Balance Cantilever Concrete

download Balance Cantilever Concrete

of 4

description

beton kantilever

Transcript of Balance Cantilever Concrete

  • JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-4

    1

    Abstrak Dalam tugas akhir ini akan dilakukan modifikasi perencanaan jembatan Gugus yang menghubungkan kota Tanjungpinang dengan Senggarang yang terletak di Propinsi Riau dengan menggunakan struktur box girder sistim kantilever. Jembatan ini sebelumnya di desain dengan rangka busur baja untuk bentang tengah dan rangka baja Australia Class A untuk bentang tepi. Tipe konstruksi yang digunakan dalam modifikasi ini adalah single box girder. Dan sistim prategang yang digunakan adalah pascatarik (post tension). Panjang bentang jembatan ini adalah 200 m, dengan dibagi menjadi 3 bentang, yaitu : 50 m + 100 m + 50 m.

    Perencanaan jembatan ini dimulai dengan penjelasan mengenai pemilihan latar belakang pemilihan tipe jembatan, perumusan tujuan perencanaan, pembahasan, dan dasar-dasar perencanaan yang mengacu pada peraturan perencanaan jembatan RSNI T-02-2005 dan SNI T-12-2004. Setelah itu barulah dilakukan perliminary design dengan menentukan dimensi-dimensi utama pada jembatan. Pada tahap awal perencanaan, dilakukan perhitungan terhadap struktur sekunder jembatan seperti pagar pembatas dan trotoar. Kemudian menganalisa beban yang terjadi seperti : analisa berat sendiri, beban mati tambahan, beban lalu lintas dan analisa pengaruh waktu seperti creep dan kehilangan gaya prategang. Dari hasil analisa tersebut di lakukan kontrol tegangan yang terjadi pada box perhitungan penulangan box, perhitungan kekuatan dan stabilitas struktur, dan tahap yang terakhir dari perencanaan ini adalah perencanaan perletakan.

    Akhir dari perencanaan ini adalah didapat bentuk dan dimensi penampang box girder yang yang dituangkan dalam gambar perencanaan (Detail Engineering Design/DED) Kata Kuncijembatan gugus; box girder; prestressed

    I. PENDAHULUAN

    ata-data teknis Jembatan Gugus adalah sebagai berikut : mempunyai bentang total 200 m, di bagi menjadi 3 bentang dengan bentang terpanjang 120 m dan lebar

    jembatan 9 m. Untuk bentang pinggir menggunakan struktur rangka baja Australia dan bentang tengah dengan rangka baja pelengkung.

    Jembatan dengan struktur rangka baja dan sistim balok sederhana memiliki beberapa kelemahan. Dari sisi kekuatan adalah untuk menahan gaya tekan yang besar di perlukan ukuran profil yang besar. Hal ini di karenakan sifat dari baja yang kuat terhadap tarik tapi lemah terhadap tekan. Dari sisi efisiensi, adalah kurang efisien karena semakin panjang jembatan rangka dibuat, maka ukuran dari rangka batang juga harus di perbesar atau di buat dengan lebih tinggi dengan sudut yang lebih besar.

    Idealnya jembatan tersebut menggunakan struktur box girder prestressed dan sistim kantilever. Hal ini di karenakan struktur tersebut memiliki kelebihan dibandingkan dengan struktur baja, diantaranya adalah memiliki momen sekunder yang di timbulkan akibat gaya prategang untuk melawan momen akibat beban luar, tegangan dan regangan dapat di kontrol sehingga dapat di desain tegangan tarik yang akan di terima struktur atau hanya menerima tekan. Serta pelaksanaannya yang terbilang cepat karena menggunakan sistim precast.

    II. METODOLOGI

    Tahap pertama yang dilakukan adalah pengumpulan data perencanaan. Dengan data-data tersebut maka dapat dilakukan modifikasi perencanaan jembatan dengan permodelan yang baru tetapi sesuai dengan data-data teknis yang sesungguhnya. Setelah data perencanaan diperoleh selanjutnya dilakukan studi literature mengenai konsep-konsep struktur jembatan beton prategang.

    Tahap kedua, melakukan perencanaan struktur sekunder. Perencanaan ini meliputi tiang sandaran, trotoar dan kerb. Tiang sandaran untuk pejalan kaki harus direncanakan untuk dua pembebanan rencana daya layan yaitu w = 0,75 kN/m. Beban-beban ini bekerja secara bersamaan dalam arah menyilang dan vertikal pada masing-masing sandaran[1]. Kerb harus direncanankan untuk menahan beban rencana ultimit sebesar 500 kg yang bekerja sepanjang bagian atas kerb atau setinggi 25 cm dari permukaan lantai kendaraan[1].

    Tahap ketiga, melakukan pemilihan jenis beton prategang. Karena pada modifikasi perencaan struktur ini digunakan segmental precast concrete box girder, maka jenis beton prategang yang di gunakan adalah Post-Tension.

    Tahap ke empat, melakukan preliminary design. Tahap ke lima, pembebanan. Pada tahap ini akan di hitung

    beban-beban yang bekerja pada struktur. Aksi-aksi (beban, perpindahan dan pengaruh lainnya) dikelompokkan menurut sumbernya ke dalam beberapa kelompok, yaitu : aksi tetap, beban lalu lintas, aksi lingkungan dan aksi-aksi lainnya.

    Tahap ke enam, perhitungan gaya dalam. Perhitungan gaya dalam yang terjadi pada jembatan di lakukan dengan program bantu. Pada analisis terdapat 4 (empat) kombinasi pembebanan.

    Tahap ke tujuh menentukan gaya prategang. Tegangan iji beton sesaat sesudah penyaluran gaya prategang (sebelum

    Modifikasi Perencanaan Struktur Jembatan Gugus Propinsi Riau Dengan Balance Cantilever Concrete

    Box Girder Prestressed Segmental Rachmat Ramadhan, I Gusti Putu Raka

    Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

    E-mail: [email protected]

    D

  • JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-4

    2

    terjadinya kehilangan tegangan sebagai fungsi waktu) tidak boleh melampaui nilai berikut [2]: Tegangan serat tekan terluar0,60fci

    Tegangan serat tarik terluar cif '41

    Tegangan beton pada kondisi beban layan (sesudah memperhitungkan semua kehilangan prategang yang mungkin terjadi) tidak boleh melampaui nilai berikut :

    Tegangan serat tekan terluar0,45fc

    Tegangan serat tarik terluar cif '21

    Merencanakan besarnya gaya prategang :

    wMg

    IyeFo

    AFoi =

    Kontrol tegangan pada box :

    iw

    MgI

    yeFoA

    Focf = '

    Tahap ke delapan, melakukan perhitungan kehilangan gaya prategang. Penentuan kehilangan tegangan yang tepat pada komponen-komponen struktur beton prategang adalah persoalan yang rumit karena laju kehilangan tegangan akibat satu factor, seperti relaksasi di tendon-tendon, secara terus-menerus berubah oleh perubahan tegangan akibat factor-faktor lain, seperti rangkak pada beton. Laju dari rangkak pada gilirannya diubah oleh perubahan pada tegangan tendon. Sangat sulit untuk memisahkan jumlah netto kehilangan tegangan akibat setiap factor pada kondisi-kondisi yang berbeda dari tegangan, keadaan lingkungan, pembebanan dan factor-faktor lainnya yang tidak pasti (dikutip dari pernyataan komisi PCI).

    Tahap kesembilan, melakukan kontrol kekuatan dan stabilitas. Pada perhitungan ini dilakukan kontrol momen retak, momen batas, gaya membelah dan lendutan.

    Tahap ke sepuluh, membuat perhitungan kebutuhan tulangan utama box girder.

    Tahap kesebalas membuat gambar rencana.

    III. ANALISA DAN HASIL

    A. Preliminary Design Struktur jembatan tersusun dari single box dengan lebar 9

    m, bentang total jembatan sepanjang 200 m terbagi menjadi 3 bentang, yaitu 50 m + 100 m + 50 m dengan disangga oleh 2 pilar dan 2 abutmen. Perencanaan dimensi profil box girder yang digunakan didapat dari cara trial and eror, dan berdasarkan ketentuan peraturan yang ada. Rencana dari profil box girder adalah sebagai berikut : Profil 1 : profil box dengan panjang 4 m dan memiliki tinggi

    3,5 m sebanyak 2 buah; Profil 2 : profil box dengan panjang 3,1 m dan memiliki

    tinggi 3,5 m sampai dengan 2,5 m sebanyak 60 buah; Profil 3 : profil box dengan panjang 1,5 m dan tinggi 2,5 m

    sebanyak 2 buah;

    Profil 4 : sebagai penutup tengah bentang, digunakan profil box dengan panjang 3 dan tinggi 2,5 m sebanyak 1 buah.

    Jumlah profil box yang digunakan adalah sebanyak 65 buah.

    B. Jenis Beton Prategang Metode yang digunakan untuk member tekanan pada

    pembuatan box pratekan adalah dengan sistim pasca-tarik (post tension) dengan mutu beton fc = 50 MPa.

    C. Pembebanan Beban-beban yang akan di masukkan kedalam perhitungan : 1. Beban mati

    a. Berat sendiri b. Beban mati tambahan Berat trotoar Berat kerb Berat sandaran dan penerangan Berat pipa elektrikal dan mekanikal Berat air hujan Berat beban pelaksanaan

    2. Beban hidup a. Beban terbagi rata (BTR) b. Beban garis terpusat (BGT)

    D. Analisa Tahap Kantilever (Tahap I) Analisa tahap kantilever merupakan perhitungan untuk

    menentukan gaya prategang awal yang digunakan untuk menahan beban yang terjadi akibat pelaksanaan.

    Tabel 1. Momen Saat Kantilever Pada saat segmen

    .. terpasang Momen pada

    segmen A ( tm )

    1 830.11 2 1561.31 3 2455.46 4 3508.92 5 4713.81

    6 6071.84

    7 7575.66 8 9219.81 9 11003.55

    10 12922.00 11 14967.62 12 17141.73 13 19438.44 14 21849.41 15 21916.79

    Tabel diatas adalah momen pada segmen A yang diakibatkan saat pemasangan segmen per segmen.

  • JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-4

    3

    Tabel 2. Fperlu pada segmen A

    Pada saat segmen .. terpasang

    Fperlu (N)

    F1 F2

    1 2.57E+06 3.99E+08

    2 4.84E+06 3.87E+08

    3 7.61E+06 3.72E+08

    4 1.09E+07 3.54E+08

    5 1.46E+07 3.34E+08

    6 1.88E+07 3.11E+08

    7 2.35E+07 2.86E+08

    8 2.86E+07 2.58E+08

    9 3.41E+07 2.28E+08

    10 4.01E+07 1.96E+08

    11 4.64E+07 1.61E+08

    12 5.32E+07 1.25E+08

    13 6.03E+07 8.63E+07

    14 6.78E+07 4.57E+07

    15 6.80E+07 4.46E+07 Tabel di atas adalah gaya prategang yang diperlukan pada

    segmen A untuk menahan momen saat pemasangan segmen per segmen.

    Tabel 3. Keperluan Tendon Tiap Segmen

    Segmen Jenis Tendon F (N) sesuai VSL

    1 12 Sc 6.00E+06 2 7 Sc 3.50E+06 3 12 Sc 6.00E+06 4 12 Sc 6.00E+06 5 12 Sc 6.00E+06

    6 12 Sc 6.00E+06

    7 19 Sc 9.50E+06

    8 19 Sc 9.50E+06 9 19 Sc 9.50E+06

    10 19 Sc 9.50E+06 11 19 Sc 9.50E+06 12 22 Sc 1.10E+07 13 22 Sc 1.10E+07 14 22 Sc 1.10E+07 15 7 Sc 3.50E+06

    Tabel diatas adalah hasil perhitungan untuk mendapatkan kebutuhan tendon pada tiap segmen.

    E. Analisa Tahan Menerus (Tahap II) Momen saat menerus terdiri dari momen negatif dan momen

    positif, momen negatif terdapat didaerah tumpuan sedangkan momen positif terdapat didaerah lapangan. Mmax pada tumpuan = 7076,63 tm Mmax pada bentang tengah = 6019,52 tm

    Tabel 4. Fperlu tahap menerus

    Segmen Fperlu (N)

    F1 F2

    A (tumpuan) 2.76E+07 4.30E+07 C (pengunci) 2.53E+08 3.16E+07

    9 (tepi) 1.97E+08 3.71E+06 Tabel di atas adalah gaya prategang yang diperlukan pada

    tahap menerus untuk menahan momen saat pemasangan segmen per segmen.

    Tabel 5. Keperluan tendon

    Segmen Jenis Tendon F (N) sesuai VSL

    A (tumpuan) 27 Sc 5.40E+07

    C (pengunci) 27 Sc 5.40E+07

    9 (tepi) 27 Sc 5.40E+07 Tabel diatas adalah hasil perhitungan untuk mendapatkan

    kebutuhan tendon pada tahap menerus.

    F. Kehilangan Prategang Tabel 6. Kehilangan prategang pada tendon kantilever

    Tabel diatas adalah hasil analisa kehilangan prategang untuk tendon kantilever

    Tabel 7. Kehilangan prategang pada tendon menerus Tabel diatas adalah hasil analisa kehilangan prategang untuk tendon kantilever

    ES Fx CR SH RE TOTAL1 3.66 7.22 1.04 2.41 12.05 8.92 35.292 3.69 7.84 0.24 2.41 12.18 7.04 33.393 3.88 8.46 2.01 2.41 11.83 5.99 34.584 3.89 9.08 3.19 2.41 11.62 5.31 35.505 3.88 9.70 4.24 2.41 11.44 4.82 36.486 3.86 10.32 5.24 2.41 11.26 4.44 37.527 3.82 10.94 6.13 2.41 11.11 4.14 38.548 3.51 11.56 6.12 2.41 11.17 3.89 38.669 3.19 12.18 6.00 2.41 11.25 3.69 38.70

    10 2.83 12.80 5.72 2.41 11.36 3.51 38.6311 2.44 13.42 5.27 2.41 11.51 3.35 38.4012 2.02 14.04 4.64 2.41 11.70 3.22 38.0313 1.45 14.66 3.46 2.41 12.01 3.10 37.0914 0.84 15.28 2.03 2.41 12.37 2.99 35.9215 0.18 15.90 0.33 2.41 12.79 2.89 34.50

    % LossSegmen

    ES Fx CR SH RE TOTALA 1.88 24.61 2.30 2.41 12.14 1.10 44.43C 1.95 24.61 2.41 2.41 12.10 1.05 44.539 4.12 24.61 10.97 2.41 10.20 0.35 52.65

    Segmen % Loss

  • JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-4

    4

    G. Kebutuhan Tulangan Utama pada Box Girder Momen Yang Terjadi : Flens atas M = 33,516 tm Flens tegak M = 12,438 tm Flens bawah M = 18,346 tm Kebutuhan tulangan: Pada flens atas dipasangan tulangan utama D22-100 (As = 3799,4 mm2) dan tulangan pembagi D22-150. Pada flens tegak dipasangan tulangan utama D22-150 (As = 2532,93 mm2) dan tulangan pembagi D22-200. Pada flens bawah dipasangan tulangan utama D22-150 (As = 2532,93 mm2) dan tulangan pembagi D22-200.

    H. Kebutuhan Tulangan Geser pada Box Girder Tabel 8. Kebutuhan tulangan geser tiap segmen

    Segmen S Av tul Jml tul

    mm mm2 mm bh 1 100 8762.64 22 24 2 100 5306.80 22 14 3 125 2820.63 22 8 4 125 650.18 22 2 5 150 715.95 22 2 6 150 727.55 22 2 7 200 1486.50 22 4 8 200 1650.81 22 5 9 250 1824.44 22 5

    10 250 1281.63 22 4 11 300 1561.16 22 5 12 300 1581.05 22 5 13 300 1600.93 22 5 14 300 1624.14 22 5

    15 300 1644.02 22 5 Tabel di atas adalah hasil perhitungan kebutuhan tulangan geser tiap segmen.

    I. Kontrol Service Ability Perhitungan yang dilakukan adalah kontrol terhadap momen

    retak, momen batas, gaya membelah dan lendutan. Hasil dari perhitngan kontrol tersebut, memenuhi persyaratan.

    IV. KESIMPULAN Dari analisa yang telah dilakukan maka dimensi profil box

    girder yang digunakan : Profil 1 : profil box dengan panjang 4 m dan memiliki

    tinggi 4,5 m sebanyak 2 buah;

    Profil 2 : profil box dengan panjang 3,1 m dan memiliki tinggi 4,5 m sampai dengan 2,5 m sebanyak 60 buah;

    Profil 3 : profil box dengan panjang 1,5 m dan tinggi 2,5 m sebanyak 2 buah;

    Profil 4 : sebagai penutup tengah bentang, digunakan profil box dengan panjang 3 m dan tinggi 2,5 m sebanyak 1 buah.

    Jumlah profil box yang digunakan adalah sebanyak 65 buah.

    DAFTAR PUSTAKA [1] RSNI T-12-2004. Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan [2] SNI 03-2847-2002 Perencanaan Struktur Beton Bertulang [3] Lin, TY., and N.H. Burn.1989. Desain Struktur Beton Pratekan. [4] Supriyadi, Bambang., dan, Agus, Setyo, Muntohar . 2007. Jembatan. [5] Podolny JR, Walter and Jean M, Muler. 1982. Construction and Design

    of Prestressed Concrete Segmental Bridge. [6] Nawy, Edward G. 2001. Beton Prategang. [7] Tabel VSL

    PENDAHULUANMETODOLOGIANALISA DAN HASILPreliminary DesignJenis Beton PrategangPembebananAnalisa Tahap Kantilever (Tahap I)Analisa Tahan Menerus (Tahap II)Kehilangan PrategangKebutuhan Tulangan Utama pada Box GirderMomen Yang Terjadi :Kebutuhan Tulangan Geser pada Box GirderKontrol Service Ability

    KESIMPULANDAFTAR PUSTAKA