Keretaapi

04/13/23 1

Perancangan Struktur Jembatan Kereta Api BH-418 Jatibarang dengan Metode LRFDThe Structure Design of Railway Bridge BH-418 with LRFD

Oleh :

Donny Wijaya0110211-013

Universitas Mercu Buana

04/13/23 2

1.1. Latar Belakang

Fungsi jembatan adalah sebagai sarana pengundang integrasi dan interaksi dari dua kelompok atau lebih yang dipisahkan oleh sungai atau struktur alam yang terputus.

Kereta api adalah salah satu sarana transportasi darat yang menjadi primadona pada saat ini. Mengingat kebutuhan masyarakat akan fasilitas ini, diperlukan penambahan jalur menjadi jalur ganda untuk lintas utara Jakarta-Surabaya dengan merehabilitasi/mengganti sejumlah jembatan yang sudah rusak.

Bab 1. Pendahuluan

04/13/23 3

Rencana Rehabilitasi pada Bangunan Hikmat(BH) 418 – Jatibarang, Jawa Barat.

1.1. Latar Belakang (lanjutan)

Bab 1. Pendahuluan

Kondisi jembatan eksisting adalah jembatan satu jalur dengan 3(tiga) pilar dan 2 (dua) kepala jembatan yang memiliki 4 (empat) bentang span. Struktur pilar dan kepala jembatan merupakankonstruksi batu kali yang dicor masif. Pada pilar 1A mengalamipenurunan dan disangga sementara menggunakan scaffoldings,jika tidak diganti akan membahayakan kereta api yang lewat diatasnya. Atas dasar inilah,selain umur konstruksi yang sudahtua dan rencana penambahan jalur, diperlukan adanyarehabilitasi terhadap jembatan BH 418.

04/13/23 4

1.1. Latar Belakang (lanjutan)

Bab 1. Pendahuluan

04/13/23 5

Kebutuhan masyarakat yang meningkat terhadap jenis transportasi kereta api.

Perlu adanya pengkajian tentang perancangan infrastruktur tersebut dengan mendalami perilaku struktur Jembatan Kereta Api terutama struktur bangunan atas.

Kondisi struktur eksisting yang memerlukan perubahan dan pembaharuan.

1.2. Alasan Pemilihan Judul

Bab 1. Pendahuluan

04/13/23 6

Untuk dapat merancang dan mengetahui perilaku struktur atas Jembatan Kereta Api tipe rangka batang.

Mengetahui aplikasi dan penerapan program SAP 2000 terhadap perancangan ini.

Sebagai syarat memenuhi salah satu persyaratan ujian akhir Sarjana Strata Satu (S-1) pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Mercu Buana

1.3. Maksud dan Tujuan

Bab 1. Pendahuluan

04/13/23 7

Struktur bangunan atas (super structure), meliputi : sistem lantai, gelagar rangka, dan ikatan angin.

Bentang 61.80 meter. Rancangan meliputi : geometri, material dan

dimensi. Analisis struktur menggunakan SAP 2000 dengan

pendekatan perencanaan menggunakan metode LRFD.

1.4. Ruang Lingkup Pembahasan

Bab 1. Pendahuluan

04/13/23 8

Studi literatur Literatur yang digunakan untuk menunjang

proses desain diambil dari berbagai buku-buku dan peraturan-peraturan yang berhubungan dengan perilaku struktur bangunan atas.

Pemograman Struktur Perhitungan Bangunan Atas ini dikerjakan

dengan menggunakan program komputer yaitu SAP 2000 versi 7.42.

1.5. Metodologi Perencanaan

Bab 1. Pendahuluan

04/13/23 9

Seluruh komponen struktur atas diperhitungkan terhadap muatan-muatan berikut ini : Beban vertikal Beban horisontal, dan Beban pengaruh

Faktor-faktor utama selain komponen muatan dalam tahapan perencanaan terdiri dari : Pilihan bentuk struktural Filosofi perencanaan Analisis, dan Besarnya bahan atau rencana akhir

2.1. Perencanaan Detail Desain

Bab 2. Landasan Perencanaan

04/13/23 10

2.1. Perencanaan Detail Desain (lanjutan)


DIAGRAM PERANCANGAN STRUKTUR JEMBATAN KERETA API DENGAN METODA LRFD

04/13/23 11

Konsep perencanaan struktur baja dengan metoda LRFD merujuk kepada kondisi batas struktur dengan memenuhi persyaratan kekuatan melalui persamaan :

ф Rn ≥ Σ γi Qi (lihat hal 15)

Persamaan umum yang biasa digunakan pada metoda LRFD adalah :

ф R = ψ (Fd D + FL L) (lihat hal 16)

2.2. Metoda Rencana Beban dan Faktor Ketahanan /Syarat Batas (Load and Resistance Factor Design)


04/13/23 12

Besar nilai faktor reduksi kekuatan “ф” ditetapkan seperti terlihat pada tabel di bawah ini :

2.2. Metoda Rencana Beban dan Faktor Ketahanan /Syarat Batas (Load and Resistance Factor Design) (lanjutan)


04/13/23 13

Nilai faktor beban untuk berbagai kombinasi beban yang diperhitungkan adalah sebagai berikut : 1.3 M + 2.0 H 1.3 M + 0.5 H + 0.5 T 1.3 M + 0.5 Ag(H) + 0.5 H (Ag) + 0.5 T 1.3 M + 0.5 H + 1.0 G

Catatan :Beban-beban yang disebutkan di atas merupakan bebanminimum yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989 ataupenggantinya.

2.2. Metoda Rencana Beban dan Faktor Ketahanan /Syarat Batas (Load and Resistance Factor Design) (lanjutan)


04/13/23 14

Material pada jembatan Kereta Api hanya menggunakan baja struktural ST 37, berikut ini adalah sifat mekanis dari material : αT = 12 . 10-6 [K-1] ... koefisien pemuaian(coeff.

of Thermal Expansion)

σS = 24.00 kN/cm2 σU = 36.00 kN/cm2 E = 21,000 kN/cm2 ... modulus elastisitas G = 8,000 kN/cm2 ... modulus geser v = 0.30 ... faktor tegangan lateral

(poisson’s ratio)

2.3. Spesifikasi Jembatan Kereta Api


04/13/23 15

2.4. Pembebanan Vertikal


Beban Mati (M) Berdasarkan Pedoman Analisis Struktur

Jembatan Kereta Api Tipe E 42.4 (Structural Analysis Bridge Type E 42.4), beban untuk rel, bantalan, dan lain-lain dihitung sebesar = 0.45 ton/m. (4.5 kN/m)

Beban Hidup (Moving Load) 100% RM 1921 untuk struktur baru

(lampiran “F”)

04/13/23 16

2.5. Pembebanan Horisontal


Gaya Rem (R) Besarnya gaya rem berdasarkan A.V.B.P. ’32 pasal

17 adalah :1/6 berat (lokomotif + tender) dan 1/10 berat kereta penuh (semua kereta muatan penuh), jika koefisien sentak tidak diperhitungkan.

Gaya Angin (A) Tekanan angin dianggap sebagai muatan terbagi

rata dan tidak dengan kejut serta bekerja dalam arah horizontal, yang besarnya 1 kN/m2. (AVBP 1932 pasal 15)

04/13/23 17

2.5. Pembebanan Horisontal (lanjutan)


Gaya Centrifugal (C) Gaya centrifugal diperhitungkan hanya pada struktur

yang ada di daaerah tikungan, yang besarnya dihitung didasarkan persamaan berikut :

AV2 C = (AVBP 1932 pasal 13)

127R

Gaya Menyamping Akibat Tekanan Lokomotif (S) A max

S = (AVBP 1932 pasal 16) 10

04/13/23 18

2.6. Pembebanan Pengaruh / Efek


Pengaruh Kejut atau Sentak (K) Rel yang ditahan pemikul memanjang atau rusuk pokok

dengan perantaraan bantalan kayu atau konstruksi bangunan atas baja tanpa balas.K = 1.2 + (25 ÷ (L + 50))(AVBP 1932 pasal 12)

Pengaruh Temperatur (AVBP ’32 pasal 14) Koefisien muai bagi besi ditetapkan 0.000012.

Melihat lokasi rencana jembatan, pada perencanaan ini pengaruh temperatur tidak digunakan karena dianggap pengaruhnya kecil sekali.

04/13/23 19

2.7. Kombinasi Pembebanan Rencana


Pada perancangan ini diterapkan kombinasi untuk perencanaan kekuatan batas (LRFD) sebagai berikut :

No. Kombinasi Pembebanan 1. 1,3 M + 2,0 H

2. 1,3 M + 0,5 H + 0,5 T 3. 1,3 M + 0,5 Ag(H) + 0,5 H(Ag) + 0,5 T 4. 1,3 M + 0,5 H + 1,0 G

04/13/23 20

3.1. Perancangan Awal (Preliminary Design)

Bab 3. Analisis Struktur

04/13/23 21

3.2. Pembebanan Vertikal


Struktur belum terdeformasi akibat : Beban Mati (M) Beban Hidup (Move Load) Analisis Garis Pengaruh

3.3. Pembebanan Horisontal

Struktur belum terdeformasi akibat : Gaya Angin pada ikatan angin bawah Gaya Angin pada ikatan angin atas Gaya Menyamping akibat tekanan lokomotif Gaya Rem

04/13/23 22

3.4. Gaya Pengaruh


Beban rangkaian kereta api (beban hidup) harus ditambah dengan pengaruh kejut yang besarnya dapat dihitung sebagai faktor kejut (koefisien kejut)

3.5. Model Komputer

Cek Struktur RENCANA 1 Perancangan Ulang (RENCANA AKHIR)

04/13/23 23

3.6. Pembahasan Keluaran


Struktur setelah mengalami deformasi (deformed structure)

Tabel ringkasan gaya-gaya dalam maksimum/minimum : Deformasi Momen 3-3 Gaya normal, dan Gaya lintang 2-2

Diagram Model Pembebanan ‘RENCANA AKHIR’

04/13/23 24

4.1. Kesimpulan

Bab 4. Kesimpulan dan Saran

Gaya-gaya yang terjadi pada jembatan adalah gaya tarik dan gaya tekan.

Tahapan Perencanaan bersifat iteratif dan harus memenuhi persyaratan kekuatan dan kekakuan.

Penggunaan program komputer SAP 2000 dapat lebih efesien dan hemat waktu untuk struktur tidak sederhana dan jumlah batang yang cukup banyak, selain itu pada analisis struktur bisa mencoba berbagai kombinasi pembebanan dan mencoba berbagai kemungkinan-kemungkinan pembebanan dengan cepat dan akurat. Pada perencanaan ini digunakan metode 3 dimensi untuk memperoleh hasil-hasil yang lebih akurat dan efesien.

04/13/23 25

4.1. Kesimpulan (lanjutan)


Gaya angin menyebabkan deformasi yang cukup besar terutama pada join no. 4 dibanding dengan gaya-gaya yang bekerja secara horisontal. Hal ini dikarenakan gaya angin bekerja secara horisontal pada sumbu lemah batang dan tidak ada gaya-gaya lain yang bekerja. Jadi sesungguhnya gaya angin pada beban kombinasilah yang ditinjau untuk perancangan

04/13/23 26

4.2. Saran


Karena keterbatasan waktu, beberapa hal tidak dapat dicakupdalam tugas akhir ini. Hal-hal tersebut adalah : LRFD belum dibahas secara mendalam dan digunakan

sebagaimana mestinya. Aspek pemeliharaan juga belum ditinjau. Mengingat

pentingnya masalah ini, aspek pemeliharaan ini semestinya perlu dipertimbangkan dalam proses perancangan

Melihat besarnya deformasi yang diakibatkan oleh beban angin cukup besar dibandingkan dengan beban-beban lain, perlu adanya peninjauan ulang terhadap peraturan AVBP 1932 mengenai beban angin.

Keretaapi

Documents

Transcript of Keretaapi