Perencanaan Teknis Perhitungan Pilar Jembatan Segi 8 (Polygon)

Pilar atau pier ada beberapa macam dan bentuk, diantaranya berbentuk "H" dan "segi 8". Pilar ini memiliki delapan sisi yang beraturan atau polygon, bentuk pilar seperti ini masih banyak dijumpai dibeberapa proyek jembatan begitu juga di indonesia. Salah satu alsan dari beberapa alasan kenapa desain pilar berbentuk segi 8 atau berbentuk H adalah karena estetika atau kepantasan. 

Perencanaan Pilar/Pier Polygon

Pilar polygon

Desain pilar dengan bentuk yang berbeda cara mencari inersia pun pasti berbeda dengan pilar berbentuk H, tetapi untuk perhitungan pembebanan, penulangan tetaplah sama, menggunakan rumus yang sama, yang membedakan adalah ketika kita membuat pemodelan pilar tersebut dan menghitung inersia-nya.

Pada postingan ini berisi materi perihal perencaan perhitungan teknis berikut pembahsannya:

Desain Awal Pier

Data-data pada perencanaan pier adalah sebagai berikut:

h      = 22,29 m

bx     = 12 m

by     = 13 m

Yang diketahui diatas h merupakan tinggi pilar yaitu 22,29 m, bx dan by merupakan lebar arah x dan y, masing-masing 12 m dan 13 m.

Pembebanan dan Analisa Pada Pier

Berat struktur bagian atas, berat sendiri bagian bawah dan Berat sendiri bangunan atas. Konstruksi jembatan memiliki beberapa item yang pertama tiang sandaran atau parapet, kemudian pelat lantai jembatan, girder jembatan, pilar jembatan, abutment dan pondasi jembatan.

Karena yang direncanakan merupakan konstruksi pilar maka kita harus menghitung berat item bangunan atas yang bertumpu langsung atau tidak langsung dengan pilar jembatan. Girder, pelat lantai dan tiang sandaran merupakan item diatas bangunan pilar. Di bwah ini merupakan tabel berat sendiri bangunan atas.

Baca: Metode Pelaksanaan Dan Pengawasan Pilar Jembatan

Tabel Berat sendiri bangunan atas

BEBAN	PARAMETER VOLUME				BERAT	SATUAN	FBU	BERAT TON	WMS
	BM	TM	LM	NBH
Plat Lantai	9.6	0.2	35.6	1	2.5	Ton/m3	1.3	222.14	170.88
Trotoar	1.075	0.25	35.6	2	2.5	Ton/m3	1.3	62.19	47.84
Parapet	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Tiang besi	V=0,0012			36	7,85	Ton/m	1.3	0.44	0.34
beton	A =	0.14285	35.6	2	2,5	Ton/m3	1.3	33.06	25.43
pipa sandaran	A =	0.00181	35.6	4	7,85	Ton/m	1,1	2.23	2.02
Girder	A =	0.54081	35.6	5	2,5	Ton/m3	1,2	288.79	240.66
Aspal	7	0.05	35.6	1	2,25	Ton/m	2	56.07	28.04
Air Hujan	7	0.05	35.6	1	1	Ton/m	2	24.92	12.46
Diafargma	A=	8.212	-	5	2,5	Ton/m3	1,2	123.18	102.65
Plat Lantai	9,6	0.2	61.4	1	2,5	Ton/m3	1.3	383.14	294.72
Trotoar	1,07	0.25	61.4	2	2,5	Ton/m3	1.3	107.26	82,51
Aspal	7	0.05	61.4	1	2,25	Ton/m	1.3	96.71	48.35
Air Hujan	7	0.05	61.4	1	1	Ton/m	2	42.98	21.49
pipa sandaran	A=	0.00181	61.4	4	7,85	Ton/m	1,1	3.84	3.49
Total Berat Sendiri Struktur Atas ∑=								1446.9	1080.8

Keterangan:

FBU: factor beban ultimate

Diperoleh data sebagai berikut:

WMS = 1080,87 Ton

WuMS= 1446,93 Ton

Eksenrtisitas beban terhadap titik A

Untuk PuMS1 E   = 7,40 m

Untuk PuMS2 E   = 4,60 m

Tabel perhitungan berat pada Pier 1 Dan Struktur bagian bawah

Kode	b	h	by	bj	w (ton)	n	w (ton)
w1	2.00	2.02	9.60	2.50	96.96	1	96.96
w2	3.60	1.20	9.60	2.50	103.68	1	103.68
w3	6.50	6.50	19.00	2.50	308.52	2	617.04
w4	12.00	1.00	13.00	2.50	390.00	1	390.00
w5	4.00	5.50	13.00	2.50	715.00	1	715.00
w6	4.00	5.50	13.00	2.50	715.00	1	715.00
w7	0.60	5.50	13.00	2.50	107.25	1	107.25
w8	2.80	5.50	13.00	2.50	500.50	1	500.50
w9	0.60	5.50	13.00	2.50	107.25	1	107.25
w10	12.00	1.50	13.00	2.50	585.00	1	585.00
∑ w pier							3937.6

Tabel Perhitungan momen yang bekerja pada Pier 1 Dan Struktur bagian bawah terhadap titik A

No	Berat (W) Ton	X (M)	Y (M)	MX (TONM)	MY (TONM)
w1	96.96	6.00	29.21	581.76	2832.20
w2	103.68	6.00	27.60	622.08	2861.57
w3	308.52	6.00	17,50	1851.13	5399,14
w4	390.00	6.00	7,50	2340,0	2925
w5	715.00	9.40	4.25	6721.00	3038,75
w6	715.00	2.60	4.25	1859.00	3038,75
w7	107.25	11.70	4.25	1254.83	455,81
w8	500.50	6.00	4.25	3003.00	2127,13
w9	107.25	0.30	4.25	32,18	455,81
w10	585.00	6.00	0.75	3510.00	438.75

Beban lajur “D”

Beban lajur “D” terdiri dari beban terbagi merata (BTR) dan beban garis (BGT),

Beban terbagi merata (BTR)

L ≤ 30 m, diambil q = 9 Kpa = 0,9 Ton/m²

L > 30 m, diambil q = 9 (0,5 + 15/L) Kpa

Diambil

q = 9 (0,5 + 15/L) Kpa karena L = 35,6 m

q = 9 (0,5 + 15/L) = 0,9. (0,5 + 15 /35,6) = 0,83 Ton/m²

BGT mempunyai intensitas 49 KN/m = 4,9 Ton/m

Beban Pejalan Kaki

Jembatan jalan raya direncakan mampu memikul beban hidup merta pada trotoar yang besarnya direncakan untuk beban nominal 5 Kpa = 0,5 Ton/m²

Panjang bentang, L      = 35,6 m

Lebar Trotoar, b          = 1,075 m

Jumlah Trotoar,n         = 2

Luas bidang Trotoar yang didukung Pier 2,

A = b.  L. n = 1,075. 35,6. 2 = 76,54 m²

Gaya Rem

Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan sebesar 5% beban lajur D

Prem = 5%.WTD = 5% .274,67 = 13,73 Ton

Lengan terhadap dasar pier = 29,21 m

Gaya Gesek Pada Tumpuan

Koefisien gaya gesek untuk perletakan dari baja dan karet = 0,15          GG = WMS. 0,15 = 1080,87.  0,15 = 162,13 Ton

Eksentrisitas gaya gesek terhadap titik A

e = 29,21 m

Momen pada pondasi akibat gaya gesek

MGG = GG. e = 162,13. 29,21 = 4735,83 Tonm

Faktor beban ultimit (Ku) = 1,3

MUGG = MGG. Ku = 4735,83. 1,3   = 6156,58 Tonm

HUGG = GG. Ku = 162,13. 1,3   = 210,77 Tonm

Beban Angin

Gaya akibat angin dihitung dengan rumus sebagai berikut:

TEW = 0.0006*Cw*(Vw)2*Ab kN

Cw = koefisien seret

Vw = Kecepatan angin rencana (m/det)

Ab = luas bidang samping jembatan (m²)

Cw = 1,25

Vw = 35 m/det

Panjang bentang, L = 35,6 m

Tinggi bid. samping atas, ha = 2,27 m

Tinggi bidang samping kendaraan, hk = 2,00 m

Ab1 = L * (ha + hk) = 152,01       m²

Beban angin pada struktur atas:

TEW1 = 0.0006*Cw*(Vw)2 *Ab1 

TEW1 = 0.0006*1,25*(352) *152,01 = 14,24 Ton

Lengan terhadap Fondasi:

YEW1 = ht + Lc + a + ha/2 

YEW1 = 8*20,2*2,27/2 = 29,34 m

Momen pd Fondasi akibat angin atas:

MEW1 = TEW1 * YEW1 

MEW1 = 14,24*29,34 = 417,63 Tonm

Lengan terhadap dasar kolom Pier:

Y'EW1 = Lc + a + ha/2 

Y'EW1 = 20,2 + 2,27/2 = 21,34 m

Momen pd kolom Pier akibat angin atas:

M'EW1 = TEW1 * Y'EW1      

M'EW1 = 14,24*21,34 = 303,74 Tonm

Tinggi bid. samping struktur bawah,

Lc + a = 20,2 m

Ab2 = D * (Lc + a) 

Ab2 = 2,8*(20,2) = 56,56 m²

Beban angin pada struktur bawah:

TEW2 = 0.0006*Cw*(Vw)2 *Ab2 

TEW2 = 0,0006*1,25*(352) *56,56 = 5,30 Ton

Lengan terhadap Fondasi:            

YEW2 = ht + (Lc + a)/2 

YEW2 = 8*(20,2)/2 = 18,10 m

Momen pd Fondasi akibat angin bawah: 

MEW2 = TEW2 * YEW2 

MEW2 = 5,30*18,10 = 95,88 Tonm

Lengan terhadap dasar kolom Pier:               

Y'EW2 = (Lc + a)/2 

Y'EW2 = (20,2)/2 = 9,05 m

Momen pd kolom Pier akibat angin bawah:     

M'EW2 = TEW2 * Y'EW2 

M'EW2 = 5,30*9,05 = 53,50 Tonm

Total gaya akibat beban angin:     

TEW = TEW1 + TEW2 

TEW = 14,24 + 5,30 = 19,53 Ton

Total momen pada Fondasi akibat beban angin:              

MEW = MEW1 + MEW2 

MEW = 417,63 + 95,88 = 513.51 Tonm

Total momen pada kolom Pier akibat beban angin:

MEW = M'EW1 + M'EW2 

MEW = 303,74 + 53,50 = 351.68 Tonm

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

TEW = 0.0012*Cw*(Vw)2 Ton/m dengan, Cw = 1,2 

TEW = 0.0012*1,2*(35)2 = 1.764 Ton/m  

Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kendaraan dengan tinggi 2.00 m di atas lantai jembatan. h = 2,00 m    

Jarak antara roda kendaraan x = 1,75 m       

Gaya pada abutment akibat transfer beban angin ke lantai jembatan,

PEW = [ 1/2*h / x * TEW] * L 

PEW = [ ½*2,00/1,75*1,764] *35,6 = 3,66 Ton

Beban angina arah x (memanjang jembatan)

Ukuran bidang Pier yang ditiup angin,

Tinggi:       Lc + a = 20,2 m

Lebar:       2*D = 2*2,8 = 5,6 m 

Luas bidang Pier yang ditiup angin,                       

Ab = 2 * D * (Lc + a) 

Ab = 2*2,8*20,2 = 113.12 m²

Pembahasan materi ini penulis sendiri menyadari jauh dari kata kesempurnaan, terutama perihal pembebanan yang tidak sampai dengan beban gempa dan penulang pier/pilar, maka dari itu tulisan pada postingan ini akan terus di perbarui demi kesempurnaan dan kelengkapan.