Perancangan Jembatan Pejalan KakiTipe Rangka Komposit Baja Canai

Dingin dengan Pengisi Kayu

OUTLINE

• Pendahuluan• Tinjauan Pustaka• Landasan Teori• Metode Perancangan• Analisis Struktur• Hasil dan Pembahasan• Kesimpulan dan Saran

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Sumber :http://www.dragoart.com/tuts/7978/1/1/how-to-draw-a-river.htmhttp://www.shutterstock.com/s/bridge+small/search.htmlhttp://www.angryanimator.com/word/2010/11/26/tutorial-2-walk-cycle/https://www.cartoonstock.com/directory/g/grand_canyon.asphttp://www.gettyimages.com/detail/illustration/desperate-man-royalty-free-illustration/495279937

Latar Belakang

(Sumber: http://www.antaranews.com/foto/65926/infrastruktur-rusak-papua)

Sejumlah warga menyeberang melalui jembatan yang telah rusak di Distrik Wari, Kabupaten Tolikara, Papua

Latar BelakangKendala: keterbatasan alat, material, akses dan

media pengangkutan

Betonsemen dan agregat kasar

cukup berat

Bambutingkat keawetan

rendah

Bajaharga mahal, mudah korosi, dan

butuh pemeliharaan khususSumber: http://ironsteelcenter.com/besi-baja-wf-iwf-wide-flange-beam-ss400-a36/harga-material-baja-wfhttp://www.imgneed.com/bambu-png-wallpapers.htmhttp://duniatekniksipil.web.id/1152/dasar-dasar-beton-4-komposisi-dan-pemcampuran-beton/

Latar Belakang

Baja canai dingin• ringan (mudah diangkut)• kuat tarik tinggi• tahan cuaca dan korosi• lebih awet• pemeliharaan mudah

kekurangan: rawan buckling

Upaya : Memperpendek batangMembuat struktur rangkapMembuat struktur komposit dengan material lainKayuMudah dikerjakan dan dibentukHarga relatif murahKekuatan tinggi

Sumber: http://www.ruukki.com/Steel/Cold-formed-steel-sections

Latar Belakang

Mengatasi buckling pada baja canai dingin

Upaya : • Memperpendek batang• Membuat struktur rangkap• Membuat struktur komposit dengan material lain

Kayu• Mudah dikerjakan dan dibentuk• Harga relatif murah• Kekuatan tinggi

Sumber: http://www.ruukki.com/Steel/Cold-formed-steel-sectionshttp://putrasakaruhun.blogspot.co.id/2011/11/kayu-ukuran-papan-lambir.html

• Manusia bergerak memenuhi kebutuhan• Menemui halangan dan kendala• Jembatan sebagai penghubung yang melintasi rintangan• Indonesia butuh prasarana (jalan dan jembatan pejalan kaki)• Banyak daerah terpencil tidak memiliki akses memadai• Banyak jembatan rusak, salah satunya berada di Distrik Wari , Kabupaten

Tolikara, Papua• Kendala membangun jembatan : keterbatasan alat, materia, akses dan

media pengangkutan.• Beton semen dan agregat kasar cukup berat – sulit dibawa• Baja harga mahal, mudah korosi dan butuh pemeliharaan khusus• Bambu tingkat keawetan rendah• Solusi : baja canai dingin

• Kelebihan baja canai dingin : • ringan (mudah diangkut)• Kuat tarik tinggi• Tahan cuaca dan korosi• Lebih awet dan pemeliharaan mudah• Kekurangan :• Rawan buckling

• Upaya : • Memperpendek batang• Membuat struktur rangkap• Membuat struktur komposit dengan material lain• Kayu• Mudah dikerjakan dan dibentuk• Harga relatif murah• Kekuatan tinggi

• Tujuan• Mengetahui bentang maksimum jembatan

pejalan kaki• Mengetahui kebutuhan material untuk

membangun jembatan pejalan kaki

• Batasan masalah• Jembatan dirancang berbentuk pratt truss• Jembatan hanya untuk pejalan kaki• Trial pada bentang 8, 10, 12, 14 m• Lebar bersih 1,4 m dan tinggi bersih 2 m• Material untuk batang tekan : komposit• Material untuk batang tarik : CN75/08• Batas material : 4 CN75/08, komposit ganda, lantai checkered plate

3 mm, baut diameter 8 mm, pelat baja tebal 2 mm• Analisis untuk struktur atas• Efek dinamik termasuk ke dalam beban hidup (dihitung statis)• Area yang ditinjau Kabupaten Tolikara, Papua

• Manfaat• Diperoleh desain dan bentang maksimum

jembatan pejalan kaki yang memenuhi syarat keamanan dan kenyamanan

Tinjauan Pustaka

• Jembatan pejalan kaki• Jembatan penyeberangan di atas jalan raya

atau kereta api• Jembatan untuk melintasi sungai, lembah, dll

• Material Baja Canai Dingin• Profil memiliki tebal relatif tipis• Dibentuk dengan proses pengerjaan dingin

• Material Kayu• Kekuatan kayu berbanding lurus dengan

kerapatan (Sadiyo, 2011)• Berat jenis kayu berkorelasi positif terhadap

kekuatan kayu (Awaludin,2005)• Berat jenis kayu mahoni antara 0,53-0,72• Kelas kuat kayu mahoni II atau III

Material Komposit Baja Canai Dingin dan Kayu

• Potensi local buckling berkurang signifikan setelah baja canai dingin digabungkan dengan kayu (Rahmawati,2014)

Sambungan Baja Canai Dingin

Kegagalan geser longitudinal Kegagalan tumpu pelat

Kegagalan tarik pada pelat Kegagalan geser pada baut

Perancangan Jembatan Pejalan Kaki

• kriteria perencanaan jembatan pejalan kaki :• KekuatanBatang jembatan harus cukup kuat• LendutanJembatan tidak melendut berlebihan• Beban dinamikPada jembatan dapat terjadi getaran diatasi

dengan ikatan angin

Klasifikasi Pembebanan Jembatan

• Jembatan pejalan kaki harus kuat untuk menahan beban :

Beban vertikal:• beban mati dari berat sendiri jembatan• beban hidup penggunaBeban samping :• tekanan angin• gempa• pengguna yang bersandar

Komponen Komposit

• Metode tampang transformasi (Gere dan Timoshenko, 1997)n = E2 / E1

• n : rasio modular• E1 :imodulus elastisitas baja canai dingin

• E2 : modulus elastisitas kayu

tT = t1 + (n × t2)

• tT : tebal web setelah ditransformasi

• t1 : tebal awal baja canai dingin

• t2 : tebal bahan kayu• n : rasio modular

shear connector

• alat sambung yang berfungsi sebagai penahan gaya geser pada bidang permukaan dari komponen-komponen komposit

• Jarak longitudinal sekrup dihitung dengan persamaan.:

• s = Z / f• s : jumlah longitudinal sekrup yang dibutuhkan• Z : kapasitas beban sekrup• f : aliran geser

Perancangan Elemen Struktur

• Berdasarkan SNI 7971:2013, dilakukan analisis elemen struktur yang terdiri dari :

• tahanan elemen terhadap tarik,• tahanan elemen terhadap tekan,• tahanan elemen terhadap momen lentur,• tahanan elemen terhadap geser,• tahanan elemen terhadap kombinasi aksial dan

momen lentur,• tahanan elemen terhadap kombinasi lentur dan geser.

Sambungan

• Jumlah baut yang dibutuhkan :• N = F / (Ø. Z)• n : jumlah baut• F : gaya pada penampang• Øz : 0,65• Z : tahanan lateral baut• Bagian yang terhubung harus memenuhi persyaratan :• tahanan sobek,• tahanan tarik penampang neto,• tahanan tumpu,• gaya tumpu shear connector.

Struktur Rakitan

• smax = (lrcy) / (2r1)• l : bentang balok,• rcy : radius girasi sebuah kanal,

• r1 : radius girasi penampang-I.

Pelat Tumpu pada Tumpuan Jembatan

• Kebutuhan luas pelat• Jumlah baut pada tumpuan

METODE PERANCANGAN

• Trial dilakukan pada jembatan bentang 8, 10, 12, dan 14 m.

• Desain jembatan pejalan kaki tipe pratt truss

Data Perancangan

No Elemen Struktur Panjang (m) Profil

1 Atap 12,8 dan 1,415 komposit tunggal

2 Atap 0,5 2 CN75/08

3 Breising atas 1,887 2 CN75/08

4 Batang memanjang atas 12,8 komposit tunggal

5 Batang melintang atas 1,6 2 CN75/08

6 Batang diagonal 2,508 2 CN75/08

7 Batang vertikal 2,3 komposit ganda

8 Gelagar memanjang bawah 12 4 CN75/08

9 Gelagar melintang bawah 1,6 4 CN75/08

10 Gelagar lantai memanjang 12 2 CN75/08

11 Breising bawah 1,887 komposit tunggal

kompoit tunggal 2 CN75/08 komposit ganda 4 CN75/08

Kesimpulan• Semua trial jembatan memenuhi lendutan izin• Jembatan bentang 8, 10, dan 12 m memenuhi persyaratan kekuatan

elemen struktur dan sambungan• jembatan bentang 14 m mengalami kegagalan pada gelagar melintang

bawah dan kegagalan sambungan pada pelat sambung baja• bentang maksimum jembatan pejalan kaki kelas II yang dapat dicapai

adalah 12 m• Kebutuhan bahan untuk jembatan pejalan kaki bentang 12 m antara

lain baja canai dingin 771,717 kg, kayu mahoni 0,903 m3, pelat checkered plate tebal 3 mm 483,741 kg, baut diameter 8 mm 1404 buah, baut diameter 16 mm 8 buah, pelat sambung baja tebal 2 mm 280,771 kg, sekrup diameter 4 mm 2744 buah, self drilling screw diameter 3,8 mm 766 buah, dan angkur diameter 8 mm 16 buah.

Saran

Perlu dilakukan upaya-upaya untuk meningkatkan bentang jembatan, diantaranya :– jumlah profil ditambah atau diganti dengan profil berdimensi lebih besar– jarak antar joint diperpendek– tebal pelat sambung diperbesar dan atau mutu baut yang digunakan

ditingkatkan– mutu kayu ditingkatkan

• Dilakukan pemodelan perilaku shear connector dengan software terkait

• Dilakukan analisis pembebanan secara dinamik• Dilakukan pengujian lanjutan• Tanda/pemberitahuan bahwa jembatan hanya diperuntukkan bagi

pejalan kaki

DAFTAR PUSTAKA• Awaludin, A., 2005. Dasar-dasar Perencanaan Sambungan Kayu. Yogyakarta: Biro Penerbit Teknik Sipil, Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas

Teknik, Universitas Gadjah Mada.• Awaludin, A. & Irawati, I.S., 2005. Konstruksi Kayu. Yogyakarta: Biro Penerbit Teknik Sipil, Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik,

Universitas Gadjah Mada.• Badan Standarisasi Nasional (BSN), 2005. Standar Pembebanan untuk Jembatan. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.• BSN, 1989. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1989). Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.• BSN, 1989. SNI-1727-1989 Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. Jakarta: Badan Strandarisasi Nasional.• BSN, 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.• BSN, 2013. Spesifikasi Desain untuk Konstruksi Kayu (SNI 7973: 2013). Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.• BSN, 2013. Struktur Baja Canai Dingin (SNI 7971-2013). Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.• Danastri, A.D., 2014. Studi Sambungan Komposit Baja Ringan-Laminasi Kayu dengan Alat Sambung Baut. Yogyakarta: Jurusan Teknik Sipil dan

Lingkungan, Fakultas Teknik, universitas Gadjah Mada.• DPU, 1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya (PPPJJR). Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum.• DPU, 1995. Tata Cara Perencanaan Jembatan Penyeberangan untuk Pejalan Kaki di Perkotaan. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum.• DPU, 2007. Perencanaan dan Pelaksanaan Konstruksi Jembatan Gantung untuk Pejalan Kaki. 3rd ed. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum.• Gere, J.M. & Thimosenko, S.P., 2000. Mekanika Bahan Jilid 1 dan 2. 4th ed. Jakarta: Penerbit Elangga.• Gigasteel, n.d. Rencana Kerja dan Syarat (RKS) Pekerjaan Bangunan Atap Baja Ringan. Yogyakarta: Gigasteel.• Johansen, K.W., 1949. Theory of Timber Connections. International Association for Bridge and Structural Engineering. pp.249-62.• KTPGALVA, n.d. Brosur Galvasteel. [Online] Galvasteel. ktpgalva@gmail.com [Diakses pada tanggal 26 Maret 2015].• Martawijaya, A. & dkk, 1989. Atlas Kayu Indonesia Jilid II. Bogor: Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan.• Rahmawati, K., 2014. Perilaku Tekan Komposit Laminasi Kayu - Baja Ringan dengan Konektor Sekrup. Yogyakarta: Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan,

Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.• Sadiyo, S., 2011. Analisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu dengan Paku Maejmuk Berpelat Sisi Baja

Akibat Beban Uni-Aksial Tekan. Jurnal Teknik Sipil, 18.• Yu, W.W., 1999. Cold-Formed Steel Structures. Boca Raton: CRC Press LLC.• Yu, W.W., 2000. Cold-Formed Steel Design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, Inc.

• Terima kasih