OPTIMALISASI STRUKTUR RANGKA JEMBATAN RANGKA BATANG BAJA ... OPTIMALISASI STRUKTUR RANGKA JEMBATAN

  • View
    280

  • Download
    22

Embed Size (px)

Text of OPTIMALISASI STRUKTUR RANGKA JEMBATAN RANGKA BATANG BAJA ... OPTIMALISASI STRUKTUR RANGKA JEMBATAN

  • OPTIMALISASI STRUKTUR RANGKA JEMBATAN RANGKA BATANG BAJA TIPE WARREN

    Mahasiswa

    Risman Widiantoro NRP 3110 040 609

    Dosen Pembimbing I

    DR. Ridho Bayuaji, S.T., M.T NIP 19730710 199802 1 002

    Dosen Pembimbing II

    Ir. M. Sigit Darmawan, M.Eng.Sc., Ph.D NIP 19630726 198903 1 003

    TUGAS AKHIR

    PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

    SURABAYA 2013

  • ABSTRAK

    Pada laporan ini akan dilakukan optimalisasi struktur rangka jembatan rangka batang tertutup tipe warren. Analisis efisiensi perlu dilakukan dalam merencanakan suatu jembatan agar jembatan yang akan dibangun menjadi ekonomis dengan tidak mengabaikan peraturan yang berlaku. Jembatan yang dianalisis adalah jembatan rangka batang tertutup tipe warren dengan lebar jembatan 9,4m. Dengan memvariasikan variabel yang ada seperti panjang jembatan dan tinggi jembatan. Dimana panjang jembatan (L) yang digunakan adalah antara 30m, 35m, 40m, 45m, 50m, 55m, 60m, 65m, 70m, 75m dan 80m, tinggi jembatan (H) yang digunakan adalah 6m, 7m, 8m, dan interval () yang digunakan adalah 5m. Proses analisis dilakukan dengan cara membuat model jembatan dengan variasi panjang jembatan. Kemudian melakukan pembebanan pada jembatan sesuai dengan peraturan yang berlaku. Setelah itu akan didapatkan model jembatan yang efisien dimana jembatan tersebut memiliki berat yang paling ringan namun elemen-elemen dari jembatan juga mampu memikul beban-beban yang telah direncanakan.

    2

  • ABSTRAK (Lanjutan)

    Peraturan yang digunakan dalam studi ini adalah RSNI T-02-2005 tentang Standard Pembebanan Untuk Jembatan, RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan, dan RSNI T-03-2004 tentang Perencanaan Struktur Baja Untuk Jembatan.

    Dari hasil studi ini diharapkan diperoleh data berupa grafik rasio berat total rangka jembatan dengan bentang. Sehingga dari hasil grafik tersebut dapat diketahui model jembatan rangka batang tertutup tipe warren yang efektif.

    3

  • BAB I PENDAHULUAN

    1.1 LATAR BELAKANG

    1.2 RUMUSAN MASALAH

    1.3 BATASAN MASALAH

    1.4 TUJUAN DAN MANFAAT

    4

  • 1.1 LATAR BELAKANG

    5

    Jembatan rangka batang tipe warren muncul pada tahun 1848 yang dipatenkan oleh James Warren dan Willooughby Theobald Monzani di Britania Raya. Tipe jembatan ini tidak memiliki batang vertikal pada bentuk rangkanya melainkan bentuk segitiga sama kaki atau sama sisi. Struktur rangkanya terdiri dari batang horizontal atas, batang horizontal bawah dan batang diagonal. Untuk batang horizontal atas mengalami gaya tekan, batang horizontal bawah mengalami gaya tarik, sedangkan batang diagonalnya sebagian mengalami gaya tekan dan sebagiannya lagi mengalami gaya tarik.

    Berdasarkan Trusses A Study By The Historic American Engineering Record tahun 1976 disebutkan bahwa jembatan rangka batang dengan tipe warren mampu bekerja maksimal dengan range bentang 15m - 120m.

  • 1.1 LATAR BELAKANG (Lanjutan)

    6

    Dari permasalahan itu semua, dalam studi ini akan dilakukan optimalisasi struktur rangka tipe warren dengan memvariasikan bentang yaitu 30m sampai 80m dengan interval 5m dan tinggi rangka adalah 6m, 7m dan 8m, hal ini bertujuan untuk mencari berat optimum dari struktur rangka warren.

    Sebagai perwujudan dari itu semua dalam studi ini diharapkan diperoleh data berupa grafik rasio berat total rangka jembatan dengan bentang. Sehingga dari hasil grafik tersebut dapat diketahui model jembatan rangka batang tertutup tipe warren yang efektif.

  • 1.2 RUMUSAN MASALAH

    Berdasarkan permasalahan utama diatas, maka perlu perincian masalah secara mendetail supaya dapat diketahui skala prioritas dan urutan kerjanya, yang meliputi :

    Bagaimana cara melakukan pra desain, memodelkan serta menganalisis struktur atas jembatan rangka batang tertutup tipe warren.

    Bagaimana optimalisasi struktur rangka jembatan rangka batang tipe warren.

    Bagaimana menghitung berat total struktur atas jembatan. Bagaimana membuat grafik rasio berat total struktur rangka jembatan

    dengan bentang.

    7

  • 1.3 BATASAN MASALAH

    Dalam penyusunan laporan ini terdapat batasan masalah dikarenakan keterbatasan kemampuan dan waktu pengerjaan, yaitu sebagai berikut :

    Jembatan yang digunakan jembatan rangka baja tertutup dengan tipe warren dengan lebar jembatan 9,4m, dimana lebar lantai kendaraan adalan 7m dan lebar trotoar 2x1m.

    Variasi bentang (L) yang digunakan adalah 30m, 35m, 40m, 45m, 50m, 55m, 60m, 65m, 70m, 75m dan 80m.

    Tinggi jembatan (H) yang digunakan adalah 6m, 7m dan 8m. Interval () yang digunakan adalah 5m.

    Untuk portal akhir dan ikatan angin akan dilakukan pengecekan dengan progam bantu SAP2000 dengan melihat rasio kapasitas penampang.

    Tidak meninjau sambungan jembatan rangka. Tidak meninjau analisis biaya dan metode pelaksanaan. Tidak meninjau beban akibat gempa, arus, temperatur, dan hanyutan.

    8

  • 1.4 TUJUAN DAN MANFAAT

    Adapun tujuan dari studi ini adalah mencari berat optimum dari struktur jembatan rangka tipe warren dari hasil grafik rasio berat struktur rangka jembatan dengan bentang.

    Manfaat dari analisis diatas akan diperoleh data berupa grafik rasio berat struktur rangka jembatan dengan bentang. Sehingga dari hasil grafik tersebut dapat diketahui model jembatan rangka batang tertutup tipe warren yang memiliki berat optimum.

    9

  • BAB II TINJAUAN PUSTAKA

    2.1 Jembatan

    2.2 Jembatan Rangka Batang Tipe Warren

    2.3 Pembebanan pada Jembatan

    2.4 Kombinasi Pembebanan

    2.5 Perencanaan Struktur Jembatan

    10

  • BAB III METODOLOGI

    3.1 Data Jembatan

    Tipe jembatan yang dihitung pada studi ini adalah jembatan rangka batang tertutup dengan tipe warren.

    Lebar jembatan yang digunakan (B) adalah 9,4m. Dimana 7m lebar lantai kendaraan dan 2x1m lebar trotoar.

    Variasi bentang yang digunakan (L), yaitu: 30m, 35m, 40m, 45m, 50m, 55m, 60m,

    65m, 70m, 75m dan 80m

    Variasi tinggi yang digunakan (H), yaitu: 6m, 7m dan 8m

    Interval yang digunakan (), yaitu: 5m

    11

  • BAB III METODOLOGI (Lanjutan)

    3.2.2 Data Bahan

    Mutu bahan yang digunakan adalah :

    Mutu Beton K300 Mutu Baja BJ 41

    Tegangan putus (fu) = 410 Mpa

    Tegangan leleh (fy) = 250 Mpa

    12

  • BAGAN ALIR

    13

    MULAI

    STUDI LITERATUR

    PRA DESAIN ELEMEN JEMBATAN

    ANALISIS PEMBEBANAN : BEBAN MATI TAMBAHAN BEBAN HIDUP BEBAN ANGIN

    A B

    PERMODELAN JEMBATAN RANGKA WARREN

  • BAGAN ALIR (Lanjutan)

    14

    SELESAI

    ANALISIS GAYA DALAM

    PERHITUNGAN PROFIL RANGKA

    A B

    REAKSI ADA < KAPASITAS PENAMPANG

    BERAT STRUKTUR ATAS JEMBATAN

    GRAFIK OPTIMALISASI JEMBATAN WARREN

    MEMENUHI

    TIDAK MEMENUHI

  • PERMODELAN JEMBATAN

    Model Rangka Jembatan

    15

    Model Ikatan Angin Atas Jembatan

    Model Gelagar dan Lantai Jembatan

  • PERMODELAN JEMBATAN (Lanjutan)

    Model Portal Jembatan

    16

    Model 3D Jembatan

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    17

    1. BEBAN MATI

    Faktor beban ultimit : KMS = 1.3. Berat sendiri ( self weight ) adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan elemen non-struktural yang dipikulnya dan bersifat tetap. Berat sendiri elemen struktural yang dimodelkan seperti lantai kendaraan, gelagar, rangka utama, serta ikatan angin dihitung secara otomatis oleh program bantu SAP 2000.

    A. BERAT SENDIRI

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    18

    B. BEBAN MATI TAMBAHAN

    Faktor beban ultimit : KMA = 2.0. Beban mati tambahan ( superimposed dead load ), adalah berat seluruh bahan yang menimbulkan suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non-struktural, dan besarnya bisa berubah selama umur jembatan.

    No Beban t (m) x

    (KN/m3) qMA

    (KN/m2)

    1 Aspal 0.05 x 22 1.10

    2 Genangan air hujan 0.05 x 9.8 0.49

    3 Trotoar 0.2 x 24 4.80

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    19

    2. BEBAN LALU LINTAS

    A. BEBAN LAJUR D

    Faktor beban ultimit : KTD = 1.8. Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri dari beban lajur D dan beban truck T.

    BEBAN TERBAGI RATA (BTR)

    No Bentang

    (m) qTTD(BTR)

    (KN/m2)

    1 30 9,00 2 35 8,36 3 40 7,88 4 45 7,50 5 50 7,20 6 55 6,95 7 60 6,75 8 65 6,58 9 70 6,43

    10 75 6,30 11 80 6,19

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    20

    BEBAN GARIS (BGT) Dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan tegak lurus dari arah lalulintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49.0 kN/m.

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    21

    B. BEBAN TRUK T

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    22

    3. BEBAN AKIBAT GAYA REM

    Faktor beban ultimit : KTB = 1,8. Pengaruh percepatan dan pengereman dari lalu lintas harus diperhtungkan sebagai gaya dalam arah memanjang, dan dianggap bekerja pada permukaan lantai kendaraan

    No Bentang

    (m) Gaya rem

    (KN) 5%xBeban "D"

    (KN) PTTB (KN)

    1 30 76,00 111,65 3,19 2 35 87,00 119,53 2,99 3 40 98,00 127,40 2,83 4 45 109,00 135,28 2,71 5 50 120,00 143,15 2,60 6 55 131,00 151,03 2,52 7 60 142,00 158,90 2,44 8 65 153,00 166,78 2,38 9 70 164,00 174,65 2,33

    10 75 175,00 182,53 2,28 11 80 186,00 190,40 2,24

  • PEMBEBANAN JEMBATAN

    23

    4. BEBAN PEJALAN KAKI Faktor beban ultimit : KTP = 1,8. Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada jembatan jalan raya harus direncanakan untuk memikul beban per m2 dari lua