jambatan bm
TRANSCRIPT
PSZ 19:16 UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS ♦
JUDUL : REKABENTUK BERKOMPUTER JAMBATAN KONKRIT BERTETULANG
SESI PENGAJIAN : 2006/2007
Saya WAN NAJIHAH FARHANAH BINTI WAN HASSAN
(HURUF BESAR) mengaku membenarkan tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* disimpan di Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut : 1. Tesis adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia. 2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian sahaja. 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran di antara institusi pengajian tinggi. 4. ** Sila tandakan (√) SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972)
TERHAD (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan oleh organisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan)
TIDAK TERHAD Disahkan oleh (TANDATANGAN PENULIS) (TANDATANGAN PENYELIA) Alamat Tetap : 1557, JALAN MAWAR 21, TAMAN PERMIN JAYA, IR MOHAMAD SALLEH YASSIN 21080 KUALA TERENGGANU. Nama Penyelia Tarikh : 27 APRIL 2007 Tarikh : 27 APRIL 2007
√
CATATAN : * Potong yang tidak berkenaan
** Jika tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa/organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD.
*** Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi ljazah Doktor Falsafah dan Sarjana secara penyelidikan, atau disertai bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan atau Laporan Projek Sarjana Muda (PSM).
“Saya akui bahawa saya telah membaca karya ini dan pada pandangan saya karya ini
adalah memadai dari segi skop dan kualiti untuk tujuan penganugerahan ijazah
Sarjana Muda Kejuruteraan Awam”
Tandatangan : ………………………………
Nama Penyelia : IR MOHAMAD SALLEH YASSIN
Tarikh : 27 APRIL 2007
ii
REKABENTUK BERKOMPUTER JAMBATAN KONKRIT BERTETULANG
WAN NAJIHAH FARHANAH BINTI WAN HASSAN
Laporan projek ini dikemukakan
sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat
penganugerahan ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam
Fakulti Kejuruteraan Awam
Universiti Teknologi Malaysia
April 2007
iii
“Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan
yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya”.
Tandatangan : …………………………………
Nama Penulis : WAN NAJIHAH FARHANAH
Tarikh : 27 APRIL 2007
iv
Sekalung sanjungan buatmu abah, mama...
Wan Hassan bin Wan Ismail
Nor Mariah binti Embong
adik – adik tersayang...
Qiqi, Amir, Hidayah, Syahirah, Fadhilah, Arifuddin
serta rakan-rakan yang diingati selalu...
Huda, Beena, Zuree dan Mimie
v
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, syukur kepada Allah SWT kerana dengan limpah kurnianya
dapat saya menyiapkan Projek Sarjana Muda ini dalam tempoh yang ditetapkan.
Setinggi penghargaan saya tujukan kepada penyelia saya, Ir Mohamad Salleh
Yassin atas tunjuk ajar serta kesabaran beliau membimbing saya dalam menyiapkan
laporan projek tahun akhir ini. Tidak dilupakan juga kepada semua pensyarah UTM
di atas segala ilmu yang dicurahkan kepada saya selama saya berada di sini.
Ucapan penghargaan ini juga ditujukan kepada semua pihak yang terlibat
secara langsung atau tidak langsung dalam membantu saya menyiapkan tesis ini.
Terima kasih yang tidak terhingga di atas segala jasa dan pengorbanan
kalian. Hanya Tuhan sahaja yang dapat membalas segala-galanya.
vi
ABSTRAK
Rekabentuk jambatan konkrit bertetulang merupakan satu kaedah yang
lazim digunakan dalam pembinaan struktur jambatan kerana kelakunan daya – daya
yang wujud seperti daya tegangan dan daya mampatan sesuai ditanggung oleh
kekuatan konkrit bertetulang. Pelbagai perisian komputer telah dibangunkan khas
untuk melakukan kerja – kerja analisis, rekabentuk struktur dan pengurusan projek
pembinaan. Dalam kajian ini, suatu perisian komputer yang khas telah dibangunkan
untuk menganalisis beban dan merekabentuk struktur bagi tiga komponen jambatan
yang terdiri daripada papak geladak, rasuk konkrit bertetulang dan tembok landas.
Untuk melaksanakan kajian ini, Microsoft Excel digunakan sepenuhnya dalam
bentuk helaian dalam menganalisis dengan berpandukan kod amalan BS8110, BS
5400, BD 37/01 dan BS 153 : Part 3. Microsoft Excel ini merupakan perisian yang
mudah difahami dan digunapakai oleh pengguna yang hanya perlu memasukkan
data – data yang diperlukan bagi setiap elemen untuk mendapatkan hasil keputusan
yang tepat. Kerja menganalisis dan rekabentuk dilakukan secara automatik oleh
perisian ini. Perbandingan antara ketepatan Microsoft Excel dengan pengiraan
manual telah dilakukan bagi menguji ketepatannya. Daripada perbandingan yang
telah dilakukan, Microsoft Excel boleh dikatakan cepat, tepat dan berupaya
menghasilkan keputusan analisis bagi struktur jambatan.
vii
ABSTRACT
Computers have been widely used in the engineering field nowadays. There
are a lot of engineering software that have been developed for the purpose of
analysis and design. The development of software for structural design is aimed to
reduce the error and also to save time when designing a structure. The complexity
of the bridge itself makes it very hard to analyzed and design manually. Different
type of bridge needs to be analyzed and design using different types of software.
This is because each type of bridge has different characteristic that needs to be
considered since it is one of the most critical structure that are exposed to many
types of possibility during its construction and serviceability . In this project, a
software system for analysis and design of reinforced concrete bridge using
Microsoft excel may developed to design a simply supported bridge. There are three
component to be analyzed and designed using this software which is deck slab,
reinforced concrete beam and abutment. Users only need to key in the necessary
data in the input menu and the calculation of pressures and forces acting on the
structure will be carried out automatically by software. The design calculations and
equations used in this software are based on BS8110, BS 5400, BD 37/01 dan BS
153 : Part 3. This software design will saved time and reduces error during the
design stage of the reinforced concrete bridge.
viii
KANDUNGAN
PERKARA MUKA SURAT
PENGHARGAAN v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
KANDUNGAN viii
SENARAI JADUAL xii
SENARAI RAJAH xv
SENARAI SIMBOL xvi
SENARAI LAMPIRAN xx
SENARAI ISTILAH xxi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Pengenalan 1
1.2 Objektif 2
1.3 Skop Kajian 3
1.4 Kepentingan Kajian 4
ix
BAB II ASPEK – ASPEK REKABENTUK JAMBATAN 5
2.1 Pengenalan 5
2.2 Jenis - jenis jambatan 6
2.2.1 Jenis sistem struktur 6
2.2.2 Jenis sistem geladak 7
2.3 Komponen jambatan 7
2.4 Kod Amalan Rekabentuk 10
2.5 Beban 11
2.5.1 Beban mati 11
2.5.2 Beban hidup 12
2.5.2.1 Beban HA 13
2.5.2.2 Beban HB 14
2.5.3 Beban – beban lain 16
2.5.3.1 Beban angin 16
2.5.3.2 Beban pembrekan atau beban tarikan 17
2.5.3.3 Kesan suhu 18
2.5.3.4 Pengecutan dan rayapan 18
2.6 Rekabentuk papak geladak 20
2.6.1 Rekabentuk papak dalaman 21
2.6.1.1 Bagi kes 1 21
2.6.1.2 Bagi kes 2 22
2.8.2 Rekabentuk papak julur 24
2.7 Rekabentuk Rasuk 26
2.7.1 Rasuk di sokong Mudah 26
2.7.2 Analisis rekabentuk 27
2.8 Rekabentuk Tembok Landas 27
x
2.8.1 Jenis – jenis Tembok Landas 28
2.8.2 Analisis dan Rekabentuk 30
2.8.2.1 Mod Kegagalan 30
2.8.2.2 Rekabentuk Tetulang 31
2.8.2.3 Langkah – langkah rekabentuk 32
2.8.3 Penapak 33
BAB III PEMBANGUNAN PERISIAN 34
3.1 Pengenalan 34
3.2 Rekabentuk Kajian 35
3.3 Rekabentuk Kajian 36
3.3.1 Mengenalpasti masalah kajian 36
3.3.2 Menetapkan objektif dan skop kajian 38
3.3.3 Pemilihan metodologi 38
3.3.4 Kajian literatur dan pembangunan
helaian rekabentuk 38
3.3.5 Analisis dan rekabentuk 39
3.3.6 Perisian Microsoft Excel 39
3.3.7 Kesimpulan 39
xi
BAB IV CONTOH PENGIRAAN REKABENTUK
JAMBATAN KONKRIT BERTETULANG 40
4.1 Pengenalan 40
4.2 Beban 42
4.3 Rekabentuk Papak Geladak 53
4.4 Rekabentuk Rasuk 63
4.5 Rekabentuk Tembok Landas 70
BAB V PENGGUNAAN PERISIAN 93
5.1 Pengenalan 93
5.2 Keperluan Perkakasan 94
5.3 Keperluan Perisian 95
5.4 Penggunaan Perisian 96
BAB VI KESIMPULAN DAN CADANGAN 102
6.1 Kelebihan Perisian 102
6.1.1 Cepat dan pantas 102
6.1.2 Tepat 103
6.1.3 Selamat 103
6.1.4 Menjimatkan kos 104
6.1.5 Mudah dan teratur 104
xii
6.1.6 Mudah diubahsuai 105
6.1.7 Memberi pengetahuan rekabentuk 106
6.2 Kelemahan Perisian 106
6.2.1 Lukisan perincian 106
6.2.2 Mempunyai keperluan perisian
untuk menggunakannya 106
6.2.3 Tidak menghasilkan output fail 107
6.2.4 Mempunyai had – had yang tertentu
dalam rekabentuk 107
6.2.5 Hasil analisis yang muktamad 108
6.3 Cadangan – cadangan untuk
memperbaiki Perisian 109
6.4 Kesimpulan 109
RUJUKAN 110
SENARAI LAMPIRAN 111
Lampiran A-R 112-168
xiii
SENARAI JADUAL
NO. JADUAL TAJUK MUKA SURAT
2.1 Faktor beban untuk beban mati 12
2.2 Faktor beban untuk beban hidup HA 14
2.3 Faktor lorong HA 14
2.4 Faktor beban untuk beban hidup HA 15
2.5 Beban pembrekan yang bertindak pada jambatan 17
2.6 Jadual untuk pemalar rayapan 19
4.1 Beban mati struktur 43
4.2 Beban mati tindihan 45
4.3 Ringkasan beban mati 45
4.4 Kiraan beban HA 46
4.5 Kiraan beban HA dan beban HB 45 47
4.6 Faktor bagi tekanan angin 49
4.7 Kiraan beban angin 49
4.8 Kiraan beban pembrekan 50
4.9 Kiraan beban pengecutan, suhu dan rayapan 51
4.10 Kiraan daya STC 52
4.11 Kiraan momen dan daya ricih bagi beban mati dan beban HA 54
4.12 Kiraan Momen dan Daya Ricih bagi beban mati 55
4.13 Kiraan momen dan daya ricih bagi beban HB 56
4.14 Jumlah momen dan daya ricih bagi papak dalam 57
xiv
4.15 Kiraan momen dan daya ricih papak julur 57
4.16 Ringksan momen dan daya ricih bagi papak 58
4.17 Rekabentuk tetulang papak 59
4.18 Analisis beban rasuk 63
4.19 Dimensi rasuk 64
4.20 Pengiraan Rasuk 64
4.21 Dimensi Tembok Landas 70
4.22 Beban yang ditanggung oleh tembok landas 72
4.23 Ringkasan beban tembok landas 74
4.24 Kes beban 1 75
4.25 Kestabilan kes 1 76
4.26 Kes beban 2 79
4.27 Analisis Kestabilan kes 2 80
4.28 Kes beban 3 83
4.29 Analisis Kestabilan kes 3 84
4.30 Rekabentuk tembok landas 87
xv
SENARAI RAJAH
NO. RAJAH TAJUK MUKA SURAT
2.1 Struktur Jambatan secara keseluruhan 8
2.2 Struktur Jambatan yang direkabentuk 8
2.3 Papak geladak yang direkabentuk 9
2.4 Keratan papak geladak 9
2.5 Tembok landas 9
2.6 Keratan rasuk T 10
2.7 Dimensi untuk kenderaan HB 15
2.8 Notasi dalam kaedah Pigeaud 23
2.9 Taburan terikan, daya keratan bertetulang 24
3.1 Carta Aliran Rekabentuk Kajian 37
4.1 Pandangan Keseluruhan Jambatan 41
4.2 Beban kenderaan HB 48
4.3 Pelan dan keratan papak geladak 53
5.1 Cara pembukaan program “Rekabentuk
Jambatan Konkrit Bertetulang” 97
5.2 Menu utama perisian “Rekabentuk
Jambatan Konkrit Bertetulang” 98
5.3 Menu Input 98
5.4 Helaian Perkiraan Data 99
5.5 Helaian Perincian Tetulang 99
xvi
SENARAI SIMBOL
α1 - Nilai pekali lorong beban HA
αe - Nisbah modular
αsuhu - Nilai pekali suhu
αrayapan - Nilai pekali rayapan
αpengecutan - Nilai pekali pengecutan
βsx , βsy - Nilai pekali momen
δsuhu - Jumlah pergerakan yang disebabkan oleh suhu
δrayapan - Jumlah pergerakan yang disebabkan oleh rayapan
δpengecutan - Jumlah pergerakan yang disebabkan oleh pengecutan
ε1 - Terikan dalam konkrit
ε2 - Terikan berkurang disebabkan oleh kesan mengeras
εb - Terikan ricih bearing
εc - Terikan konkrit
εm - Terikan purata
εs - Terikan dalam keluli
εstc - Terikan ricih bearing akibat pengecutan, suhu dan rayapan
γ - Ketumpatan
φ - Sudut geseran dalaman
μ - Pekali geseran antara tapak tembok dan tanah
σs - Tegasan dalam keluli
φbar - Diameter tetulang keluli
xvii
φperangkai - Diameter tetulang keluli perangkai
φ - Diameter tetulang anti - retak
ax - Panjang rentang pendek
a - Luas setiap keratan
Ao - Luas bagi beban pengecutan, suhu dan rayapan
A - Luas keratan
As - Luas tetulang yang diperlukan
Asmin - Luas tetulang minimum
Asmax - Luas tetulang maksimum
Aws - Luas dedahan superstruktur
ALL - Luas dedahan bersih beban hidup
Asv - Luas keratan perangkai
b - Lebar rasuk
bL - Lebar lorong notional
bw - lebar rasuk bebibir
B - Lebar keseluruhan tembok landas
c - Penutup konkrit
C - Kejeleketan
d - Ukur dalam berkesan
Ec - Modulus keanjalan konkrit
Es - Modulus keanjalan keluli
fcu - Kekuatan ciri konkrit
fs - Tegasan khidmat
fy - Kekuatan ciri tetulang keluli
fyv - Kekuatan ciri perangkai
futt - Faktor ubahsuai tetulang tegangan
futm - Faktor ubahsuai tetulang mampatan
xviii
F - Daya yang bertindak diatas permukaan jalan
Fv , FM - Beban cerucuk
Fstc - Daya akibat pengecutan, suhu dan rayapan
G - Modulus ricih
Gk - Beban mati ciri
h - Ukur dalam keseluruhan keratan
hf - Ukurdalam tebal bebibir
Hk - Daya gelinciran
H - Tinggi keseluruhan dinding tembok landas
Iy - Momen inersia
lx - Rentang pendek
ly - Panjang rentang
L - Panjang rasuk
M - Momen lentur
Mi - Momen di tengah garisan tukup cerucuk
Mab - Momen pada dinding papak
Maa - Momen pada tapak luar
Mbb - Momen pada tapak dalam
MB - Momen halangan B
Mf - Momen rintangan bebibir
Mo - Momen putaran
Ms - Momen pada keadaan beban khidmat
n - Beban teragih seragam atas papak
Qk - Beban kenaan ciri
S1 - Jarak bersih antara bar tegangan
S2 - Jarak bersih pepenjuru
Sb - Jarak antara bar anti – retak
xix
St - Daya ricih setiap rasuk
Sstc - Daya ricih setiap rasuk disebabkan oleh pengecutan, suhu dan
rayapan
Sv - Jarak antara perangkai
t - Ketebalan purata
Tr - Beban terikan
u - Kelebaran roda kenderaan
v - Tegasan ricih purata
vc - Tegasan ricih konkrit
V - Daya ricih
Vk - Daya halangan
Vab - Daya ricih pada dinding papak
Vaa - Daya ricih pada tapak luar
Vbb - Daya ricih pada tapak dalam
Vsx , Vsy - Nilai pekali daya ricih
w - Lebar keretakan
wk - Ketumpatan konkrit
w1 , w2 - Beban atas rasuk
w3 - Berat sendiri rasuk
W - Beban setiap lorong national
x - Kedalaman paksi neutral
y - Lebar bagi beban pengecutan, suhu dan rayapan
z - Tebal bagi beban pengecutan, suhu dan rayapan
Z - Lengan momen
xx
SENARAI LAMPIRAN
LAMPIRAN TAJUK MUKA SURAT
A Menu utama 113
B Menu input (Beban) 114
C Menu rekabentuk (Beban) 115
D Menu input (Papak geladak) 116
E Menu rekabentuk (Papak geladak) 117
F Menu hasil rekabentuk (Papak geladak) 118
G Menu input (Rasuk) 119
H Menu rekabentuk (Rasuk) 120
I Menu hasil rekabentuk (Rasuk) 121
J Menu input (Tembok landas) 122
K Menu rekabentuk (Tembok landas) 123
L Menu hasil rekabentuk (Tembok landas) 124
M Menu jadual faktor lorong HA 125
N Menu jadual pekali momen lentur dan daya ricih 126
O Analisis Beban 127
P Rekabentuk Papak Geladak 135
Q Rekabentuk Rasuk 145
R Rekabentuk Tembok Landas 153
xxi
SENARAI ISTILAH
Abutment - Tembok Landas
Approach Slab - Papak tuju
Arch bridges - Jambatan gerbang
Balanced cantilever bridges - Jambatan julur imbang
Bearing - Pengalas
Braking - Pembebanan
Continuous bridges - Jambatan selanjar
Creep - Rayapan
Deck slab - Papak geladak
Diaphragm - Diafragma
Kerb - Bebendul jalan
Knife edge load - KEL
Parapet - Tembok tepi
Pile - Cerucuk
Pile cap - Tukup cerucuk
Pier - Tiang sambut
Premix - Pracampuran
Rigid frame bridge - Jambatan kerangka tegar
Traction - Tarikan
Shrinkage - Pengecutan
Spreadsheet - Helaian
Simply supported bridges - Jambatan sokong mudah
xxii
Standard abnormal loading - Beban hidup tak normal
Standard normal loading - Beban hidup normal
Structure dead load - Beban mati struktur
Substructure - Substruktur
Superimposed dead load - Beban mati tindihan
Superstructure - Superstruktur
Uniform distributed load - UDL
Wing Wall - Dinding sayap
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan
Jambatan merupakan satu struktur yang unik dan penting. Sememangnya,
kepentingan jambatan tidak dapat disangkal dari zaman dahulu lagi memandangkan
tugasnya sebagai elemen penghubung di antara dua buah kawasan yang terpisah
akibat muka bumi seperti sungai, tasik dan lembah. Secara ringkasnya, jambatan
boleh didefinisikan sebagai satu struktur tetap yang dibina untuk menyambung dua
tempat yang terpisah atau terputus oleh satu halangan yang rendah supaya
membenarkan orang atau kenderaan melalui halangan tersebut tanpa menghalang
laluan di bawahnya. Halangan tersebut adalah seperti jalanraya, jalan keretapi
ataupun tempat semulajadi seperti sungai, tasik, lembah dan juga laut ataupun selat.
Jambatan secara langsung dapat memendekkan jarak antara dua tempat.
Dalam merekabentuk sebuah jambatan terdapat banyak aspek – aspek
penting yang perlu diberi perhatian dan pertimbangan seperti jenis – jenis beban
yang bertindak, jenis geladak yang sesuai, kaedah analisis, jenis rasuk dan jenis
tembok landas yang digunakan merupakan aspek penting penting yang turut
mempengaruhi rekabentuk jambatan. Disamping itu, jarak rentang juga
mempengaruhi kesesuaian jenis geladak yang patut digunakan.
2
Jambatan yang paling sesuai untuk sesuatu tempat boleh diputuskan selepas
kiraan dan anggaran kasar daripada kos pembinaan dan penyelenggaraan. Terdapat
beberapa jenis jambatan seperti jambatan galang atau papak sokong mudah,
jambatan julur imbang, jambatan selanjar, jambatan gerbang dan jambatan kerangka
tegar.
Terdapat pelbagai perisian komputer yang boleh digunakan untuk
merekabentuk jambatan seperti Bridge SelectCAD, LUSAS Bridge, CONSPAN LA,
GT STRUDL dan lain – lain lagi. Dalam kajian ini, suatu perisian komputer akan
dibangunkan dengan bantuan perisian Microsoft Excel untuk menganalisis dan
merekabentuk struktur jambatan konkrit bertetulang. Seperti struktur konkrit
bertetulang yang lain, rekabentuk jambatan melibatkan daya – daya dan juga momen
lentur yang bertindak dan seterusnya menentukan jenis dan bilangan tetulang keluli
yang diperlukan. Sekiranya rekabentuk dilakukan secara manual kemungkinan akan
berlaku kesilapan dan ia juga mengambil masa yang panjang. Oleh itu, dengan
bantuan perisian Microsoft Excel, kerja rekabentuk struktur jambatan konkrit
bertetulang akan menjadi lebih mudah dan menjimatkan masa.
1.2 Objektif
Objektif dalam projek ini adalah seperti berikut:
(a) Menghasilkan satu prosedur rekabentuk jambatan konkrit bertetulang
disokong mudah berdasarkan kod – kod amalan yang tertentu.
(b) Membina satu aturcara dengan bantuan perisian Microsoft Excel bertujuan
untuk mempercepatkan kerja rekabentuk struktur jambatan konkrit
bertetulang disamping mendapat hasil rekabentuk yang jelas dan kemas.
3
1.3 Skop kajian
Skop kajian bagi projek sarjana muda ini adalah seperti berikut:
(a) Menganalisis beban dan memahami proses rekabentuk struktur jambatan
konkrit bertetulang.
(b) Merekabentuk struktur jambatan konkrit bertetulang disokong mudah dengan
tiga komponen seperti papak geladak, rasuk konkrit bertetulang dan tembok
landas.
(c) Membina satu aturcara dengan bantuan perisian Microsoft Excel dalam
merekabentuk struktur jambatan konkrit bertetulang.
(d) Semua pengiraan beban, momen lentur, pekali yang terlibat adalah
berdasarkan kepada kod amalan BS8110, BS 5400, BD 37/01 dan BS
153:Part 3.
(e) Bahagian hidrologi diabaikan dalam proses merekabentuk struktur jambatan
konkrit bertetulang ini.
4
1.4 Kepentingan Kajian
Perkembangan pesat dalam bidang pembinaan telah menghasilkan pelbagai
bentuk kaedah pembinaan yang memberikan kelebihan – kelebihan tertentu terutama
dari segi ekonomi dan struktur. Kini, pembinaan struktur jambatan secara konkrit
bertetulang telah dipraktikkan dengan meluas di seluruh dunia.
Oleh itu, kepentingan kajian ini ialah:
(a) Memberikan pendedahan terhadap panduan analisis dan rekabentuk untuk
struktur jambatan konkrit bertetulang dengan rentang disokong mudah
kepada pihak – pihak yang terlibat dalam bidang kejuruteraan awam.
(b) Memperkenalkan kaedah pembinaan struktur jambatan konkrit bertetulang
dengan rentang disokong mudah dengan menganalisis beban yang terlibat
dan tiga komponen yang direkabentuk seperti papak geladak, rasuk dan
tembok landas.
BAB II
ASPEK – ASPEK REKABENTUK JAMBATAN
2.1 Pengenalan
Kajian literatur dijalankan untuk tujuan memperkembangkan penggunaan
perisian komputer serta menghasilkan suatu program rekabentuk struktur jambatan
konkrit bertetulang. Projek Sarjana Muda (PSM) ini melibatkan rekabentuk
jambatan konkrit bertetulang dan perisian pemproses data Microsoft Excel.
Rekabentuk elemen jambatan konkrit bertetulang merupakan teras kepada
kajian projek ini. Segala prosedur dan rumusan yang diperlukan bagi tujuan
rekabentuk adalah berpandukan kepada kod – kod amalan yang merupakan satu
piawaian antarabangsa yang begitu meluas penggunaan dalam bidang rekabentuk.
Microsoft Excel adalah perisian komputer bagi kegunaan am untuk
menganalisis dan merekabentuk struktur dalam kejuruteraan. Ia telah dibangunkan
lebih dari 20 tahun oleh Research Engineers Institute International yang mempunyai
beribu cawangan pejabat di Amerika (USA).
Pemprosesan data menggunakan Microsoft Excel pula merupakan salah satu
perisian yang terdapat dalam kumpulan Microsoft Office. Perisian ini mampu untuk
6
melakukan operasi pengiraan dengan tepat serta menghasilkan carta. Ia juga mudah
diperolehi dan mudah digunakan. Satu lagi kelebihan Microsoft Excel ialah ia boleh
saling berinteraksi dengan perisian yang lain.
2.2 Jenis – jenis Jambatan
Terdapat pelbagai jenis jambatan yang mempunyai rekabentuk yang indah
dari segi senibina mahupun kejuruteraan. Antara pengkelasan yang biasa digunakan
dalam mengkategorikan struktur jambatan ialah dari segi jenis sistem struktur dan
jenis sistem geladak. Manakala dari segi binaan pula jambatan boleh dibina daripada
keluli, batu – bata, kayu, konkrit prategasan dan konkrit bertetulang.
2.2.1 Jenis sistem struktur
Sistem jenis ini menunjukkan anggota struktur rentang dan beban yang
bertindak. Ia boleh dikategori kepada:
(a) Jambatan disokong mudah
(b) Jambatan julur
(c) Jambatan selanjar
(d) Jambatan penyokong kabel
(e) Jambatan gantung
(f) Jambatan kerangka
(g) Jambatan gerbang
(h) Jambatan kekuda
(i) Jambatan galang kekotak
7
Setiap komponen dalam jambatan perlu direkabentuk mengikut formula dan
kod – kod yang tertentu.
2.2.2 Jenis sistem geladak
Jenis ini dikaitkan dengan struktur rasuk dan papak binaan untuk dijadikan
sistem lantai jambatan. Dari segi jenis geladak pula terdiri daripada:
(a) Jambatan rasuk – T konkrit bertetulang
(b) Jambatan rasuk konkrit bertetulang pratuang
(c) Jambatan papak konkrit bertetulang
(d) Jambatan papak konkrit lompang
(e) Jambatan konkrit galang kotak
(f) Jambatan papak konkrit bertetulang diatas rasuk keluli – komposit
Dalam projek ini, tiga komponen struktur jambatan konkrit bertetulang
disokong mudah akan direkabentuk menggunakan perisian Microsoft Excel seperti
papak geladak, rasuk – T konkrit bertetulang dan tembok landas julur.
2.3 Komponen Jambatan
Jambatan adalah gabungan daripada beberapa komponen struktur yang saling
bertindak balas antara satu sama lain. Ia terdiri daripada tiga bahagian penting iaitu
superstruktur, substruktur dan asas.
8
Bahagian superstruktur merupakan komponen yang berada di atas pengalas.
Bahagian ini terdiri daripada rasuk, papak geladak, tembok tepi dan diafragma.
Manakala bahagian substruktur berada di bawah pengalas. Ia termasuklah
tembok landas, tiang sambut, bank seat dan pengalas.
Bahagian asas mengandungi struktur seperti cerucuk dan tukup cerucuk.
Struktur tambahan pula seperti turapan permukaan jambatan, perparitan, bebendul
jalan, paip saliran, railing, laluan tepi dan sebagainya.
Secara umumnya, jambatan terdiri daripada komponen ditunjukkan dalam
Rajah 2.1.
Rajah 2.1: Struktur Jambatan secara keseluruhan
Dalam kajian ini hanya empat elemen akan dianalisis dan direkabentuk
seperti beban yang bertindak, papak geladak, rasuk konkrit bertetulang, tembok
landas seperti yang digambarkan dalam Rajah 2.2 berikut.
Rajah 2.2: Struktur Jambatan yang direkabentuk
9
Rajah 2.3: Papak geladak yang direkabentuk
Rajah 2.4: Keratan papak geladak
Rajah 2.5: Tembok landas
10
Rajah 2.6: Keratan rasuk T
2.4 Kod Amalan Rekabentuk
Kod amalan diperlukan dalam kerja – kerja merekabentuk sesuatu struktur
untuk memenuhi spesifikasi – spesifikasi serta keperluan – keperluan tertentu yang
perlu dipatuhi. Di Malaysia umumnya amalan rekabentuk dibuat berpandukan
Piawaian British. Bagi rekabentuk struktur jambatan konkrit bertetulang, kod
amalan yang berikut digunakan:
(a) BS 8110 : 1997 : Structural Use of Concrete
Part 1 : Code of Practice for Design and Construction
Part 2 : Code of Practice for Special Circumstances
Part 3 : Design Charts for singly reinforced beams, doubly reinforced beams
and rectangular column
(b) BD 37 : 2001 : Loads for Highway Bridges
Part 14 : Volume 1 : Highway Structures : Approval Procedures and General
Design
Part 14 : Section 3 : General Design
Part 2 : Composite Version of BS 5400
11
(c) JKR Specification for Bridge Design
(d) BS 153 : 1972
Part 3A : Loads
(e) BS 5400 : 1990 : Steel, Concrete and Composite Bridges
Part 4: Code of Practice for design of concrete bridges
2.5 Beban
Beban tidak mungkin boleh ditafsir dengan tepat, sebaliknya pula untuk
kebanyakan struktur adalah tidak ekonomi merekabentuknya untuk beban yang
paling tinggi yang mungkin ditanggung. Untuk sistem pembebanan, kod amalan
yang digunakan adalah BD 37/01:2001 (Department Of Transport Highways and
Traffic). BD 37/01 adalah kod amalan yang diguna pakai di negara kita pada masa
kini untuk merekabentuk jambatan. Kod amalan ini telah termaklum digunakan
selaras di negara kita ini di semua unit rekabentuk jambatan seperti Bahagian
Jambatan Jabatan Kerja Raya Malaysia dan firma – firma rekabentuk dan perunding
lain. Kod ini sebenarnya adalah hasil pembetulan yang dibuat ke atas BS 5400:Part
2:1978 dan dicadangkan digunakan bersama dengan bahagian lain dalam BS 5400.
2.5.1 Beban Mati
Terdapat dua jenis beban mati yang perlu diambilkira dalam rekabentuk
struktur jambatan iaitu beban mati struktur dan beban mati tindihan. Beban mati
struktur adalah seperti rasuk, papak geladak dan tembok tepi. Manakala beban mati
12
tindihan seperti lapisan permukaan jalan, susur jambatan, perabot jambatan , berat
kemudahan – kemudahan (paip air, kabel elektrik dan kabel telekom) dan bahagian –
bahagian yang lain yang ditupang oleh struktur jambatan. Pada permulaan dalam
rekabentuk jambatan, adalah perlu membuat anggaran saiz untuk pelbagai
komponen struktur jambatan tersebut agar berat sendirinya dapat dikira.
Beban mati boleh dikira daripada rumus berikut:
Berat struktur, W = isipadu struktur, V x Ketumpatan konkrit,ρ
Faktor beban γn untuk beban mati ditunjukkan dalam Jadual 2.1.
Jadual 2.1 : Faktor beban untuk beban mati
Untuk keadaan had
muktamad
Untuk keadaan had
kobolehkhidmatan
Beban mati struktur 1.15 1.00
Beban mati tindihan 1.75 1.20
2.5.2 Beban hidup
Beban hidup adalah beban lalulintas yang terdiri daripada kenderaan –
kenderaan dan lain – lain pengguna dan dipertimbangkan sebagai beban statik.
Beban ini terdiri daripada beban hidup normal HA dan beban hidup HB.
13
2.5.2.1 Beban HA
Beban HA adalah beban yang mewakili beban sebenar kenderaan yang
ringan. Beban ini terdiri daripada beban teragih seragam (HA - UDL) dan beban
mata pisau (HA - KEL).
(a) Beban teragih seragam (HA - UDL)
Beban ini teragih seragam di kedua – dua panjang dan lebar jalan yang
direkabentuk. Nilai beban teragih seragam adalah hasil daripada terbitan geraf
lengkung beban HA UDL dalam BD 37/01 untuk lorong notional. Fungsi persamaan
lengkung antara panjang pembebanan dan beban UDL adalah seperti berikut:
mL 50≤ 67.01336 ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
LW kN/m
mLm 160050 ≤≤ 1.0136 ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
LW kN/m
dengan,
L = panjang pembebanan dalam meter
W = beban per meter bagi setiap lorong notional dalam kN
(b) Beban mata pisau (HA - KEL)
Beban HA – KEL ini adalah beban tumpu yang bertindak pada sepanjang
rentang yang direkabentuk. Beban ini perlu diletakkan pada tempat yang akan
menghasilkan beban maksimum untuk merekabentuk jambatan ini. Nilai bagi beban
ini ialah 120 kN untuk setiap lorong notional.
Faktor beban γn untuk beban hidup HA ditunjukkan dalam Jadual 2.2.
14
Jadual 2.2 : Faktor beban untuk beban hidup HA
Untuk keadaan had
muktamad
Untuk keadaan had
kobolehkhidmatan
Gabungan 1 1.50 1.20
Gabungan 2 & 3 1.25 1.00
Untuk beban hidup HA, beban ini perlu didarabkan dengan faktor lorong
mengikut jumlah lorong dan panjang rentang jambatan yang ditunjukkan di dalam
Jadual 2.3.
Jadual 2.3 : Faktor lorong HA
Panjang
Pembebanan,L
Faktor lorong
pertama, β1
Faktor lorong
kedua, β2
Faktor lorong
ketiga, β3
Faktor lorong
keempat &
seterusnya, β4
0 < L < 20 α1 α1 0.6 0.6α1
20 < L < 40 α2 α2 0.6 0.6α2
40 < L < 50 1.0 1.0 0.6 0.6
dengan, α1 = 0.274 bL dan tidak melebihi daripada 1.0
α2 = 0.0137 [bL (40 – L) + 3.65 (L – 20)]
bL = lebar lorong notional (m).
2.5.2.2 Beban HB
Beban ini adalah beban luar biasa yang merupakan beban dari kenderaan
seperti traktor bersama trailer. Beban ini merupakan beban bergerak di sepanjang
rentang. Ia terdiri daripada satu kenderaan yang mempunyai 16 roda dengan 4
gandar dan ia dinyatakan dalam bentuk unit bagi setiap gandar, dimana 1 unit
bersamaan dengan 10 kN seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.7.
15
Menurut BD 37/01 jumlah maksimum beban HB yang selalu digunakan ialah
45 unit untuk setiap gandar manakala nilai minimum ialah 30 unit. Akan tetapi,
bilangan unit beban HB boleh ditingkatkan lebih dari 45 unit jika diarahkan oleh
pihak yang berkuasa. Beban HA dan HB boleh digabungkan untuk mendapatkan
keputusan yang lebih kritikal. Beban HA dan HB boleh bertindak serentak ke atas
laluan tetapi pada lorong yang berlainan.
Rajah 2.7 : Dimensi untuk kenderaan HB
Faktor beban γn untuk beban hidup HB ditunjukkan dalam Jadual 2.4 dibawah.
Jadual 2.4 : Faktor beban untuk beban hidup HA
Untuk keadaan had
muktamad
Untuk keadaan had
kobolehkhidmatan
Gabungan 1 1.30 1.10
Gabungan 2 & 3 1.10 1.00
16
2.5.3 Beban – beban lain
Selain daripada beban – beban yang disebutkan diatas, terdapat juga beban –
beban yang dipertimbangkan dalam merekabentuk struktur jambatan konkrit
bertetulang. Beban – beban ini adalah seperti berikut:
2.5.3.1 Beban angin
Beban angin adalah kesan daripada tekanan angin ke atas jambatan
bergantung kepada lokasi, tinggi jambatan, panjang rentang, geografi, rupabumi dan
keratan rentasnya. Untuk kebanyakan jambatan, kesan angin tidak begitu
dititikberatkan terutama bagi struktur rasuk yang pendek dan papak konkrit
walaupun beban angin diangggap sebagai beban bergerak untuk tujuan rekabentuk.
Terdapat dua jenis kes beban angin yang ada iaitu kes dengan beban dan kes tanpa
beban.
Tekanan bagi kes tanpa beban adalah 1.4 kN/m2.
Daya angin sisi,
W = 1.4 x Aws x (1 + n / 16)
Daya angin membujur,
W=¼ x Daya angin sisi
Tekanan bagi kes dengan beban adalah 0.7 kN/m2.
Daya angin sisi,
W = 0.7 x (Aws + ALL) x (1 + n / 16)
17
Daya angin membujur,
W = (0.7 x ¼ x Aws) + (0.7 x ½ x ALL ) x (1 + n / 16)
dengan,
Aws = Luas dedahan superstruktur
ALL = Luas dedahan bersih beban hidup
n = L / H
2.5.3.2 Beban pembrekan atau beban tarikan
Beban memanjang yang diakibatkan oleh kesan membrek kenderaan akibat
pecutan dan nyahpecutan oleh kenderaan pada permukaan jalan. Beban ini
dikenakan pada permukaan jalan dan kritikal pada kenderaan yang besaiz besar. Ia
adalah selari dengan permukaan jalan dalam satu lorong notional sahaja.
Jadual 2.5 : Beban pembrekan yang bertindak pada jambatan
Beban HA Beban HB 45
Jarak ≤ 3.00 m 100 kN 450 kN
Jarak > 3.00 m 100 kN ditambah dengan
17 kN bagi setiap meter
selepas 3.00 mm tetapi
tidak melebihi 253kN
450 kN
18
2.5.3.3 Kesan suhu
Beban yang terhasil akibat dari kesan perubahan suhu dalam keseluruhan atau
bahagian – bahagian tertentu jambatan apabila struktur terdedah kepada keadaan
cuaca di sekelilingnya.
Nilai pergerakan rasuk disebabkan oleh perubahan suhu,
αsuhu = 5.50 x 10-6 / 0 C / unit panjang rentang
Anggap suhu sebanyak = 300C
δsuhu = 5.50 x 10-6 x 300C x L
2.5.3.4 Pengecutan dan rayapan
Beban ini terhasil dan ketara apabila struktur dibina dan dibebani
berperingkat – peringkat. Ini kerana wujudnya bahagian – bahagian struktur yang
mempunyai kematangan konkrit yang berlainan. Anggap 2/3 daripada perubahan
suhu dan ½ daripada perubahan pengecutan dalam merekabentuk struktur jambatan.
Nilai pergerakan rasuk disebabkan oleh perubahan rayapan,
αrayapan = 555 x 10-6 / unit panjang rentang
δrayapan = 555 x 10-6 x L (mm)
Nilai pergerakan rasuk disebabkan oleh perubahan pengecutan,
αpengecutan =200 x 10-6 / unit panjang rentang
δpengecutan = 200 x 10-6 x L (mm)
19
Jadual untuk pemalar rayapan, ditunjukkan dalam Jadual 2.6.
Jadual 2.6 : Jadual untuk pemalar rayapan
Panjang rasuk, L (m) Pekali rayapan
31.24 407
25 428
18.9 555
16.76 594
12.50 634
Anggap pengecutan sebanyak 2/3 dan rayapan sebanyak ½ yang perlu diambil kira
semasa meletakkan rasuk. Oleh yang demikian, pemendekkan efektif,
Jumlah pergerakan rasuk,
δstc = (1/3 x δpengecutan )+ (1/2 x δrayapan) + δsuhu
Bagi menentukan daya yang disebabkan oleh perubahan pengecutan, suhu dan
rayapan, anggaran saiz bagi pengalas perlu ditentukan.
Daya ricih yang disebabkan oleh suhu sahaja
Daya ricih per rasuk, St = εb x Ao x G
dengan,
εb = δsuhu / ketebalan pengalas
Ao = Luas permukaan pengalas (mm2)
G = Modulus ricih untuk pengalas(N/mm2)
Jumlah daya ricih / tembok landas;
St = St x bilangan rasuk
20
Daya ricih yang disebabkan oleh pengecutan, suhu dan rayapan;
Daya ricih per rasuk, Sstc = εstc x Ao x G
dengan,
εstc = δstc / ketebalan pengalas
Ao = Luas permukaan pengalas (mm2)
G = Modulus ricih untuk pengalas(N/mm2)
Jumlah daya ricih / tembok landas;
Sstc = Sstc x bilangan rasuk
2.6 Rekabentuk papak geladak
Di dalam papak geladak terdapat agihan beban dalam rasuk utama
membujur, rasuk diafragma melintang dan juga tegasan agihan tempatan. Tegasan
agihan tempatan disebabkan oleh beban mati papak geladak dan permukaan jalan,
beban HA, beban roda HB.
Tegasan agihan ini terhad kepada papak geladak tetapi mungkin bertindih
untuk membenarkan tegasan agihan paduan dalam keseluruhan struktur jambatan.
Keadaan sempadan papak geladak adalah kompleks kerana paksi rasuk membujur
dan melintang mempunyai pesongan yang tidak sama. Masalah ini dapat
dipermudahkan dengan menganggap sempadan papak geladak adalah mudah dan
tidak mengalami pesongan. Faktor yang diperkenalkan adalah dengan mengambil
kira keselanjaran lebih di penyokong.
21
Penentuan tegasan yang disebabkan oleh beban seragam seperti beban mati
dan beban HA mudah untuk ditentukan berdasarkan kepada BD 37/01. Bagi tegasan
yang disebabkan oleh beban roda boleh ditentukan dengan kaedah Pigeaud atau
kaedah Westergaard. Dalam kajian ini, kaedah Pigeaud telah digunapakai.
Dalam merekabentuk papak geladak menggunakan kaedah Pigeaud, terdapat
dua kes beban yang perlu dititikberatkan. Kes pertama adalah beban mati dengan
beban HA, kes kedua pula adalah beban mati dengan beban HB.
Papak padu konkrit boleh direkabentuk untuk merentang satu hala atau dua
hala bergantung kepada susunan dan bilangan penyokongnya yang boleh terdiri dari
rasuk atau dinding. Di awal rekabentuk papak, ketebalan premix dan papak perlu
dikira dengan mendarabkan ketebalan dengan ketumpatan.
Premix = Ketebalan premix x 23 kN/m3
Papak = Ketebalan papak x 24 kN/m3
2.6.1 Rekabentuk papak dalaman
Terdapat dua kes beban yang perlu dititikberatkan iaitu beban mati dengan
beban HA dan beban mati dengan beban HB.
2.6.1.1 Bagi kes 1
Beban rekabentuk = (1.75 x premix) + (1.15 x papak) + (1.50 x HA – UDL)
22
Momen, M = βsx n lx2
dengan,
βsx = pekali momen dari Jadual 3.12 BS 8110.
n = beban rekabentuk per m2
lx2 = rentang pendek (m)
Daya ricih, V = βsx n lx
dengan,
Vsx = daya ricih pada sisi panjang
Vsy = daya ricih pada sisi pendek
βsx , βsy = pekali ricih dari Jadual 3.12 BS 8110
2.6.1.2 Bagi kes 2
Beban rekabentuk = (1.75 x premix) + (1.15 x papak)
Momen, M = βsx n lx2
dengan,
βsx = pekali momen dari Jadual 3.12 BS 8110.
n = beban rekabentuk per m2
lx2 = rentang pendek (m)
Daya ricih, V = βsx n lx
dengan,
Vsx = daya ricih pada sisi panjang
Vsy = daya ricih pada sisi pendek
βsx , βsy = pekali ricih dari Jadual 3.12 BS 8110
23
Dengan menggunakan Kaedah Pigeaud,
Notasi diambil dalam kaedah Pigeaud adalah untuk penyesaian yang
ditunjukkan dibawah:
lyF
Rajah 2.8 : Notasi dalam kaedah Pigeaud
Sisi luas pembebanan tengah ditentukan daripada keluasan roda sebenar dan
45 darjah serakan yang melalui terus ketebalan permukaan jalan. Oleh sebab itu,
beban roda HB mempunyai dimensi 15 inci x 3 inci dan diberi formula dibawah:
ax = u + 2(d + t)
ay = v + 2(d + t)
dengan,
t = ketebalan permukaan jalan
d = ketebalan papak konkrit
Nisbah bagi ly / lx , ax / lx, ay / lx perlu dikira. Kiraan momen dan daya ricih
boleh ditentukan berdasarkan Data Sheet 45 Reynold.
M=x = kαxF (kNm/m).
Vx = F / (2ax + ay)
24
2.6.2 Rekabentuk papak julur
Bagi rekabentuk papak julur ini, momen dan ricih pada penyokong perlu
dikira pada setiap elemen seperti railing, bebendul jalan, papak, pracampuran dan
beban HA-UDL. Selepas itu, rekabentuk bagi tetulang, daya ricih, pesongan adalah
sama.
Untuk keretakan, persamaan teori elastik digunakan dan nilai momen pada
keadaan khidmat adalah 35 kNm/m.
Keratan Daya Terikan
εs
ε1
z
Fst
Fcc
xdh
Rajah 2.9 : Taburan terikan, daya keratan bertetulang
Nisbah modular,
αe = Es / 0.5 Ec
ρ = As / bd
β = ( )2.. ++− ραρααρ eee
Kedalaman paksi neutral,
x = βd
Lengan momen,
Z = d – (x / 3)
25
Tegasan dalam keluli,
σs = M / As . z
Terikan dalam keluli,
εs = σs / Es
Terikan dalam konkrit,
ε1 = εs.( h – x) / (d – x)
Terikan berkurang disebabkan oleh kesan mengeras,
ε2 = ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
−−)(
)')((8.3xdAE
xaxhb
ss
t
Terikan purata,
εm = ε1- ε2
150
y2
y1
acr
y1
acr = 2/)( 22
21 φ−+ yy
Lebar keretakan,
w = )/()(21
3
min xhCaa
cr
mcr
−−+ε
26
2.7 Rekabentuk Rasuk
Rasuk pada asasnya adalah elemen struktur yang menanggung beban sisi
dalam bentuk momen lentur, daya ricih dan momen puntiran supaya rasuk
berkelakuan memuaskan bila dikenakan beban keperluan had kebolehkhidmatan
juga perlu dipertimbangan semasa rekabentuk. Oleh itu langkah – langkah
rekabentuk rasuk yang lengkap boleh dinyatakan sebagai berikut:
i. Pertimbangan kelasakan dan rintangan api
ii. Penentuan saiz rasuk
iii. Anggaran beban
iv. Analisis untuk momen, daya ricih dan puntiran
v. Rekabentuk tetulang untuk momen
vi. Pemotongan dan tambatan bar
vii. Rekabentuk perangkai untuk ricih
viii. Semakan pesongan
ix. Semakan keretakan
x. Perincian tetulang
2.7.1 Rasuk di sokong Mudah
Kewujudan rasuk disokong mudah dalam binaan tuang di-situ tidaklah
sekerap rasuk selanjar. Bagaimanapun ia merupakan elemen penting dalam binaan
konkrit pratuang. Rentang berkesan bagi rasuk disokong mudah yang diberikan
dalam fasal 3.4.1.2, BS 8110 adalah seperti berikut.
i. Jarak antara garis tengah penyokong
ii. Jarak bersih antara penyokong – penyokong tambah ukurdalam
berkesan.
27
2.7.2 Analisis rekabentuk
Dalam merekabentuk rasuk, terdapat beberapa beban yang perlu diambilkira
seperti:
(i) Beban mati struktur terdiri daripada papak geladak, dinding tembok
tepi, railing, rasuk utama, rasuk diafragma.
(ii) Beban mati tindihan seperti pracampuran, kabel TNB, lapisan konkrit
asfalt.
(iii) Beban hidup terdiri daripada beban HA dan beban HB.
(iv) Beban HA pula terdiri daripada beban UDL dan KEL.
(v) Beban HB 45 terdiri daripada UDL dan HB
Rekabentuk yang seterusnya adalah sama seperti merekabentuk struktur
bangunan tetapi hanya beban yang bertindak sahaja berbeza.
2.8 Rekabentuk Tembok Landas
Tembok landas ialah komponen substruktur pada kedua hujung jambatan
yang menyokong superstruktur dengan mengagihkan beban kepada penapak.
Tembok landas dihubungkan kepada struktur untuk memberi kesinambungan
diantara bahagian jalanraya atau lebuhraya (secara am atau benteng) dengan
menyokong komponen jambatan. Tembok landas juga digunakan untuk menahan
tanah tebing daripada runtuh dan juga dapat melindungi daripada banjir. Dengan itu
ia hendaklah bebas dari mengalami pergerakan oleh lenturan, gelinciran atau
tumbang (putaran).
Terdapat tiga jenis tembok landas konkrit yang biasa digunakan dalam
pembinaan, iaitu tembok graviti, tembok julur dan tembok selangka. Elemen –
28
elemen tambahan biasa juga dibina untuk meningkatkan kestabilan tembok.
Umpamanya tembok julur mungkin diperkuatkan dengan rasuk pengunci yang
menjulur ke bawah dari tapak tembok ke dalam tanah bagi menghalang gelinciran.
Unjuran tapak ke hadapan dan ke belakang dinding juga disesuaikan, dan ia
mempunyai pengaruh besar dalam memastikan kestabilan tembok
2.8.1 Jenis – jenis Tembok Landas
(a) Tembok Graviti
Tembok graviti dibina daripada konkrit, dengan tetulang nominal sahaja
disediakan dekat permukaannya untuk menghadkan keretakan oleh pengembangan
dan pengecutan konkrit yang disebabkan perubahan suhu. Kestabilannya bergantung
kepada berat sendirinya yang besar. Untuk memastikan tiada putaran keluar
(tumbang) berlaku, paduan daya ufuk, Hk dan berat sendiri, Vk hendaklah berada
dalam ruang 1/3 tengah lebar tapaknya. Keadaan ini juga dapat mengekalkan
geseran di antara tapak tembok dengan tanah di bawahnya bagi menghalang
gelinciran. Tetulang nominal yang disediakan itu adalah mencukupi kerana tebal
tembok yang besar memberikan ukur dalam efektif, d yang besar, dengan itu tidak
memerlukan kuantiti tetulang yang besar. Nilai d yang besar juga membuatkan
lenturan, ricih dan pesongan tidak signifikan. Tembok graviti sesuai digunakan
apabila luas kawasan tapak pembinaannya tidak menjadi masalah, kekurangan buruh
mahir, dan biasanya untuk tebing yang memerlukan ketinggian tembok yang tidak
melebihi 2 m.
29
(b) Tembok Julur
Tembok jenis ini direka bentuk sebagai menjulur ke atas dari tapak yang
besar dan tegar. Tembok jenis ini penting bagi dinding tegak menyokong kedua –
dua beban mati dan beban hidup seperti beban ufuk contohnya beban tarikan, angin,
pengecutan, suhu dan rayapan dan juga tekanan tanah. Kestabilannya selalu
bergantung kepada berat tanah timbunan di belakangnya. Walau bagaimana pun
rasuk pengunci juga dibina untuk tujuan ini. Seperti juga tembok graviti, paduan
tindakan beban mestilah melalui 1/3 tengah lebar tapaknya bagi mengelakkan
putaran (tumbang) dan memastikan tiada tekanan negatif wujud di bawah tapak
tembok. Dengan itu, tapak tembok sentiasa bersentuh dengan tanah di bawahnya dan
geseran antara kedua – duanya berkesan. Pelbagai bentuk tembok julur biasa dibina.
Secara amnya tebal minimum bahagian tembok dan tapak masing – masing ialah
200 mm dan 250 mm. Sebagai anggaran kasar dalam reka bentuk, bolehlah diambil
tebal tembok sebagai 80 mm bagi setiap 1 m ketinggiannya.
(c) Tembok Selangka
Tembok selangka digunakan apabila tinggi keseluruhan tembok terlalu besar
untuk dibina secara ekonomi menggunakan tembok julur, biasanya apabila
ketinggian tanah yang perlu ditahan melebihi 5 – 6 m. Asas binaan tembok selangka
ialah tanah bertindak ke atas dinding nipis yang merentang dalam arah ufuk di antara
selangka – selangka yang besar. Selangka yang besar ini adalah untuk mendapatkan
berat sendiri yang mencukupi bagi tujuan kestabilan, yang juga ditambah oleh berat
timbunan tanah di belakangnya. Selangka direka bentuk sebagai menjulur dari tapak.
Ia menanggung momen yang besar kerana beban dari dinding tertumpu kepadanya.
30
2.8.2 Analisis dan Rekabentuk
2.8.2.1 Mod Kegagalan
Kegagalan boleh berlaku sama ada gelinciran, putaran atau pengenapan
contohnya tekanan pada tapak melebihi kapasiti bearing tanah. Rekabentuk tembok
landas dibuat melalui tiga peringkat:
(a) Kestabilan
Kestabilan diperiksa pada beban muktamad. Ia melibatkan dua aspek, iaitu
kestabilan terhadap putaran (tumbang) dan kestabilan terhadap gelinciran. Keadaan
kritikal ialah apabila daya ufuk maksimum (1.4 Hk) dihalang oleh daya pugak
minimum (1.0 Vk). Faktor beban bagi daya ufuk boleh juga diambil sebagai 1.6 jika
ini yang dirasakan lebih munasabah oleh pereka bentuk berdasarkan beban – beban
yang bertindak.
• Kestabilan Terhadap Putaran
Momen Halangan > Momen Putaran
Kedua – dua nilai momen tersebut diambil terhadap titik putaran yang sama.
Momen halangan dengan faktor beban 1.0 diberikan oleh berat sendiri tembok dan
tanah timbunan di belakangnya. Momen putaran pula, dengan faktor beban 1.4
adalah disebabkan oleh daya ufuk tanah ke atas keseluruhan tinggi tembok.
∑1.0 Vk L > ∑1.4 Hk L
31
• Kestabilan Terhadap Gelinciran
Daya halangan > Daya Gelinciran (μ∑V > Hk)
Dimana μ ialah koefisien geseran di antara tapak tembok dan tanah, dan Pp
ialah daya pasif yang disediakan oleh rasuk pengunci. Tanah di hadapan tembok
juga menyediakan daya pasif untuk menghalang gelinciran. Tetapi kadang – kadang
ianya ditimbuskan kemudian selepas tapak siap dan dibebani. Mengambilkira
sumbangannya dalam keadaan ini akan menyebabkan tidak selamat, dengan itu lebih
baik diabaikan dalam kiraan.
• Kestabilan Terhadap Enapan (Tegasan pugak di bawah Tapak Tembok)
Kestabilan terhadap enapan tanah diperiksa pada beban khidmat, di mana
semua faktor beban adalah 1.0 tegasan pugak yang dihasilkan di bawah tapak
tembok hendaklah tidak melebihi nilai tegasan galas izin tanah, jika tidak enapan
akan berlaku dan tembok terbenam.
2.8.2.2 Rekabentuk Tetulang
Rekabentuk dibuat pada had muktamad dari segi kekuatan bahan dan beban.
Bahagian dinding direka bentuk untuk menghalang momen lentur dan daya ricih
disebabkan oleh tekanan ufuk tanah dibelakangnya. Bahagian tapak pula direka
bentuk untuk menghalang momen dan daya ricih disebabkan oleh tekanan bersih
tanah di bawahnya.
32
Seperkara yang perlu diperhatikan dalam reka bentuk tembok landas ialah
daya hidrostatik (dari air dalam tanah) yang boleh wujud di belakang tembok. Untuk
mengurangkan kesan tersebut, saliran disediakan menerusi dinding tembok. Bahan
telus air seperti pecahan batu diletakkan di belakang dinding tembok
menyambungkannya dengan saliran dalam dinding tadi. Penyediaan saliran juga
dapat mengelakkan pengaliran air di bawah tapak tembok yang boleh menganjakkan
keseluruhan tembok.
2.8.2.3 Langkah – langkah rekabentuk
1. Kirakan beban tegak yang disebabkan oleh:
(a) Berat kedudukan tembok landas, dinding dan tapak
(b) Berat dinding sayap
(c) Berat tembok tepi jambatan
(d) Berat dinding tirai
(e) Berat papak tuju yang bertindak diatas dinding tembok landas
(f) Berat tanah yang bertindak atas dasar tembok landas
(g) Berat beban mati yang bertindak atas satu tembok landas
(h) Berat beban hidup (HA-KEL) yang bertindak atas satu tembok landas
(i) Berat beban hidup (HB) yang bertindak atas satu tembok landas
2. Kirakan beban ufuk yang disebabkan oleh:
(a) Surcaj daripada papak tuju
(b) Tujah tanah aktif daripada tekanan pada masa rehat.
Tekanan aktif, Pa = ½ Ko γ H2
dimana Ko = pekali tekanan aktif masa rehat
γ = ketumpatan tanah (17.3 – 18.9 kg/m3)
H = tinggi tembok landas
(c) Surcaj beban hidup daripada beban HA dan HB
(d) Daya pengecutan
(e) Daya hasil daripada tindakan rayapan dalam konkrit (rasuk atau papak)
33
(f) Daya yang mempengaruhi perubahan suhu di atas rasuk dan papak
(g) Daya daripada tarikan
(h) Daya daripada tindakan angin bertindak diatas superstruktur iaitu beban
angin dengan beban (0.7 kN/m2) dan tanpa beban (1.4 kN/m2).
3. Kiraan lengan momen pada setiap daya yang disebutkan diatas daripada
hujung tembok landas.
4. Bina jadual yang mengandungi :
(a) Komponen daya
(b) Lengan momen dengan putaran pada hujung tembok landas sepadan bagi
setiap komponen daya yang disebutkan diatas.
(c) Hasil momen daripada komponen daya menggunakan lengan momen.
2.8.3 Penapak
Bagi piawaian cerucuk JKR, bahagian penapak dirujuk di dalam buku
panduan dan pemilihan cerucuk bergantung kepada jenis keadaan tanah tersebut.
(a) Bilangan cerucuk yang diperlukan masa percubaan
percubaan pertama , ∑ V/ beban P = bilangan cerucuk
(b) Beban ufuk - rintangan bagi cerucuk tegak untuk beban ufuk adalah
ketidakpastian dan sukar untuk dibuat. Oleh yang demikian, cerucuk
sadak (raked) sepatutnya digunakan untuk rintangan keseluruhan beban
ufuk.
(c) Kestabilan putaran - dianggap stabil kecuali apabila wujudnya daya
terangkat