Analisis Jembatan Girder Box Beton Prestressed

 

Jembatan merupakan infrastruktur penting dalam sistem transportasi yang berperan dalam menghubungkan berbagai wilayah dan memfasilitasi pergerakan manusia serta barang. Dalam perkembangannya, teknologi konstruksi jembatan terus mengalami peningkatan untuk memastikan keamanan, keberlanjutan, dan efisiensi. Salah satu jenis jembatan yang memiliki keunggulan dalam hal kekuatan dan daya tahan adalah jembatan girder box beton prestressed.

Konsep Dasar Jembatan Girder Box Beton Prestressed

Jembatan girder box beton prestressed merupakan struktur jembatan yang menggabungkan konsep dasar balok (girder) dengan penggunaan beton bertulang yang telah dipretensi atau prestressed sebelum beban bekerja pada struktur. Metode prestressed ini memberikan keunggulan dalam meningkatkan daya dukung dan ketahanan jembatan terhadap beban-beban yang terjadi, seperti lalu lintas kendaraan, beban gempa, dan beban lainnya.

Keunggulan Jembatan Girder Box Beton Prestressed

1. Kekuatan dan Ketahanan yang Tinggi: Dengan metode prestressed, jembatan girder box beton dapat mengatasi beban-beban berat dengan lebih baik. Baja yang digunakan sebagai material prestressed memberikan dukungan tambahan yang memungkinkan jembatan untuk membawa beban yang lebih besar tanpa mengorbankan integritas struktural.
2. Desain Modular dan Estetika: Bentuk kotak pada girder memberikan fleksibilitas dalam desain dan penataan. Jembatan girder box beton prestressed dapat diatur dalam berbagai pola dan bentuk, memungkinkan integrasi desain estetika yang menarik dengan lingkungan sekitarnya.
3. Kecepatan Konstruksi: Metode prefabrication atau pra-pembuatan memungkinkan komponen jembatan diproduksi di pabrik sebelumnya. Hal ini mengurangi waktu konstruksi di lapangan, meminimalkan gangguan lalu lintas dan dampak lingkungan selama proses pembangunan.
4. Perawatan dan Biaya Rendah: Struktur beton memiliki daya tahan yang tinggi terhadap korosi dan perubahan cuaca. Jembatan girder box beton prestressed cenderung memerlukan perawatan yang lebih sedikit dan biaya pemeliharaan yang lebih rendah dalam jangka panjang.

Metode Konstruksi Jembatan Girder Box Beton Prestressed

Proses konstruksi jembatan girder box beton prestressed melibatkan beberapa langkah penting:

1. Perencanaan dan Desain: Tahap awal melibatkan perencanaan dan desain struktur jembatan berdasarkan beban yang diperkirakan, kondisi lingkungan, dan tuntutan estetika.
2. Pra-Pembuatan Komponen: Komponen-komponen jembatan, termasuk girder box, diproduksi di pabrik dengan menggunakan metode prestressed. Baja prestressed ditanamkan ke dalam beton untuk memberikan daya dukung tambahan.
3. Pengangkutan dan Pemasangan: Komponen-komponen pra-pembuatan kemudian diangkut ke lokasi jembatan dan dipasang dengan hati-hati sesuai dengan desain yang telah direncanakan.
4. Pretensi dan Pascaproduksi: Setelah pemasangan, kabel baja prestressed diberlakukan dengan gaya tertentu untuk mencapai ketegangan yang diinginkan. Setelah prestressed, jembatan diuji untuk memastikan bahwa integritas struktural telah tercapai.

Penerapan Jembatan Girder Box Beton Prestressed

Jembatan girder box beton prestressed telah diterapkan di berbagai proyek di seluruh dunia. Beberapa contoh penerapan termasuk:

1. Jembatan Perkotaan: Jembatan girder box beton prestressed sering digunakan dalam proyek-proyek perkotaan untuk menghubungkan jalan raya dan jalan-jalan utama, mengurangi kemacetan lalu lintas, dan memperbaiki aksesibilitas.
2. Jembatan Jalan Kereta Api: Dalam proyek-proyek rel kereta api, jembatan girder box beton prestressed digunakan untuk mengangkut beban berat dari kereta api serta mengatasi tantangan lingkungan seperti banjir.
3. Jembatan Pedestrian: Jembatan jenis ini juga sangat cocok untuk proyek jembatan pejalan kaki karena desainnya yang modular dan estetika yang dapat disesuaikan dengan lingkungan sekitar.

Kesimpulan

Analisis jembatan girder box beton prestressed mengungkapkan keunggulan signifikan dalam hal kekuatan, ketahanan, dan efisiensi konstruksi. Metode prestressed memberikan struktur jembatan kemampuan untuk mengatasi beban-beban berat sambil meminimalkan dampak lingkungan dan gangguan lalu lintas selama proses pembangunan. Penerapan jembatan girder box beton prestressed di berbagai proyek infrastruktur telah membuktikan nilai tambahnya dalam menghadapi tantangan transportasi modern. Dengan terus mengembangkan teknologi dan praktik terbaik, jembatan girder box beton prestressed memiliki potensi untuk terus mendominasi dalam arena konstruksi jembatan yang inovatif dan berkelanjutan.

Jembatan gelagar kotak adalah jenis jembatan khusus di mana balok harus berkompromi dengan gelagar dalam bentuk kotak kosong. Konstruksi jembatan memiliki kepentingan yang sangat penting di seluruh dunia. Box girder mencapai popularitas dalam rekayasa jembatan karena stabilitas, ekonomi, efisiensi strukturalnya.

Perhitungan Kekuatan Tertinggi
(a) Keruntuhan akibat leleh baja (penampang yang kurang diperkuat)
Mult = 0,9dbAsFp

Di Sini,
As = luas baja tarik tinggi

Fp = kekuatan tarik ultimat untuk baja tanpa titik luluh atau tegangan luluh yang pasti atau tegangan pada perpanjangan 4 persen mana yang lebih tinggi untuk baja dengan titik luluh yang pasti.
db = kedalaman balok dari tepi tekan maksimum ke pusat gravitasi tendon baja.

(B) Kegagalan dengan menghancurkan beton
Mult = 0,176 bdb2fck

Di mana,

1. b = lebar penampang persegi panjang atau badan balok
2. fck= kekuatan karakteristik beton
3. G = Perhitungan Penampang yang tidak retak pada lentur
4. b = lebar untuk balok segi empat dan lebar rusuk untuk balok T, I dan L
5. d = kedalaman keseluruhan anggota
6. fcp = tegangan tekan pada sumbu centroidal akibat prategang dianggap positif.

(c) Analisis dan Desain Jembatan Box-Girder tipe Post-Tensioned Deck
Kotak tipe dek pasca-tarik? Balok

Jembatan dengan bentang bersih 30m dan lebar jalan 7,5m. Asumsikan Beban Hidup sesuai IRC: 6-2000 kendaraan melewati geladak yang diberikan di bab 4. Analisis Jembatan untuk rasio L/hari yang berbeda mulai dari 15 hingga 20 dan rasio L/hari yang berbeda dipertimbangkan adalah sebagai berikut:

Kasus 1 L/d= 19, d = 1,6
Kasus 2 L/d =18, d = 1,7
Kasus3 L/d = 17, d = 1.8
Kasus4 L/d= 16, d= 1.9
Kasus5 L/d= 15, d=2.0

Data Awal

1. Bentangan bentang = 30m
2. Lebar jalan = 7,5 m
3. Menjorok dari muka gelagar = 1,2m
4. Tebal dek = 0,2 m
5. Tebal pelat bawah = 0,2 m
6. Tebal girder = 0,3 m
7. Profil tendon dianggap parabola.

Sesuai IRC:18-2000

fck = 50 Mpa,
fci = 0,8
fck = 40 Mpa,
ft = 0,5
fci = 20 Mpa,
fcw = 0,33
fck = 16,5 Mpa
kaki = 1/10
fct = 2,0 Mpa
ftw = 0

Sesuai IS: 1343-1980

Ec = 5700
fck1/2 = 40,30 kN/m2
fp = 1862 Mpa,
n = 0,85,
E = 2?105 Mpa

Validasi Hasil
Tabel Perhitungan Susut Prategang – (Menurut IS:1343-1980)

Di mana,

^S = Penyusutan
^C= Merayap
^E = Pemendekan beton
^A = Tergelincir di jangkar
^F = Gesekan
^R = Relaksasi
n= Efisiensi

After Losses, Gaya Prategang yang efektif

1. (P) = P (1-Losses) = 14011,51 kN
2. Tabel.7 Perhitungan Tegangan pada serat atas dan bawah

Tegangan Tekan pada

1. Transfer = 6,66 < 0,5 fcj = 20 mpa
2. Layanan = 8,367 < 0,33 fck = 16,5 mpa

Tegangan tarik pada

1. Tahap Awal = 2,979 < 3mpa (Sesuai IS:1343 ? 1980)
2. Tahap Kerja = Tidak ada tegangan tarik

Perencanaan Tulangan pada Jembatan Box Girder
P =14011.51 kN, d = 1350 mm, bw = 200 mm
Asumsikan lebar 150 mm dan lebar 150 mm pelat distribusi, terletak konsentris di tengah.
ypo /y0 = 75/150 = 0,5,
Sesuai IRC:18-2000, Dari tabel nilai Fbst/ Pk = 0.17 dan Fbst = 452.753 kN
Menggunakan link diameter 12 mm, luas link baja adalah,
Ast = 1254 mm/2
Menyediakan 24 batang berdiameter 12 mm, 750mm juga batang berdiameter 12 mm @ 110 mm c/c secara horizontal untuk membentuk
jala.

Penguatan Sisi Wajah
Sesuai klausul 18.6.3.3 IS:1343-1980
Ast = 0,05 x 1350 x 300/100 = 202,5 mm/2
Berikan 6? 12 mm dia pada setiap permukaan web

Desain Deck Slab
Menggunakan beton grade M30 dan Fe415
Momen total akibat DL+SIDL+LL = 1427,0 kN.m
Kedalaman yang dibutuhkan = 150,4 < 250 mm

Penguatan Utama
Ast = 3192,6824 mm/2
Menyediakan 16mm? batang dia 100 mm c / c

Desain Tulangan Melintang
M = 0,3ML + 0,2(MDL + MSIDL)
M = 324 kN.m
Ast = 724,74 mm/2
Menyediakan 12 mm diameter bar @ 160 mm c/c

(d) Perbandingan Hasil untuk Berbagai Rasio Bentang/Kedalaman
Perbandingan nilai gaya prategang, defleksi dan tegangan diperoleh untuk berbagai rasio bentang/kedalaman (tabel no. 10 & 11) untuk jembatan box girder. Nilai dihitung sesuai IS:1343-1980.

Diijinkan (Gaya DL-Prestress) = 12 mm

Diizinkan (DL-LL-Gaya Prategang) = 85,7 mm