Jembatan Beton Bertulang

 Definisi

            Jembatan beton merupakan jembatan yang konstruksinya terbuat dari material utama bersumber dari beton.

Sifat Dasar Beton

Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari agregat alam seperti kerikil, pasir, dan bahan perekatBahan perekat yang biasa dipakai adalah air dan semen. Secara umum, beton dibagi dalam dua bagian yaitu:

a.       Beton bertulang

b.      Beton tidak bertulang

Beton bertulang adalah suatu bahan bangunan yang kuat, tahan lama dan dapat dibentuk menjadi berbagai ukuran. Mamfaat dan keserbangunannya dicapai dengan mengkombinasikan segi-segi yang terbaik dari beton dan baja dengan demikian apabila keduanya dikombinasikan, baja akan dapat menyediakan kekuatan tarik dan sebagian kekuatan geser.

     Beton tidak bertulang hanya mampu atau kuat menahan kekuatan tekan dari beban yang diberikan.

Beban Yang Dihitung Dalam Merencanakan Jembatan

Secara umum beban – beban yang dihitung dalam merencanakan jembatan dibagi atas dua yaitu beban primer dan beban sekunder. Beban primer adalah beban utama dalam perhitungan tegangan untuk setipa perencanaan jembatan, sedangkan beban sekunder adalah beban sementara yang mengakibatkan tegangan – tegangan yang relatif kecil daripada tegangan akibat beban primer dan biasanya tergantung dari bentang,bahan,sistem kontruksi,tipe jembatan dan keadaan setempat.

A.    Beban Primer

Beban primer adalah beban yang merupakan muatan utama dalam perhitungan tegangan untuk setiap perencanaan jembatan.

Beban primer jembatan mencakup beban mati,beban hidup dan beban kejut.

1.      Beban Mati

Beban mati adalah semua muatan yang berasal dari berat sendiri jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan tetap yang dianggap merupakan satu satuan dengan jembatan (Sumantri, 1989:63). Dalam menentukan besarnya muatan mati harus dipergunakan nilai berat volume untuk bahan-bahan bangunan.

Contoh beban mati pada jembatan: berat beton, berat aspal, berat baja, berat pasangan bata, berat plesteran dll.

Rumus untuk berat sendiri:

Q_MS = b . h . w_c

Dimana :    Q_MS= Berat sendiri

b    = Slab lantai jembatan

                                    h    = Tebal slab lantai jembatan

wc  = Berat beton bertulang ( yang disyaratkan dalam RSNI       T-02-2005 adalah dari 23,5-25,5 )

Beban mati tambahan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Dimana :   Q_MA     = Beban mati tambahan

t_a          = Tebal lapisan aspal + ovelay ( berat yang   ditetapkan dalam RSNI T-02-2005 adalah 22,0 )

h_a         = Tebal genangan air hujan ( berat yang   ditetapkan dalam RSNI T-02-2005 adalah 9,8 )

2.      Beban Hidup

Yang termasuk dengan beban hidup adalah beban yang berasal dari berat kendaraan-kendaraan bergerak lalu lintas dan/atau pejalan kaki yang dianggap bekerja pada jembatan. Berdasarkan PPPJJR-1987, halaman 5-7, beban hidup  yang ditinjau terdiri dari :

a.       Beban “T”(Beban lantai kendaraan)

Beban “T” merupakan beban kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda (Dual Wheel Load) sebesar 10 ton, yang bekerja pada seluruh lebar bagian jembatan yang dingunakan untuk lalu lintas kendaraan.

Beban hidup pada lantai jembatan berupa beban roda ganda oleh Truk (beban T) yang besarnya, T = 100 kN. Dengan menggunakan rumus:

P_TT = ( 1 + DLA ) . T

Dimana :

            P_TT       = Beban truk “T”

            DLA    = Faktor beban dinamis untuk pembebanan truk

a.       Beban “D”(Jalur lalu lintas )

Beban “D” adalah susunan beban pada setiap jalur lalu lintas yang terdiri dari beban garis “P” ton per jalur lalu lintas (P = 12 ton) dan beban terbagi rata “q” ton per meter panjang per jalur sebagai berikut:

q = 2,2 t/m                                                    untuk L < 30 m.

q = 2,2 t/m – {(1,1/60) x (L – 30)} t/m        untuk 30 m < L < 60 m.

q = 1,1{1 + (30/L)}                                      untuk L > 60 m.

Ketentuan penggunaan beban “D” dalam arah melintang jembatan sebagai berikut:

Untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan < 5,50 m, beban “D” sepenuhnya (100%) harus dibebankan pada seluruh jembatan.

Untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan > 5,50 m, beban “D” sepenuhnya (100%) dibebankan pada lebar jalur 5,50 m sedangkan lebar selebihnya dibebani hanya separuh beban “D” (50%).

contoh beban hidup pada jembatan: beban kendaraan yang melintas, beban orang berjalan dll.

1.      Beban Kejut

Menurut Anonim (1987:10) beban kejut diperhitungkan pengaruh getaran-getaran dari pengaruh dinamis lainnya., tegangan-tegangan akibat beban garis (P) harus dikalikan dengan koefisien kejut. Sedangkan beban terbagi rata (q) dan beban terpusat (T) tidak dikalikan dengan koefisien kejut. Besarnya koefisien kejut ditentukan dengan rumus:

Dimana : K = Koefisien kejut

L = Panjang dalam meter dari bentang yang bersangkutan

A.    Beban Sekunder

Beban sekunder adalah beban pada jembatan-jembatan yang merupakan beban atau muatan sementara, yang selalu bekerja pada perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan. Pada umumnya beban ini mengakibatkan tegangan-tegangan yang relative lebih kecil dari pada tegangan-tegangan akibat beban primer, dan biasanya tergantung dari bentang, system jembatan, dan keadaan setempat. 

Sedangkan Beban Sekunder terdiri dari beban angin, gaya rem, dan gaya akibat perbedaan suhu.

1.      Beban Angin ( EW )

Pengaruh tekanan angin bekerja dalam arah horizontal sebesar 100 kg/cm². Dalam memperhitungkan jumlah luas bagian jembatan pada setiap sisi digunakan jumlah luas bagian jembatan pada setiap sisi digunakan ketentuan sebagai berikut:

Ø  Untuk jmbatan berdinding penuh diambil sebesar 100% terhadap luas sisi jembatan

Ø  Untuk jembatan rangka diambil sebesar 30% terhadap luas sisi jembatan.

Beban garis merata tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat angin yang meniup kendaraan di atas jembatan dihitung dengan rumus :

T_EW = 0.0012 . Cw . (Vw)²

Dimana :

Cw = koefisien seret = 1,2 ( RSNI T-02-2005 )

Vw = Kecepatan angin rencana

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi  ( h )   = 2.00 m di atas lantai jembatan.

Jarak antara roda kendaraan ( x ) = 1.75 m

Transfer  beban angin ke lantai jembatan dengan menggunakan   rumus:

           

P_EW = [ 1/2*h / x * T_EW ]

1.      Beban Gaya Rem

Gaya ini bekerja dalam arah memanjang jembatan, akibat gaya rem dan traksi ditinjau untuk kedua jurusan lalu lintas. pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan pengaruh gaya rem sebesar 5% dari muatan D tanpa koefisien kejut yang memenuhi semua jalur lalu lintas yang ada dalam satu jurusan.

2.      Gaya Akibat Perbedaan Suhu

Perbedaan suhu harus ditetapkan sesuai dengan keadaan setempat. Diasumsikan untuk baja sebesar C dan beton 10. Peninjauan khusus terhadap timbulnya tegangan-tegangan akibat perbedaan suhu yang ada antara bagian-bagian jembatan dengan bahan yang berbeda.

3.      Beban Gempa

Untuk pembangunan jembatan pada daerah yang dipengaruhi oleh gempa, maka beban gempa juga diperhitungkan dalam perencanaan struktur jembatan

4.      Beban angin

Beban angin dihitung pada daerah konstruksi jembatan yang harus menahan beban angin.

A.    Beban Khusus

Beban khusus adalah beban atau muatan yang merupakan pemuatan khusus untuk perhitungan tegangan pada perencanaan jembatan. Muatan ini bersifat tidak terlalu bekerja pada jembatan, hanya berpengaruh pada sebagian konstruksi, tergantung pada keadaan setempat.

Yang termaksud beban khusus adalah:

1.      Gaya akibat gempa bumi

2.      Gaya akibat aliran air

3.      Gaya akibat tekanan tanah dan lain-lain

Perencanaan Pipa Sandaran

Pada perencanaan pipa sandaran, ditentukan:

1.      Beban hidup yang bekerja pada pipa sandaran

2.      Luas penampang pipa

3.      Momen tahanan

4.      Diameter dan tebal pipa sandaraan dilihat pada tabel

5.      Berat pipa = A x  beton

Perencanaan Tiang Sandaran

Pada perencanaan tiang sandaran ditentukan:

1.      Beban horizontal ( H₁ )

2.      Berat sendiri tiang sandaran + pipa sandaran

3.      Tulangan tiang sandaran

Perencanaan Lantai Trotoar

Pada perencanaan lantai trotoar ditentukan:

1.      Data-data perencanaan yang dibutuhkan:

    beton = 2400 kg/m³

  Tebal trotoar

  Tebal kerb beton

  Mutu beton ( fc )

  Mutu baja (fy )

2.      Beban-beban yang diperlukan:

  Berat sendiri trotoar ( W₁ )

 Berat sendiri kerb beton ( W₂ )

  Beban hidup ( W₃ )

  Beban tiang sandaran + pipa ( W₄ )

  Beban horizontal pada tiang sandaran ( H₁ )

  Beban horizontal pada kerb beton ( H₂ )

3.      Perhitungan momen

  Momen akibat beban mati

  Momen akibat beban hidup

 Momen berfaktor

4.      Perhitungan tulangan

Pada perencanaan tulangan data yang diperlukan adalah:

  Tinggi plat trotoar

  Direncanakan tulangan utama

 Selimut beton

  Tinggi efektif

Dalam perhitungan tulangan ini Tinggi efektif dapat dihitung dengan rumus:

Tulangan bagi

Rumus untuk fy = 350 Mpa

                       

Perhitungan Lantai Kendaraan

            Perhitungan lantai kendaraan didasarkan pada:

A.    Beban Pada Lantai

1.      Beban mati

  Akibat berat sendiri lantai kendaraan

  Akibat berat aspal

  Akibat berat air hujan

2.      Beban hidup

Beban hidup yang bekerja pada lantai kendaraan adalah beban “T” yang merupakan kendaraan truk yang mempunyai beban roda ganda sebesar 10 ton. Beban untuk jembatan kelas II diambil sebesar 70 % yaitu untuk jembatan permanen.

Beban roda disebar merata pada lantai kendaraan berukuran (2,25 x 3,5) m2 yaitu pada jarak antara gelagar memanjang dan gelagar melintang. Bidang kontak roda untuk beban 70 % adalah (14 x 35) cm2 (sumber: PPPJJR -1987, hal:23). Besarnya T diambil 70 %, maka T = 70 % x 10 = 7 ton. Penyebaran gaya terhadap lantai jembatan dengan sudut 450 dapat dilihat pada gambar berikut: 

Penyebaran Gaya :

Untuk potongan memanjang lantai dengan menggunakan rumus:

u = a1 + 2 (1/2 x tebal plat beton + tebal aspal)

Untuk potongan melintang lantai dengan menggunakan rumus:

v = b2 + 2 (1/2 x tebal plat beton + tebal aspal)

3.      Beban angin

Muatan angin merupakan muatan sekunder. Berdasarkan PPPJJR 1987, tekanan angin diambil sebesar 150 kg/m2. Luas bidang muatan hidup yang bertekanan angin ditetapkan setinggi 2 m di atas lantai kendaraan, sedangkan jarak as roda kendaraan adalah 1,75 m. Reaksi pada roda akibat angin (R) :

Seperti terlihat pada gambar berikut: