,3 ≥1 30,6 1,13 ≥ 1

Pada daerah tumpuan Mu33(-) = 24 tonm Mn33(-) = 32,8 ton 𝜙𝑀𝑛 ≥1 𝑀𝑢 0,8 ∗ 32,8 ≥1 24 1,0931 ≥ 1

Gambar II-24 Moment lap 30,6 tonm, tump 24 tonm

28

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON Tabel II-7 Desain Manual Tulangan Pier Head Mu (kNm)

Dimensi

Cek As min

b h de (mm) (mm) (mm)

D L (m) n tul (mm)

Tump

M(+)

320

1000

600

496

3,15

10

19

Lap

M(-)

236

1000

600

529

3,15

7

19

As tul (mm²)

Rasio Tul ρ < 0,75 ρb < 0,025

As min (mm²)

2836,429 1833,98

Cek

β

ρ

tension-controlled (a/d<0,375 β) a/d

Cek Kapasitas Lentur

0,75 ρb

cek

a (mm)

0,375 β

Cek

φ Mn (kN-m)

cek

1736

OK

0,85 0,006 0,02845

OK

38,1369 0,0769 0,31875

OK

0,8 432,890349

OK

1851,5

OK

0,85 0,004 0,02845

OK

26,6958 0,0505 0,31875

OK

0,8 327,624719

OK

M33 1985,5

1956

Dimensi Vgrv (kN)

Hitung Tulangan Sengkang

b h de (mm) (mm) (mm)

L (m) n tul

D Vc (kN) (mm)

Vs (kN)

D

n kaki

Av

s

maka s

Vs max

Cek

Cek Kebutuhan Tul, Torsi Ao(Luas Tu Tu max terkekang θ At (mm²) (kNm) (kNm) )

Tump

V

867,8

1000

600

496

3,15

10

19

696,1254 460,941

13

2

265,6 114,3

100

1956

OK

237

205,081

688500

Lap

V

63,1

1000

600

529

3,15

7

19

521,601

13

2

265,6 -128

100

2086

OK

80

96,8102

NN

Al (mm²)

45 57,3710966 1560,49

V22 -437,47

45

NN

NN

Kapasitas Moment penampang pier head setelah struktur integral dapat dilihat pada Gambar II-25 dan Gambar II-26.

Gambar II-25 Diagram moment(+) vs curvature pier head (struktur integral)

29

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-26 Diagram moment(-) vs curvature pier head (struktur integral)

Kuat geser nominal (Vn) didapatkan sebagai hasil penjumlahan dari kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton ditambah dengan kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser. Untuk perencanaan tulangan geser, digunakan faktor reduksi  sebesar 0.75, dengan perencanaan geser harus memenuhi persamaan berikut :  Vn  Vu. Perencanaan penampang akibat geser didasarkan pada SNI Vu Vn Vc

Vs

≤  Vn = Vc + Vs

 f 'c  =    bw  d  6  =

Av  fy  d s

Untuk perencanaan tulangan torsi, faktor reduksi yang digunakan ialah 0,75. Pada komponen struktur non-pratekan, tulangan puntir diperlukan jika:

30

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Tu





f c '  Acp    12  Pcp 

dimana : Acp

=

luas penampang beton

Pcp

=

keliling penampang beton

Aoh

=

luas area di dalam tulangan sengkang

Ph

=

keliling tulangan sengkang tertutup

tertutup

Tulangan sengkang yang direncanakan ialah merupakan penjumlahan kebutuhan tulangan sengkang untuk memikul geser dan tulangan sengkang untuk memikul puntir. Selain tulangan sengkang, untuk memikul torsi juga mungkin dibutuhkan tulangan longitudinal yang perlu ditambahkan pada tulangan lentur untuk menahan torsi.

Gambar II-27 Geser lap 6,31 ton, tump 86,78 ton

31

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-28 Torsi lap 7,92 tonm, tump 23,7 tonm

Penulangan pada kaki Pierhead dilakukan dengan menggunakan konsep desain penulangan beam –ledge (korbel). Beam ledge hanya berfungsi selama proses konsturksi, karena setelah struktur integral slab dan pier head akan menjadi joint rigid. S Beam-ledge direncanakan untuk memikul : 

Momen lentur, gaya geser dan gaya horizontal pada lokasi retak 1



Gaya tarik pada lokasi retak 2



Punching Shear pada titik pembebanan pada lokasi retak 3



Bearing force pada lokasi retak 4

Gambar II-29 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Gaya Geser

Desain beam ledges untuk memikul gaya geser berhubungan dengan kebutuhan geser friksi. 32

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Perencanaan tulangan geser friksi, Avf untuk menahan gaya geser terfaktor, Vu : 1. Untuk beton kepadatan normal ( normal density concrete ), gaya geser nominal, Vn tidak boleh melebihi : Vn = 0,2 fc` bw de Vn = 5,5 bw de 2. Avf =

Vn ; μ = koefisien friksi fy.

Lebar dari muka beton yang diasumsikan berpartisipasi untuk menahan gaya geser diambil tidak melebihi S, ( W+4av ), atau 2c; seperti diilustrasikan pada gambar di bawah ini

Gambar II-30 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Momen Lentur dan Gaya Horisontal

Perhitungan Kebutuhan Tulangan Lentur, Af : Af 

Mu a  . fy.(d  ) 2

.

Perhitungan Kebutuhan Tulangan Tarik Murni, An:

An 

Nu  . fy

Luas Area Tulangan Tarik Total, As harus memenuhi syarat berikut : As = max ( Af + An ;

2 Avf 3

 An ; 0,04. fc`/fy. bw . d )

Lebar dari muka beton yang diasumsikan berpartisipasi untuk menahan gaya tarik diambil tidak melebihi S, ( W+5af ), atau 2c; seperti diilustrasikan pada gambar di bawah ini

33

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-31 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Punching Shear

Kapasitas geser Punching Shear nominal , Vn dapat diambil sebagai : Vn = 0,328. fc`.(W  2 L  2de).de Kriteria desain : Vu ≤ ∅Vn

Gambar II-32 Perencanaan Beam Ledge Terhadap Punching Shear

Penulangan Hanger disediakan pada beam ledge. Pemasangan tulangan hanger, Ahr pada beam ledge balok T terbalik dapat diambil dengan persamaan berikut :

Vn  (0,165 fc`.b f .d f ) 

Ahr . f y s

(W  2d f )

Tulangan hanger terpasang ditentukan dengan membandingkan kebutuhan terhadap tulangan geser torsi.

Gambar II-33 Penulangan Legde Beam

34

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II.3.6 Desain Pile Dari hasil analisis dengan program SAP2000 didapatkan nilai moment service maksimum pada pile Ms22 = 3,99 tonm dan Ms33 = 8,97 tonm. Untuk kondisi ultimate maksimum Mu22 = 7,98 tonm dan Mu33 = 37,30 tonm. Tiang pada jembatan menggunakan spun pile D600 tipe C dengan spesifikasi : -

Bending crack

= 29 tonm

-

Moment ultimate

= 58 tonm

-

Allowable axial load = 229,5 ton

Kondisi service : 𝜙𝑀𝑛 ≥1 𝑀𝑠22 + 𝑀𝑠33 0,8∗29 3,99+8,97

≥ 1,79......OK

Kondisi ultimate : 𝜙𝑀𝑛 ≥1 𝑀𝑠22 + 𝑀𝑠33 0,8∗58 7,98+37,30

≥ 1,024......OK

Gambar II-34 GD Spun Pile M22 = 10,74 tonm

35

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-35 GD Spun Pile Mu33 = 37,30 tonm

Gambar II-36 Spun Pile Mservice33 = 8,97 tonm

36

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

Gambar II-37 Spun Pile Mservice22 = 3,99 tonm

37

DESAIN STRUKTUR OVERPASS JEMBATAN SUMMARECON

II.3.7 Daya Dukung Pundasi Pile Dari hasil analisis dengan program SAP2000 didapatkan reaksi pondasi maksimum adalah 93,6 ton. Allowable Capacity (kN)

N-SPT Value 0

0 10 20 30 40 50 60 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

1 1 2 2 2 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4

2,0 4,0

8,0 9,0 10,0

18 18 18

11,0

Depth (m)

30 30 30 42 42 42 42 22 22 22 22

23,0 24,0 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0

13,0 14,0 15,0 17,0

38 38 38 38

18,0

22,0

12,0

16,0

17,0

21,0

Allowable Pull Out

7,0

14,0

20,0

Allowable Compression

6,0

13,0

19,0

4000

5,0

12,0

16,0

3000

3,0

11,0

15,0

2000

1,0

Depth (m)

0,0

1000

0,0

18 18 18 18 19 19 19 19

18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0

32 32 32 32 32 32 32 32

24,0 25,0 26,0 27,0 38 38 38 38 38 38 38

28,0 29,0 30,0 31,0

Gambar II-38 Daya dukung pondasi SP600

Daya dukung pada kedalaman 16 m dari permukaan tanah = 122,8 ton dengan SF = 2,5

38