naskah seminar jembatan komposit baja beton non kompak

Upload: albar-wisnu-jayapustaka

Post on 27-Feb-2018

267 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    1/25

    1

    PERANCANGAN STRUKTUR ATAS JEMBATAN GELAGAR

    KOMPOSIT BAJA BETON DENGAN METODE LRFD & PERATURAN

    RSNI T-03-2005

    (STUDI KASUS PENGGUNAAN PROFIL NON KOMPAK)1

    Oleh : Albar Wisnu Bhadra2

    ABSTRAK

    Jembatan gelagar komposit, merupakan struktur jembatan yang memadukan kapasitas tarik

    dari gelagar baja dan kuat tekan dari pelat beton bertulang yang berkerja bersama sebagai satukesatuan aksi komposit. Dalam merencanakan struktur baja, terdapat dua jenis metode yaitu

    metode perencanaan dengan cara Allowable Stress Design (ASD) dan metode Load and

    Resistance Factor Design (LRFD). Tujuan dari kajian ini adalah untuk membandingkan nilai

    kapasitas berdasarkan kedua metode tersebut, dan memberikan kajian lebih mendalam mengenai

    pengaruh profil baja non kompak terhadap perancangan struktur komposit.

    Perencanaan struktur dilakukan dengan metode LRFD dan ASD menggunakan dimensijembatan yang sama. Kajian ini dibagi menjadi beberapa tahapan. Tahap pertama adalah

    dilakukan penentuan data teknis jembatan. Selanjutnya adalah menerapkan beban-beban

    berdasarkan metode ASD dan LRFD untuk memperoleh gaya-gaya dalam. Berikutnya adalahmenganalisis kapasitas dari jembatan berdasarkan metode ASD dan LRFD untuk kemudian

    dibandingkan dengan gaya-gaya dalam dari penerapan beban. Tahap terakhir dari kajian iniadalah membandingkan nilai kapasitas berdasarkan metode ASD dan LRFD. Metode LRFD

    dalam perencanaan ini menggunakan peraturan pembebanan RSNI T-02-2005 dan peraturan

    perancangan jembatan baja RSNI T-03-2005, sedangkan metode ASD menggunakan peraturan

    pembebanan PPPJJR 1987 dan peraturan perancangan jembatan baja AISC 1989.

    Dari hasil analisis perhitungan diperoleh bahwa berdasarkan metode LRFD RSNI T-03-

    2005, semua komponen jembatan gelagar komposit aman dalam menahan beban-beban yangbekerja setelah diberi tambahan komponen berupa pengaku antara, pengaku lateral dan pengakupenahan gaya tumpu. Berdasarkan metode ASD AISC 1989, penghubung geser, dan sambungan

    pelat penahan momen tidak aman menahan beban yang bekerja. Dari kajian diperoleh bahwarasio antara kapasitas jembatan dan beban yang bekerja dengan metode LRFD lebih besar

    dibandingkan metode ASD, kecuali beberapa aspek seperti gaya geser profil baja sebelum

    komposit, kapasitas lendutan dan pelat sambung pada pelat sayap. Berdasarkan perbandingankapasitas secara keseluruhan antara kedua metode, menunjukkan metode LRFD memberikan

    kapasitas lebih besar dibandingkan metode ASD, yaitu berkisar 125,13% - 320,44%. Dari hasil

    analisis juga diperoleh bahwa kapasitas momen profil baja non kompak terpengaruh oleh tekuk

    lokal pelat badan dan tekuk torsi lateral sedangkan kapasitas gesernya terpengaruh oleh tekukelastis.

    Kata kunci : ASD, LRFD, non kompak, tekuk torsi lokal, tekuk torsi lateral, tekuk elastis, komposit

    1Disampaikan pada seminar tugas akhir S-1 Reguler Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan,

    Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

    2Mahasiswa S-1 Reguler Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada,

    Yogyakarta

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    2/25

    2

    BAB I

    PENDAHULUAN

    A.

    Latar Belakang

    Sifat profil baja dapat dibedakan menjadi tiga yaitu profil kompak, non

    kompak dan langsing. Profil baja yang sering dipakai karena kemudahannya

    dalam perhitungan dan terhindar dari kondisi tekuk akibat dimensi adalah profil

    kompak. Namun dalam praktek lapangan untuk pembangunan struktur atas

    jembatan, terkadang membutuhkan ketersediaan profil baja dengan cepat. Dalam

    kasus ini sulit untuk merencanakan fabrikasi profil baja dengan dimensi yang

    diinginkan sehingga solusi yang mungkin dilakukan adalah menggunakan profil

    baja yang sudah tersedia. Profil baja yang tersedia tidak seluruhnya memiliki sifat

    kompak. Untuk profil non kompak dan langsing, diperlukan perhitungan khusus

    untuk mereduksi kapasitas profil baja akibat pengaruh tekuk.

    Dari uraian di atas maka dalam tugas akhir ini akan diuraikan aplikasi

    perancangan jembatan menggunakan konsep yang paling sering digunakan saat

    ini, yaitu LRFD. Metode LRFD ini kemudian dibandingkan dengan metode ASD

    untuk mengetahui perbandingan rasio antara kapasitas dan beban yang bekerja.

    Perbandingan yang dibahas meliputi perbandingan kapasitas antara kapasitas dari

    analisis dengan menggunakan metode LRFD RSNI T-03-2005 dan metode ASD

    AISC 1989.

    B.

    Tujuan

    Tujuan dari perancangan struktur jembatan gelagar komposit baja-beton ini

    adalah:

    1. Merancang struktur atas jembatan gelagar komposit baja-beton dengan

    metode LRFD, menggunakan RSNI T-02-2005 dan RSNI T-03-2005.2. Membandingkan kapasitas atau rasio antara kapasitas dan beban struktur

    atas jembatan gelagar komposit dengan metode LRFD dan ASD.

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    3/25

    3

    3. Membandingkan kapasitas struktur atas jembatan gelagar komposit

    menggunakan metode LRFD dan ASD.

    4. Memberikan solusi dalam meningkatkan kapasitas gelagar komposit

    untuk menahan gaya-gaya internal yang terjadi.

    C.

    Batasan Masalah

    Batasan masalah yang ditentukan dalam perancangan struktur atas jembatan

    gelagar komposit baja-beton ini adalah:

    1. Perencanaan jembatan pada struktur atas terdiri atas: Perencanaan gelagar

    komposit ; Perencanaan shear connector ; Perencanaan diafragma ;

    Perencanaan perletakan

    2. Gelagar komposit yang direncanakan adalah pada gelagar tengah

    3. Beban yang digunakan dalam perencanaan gelagar jembatan adalah beban

    mati/tetap, beban hidup + kejut, beban akibat gaya rem, beban akibat

    rangkak dan susut, beban akibat gesekan tumpuan bergerak, beban akibat

    pengaruh temperatur, beban angin dan beban gempa.

    4. Gaya gempa diperhitungkan sebagai beban horisontal stasis ekivalen dan

    gaya arah vertikal diabaikan.

    5. Profil baja yang akan digunakan adalah profil I dengan spesifikasi non

    kompak

    6. Studi ini hanya terbatas pada literatur, tidak menyertakan hasil penelitian

    laboratorium.

    7. Perhitungan yang tidak memiliki kaitan dalam penelitian ini, seperti

    perancangan pelat beton, tumpuan dan diafragma diletakkan pada

    lampiran.

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    4/25

    4

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    A.

    Konsep ASD dan LRFDMenurut Wiryanto Dewobroto (2008) mazhab ASD metodenya memiliki

    fokus pada beban-beban layanan (beban kerja) dan tegangan-tegangan yang

    dihitung secara elastik dengan membandingkan tegangan-tegangan ini terhadap

    harga-harga batas yang diijinkan. Namun, trend penalaran di masa mendatang

    hendaknya lebih mengarah kepada spesifikasi menurut LRFD. Filosofi LRFD

    menggunakan beban-beban layanan terfaktor serta membandingkan kapasitas

    yang diperoleh terhadap beban.

    B.

    Konsep Dasar Aksi Komposit

    Salah satu penerapan aksi komposit dua material yang berbeda adalah balok

    komposit baja-beton, didefinisikan sebagai sistem yang terdiri dari balok baja

    dengan pelat beton bertulang yang terletak di atasnya. Kedua material

    dihubungkan dengan alat penyambung geser mekanis (shear connector), sehingga

    bekerja sebagai satu kesatuan.

    Konsep dasar aksi komposit ditunjukkan dalam gambar berikut:

    Gambar 2.1.Perbandingan aksi gelagar komposit dengan gelagar non

    komposit (sumber : Salmon & Johnson)

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    5/25

    5

    Untuk distribusi tegangan antar gelagar yang belum dan sudah mengalami

    aksi komposit memiliki perbedaan. Hal ini dikarenakan sifat material yang

    berbeda. Khususnya gelagar komposit baja beton, maka bagian tekan ditopang

    dengan baik oleh pelat beton, sedangkan gaya tarik ditopang dengan baik oleh

    gelagar baja. Distribusi tegangan ditunjukkan oleh gambar berikut:

    Gambar 2.2Variasi regangan pada gelagar komposit dan gelagar non komposit

    (sumber : Salmon & Johnson)

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    6/25

    6

    BAB III

    LANDASAN TEORI

    A.

    Pembebanan dengan RSNI T-02-2005Kombinasi pembebanan yang didasarkan pada RSNI T-02-2005 ditunjukkan

    oleh tabel berikut:

    Tabel 3.24Kombinasi Umum untuk Keadaan Batas Kelayanan dan Ultimit

    AksiKelayanan Ultimit

    1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

    Aksi Permanen :

    berat sendiri

    beban mati tambahan

    susut, rangkak

    pratekan

    pengaruh beban tetappelaksanaan

    tekanan tanah

    penurunan

    x x x x x x x x x x x x

    Aksi Transien

    beban lajur D atau BebanTruk T

    x o o o o x o o o o

    gaya rem atau gayasentrifugal

    x o o o o x o o o

    beban pejalan kaki x x

    gesekan perletakan o o x o o o o o o o o

    pengaruh suhu o o x o o o o o o o o

    aliran/hanyutan/batang kayu

    dan hidrostatik/apung

    o o x o o o x o o

    beban angin o o x o o o x o

    Aksi khusus

    gempax

    beban tumbukan

    pengaruh getaran x x

    beban pelaksanaan x x

    "x" berarti beban yang selalu aktif

    "o" berarti beban yang bolehdikombinasi dengan beban aktif,

    tunggal atau seperti ditunjukkan

    (1) = aksi permanen "x" KBL

    + beban aktif x KBL +1beban "o" KBL

    (2) = aksi permanen "x" KBL

    + beban aktif x KBL +1beban "o" KBL + 0,7 beban

    o KBL(3) = aksi permanen "x" KBL+ beban aktif x KBL +

    1beban "o" KBL + 0,5 bebano KBL + 0,5 beban o KBL

    Aksi permanen x KBU +

    beban aktif x KBU + 1beban o KBL

    (Sumber: RSNI T-02-2005)

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    7/25

    7

    B. Pembebanan Struktur Atas Jembatan Menurut Pedoman Perencanaan

    Pembebanan Jembatan Jalan Raya 1987 (PPPJJR 1987)

    Kombinasi pembebanan yang didasarkan pada PPPJJR 1987 ditunjukkan oleh

    tabel berikut:

    Tabel 3.6. Kombinasi Pembebanan dan Gaya

    Kombinasi Pembebanan dan Gaya Tegangan

    I. M+(H+K)+Ta+Tu

    II. M+Ta+Ah+Gg+A+SR+Tm

    III. Kombinasi I+Rm+Gg+A+SR+Tm+S

    IV. M+Gh+Tag+Gg+Ahg+Tu

    V. M+Pl

    VI. M+(H+K)+Ta+S+Tb

    100 %

    125 %

    140 %

    150 %

    130 %

    150%

    Catatan:

    A = beban angin

    Ah = gaya aliran dan hanyutan

    Ahg = gaya aliran dan hanyutan pada waktu gempa

    Gg = gaya gesek tumpuan bergerak

    Gh = gaya horizontal ekivalen akibat gempa bumi

    (H+K) = beban hidup dengan kejut

    M = beban mati

    Pl = gaya-gaya pada waktu pelaksanaan

    Rm = gaya rem

    S = gaya sentrifugal

    SR = gaya akibat susut dan rangkak

    Tm = gaya akibat perubahan suhu

    Ta = gaya tekanan tanah

    Tag = gaya tekanan tanah akibat gempa bumi

    Tb = gaya tumbuk

    Tu = gaya angkat

    (Sumber: PPPJJR 1987)

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    8/25

    8

    C. Analisa berdasarkan RSNI T-03 2005

    Konstruksi jembatan dilaksanakan tanpa penopang, sehingga terjadi dua

    kondisi, yaitu:

    1.

    Kondisi Belum Terjadi Aksi Komposit

    a. Analisa Lentur

    1)Kondisi tekuk lokal untuk gelagar baja non kompak

    = 2)Kondisi tekuk torsi lateral

    =+ ( ) jika Lp< L < Lr

    =

    =

    +

    jika L > Lr

    b. Analisa Geser

    Tekuk elastis tanpa memperhitungkan kondisi medan tarik

    = 0,9( )

    Tekuk elastis memperhitungkan kondisi medan tarik

    = 0,6 + (1 )1,151 +

    2.

    Kondisi Setelah Terjadi Aksi Komposit

    a.

    Kuat Lentur Gelagar Komposit

    Kapasitas tekanan pelat lantai C, diambil nilai terkecil dari

    = 0,85+ () = + +Kapasitas lentur nominal penampang adalah sebagai berikut:

    Untuk hcp< h maka =Untuk hcp> h maka = , +,

    b. Perencanaan Penghubung Geser

    Gaya geser memanjang rencana VL*, harus memenuhi persyaratan berikut ini:

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    9/25

    9

    VL* VLS

    VLS= 0,55 n VSU

    c.

    Persyaratan Lendutan

    Dalam peraturan RSNI T-03-2005, disebutkan bahwa balok di atas dua

    tumpuan atau gelagar menerus, lendutan maksimumnya adalah 1/800 x

    bentang

    D.

    Analisa Berdasar AISC 1989

    Analisa berdasarkan metode ASD AISC 1989 didasarkan Struktur Baja

    Desain dan Perilaku jilid 1 (Salmon 1990), yang meliputi:

    1. Kondisi Belum Terjadi Aksi Komposit

    a.

    Analisa Lentur

    Untuk penampang dengan flens kompak dan web non kompak dengan

    sokongan lateral, maka tegangan lentur berdasarkan AISC 1989 adalah:

    = 0,6b.

    Analisa Geser

    Kapasitas tegangan ijin akibat geser murni berdasarkan AISC 1989 untuk

    balok baja yang dapat mengalami tekuk elastis maupun inelastis sebelum

    mencapai kapasitas maksimumnya memenuhi persamaan berikut:

    = 2,89 0,40Sedangkan, untuk balok baja yang dapat mengalami aksi medan tarik

    memenuhi persamaan sebagai berikut:

    = 2,89 +1

    1,151 +(/)2. Kondisi Setelah Terjadi Aksi Komposit

    a. Analisa Lentur

    Tegangan yang diijinkan sesuai kombinasi pembebanan adalah:

    1. Kapasitas tegangan pelat beton:

    Fc= 0,45 fc

    2. Kapasitas tegangan baja

    Untuk Penampang Kompak

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    10/25

    10

    Fs= 0,66 fy

    b. Perencanaan Penghubung Geser

    Perencanaan penghubung geser direncanakan pada kondisi batas elastis,

    dengan persamaan sebagai berikut:

    = c. Persyaratan Lendutan

    AISC 1989 mengatur persyaratan lendutan untuk jembatan sebesar L/360

    BAB IV

    APLIKASI PERANCANGAN

    A.

    Spesifikasi Profil Baja

    Profil yang dipakai dalam penelitian ini adalah profil Canadian Institute of

    Steel Construction (CISC 1967) tipe Welded Wide Flange Shape Thin Web

    (WWF-T) dengan dimensi sebagai berikut:

    Satuan Imperial:

    Berat profil : 90 Lb/ft Luas profil : 26,37 in2

    Tinggi profil : 27 in Ix : 3726 in4

    Tebal badan : 0,25 in Iy : 167 in4

    Lebar sayap : 10 in Tebal las (k) : 0,56 in

    Tebal sayap : 1 in Tinggi bersih : 23,88 in

    Satuan SI

    Berat profil : 133,93 kg/m Luas profil : 16879,17 mm2

    Tinggi profil : 683,1 mm Ix : 1526598865,38 mm4

    Tebal badan : 6,33 mm Iy : 68422439,75 mm4

    Lebar sayap : 253 mm Tebal las (k) : 14,23 mm

    Tebal sayap : 25,3 mm Tinggi bersih : 632,5 mm

    Mutu baja yang digunakan untuk gelagar baja adalah BJ 55 (fy= 410 Mpa)

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    11/25

    11

    Pemilihan Profil

    Pemilihan Profil

    Desain Geser

    Cek rasio

    tinggi dantebal pelat

    badan

    Cek kondisi

    medan tarik

    Cek pengaruhtekuk

    Desain jenistekuk

    Elastis Inelastis

    Vn

    Desain pengaku

    antara

    Vn > Vu

    Desain Lentur Desain GayaTumpu

    Cek profil

    kompak

    Cek pengaruh

    tekuk torsilateral

    Cek kondisimedan tarik

    Pengaruhtekuk lokal

    Mn Mn

    Mn > Mu Mn > Mu

    Hitungan

    berdasar kuatleleh (Rn)

    Hitungan

    berdasar kuattekuk (Rn)

    Hitungan

    berdasar kuatlentur (Rn)

    Cek nilai Rnterkecil

    Rn > Ru

    Desain pengakupenahan gaya

    tumpu

    Cek Lendutan

    AMA N ?

    SELESAI

    TidakYa YaTidak

    Desain jenistekuk

    YaTidak

    YaTidak

    Tidak

    Tidak

    Ya

    Tidak Ya

    Tidak

    Ya

    Ya

    B. Aplikasi Perancangan Metode LRFD

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    12/25

    12

    Pemilihan Profil

    Pemilihan Profil

    Desain Geser

    Cari koefisien

    Cv (rasio teg

    geser vs teg

    leleh)

    Cek kondisi

    medan tarik

    Cek pengaruh

    tekuk

    Desain jenis

    tekuk

    Elastis Inelastis

    Fv

    Desain pengaku

    antara

    Fv > Fu

    Desain Lentur Desain Gaya

    Tumpu

    Cek profil

    kompak

    Cek pengaruh

    tekuk torsilateral

    Cek kondisimedan tarik

    Pengaruh

    tekuk lokal

    Fb Fb

    Fb > Fts

    Hitungan

    berdasar kuat

    leleh (Rn)

    Hitungan

    berdasar kuat

    tekuk (Rn)

    Hitungan

    berdasar kuat

    lentur (Rn)

    Cek nilai Teg

    ijin (Fa)

    Fa > Fu

    Desain pengaku

    penahan gaya

    tumpu

    Cek Lendutan

    AMAN ?

    SELESAI

    TidakYa YaTidak

    Desain jenis

    tekuk

    YaTidak

    YaTidak

    Tidak

    Tidak

    Ya

    Tidak Ya

    Tidak

    Ya

    YaFb > Fts

    C. Aplikasi Perancangan Metode ASD

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    13/25

    13

    BAB V

    HASIL ANALISA DANPEMBAHASAN

    A.

    Pembahasan Analisis Metode LRFD dengan RSNI T-03-2005Dari hasil analisis, diperoleh bahwa pemilihan profil tidak sepenuhnya

    dapat menopang beban, baik beban konstruksi, layan, dan ultimit/terfaktor. Oleh

    karena itu, gelagar komposit diberi beberapa tambahan komponen untuk

    menambah kapasitas sehingga mampu menahan beban-beban yang bekerja.

    Komponen-komponen tambahan tersebut adalah sebagai berikut:

    1. Cover plate

    2. Pengaku lateral

    3. Pengaku antara

    4. Pengaku penahan gaya tumpu

    Perancangan gelagar komposit, dilakukan dengan metode tanpa penopang,

    sehingga perencanaannya dibagi menjadi dua yaitu perencanaan sebelum

    mengalami aksi komposit dan setelah mengalami aksi komposit.

    1. Profil Gelagar Baja Sebelum Mengalami Aksi Komposit

    a. Perhitungan Kapasitas Lentur

    Pada saat belum mengalami aksi komposit, kapasitas lentur gelagar baja

    dipengaruhi dua kondisi yaitu pengaruh tekuk lokal dan pengaruh tekuk torsi

    lateral. Kedua pengaruh ini menyebabkan kapasitas gelagar baja berkurang

    terhadap kapasitas idealnya.

    1) Kondisi Tekuk Lokal

    Kondisi tekuk lokal terjadi karena ketidaksempurnaan bahan, sehingga

    distribusi kapasitas tegangan pada penampang tidak merata, sehingga timbul

    tegangan reduksi pada baja. Hasil perhitungan gelagar baja dengan pengaruh

    tekuk lokal dapat dilihat pada tabel berikut:

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    14/25

    14

    Tabel 6. 1 Hasil analisis kapasitas momen lentur profil baja akibat pengaruh

    tekuk lokal, sebelum mengalami aksi komposit dengan metode LRFD

    Mu Mn Mn

    Mn/Mu

    Keterangan

    kNm kNm kNm

    623,39 2207,04 0,9 1986,33 2,79 Aman

    Dari tabel di atas, diperoleh bahwa gelagar baja aman terhadap momen

    lentur lapangan yang terjadi dengan perbandingan kapasitas reduksi dan momen

    lapangan sebesar 2,79.

    2) Kondisi tekuk torsi lateral

    Hasil perhitungan gelagar baja dengan pengaruh tekuk lokal dapat dilihat

    pada tabel berikut:

    Tabel 6. 2 Hasil analisis kapasitas momen lentur profil baja akibat pengaruh

    tekuk torsi lateral, sebelum mengalami aksi komposit dengan metode LRFD

    ParameterMu Mn Mn

    Mn/MuKeterangan

    kNm kNm kNm

    Tanpa pengaku lateral 623,39 546,49 0,9 491,84 0,79 Tidak Aman

    Dengan pengaku

    lateral623,39 2207,04 0,9 1986,33 2,79 Aman

    Dari tabel di atas, diperoleh bahwa gelagar baja awalnya tidak aman

    terhadap tekuk torsi lateral, dengan rasio keamanan 0,79. Gelagar baja dipasang

    pengaku lateral pada setiap bentang 5 m, sehingga gelagar baja aman terhadap

    momen lentur lapangan yang terjadi sebelum mengalami leleh akibat torsi lateral,

    dengan rasio keamanan sebesar 2,79.

    b. Perhitungan Kapasitas Geser

    Kapasitas geser pada profil baja dipengaruhi tiga kondisi, yaitu kondisi

    medan tarik dan salah satu dari kondisi tekuk inelastik atau tekuk elastis. Dariperhitungan diperoleh bahwa gelagar baja dipengaruhi kondisi tekuk elastis. Hasil

    perhitungan kapasitas gelagar baja dapat dilihat pada tabel berikut:

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    15/25

    15

    Tabel 6. 3Perbandingan kapasitas geser profil baja akibat pengaruh tekuk elastis

    dengan gaya geser lapangan akibat beban konstruksi (satuan kN)

    Vu Vn VnVn/Vu Keterangan

    kN kN kN

    124,66 360.47 0,9 324.42 2,6 Aman

    Dari perhitungan diperoleh bahwa gelagar baja aman terhadap beban yang

    bekerja dengan rasio keamanan 2,6.

    2.

    Pembahasan Gelagar Komposit

    a. Pembahasan Momen Lentur pada Gelagar Komposit.

    Pada saat terjadi aksi komposit, akan terjadi peningkatan kapasitas lentur

    pada penampang struktur atas jembatan. Dalam analisis perhitungan, diperoleh

    kapasitas nominal dari gelagar komposit menggunakan peraturan RSNI T-03-

    2005 sebagai berikut:

    Tabel 6. 4Perbandingan kapasitas lentur gelagar komposit dengan momen

    lapangan akibat beban ultimit

    KondisiMu Mn

    Mn

    Mn/Mu KeterangankNm kNm kNm

    Tanpa CP 2455,75 2358,76 0,9 2122,88 0,9 Tidak aman

    Dengan CP 2455,75 2819,88 0,9 2537,89 1,39 Aman*)

    CP = Cover Plate

    Tabel di atas menunjukkan bahwa gelagar komposit kurang aman dalam

    menahan momen lentur yang terjadi. Oleh karena itu gelagar baja diberi tambahan

    berupa cover plate yang dilas pada pelat sayap bagian bawah, sehingga kapasitas

    momen lentur pada gelagar komposit meningkat sebesar (2537,89 2122,88) /

    2122,88 x 100 % = 19,54 %.

    b. Pembahasan Gaya Geser pada Gelagar Komposit

    Perencanaan geser pada gelagar komposit dipengaruhi oleh beban statik

    dan beban dinamis. Dalam perhitungan, diperolah bahwa gelagar komposit tidakaman menahan geser dari kombinasi beban statik dan dinamik. Oleh karena itu

    dipasang pengaku antara dengan konfigurasi sebagai berikut:

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    16/25

    16

    597,16 kNm 597,16 kNm

    325,34 kNm395 kNm

    280,68 kNm

    333,06 kNm

    kapasitasgesernominal

    diagramgaya geserrencana

    konfigurasi akhir pengaku antara

    Beban Truk

    10 m

    QMS1+QMS2+QMA+QCP

    5 m 5 m

    156,79 kNm66,24 kNm

    57,65 kNm 170,83 kNm

    198,36 kNm

    325,34 kNm

    0,05 m5 x 1 m

    498,68 kNm 498,68 kNm

    597,16 kNm 597,16 kNm

    498,68 kNm 498,68 kNm

    Gambar 5. 1Kapasitas konfigurasi akhir pengaku antara menahan beban truk

    berjalan di jarak 5,05 m dari tumpuan gelagar komposit dengan cover plate

    Konfigurasi pengaku antara di atas membagi gelagar baja menjadi 11

    panel yang terbagi menjadi tiga jenis panel berdasarkan kapasitas gesernya, yaitu

    2 panel ujung dengan bentang 1 m, 8 panel bentang 1 m dan 1 panel di tengah

    dengan bentang 10 m. Hasil perhitungan kapasitas panel terhadap geserditunjukkan oleh tabel berikut:

    Tabel 5. 1. Peningkatan kapasitas geser akibat pengaruh tekuk elastis pada

    gelagar komposit setelah menggunakan pengaku antara (satuan kN)

    KondisiVu Vn Vn Vn /

    VuKeterangan

    kN kN kN

    tanpa pengaku 464.51 360.47 324.42 0.7 Tidak Aman

    panel ujung 464.51 554.09 498.68 1.07 Aman

    panel 1 m 426.31 664.28 597.85 1.4 Aman

    panel 10 m 280.68 361.49 325.34 1.16 Aman

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    17/25

    17

    Dari tabel di atas, diperoleh bahwa gaya geser gelagar komposit

    mengalami peningkatan setelah diberi pengaku antara. Dimensi pengaku antara

    ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

    100.0012.00

    580.00

    Gambar 5. 2 Potongan melintang

    c. Gaya tumpu pada Gelagar Komposit

    Pada tumpuan, pelat badan pada profil baja mengalami gaya tekan dan

    berlaku sebagai kolom. Kapasitas pelat badan yang dianggap sebagai kolom

    dalam menahan beban tumpuan, dihitung berdasarkan tiga tinjauan paling kritis,

    yaitu leleh lokal pada pelat badan, tekuk pada pelat badan dan tekuk pelat badanakibat momen lentur (Asmadi, Riki : 2010). Dari perhitungan diperoleh kapasitas

    paling kritis adalah pada pengaruh tekuk pelat badan akibat momen lentur.

    Kapasitas tumpuan, tidak mampu menahan gaya tumpu yang terjadi sehingga

    dipasang pengaku penahan gaya tumpu seperti pada gambar di bawah ini:

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    18/25

    18

    100.00

    A A

    Potongan A-A

    61.97

    Gambar 5. 3Pengaku pelat badan pada tumpuan

    Perubahan kapasitas gelagar komposit dalam menahan gaya tumpu, setelah

    diberi pengaku penahan gaya tumpu ditunjukkan dalam tabel berikut:Tabel 5. 2. Kuat tumpu gelagar komposit dengan pengaruh tekuk

    KondisiRu Rn Rn

    Rn / Ru KetkN kN kN

    tanpa pengaku 464,51 87,23 0,9 78,51 0,17 Tidak Aman

    dengan pengaku 464,51 1046,68 0,9 942,02 2,03 Aman

    B. Perbandingan Perhitungan Metode ASD dan LRFD

    Dengan dimensi dan konfigurasi komponen tambahan berupa cover plate,

    pengaku lateral pengaku antara, pengaku penahan gaya tumpu yang sama, maka

    gelagar komposit dianalisis kembali menggunakan peraturan AISC 1989 yang

    menganut konsep ASD (Allowable Stress Design). Hasil perhitungan ASD dan

    perbandingannya dengan metode LRFD ditunjukkan oleh tabel-tabel di bawah ini:

    1.

    Perbandingan Kapasitas Nominal antara Metode ASD dan LRFD

    Setelah diperoleh kapasitas nominal dari metode ASD, maka dilakukan

    perbandingan kapasitas antara metode LRFD dan ASD, untuk mendapatkan

    gambaran seberapa besar kapasitas LRFD dibandingkan ASD.

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    19/25

    19

    a. Sebelum Mengalami Aksi Komposit

    Tabel 6.33 Perbandingan Kapasitas Nominal Profil Baja dengan Pengaku Lateral

    Sebelum Mengalami Aksi Komposit dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter SatuanKapasitas

    LRFD/ASDMetode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Momen lentur

    Pengaruh tekuk

    lokalkNm 1986,33 1186,69 1,67

    Pengaruh tekuk

    lateralkNm 2098,95 668,30 2,92

    Gaya geser kN 324,42 229,53 1,18

    b.

    Setelah Mengalami Aksi Komposit

    Tabel 6.34 Perbandingan Kapasitas Nominal Gelagar Komposit Setelah

    Mengalami Aksi Komposit dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter Satuan

    Kapasitas

    nominal

    LRFD/ASDMetode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Momen lentur kNm 2537,89 2515,6 1,01

    Gaya geser

    Panel ujung kN 498,68 298,32 1,67

    Panel 1 m kN 597,85 423,63 1,41

    Panel 10 m kN 324,42 229,53 1,97

    c. Kapasitas Gelagar Komposit Menahan Gaya Tumpu

    Tabel 6.35 Perbandingan Kuat Tumpu Nominal Gelagar Komposit Setelah

    Dipasang Pengaku Penahan Gaya Tumpu dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter Satuan

    Kapasitas

    nominal

    LRFD/ASDMetode

    PerhitunganLRFD ASD

    Kuat tumpu denganpengaku

    kN 926,45 367,16 2,52

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    20/25

    20

    d. Perbandingan Kapasitas Penghubung Geser

    Tabel 6.36 Perbandingan Kapasitas Penghubung Geser pada Gelagar Komposit

    Setelah Dipasang Pengaku Penahan Gaya Tumpu dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter Satuan

    Kapasitas

    nominal

    LRFD/ASDMetode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Kapasitas Penghubung

    GeserkN 469,58 234,59 2

    Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa metode LRFD memberikan

    nilai kapasitas yang lebih besar dibandingkan metode ASD, yaitu berkisar 1,18 2,92 kali terhadap metode ASD.

    2. Perbandingan Rasio Keamanan Antara Metode ASD dan LRFD

    Rasio keamanan adalah perbandingan antara kapasitas dengan beban

    lapangan yang bekerja. Rasio keamanan ini memberikan gambaran seberapa

    efektif metode LRFD dibandingkan dengan metode ASD.

    a. Sebelum Mengalami Aksi Komposit

    Tabel 6.18 Perbandingan Rasio Keamanan Profil Baja Sebelum Mengalami Aksi

    Komposit dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter

    Rasio

    Rasio

    Terbesar

    Metode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Momen lentur

    Pengaruh tekuklokal

    2,79 2,35 LRFD

    Pengaruh tekuk

    torsi lateral

    2,79 1,43 LRFD

    Gaya geser 2,6 2,28 LRFD

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    21/25

    21

    b. Setelah Mengalami Aksi Komposit

    Tabel 6.19 Perbandingan Rasio Keamanan Gelagar Komposit dengan Metode

    LRFD dan ASD

    ParameterRasio Rasio

    Terbesar

    Metode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Momen lentur 1,39 1,08 LRFD

    Gaya geser

    Panel ujung 1,07 0,58 LRFD

    Panel 1 m 1,4 0,82 LRFD

    Panel 10 m 1,16 0,7 LRFD

    c.

    Kapasitas Gelagar Komposit Menahan Gaya Tumpu

    Tabel 6.20 Perbandingan Rasio Keamanan Gelagar Komposit dalammenahan gaya tumpu dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter

    Rasio

    Rasio

    Terbesar

    Metode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Kapasitas GayaTumpu

    2,03 0,86 LRFD

    d.

    Perbandingan Kapasitas Lendutan

    Tabel 6.20 Perbandingan Rasio Lendutan Gelagar Komposit dengan

    Metode LRFD dan ASD

    Parameter

    Rasio

    Rasio

    Terbesar

    Metode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Kapasitas Lendutan 1,47 3,39 ASD

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    22/25

    22

    e. Perbandingan Kapasitas Penghubung Geser

    Tabel 6.21 Perbandingan Rasio Keamanan Penghubung Geser Gelagar Komposit

    dengan Metode LRFD dan ASD

    Parameter

    RasioRasio

    Terbesar

    Metode

    Perhitungan

    LRFD ASD

    Rasio Penghubung

    geser1,97 0,63 LRFD

    Dari hasil perbandingan rasio keamanan metode LRFD dan ASD,

    diperoleh hasil bahwa metode LRFD memiliki rasio keamanan yang lebih tinggi

    dibandingkan metode ASD. Hal ini menunjukkan bahwa metode ASD lebihkonservatif dibandingkan metode LRFD.

    C.

    Perbandingan Kapasitas Antara Gelagar Komposit dengan Profil Baja

    Non Kompak dan Gelagar Komposit dengan Profil Baja Kompak

    Asmadi (2009) dalam penelitiannya menggunakan profil I dengan dimensi

    600 x 200 x 11 x 17 dengan berat dan luasan yang lebih kecil dibandiingkan profil

    non kompak dalam kajian ini. Besar perbandingan kapasitas antara profil kompak

    dari penelitian Asmadi (2009) dan kajian dalam tugas akhiri ini ditunjukkan dalam

    tabel berikut:

    Tabel 6. 5 Tabel perbandingan kapasitas profil baja kompak dalam penelitian

    Asmadi Riki (2009) dan non kompak dalam kajian dengan menggunakan RSNI

    T-03 2005 dan peraturan pembebanan RSNI T-02 2005.

    BesaranAsmadi (2009) Hasil Kajian

    Nilai Satuan Nilai Satuan

    Momen lentur 2053.76 kNm 2122,88 kNm

    Gaya Geser 1378.43 kN 324.42 kN

    Gaya Tumpu 435.85 kN 78.51 kN

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    23/25

    23

    Dari tabel di atas diperoleh bahwa kapasitas geser dan tumpu profil baja

    menjadi lebih besar apabila profil kompak. Hal ini karena pada profil non

    kompak, ada pengaruh geser elastis yang menyebabkan gaya geser berkurang dari

    kapasitas idealnya. Berbeda halnya dengan momen lentur, profil non kompak

    mampu memberikan kapasitas yang lebih besar dibandingkan kondisi profil

    kompak karena area distribusi tegangan plastis yang lebih besar.

    BAB VI

    SARAN DAN KESIMPULAN

    A.

    Kesimpulan

    Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan gelagar komposit baja beton

    kondisi profil non kompak, dengan menggunakan metode LRFD dan ASD, dapat

    diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

    1. Dari perhitungan di atas, diperoleh bahwa penampang non kompak

    menyebabkan adanya beberapa pengaruh yang menyebabkan terjadinya

    pengurangan kapasitas. Pengaruh tersebut adalah pengaruh tekuk lokal yang

    diakibatkan dimensi profil, pengaruh tekuk torsi lateral yang diakibatkan

    batasan bentang dan dimensi profil baja, dan pengaruh tekuk pelat badan

    akibat gaya tekan pada pelat badan di tumpuan.

    2. Berdasarkan analisa dari metode LRFD menggunakan peraturan RSNI T-02-

    2005 dan RSNI T-03-2005, semua komponen jembatan gelagar komposit

    dengan kondisi profil non kompak aman dalam menahan beban-beban yang

    bekerja, setelah diberi tambahan cover plate, pengaku antara, pengaku

    penahan gaya tumpu dan pengaku lateral.

    3. Kapasitas profil baja sebelum mengalami aksi komposit tidak mampu

    menahan tekuk torsi lateral akibat beban konstruksi, sehingga dipasang

    pengaku lateral dengan jarak tiap 5 meter yang menambah kapasitas profil

    baja sebesar 304 % untuk metode LRFD.

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    24/25

    24

    4. Gelagar baja ataupun komposit yang tidak mampu memberikan kapasitas

    geser untuk menahan beban geser rencana pada bentang lapangan,. Untuk

    meningkatkan kapasitas geser maka dipasang pengaku antara (intermediate

    stiffner) di area bentang lapangan.

    5. Berdasarkan analisa dari metode ASD menggunakan peraturan PPPJJR 1987

    dan AISC 1989, maka terdapat beberapa komponen jembatan yang tidak aman

    menahan beban-beban yang bekerja. Beberapa komponen jembatan yang tidak

    aman tersebut adalah gaya geser setelah terjadi aksi komposit, pengaku

    penahan gaya tumpu, dan penghubung geser.

    6. Perbandingan perhitungan kapasitas antara metode LRFD dengan ASD untuk

    seluruh komponen struktur jembatan gelagar komposit menunjukkan metode

    LRFD memiliki kapasitas yang lebih besar dibandingkan metode ASD. Dariperhitungan diperoleh bahwa kapasitas metode LRFD memberikan nilai 1,01

    2,92 kali kapasitas metode ASD.

    B.

    Saran

    Berdasarkan analisa gelagar komposit dengan kondisi profil baja non

    kompak, maka terdapat beberapa saran berkaitan dengan penelitian jembatan

    gelagar komposit, yaitu:

    1. Untuk mendapatkan variasi dari hasil penelitian, sehingga dapat digunakan

    sebagai referensi perhitungan yang lebih komplit, maka perlu dilakukan re-

    desain dengan variabel yang diubah adalah kondisi kekompakan profil berupa

    profil langsing.

    2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih objektif, maka perlu dilakukan

    perhitungan dengan berbagai macam metode yang lebih aktual seperti metode

    AISC-360-2005.

    3. Perlu dilakukan penelitian laboratorium untuk meneliti validitas perhitungan

    kapasitas yang dilakukan dengan berbagai metode.

  • 7/25/2019 Naskah Seminar Jembatan komposit baja beton non kompak

    25/25

    DAFTAR PUSTAKA

    Abdillah, S., Perancangan Gelagar Komposit Stuktur Jembatan Jalan Raya

    berdasarkan AASHTO-LRFD 2002, Tugas Akhir Mahasiswa, JurusanTeknik Sipil dan Lingkungan, FT UGM

    Anonim, 2005, Perencaanaan Pembebanan Untuk Jembatan, Direktorat Jendral

    Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum

    Anonim, 2005, Perencaanaan Struktur Baja Untuk Jembatan, Direktorat Jendral

    Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum

    Anonim, Standar Jembatan Gelagar Komposit , Direktorat Jendral Bina Marga,

    Departemen Pekerjaan Umum

    Anonim., 1962., Handbook of Steel Construction, Canadian Institute of SteelConstruction

    Anonim., 1989, AISC ASD Manual 9th

    Edition, American Institute of Steel

    Construction

    Asmadi, Riki., 2009, Perancangan Struktur Atas Jembatan Gelagar Komposit

    Baja-Beton Berdasarkan Peraturan RSNI 2005 : Studi Kasus Perancangan

    Jembatan Jalan Raya Bentang 10m, 15 m, dan 20 m, Tugas Akhir

    Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, FT UGM

    http://wiryanto.blogdetik.com/2008/02/12/

    Padosbajayo., 1994,Pengetahuan Dasar Struktur Baja, Nafiri Offset, Jakarta

    Raju, N.K. 1991, Design of Bridge, Third Edition, Oxford & IBH Publishing,

    New Delhi

    Salmon, C.G. & Johnson, J.E. (terjemahan Prihminto Widodo), 1992 , Sturuktur

    Baja Desain dan Perilaku, Jilid 1, Edisi ketiga, Gramedia, Jakarta

    Salmon, C.G. & Johnson, J.E. (terjemahan Prihminto Widodo), 1992 , Sturuktur

    Baja Desain dan Perilaku, Jilid 2, Edisi ketiga, Gramedia, Jakarta

    Setiawan, A. 2008,Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Erlangga,

    Jakarta

    Siswanto, M.F., 1999 ,Struktur Baja III,Jurusan Teknik Sipil, FT UGM