BAB III METODE PERANCANGAN JEMBATAN RANGKA BAJA KERETA API 3.1. Kerangka Berpikir Dalam melakukan penelitian dalam rangka penyusunan tugas akhir, penulis melakukan penelitian berdasarkan pemikiran: LATAR BELAKANG: 1. Pembangunan Kereta Api di seluruh wilayah Indonesia. 2. Indonesia merupakan Negara Kepulauan dengan kontur yang beragam. 3. Perencanaan Jembatan Kereta Api merupakan kegiatan terpenting dalam pelaksanaan pembangunan jembatan. 4. Belum banyak studi pembahasan perancangan jembatan kereta api bentang panjang. 5. Baja memiliki berbagai keuntungan sebagai bahan pembangun jembatan kereta api. IDENTIFIKASI MASALAH: 1. Dibutuhkannya studi perancangan jembatan kereta api bentang panjang; 2. Baja dipergunakan sebagai material pembangun jembatan kereta api. TINJAUAN TEORI: 1. Pembebanan Struktur Atas Jembatan; 2. Peraturan Kementerian Perhubungan tentang Perancangan Jembatan. TINJAUAN TEORI: 1. Teori Perancangan Baja untuk Struktur 2. Analisis Kekuatan Struktur Baja RUMUSAN MASALAH 1: Apa saja beban yang mempengaruhi perancangan struktur atas jembatan? RUMUSAN MASALAH 2: Bagaimana bentuk struktur rangka baja yang dirancang untuk jembatan? RUMUSAN MASALAH 3: Apakah desain jembatan yang dirancang telah memenuhi standar-standar yang berlaku? Hasil Perancangan Gambar 3.1. Kerangka Berpikir Perancangan Jembatan Kereta Api III-1
3.2. Perancangan Struktur Jembatan Dalam perancangan struktur atas/superstructure jembatan kereta api, terdapat beberapa bagian jembatan yang akan dilakukan perancangan dan analisis. Oleh karena itu, maka dalam perancangan jembatan tersebut terbagi atas beberapa bagian, yaitu: 1. Perencanaan Jalan Rel 2. Perencanaan gelagar memanjang berbentuk stringer 3. Perencanaan gelagar melintang 4. Perencanaan struktur rangka baja, dimana perencanaan rangka baja dibagi menjadi 2 (dua) bagian yaitu: Perencanaan batang tarik dan perencanaan batang tekan 5. Perencanaan ikatan angin Diagram alir perencanaan superstructure jembatan kereta api dapat dilihat dalam gambar 3. 2. III-2
MULAI Preliminary Desain Pembebanan Jalan Rel Perencanaan Gelagar Memanjang A Perencanaan Gelagar Melintang Perencanaan Rangka Batang B C Perencanaan Batang Tarik Perencanaan Batang Tekan Periksa Kekuatan Batang Tarik dan Tekan YES NO Perencanaan Ikatan Angin Gambar Detail Jembatan SELESAI Gambar 3.2. Diagram Alir Perancangan Superstructure Jembatan Rangka Baja Kereta Api III-3
3.3. Pembebanan Jalan Rel Pada perencanaan pembebanan jalan rel, akan dipakai langkah-langkah berikut untuk melakukan perancangan jalan rel yang ditopang oleh jembatan: 1. Menentukan kelas jalan rel 2. Menentukan komponen jalan rel 3. Menentukan ruang manfaat jalan rel 4. Menentukan beban gandar maksimum jalan rel 5. Menentukan kecepatan rencana yang beroperasi pada jembatan tersebut. 3.4. Perancangan Gelagar Memanjang Pada perencanaan gelagar memanjang, akan dipakai langkah-langkah berikut ini dalam perhitungan dan analisanya: 1. Memasukkan data-data perencanaan yang akan dipergunakan untuk menghitung gelagar memanjang yaitu: panjang bentang jembatan, lebar jembatan, jarak antara gelagar melintang, jarang antara gelagar memanjang, beban mati jalan rel, tegangan leleh baja, tegangan dasar baja serta modulus elastisitas baja. 2. Menghitung beban mati gelagar memanjang yaitu dengan menjumlahan berat sendiri jalan rel, berat sendiri gelagar memanjang, berat sendiri gelagar melintang dan 15% penjumlahan beban jalan rel dan berat sendiri gelagar. Kemudian dihitung momen maksimum beban mati dengan menggunakan persamaan: M DL max = Q DLx L 2... (3.1) 8 III-4
Dimana: Q DL =Total Beban Mati L= Panjang bentang gelagar memanjang 3. Menghitung beban hidup yang bekerja pada gelagar memanjang dengan mengambil momen terbesar yang terjadi dari beberapa alternative dari garis pengaruh untuk beberapa posisi roda sarana kereta api. 4. Menghitung beban kejut kereta api dengan, i = 0,2 + 25 50+L (3.2) 5. Menghitung beban horizontal yang terdiri atas beban sentrifugal, beban lateral kereta, beban rem dan traksi dan beban rel panjang longitudinal, dimana untuk: Beban sentrifugal dihitung sebagai: α = V2 127 R... (3.3) Beban lateral kereta dihitung sebagai Besaran adalah 15% atau 20% dari beban gandar untuk masing-masing lokomotif atau kereta listrik/diesel. Beban Rem dan traksi adalah 25% Beban kereta, bekerja pada pusat gaya berat kereta ke arah rel (secara longitudinal). Beban rel panjang longitudinal pada dasarnya adalah 10 KN/m, maksimum 2000KN. 6. Menghitung momen total maksimum pada gelagar memanjang dengan menggunakan kombinasi pembebanan. III-5
7. Melakukan iterasi dengan memasukkan profil baja yang diperkirakan sesuai dan mampu menahan tegangan dan momen yang terjadi. 8. Menghitung tegangan geser yang terjadi pada batang baja tersebut dengan menggunakan persamaan: τ = M total W x... (3.4) 9. Membandingkan tegangan geser yang terjadi dengan tegangan geser ijin, apabila tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan izin, maka profil baja tersebut dapat dipergunakan. Akan tetapi bila tegangan yang terjadi lebih besar dari tegangan isin, maka harus dilakukan iterasi kembali dengan memasukkan profil baja yang baru. 10. Menghitung lendutan izin yang dipersyaratlan dengan menggunakan persamaan: δ = L 700... (3.5) 11. Membandingkan lendutan yang terjadi dengan lendutan izin. Dimana lendutan yang terjadi dihitung sebagai: δ(y) = 1 Beban Gandar L 48 E I x + 5 DL L 384 E I x... (3.6) 12. Membandingkan lendutan yang terjadi dengan lendutan izin, apabila lendutan yang terjadi lebih kecil bila dibandingkan dengan lendutan izin, maka profil baja tersebut dapat dipergunakan dalam perencanaan. Tetapi apabila nilainya lebih besar, maka harus dilakukan iterasi lagi dengan memasukkan profil yang baru. III-6
13. Dalam perencanaan sambungan pada gelagar, terlebih dahulu ditentukan momen dan gaya lintang pada sambungan. 14. Menentukan momen badan (web) dan momen sayap (flens). 15. Dalam penentuan pelat penyambung sayap, momen sayap di konversikan menjadi gaya kopel yang terjadi pada flens. Dimana: S flens = M flens h web... (3.7) 16. Menentukan tebal pelat penyambung dengan syarat A pelat A flens 17. Menentukan diameter baut yang dipakai. 18. Memeriksa tegangan yang terjadi pada pelat penyambung sayap: σ = S flens A netto σ... (3.8) 19. Menentukan tegangan normal izin, tegangan geser izin dan tegangan tumpu izin dengan menggunakan persamaan berikut: Tegangan Normal Izin : b 0,70 Tegangan Geser Izin : τ b = 0,60σ... (3.10) Tegangan Tumpu Izin : σ tumpu = 1,50σ... (3.11) 20. Mengasumsikan diameter lubang baut dan tebal plat tumpu. 21. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: N g = A τ dan N TP = d t σ tumpu... (3.12) dimana : N g A = Beban geser yang terjadi = Luas baut = Tegangan geser izin III-7
N TP d t Bab III Metode Perancangan Jembatan Rangka Baja Kereta Api = Beban tumpu = Diameter lubang baut = Tebal terkecil antara plat tumpu dengan tebal profil baja tumpu = Tegangan tumpu izin 22. Membandingkan nilai beban geser dan beban tumpu dan diambil nilai terkecil untuk dilakukan perhitungan jumlah baut dengan menggunakan persamaan berikut: n = D max N g... (3.13) dimana : n = Jumlah baut Dmax = Gaya geser maksimum yang terjadi pada balok baja 23. Menghitung jarak antar baut minimum dengan ketentuan sebagai berikut: Jarak antara baut dan ujung plat = 1,2 x diameter baut Jarak antar baut = 2,5 x diameter baut 24. Kemudian merancang sambungan pelat penyambung badan. 25. Mengasumsikan tinggi pelat penyambung dimana h < tinggi web. 26. Menentukan tebal pelat penyambung badan dengan syarat Dimana: I pelat = Momen inersia dari pelat I web = Momen inersia dari badan (web) 27. Mencoba baut yang sesuai. III-8
28. Menentukan baut yang menerima gaya/tegangan terbesar. 29. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: N g = A τ dan N TP = d t σ tumpu... (3.14) 30. Memeriksa gaya yang bekerja pada baut terhadap beban geser atau beban tumpu yang terjadi pada sambungan. 31. Selanjutnya dilakukan pengecekan tegangan terhadap pela penyambung. 32. Menentukan Momen Inersia Bruto total dari pelat sambungan, yaitu pelat penyambung flens dan pelat penyambung badan. 33. Menentukan Momen Inersia lubang total dari pelat sambungan, yaitu pelat penyambung flens dan pelat penyambung badan. 34. Menghitung momen inersia netto dari pelat sambungan yaitu dengan menggunakan persamaan: I netto = I bruto I lubang... (3.15) 35. Menentukan tegangan yang bekerja pada sambungan dan membandingkannya dengan tegangan izin. σ = M sambungan W netto σ... (3.16) III-9
START DATA PERENCANAA PERHITUNGAN MUATAN SENDIRI PERHITUNGAN BEBAN HIDUP RM 1. BERAT KONSTRUKSI JALAN REL 2. BERAT GELAGAR PERHITUNGAN MOMEN TOTAL INPUT PROFIL BAJA PERHITUNGAN TEGANGAN GESER τ<τ TIDAK YA PERHITUNGAN LENDUTAN δ<1/700l TIDAK YA PERHITUNGAN SAMBUNGAN ALAT SAMBUNGAN PERHITUNGAN JUMLAH BAUT PERHITUNGAN JARAK ANTARBAUT FINISH Gambar 3.3. Diagram Alir Perancangan Gelagar Memanjang (A) III-10
3.5. Perancangan Gelagar Melintang Bab III Metode Perancangan Jembatan Rangka Baja Kereta Api Pada perencanaan gelagar melintang, digunakan langkah-langkah berikut ini untuk perhitungan dan analisanya: 1. Memasukkan data-data perencanaan yang dipergunakan untuk menghitung gelagar melintang antara lain: Panjang bentang jembatan, lebar jembatan, jarak anatara gelagar melintang, jarak antara gelagar memanjang, tegangan leleh baja, berat konstruksi jalan rel, tegangan dasar baja serta modulus elastisitas baja. 2. Menghitung beban mati gelagar melintang yaitu dengan cara menjumlahkan berat sendiri lapisan aspal, berat sendiri lapisan beton, berat sendiri gelagar melintang. Dan kemudian dihitung beban terpusat akibat gelagar memanjang. Setelah itu kemudian dihitung momen maksimum beban mati dengan menggunakan: M DL Max = Q bs L 2 8 + P BL L 4... (3.17) Dimana: Q bs P BL L = Total beban mati akibat beban sendiri = Beban terpusat akibat beban gelagar memanjang = Panjang bentang gelagar melintang 3. Menghitung beban hidup yang bekerja pada gelagar melintang sesuai dengan rencana muatan 1921 dan mengambil momen maksimumnya. 4. Menghitung momen total maksimum pada gelagar melintang dengan menggunakan persamaan: M T = M DL + M LL... (3.18) Dimana: M DL = Momen akibat beban mati III-11
M LL = Momen akibat beban hidup 5. Melakukan iterasi dengan memasukkan profil baja yang diperkirakan sesuai dan mampu menahan tegangan dan momen yang terjadi. 6. Menghitung tegangan geser yang terjadi pada batang baja tersebut dengan menggunakan: τ = M T W x... (3.19) Dimana : τ = Tegangan geser yang terjadi pada penampamg profil baja M T = Momen total yang terjadi pada balok baja W x = Section Modulus dari penampang profil baja 7. Membandingkan tegangan geser yang terjadi dengan tegangan geser izin, apabila tegangan yang terjadi masih lebih kecil dari tegangan izin, maka profil baja tersebut dapat dipergunakan. Tetapi apabila tegangan yang terjadi lebih besar dari tegangan izin, maka harus dilakukan iterasi lagi dengan memasukkan profil baja yang baru. 8. Menghitung lendutan izin yang dipersyaratlan dengan menggunakan persamaan: δ = L 700... (3.20) Dimana : L= Panjang bentang dari gelagar melintang 9. Membandingkan lendutan yang terjadi dengan lendutan izin. Dimana lendutan yang terjadi dihitung sebagai: δ(y) = 1 Beban Gandar L 48 E I x + 5 DL L 384 E I x... (3.21) 10. Membandingkan lendutan yang terjadi dengan lendutan izin, apabila III-12
lendutan yang terjadi lebih kecil bila dibandingkan dengan lendutan izin, maka profil baja tersebut dapat dipergunakan dalam perencanaan. Tetapi apabila nilainya lebih besar, maka harus dilakukan iterasi lagi dengan memasukkan profil yang baru. 11. Dalam perencanaan sambungan pada gelagar, terlebih dahulu ditentukan momen dan gaya lintang pada sambungan. 12. Menentukan momen badan (web) dan momen sayap (flens). 13. Dalam penentuan pelat penyambung sayap, momen sayap di konversikan menjadi gaya kopel yang terjadi pada flens. Dimana: S flens = M flens h web... (3.22) 14. Menentukan tebal pelat penyambung dengan syarat A pelat A flens 15. Menentukan diameter baut yang dipakai. 16. Memeriksa tegangan yang terjadi pada pelat penyambung sayap: σ = S flens A netto σ... (3.23) 17. Menentukan tegangan normal izin, tegangan geser izin dan tegangan tumpu izin dengan menggunakan persamaan berikut: a. Tegangan Normal Izin : b 0,70 b. Tegangan Geser Izin : τ b = 0,60σ... (3.25) c. Tegangan Tumpu Izin : σ tumpu = 1,50σ... (3.26) 18. Mengasumsikan diameter lubang baut dan tebal plat tumpu. 19. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: III-13
N g = A τ dan N TP = d t σ tumpu... (3.27) dimana : N g = Beban geser yang terjadi A = Luas baut = Tegangan geser izin N TP d t = Beban tumpu = Diameter lubang baut = Tebal terkecil antara plat tumpu dengan tebal profil baja tumpu = Tegangan tumpu izin 20. Membandingkan nilai beban geser dan beban tumpu dan diambil nilai terkecil untuk dilakukan perhitungan jumlah baut dengan menggunakan persamaan berikut: n = D max N g... (3.28) dimana : n = Jumlah baut Dmax = Gaya geser maksimum yang terjadi pada balok baja 21. Menghitung jarak antar baut minimum dengan ketentuan sebagai berikut: Jarak antara baut dan ujung plat = 1,2 x diameter baut Jarak antar baut = 2,5 x diameter baut 22. Kemudian merancang sambungan pelat penyambung badan. 23. Mengasumsikan tinggi pelat penyambung dimana h < tinggi web. 24. Menentukan tebal pelat penyambung badan dengan syarat III-14
Dimana: I pelat = Momen inersia dari pelat I web = Momen inersia dari badan (web) 25. Mencoba pola baut yang sesuai. 26. Menentukan baut yang menerima gaya/tegangan terbesar. 27. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: N g = A τ dan N TP = d t σ tumpu... (3.29) 28. Memeriksa gaya yang bekerja pada baut terhadap beban geser atau beban tumpu yang terjadi pada sambungan. 29. Selanjutnya dilakukan pengecekan tegangan terhadap pela penyambung. 30. Menentukan Momen Inersia Bruto total dari pelat sambungan, yaitu pelat penyambung flens dan pelat penyambung badan. 31. Menentukan Momen Inersia lubang total dari pelat sambungan, yaitu pelat penyambung flens dan pelat penyambung badan. 32. Menghitung momen inersia netto dari pelat sambungan yaitu dengan menggunakan persamaan: I netto = I bruto I lubang... (3.30) 33. Menentukan tegangan yang bekerja pada sambungan dan membandingkannya dengan tegangan izin. σ = M sambungan W netto σ... (3.31) III-15
START DATA PERENCANAAN PERHITUNGAN BEBAN MATI PERHITUNGAN BEBAN HIDUP RM 1921 BERAT KONSTRUKSI JALAN REL BERAT GELAGAR MEMANJANG BERAT GELAGAR MELINTANG PERHITUNGAN MOMEN TOTAL MAKSIMUM INPUT PROFIL BAJA PERHITUNGAN TEGANGAN GESER τ<τ TIDAK YA PERHITUNGAN LENDUTAN δ<1/700l TIDAK YA PERHITUNGAN SAMBUNGAN ALAT SAMBUNGAN PERHITUNGAN JUMLAH BAUT PERHITUNGAN JARAK ANTARBAUT FINISH Gambar 3.4. Diagram Alir Perancangan Gelagar Melintang (B) III-16
3.6. Perancangan Rangka Batang Pada perencanaan rangka batang baja, akan dipakai langkah-langkah berikut ini untuk perhitungan dan analisanya: 1. Memasukkan data-data perencanaan yang dipergunakan untuk menghitung gelagar melintang yaitu antara lain: Panjang bentang jembatan, lebar jembatan, jarak antara gelagar melintang, jarak antara gelagar memanjang, beban konstruksi jalan rel, tegangan leleh baja, tegangan dasar baja serta modulus elastisitas baja. 2. Menghitung beban mati rangka baja yaitu dengan cara menjumlahkan berat konstruksi jalan rel, berat sendiri gelagar memanjang, berat sendiri gelagar melintang, berat sendiri rangka batang baja. 3. Melakukan konversi gaya dari beban mati di atas ke dalam beban terpusat yang bekerja pada titik buhul rangka. 4. Menghitung besarnya gaya pada masing-masing batang dengan menggunakan metode analisa yang sesuai atau dengan menggunakan program komputer. 5. Menentukan jenis gaya yang bekerja pada batang tersebut, apabila gaya yang bekerja adalah bernilai positif maka terdapat gaya tarik yang bekerja pada batang tersebut. Tetapi apabila hasilnya negatif, maka terdapat gaya tekan yang bekerja pada batang tersebut. III-17
6. Menentukan beban hidup yang bekerja pada masing-masing batang dengan menggunakan metode garis pengaruh. Beban hidup yang bekerja pada batang tersebut adalah beban sesuai dengan RM 1921. 7. Menghitung gaya batang total pada masing-masing batang dengan cara menjumlahkan nilai gaya akibat beban mati dan nilai gaya akibat beban hidup. 8. Selanjutnya dilakukan analisis batang tarik dan batang tekan dengan cara mengambil gaya batang tarik total terbesar dan gaya batang tekan total terbesar. 9. Analisis batang tarik dan batang tekan dilakukan pada batang tepi dan batang tengah. 10. Untuk analisis batang tarik dan batang tekan dilakukan secara khusus dengan prosedur berikutnya. III-18
START DATA-DATA PERENCANAA PERHITUNGAN BEBAN MATI PERHITUNGAN GARIS PENGARUH AKIBAT BEBAN Berat Konstruksi Jalan Rel Berat Gelagar Memanjang Berat GelagarMelintang Berat Rangka Berat Ikatan Angin PERHITUNGAN GAYA BATANG PERENCANAAN GELAGAR MELINTANG PERENCANAAN BATANG TARIK PERENCANAAN BATANG TEKAN FINISH Gambar 3.5. Diagram Alir Perancangan Rangka Batang (C) 3.7. Perancangan Batang Tarik Pada perencanaan batang tarik, akan dipakai langkah-langkah berikut ini untuk perhitungan dan analisanya: 1. Menentukan gaya tarik total terbesar yang bekerja pada masing-masing batang pada rangka. 2. Menentukan panjang batang dimana bekerja gaya tarik total terbesar. 3. Menentukan tegangan leleh dari jenis material baja yang dipergunakan. III-19
4. Menghitung tegangan tarik izin dari jenis baja tersebut dengan menggunakan persamaan berikut: σ tarik = 0,75 σ yield... (3.32) FK Dimana: σ tarik = Tegangan Tarik Izin dari Baja σ yield = Tegangan Leleh dari Baja FK = Faktor Keamanan 5. Menghitung syarat kelangsingan dari struktur batang tarik dengan menggunakan persamaan berikut: i min > L 240... (3.33) Dimana: L= Panjang batang tarik yang dianalisis 6. Memasukkan profil batang baja yang diperkirakan sesuai dan dapat dipergunakan dalam perencanaan. 7. Menghitung luas netto berdasarkan lubang baut dengan menggunakan persamaan berikut: A netto A bruto n. d. t... (3.34) dimana : A bruto = Luas profil baja yang telah ditentukan d t = Diameter lubang baut = Tebal dari profil yang telah ditentukan 8. Menghitung luas netto berdasarkan ketentuan 0,85 x luas bruto. 9. Mengambil nilai terbesar antara luas netto berdasarkan lubang baut dan luas netto berdasarkan ketentuan 0,85 x luas bruto. 10. Menghitung tegangan yang terjadi dengan menggunakan persamaan: III-20
σ = P tarik A netto... (3.35) Dimana P tarik = Gaya Tarik yang bekerja pada batang baja 11. Membandingkan nilai tegangan yang terjadi dengan nilai tegangan tarik izin yang telah ditentukan. Apabila nilai tegangan yang terjadi lebih kecil dari nilai tegangan tarik izin, maka profil baja tersebut dapat dipakai untuk perencanaan. Tetapi apabila tegangan yang terjadi lebih besar daripada nilai tegangan tarik izin, maka harus dilakukan iterasi ulang dengan menggunakan profil baja yang baru. 12. Dalam perencanaan sambungan, terlebih dahulu ditentukan diameter baut yang akan dipergunakan. 13. Menentukan tegangan normal izin, tegangan geser izin dan tegangan tumpu izin dengan menggunakan persamaan berikut: a. Tegangan Normal Izin : σ b = 0,70 σ... (3.36) b. Tegangan Geser Izin : τ b = 0,60 σ... (3.37) c. Teganagn Tumpu Izin : : σ tumpu = 1,50 σ... (3.38) 14. Mengasumsikan diameter lubang baut dan tebal plat tumpu. 15. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: N g = A τ dan N TP = d t σ... tumpu (3.39) Dimana : N g A τ = beban geser yang terjadi = Luas Baut = Tegangan Geser Izin III-21
N TP d t Bab III Metode Perancangan Jembatan Rangka Baja Kereta Api = Beban Tumpu = Diameter Lubang Baut = Tebal terkecil antara plat tumpu dengan tebal profil baja σ tumpu = Tegangan tumpu izin 16. Membandingkan nilai beban geser dan beban tumpu dan diambil nilai terkecil untuk dilakukan perhitungan jumlah baut dengan menggunakan persamaan berikut: n = D max N g... (3.40) Dimana : n = Jumlah Baut D max = Gaya Geser maksimum yang terjadi pada balok baja 17. Menghitung jarak antar baut dengan ketentuan sebagai berikut: Jarak antara baut dan ujung plat = 1,2 x diameter baut Jarak antar baut = 2,5 x diameter baut 3.8. Perancangan Batang Tekan Pada perencanaan batang tekan, akan dipakai langkah-langkah berikut ini untuk perhitungan dan analisanya: 1. Menentukan gaya tekan total terbesar yang bekerja pada masing-masing batang pada rangka. 2. Menentukan panjang batang dimana bekerja gaya tekan total terbesar. 3. Menentukan tegangan leleh dari jenis material baja yang dipergunakan. III-22
4. Memasukkan profil batang baja yang diperkirakan sesuai dan dapat dipergunakan dalam perencanaan. 5. Memeriksa profil menekuk pada sumbu bahan X X dengan menggunakan persamaan berikut: λ x = L kx i x <200... (3.41) Dimana: i x = Jari-Jari girasi minimum=i x = I x total A total I x A = Momen inersia minimum penampang profil baja = Luas penampang profil baja 6. Memeriksa kelangsingan batang tekan terhadap nilai 200 atau λ x <200. Apabila nilai kelangsingan batang tekan di bawah nilai 200, maka profil baja tersebut dapat dipakai dalam perencanaan. Tetapi apabila nilai kelangsingan tersebut lebih besar dari 200, maka harus dilakukan iterasi lagi dengan memasukkan profil baja yang baru. 7. Memeriksa kestabilan batang tekan atau profil terhadap kekuatan sumbu X dengan menggunakan: P ω x σ... (3.42) A dimana : P A σ ω = Gaya tekan pada batang = Luas penampang batang = Tegangan dasar (tegangan izin) = Faktor tekuk, nilainya tergantung dari kelangsingan (λ) dan jenis bajanya III-23
8. Apabila nilai kestabilan bahan tersebut masih di bawah tegangan izin jenis profil baja, maka profil baja tersebut dapat dipergunakan pada perencanaan. Apabila nilai kestabilan bahan tersebut di atas tegangan izin jenis profil baja, maka harus dilakukan iterasi ulang dengan memasukkan profil baja yang barumengambil nilai terbesar antara luas netto berdasarkan lubang baut dan luas netto berdasarkan ketentuan 0,85 x luas bruto. 9. Memeriksa kestabilan batang tekan atau profil terhadap kekuatan sumbu Y dengan menggunakan persamaan berikut: P ω y σ... (3.43) A Dimana P = Gaya Tekan yang bekerja pada batang baja 10. Apabila nilai kestabilan bahan tersebut masih di bawah tegangan izin jenis profil baja, maka profil baja tersebut dapat dipergunakan pada perencanaan. Apabila nilai kestabilan bahan tersebut di atas tegangan izin jenis profil baja, maka harus dilakukan iterasi ulang dengan memasukkan profil baja yang baru. 11. Dalam perencanaan sambungan, terlebih dahulu ditentukan diameter baut yang akan dipergunakan. 12. Menentukan tegangan normal izin, tegangan geser izin dan tegangan tumpu izin dengan menggunakan persamaan berikut: a. Tegangan Normal Izin : σ b = 0,70 σ... (3.45) b. Tegangan Geser Izin : τ b = 0,60 σ... (3.46) III-24
c. Teganagn Tumpu Izin : : σ tumpu = 1,50 σ... (3.47) 13. Mengasumsikan diameter lubang baut dan tebal plat tumpu. 14. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: N g = A τ dan N TP = d t σ... tumpu (3.48) Dimana : N g A τ N TP d t = beban geser yang terjadi = Luas Baut = Tegangan Geser Izin = Beban Tumpu = Diameter Lubang Baut = Tebal terkecil antara plat tumpu dengan tebal profil baja σ tumpu = Tegangan tumpu izin 15. Membandingkan nilai beban geser dan beban tumpu dan diambil nilai terkecil untuk dilakukan perhitungan jumlah baut dengan menggunakan persamaan berikut: n = D max N g... (3.49) Dimana : n = Jumlah Baut D max = Gaya Geser maksimum yang terjadi pada balok baja 16. Menghitung jarak antar baut dengan ketentuan sebagai berikut: Jarak antara baut dan ujung plat = 1,2 x diameter baut III-25
Jarak antar baut = 2,5 x diameter baut Bab III Metode Perancangan Jembatan Rangka Baja Kereta Api 3.9. Perancangan Ikatan Angin Pada perencanaan ikatan angin (pengaku) batang baja, akan dipakai langkah- langkah berikut ini untuk perhitungan dan analisanya: 1. Memasukkan data-data perencanaan yang dipergunakan untuk menghitung gelagar melintang yaitu antara lain: Panjang bentang jembatan, lebar jembatan, jarak antara gelagar melintang, jarak antara gelagar memanjang, beban konstruksi jalan rel, tegangan leleh baja, tegangan dasar baja serta modulus elastisitas baja. 2. Menghitung beban mati ikatan angin baja yaitu dengan cara menjumlahkan berat sendiri gelagar memanjang dan berat sendiri ikatan angin. 3. Menghitung momen maksimum akibat beban mati dengan mempergunakan persamaan berikut: M max = Q DL L 2... (3.50) 8 Dimana: Q DL L = Total beban mati = Panjang bentang gelagar memanjang 4. Menghitung gaya geser maksimum yang bekerja pada batang ikatan angin dengan menggunakan persamaan berikut: D max = Q DL L 2... (3.51) III-26
5. Menghitung syarat kelangsingan dari struktur ikatan dengan menggunakan persamaan berikut: i min > L 240... (3.52) dimana : L = Panjang ikatan angin yang dianalisis 6. Memasukkan profil batang baja yang diperkirakan sesuai dan dapat dipergunakan dalam perencanaan. 7. Menghitung tegangan geser yang terjadi pada batang ikatan angin dengan menggunakan persamaan berikut: τ = D max S x t w I x... (3.53) dimana : Sx = Section modulus tw = Tebal profil baja Ix = Momen inersia profil baja 8. Membandingkan nilai tegangan geser yang terjadi dengan tegangan geser izin. Apabila nilai tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser izin, maka profil baja dapat dipergunakan dalam perencanaan. Tetapi apabila nilai tegangan geser lebih besar dari tegangan geser izin, maka harus dilakukan iterasi ulang dengan menggunakan profil baja yang baru. 9. Dalam perencanaan sambungan, terlebih dahulu ditentukan diameter baut yang akan dipergunakan. III-27
10. Menentukan tegangan normal izin, tegangan geser izin dan tegangan tumpu izin dengan menggunakan persamaan berikut: a. Tegangan Normal Izin : σ b = 0,70 σ b. Tegangan Geser Izin : τ b = 0,60 σ c. Teganagn Tumpu Izin : σ tumpu = 1,50 σ 11. Mengasumsikan diameter lubang baut dan tebal plat tumpu. 12. Menghitung beban geser dan beban tumpu yang terjadi pada sambungan dengan menggunakan persamaan berikut: N g = A τ dan N TP = d t σ... tumpu (3.54) Dimana : N g A τ N TP d t = beban geser yang terjadi = Luas Baut = Tegangan Geser Izin = Beban Tumpu = Diameter Lubang Baut = Tebal terkecil antara plat tumpu dengan tebal profil baja σ tumpu = Tegangan tumpu izin 17. Membandingkan nilai beban geser dan beban tumpu dan diambil nilai terkecil untuk dilakukan perhitungan jumlah baut dengan menggunakan persamaan berikut: n = D max N g... (3.55) III-28
Dimana : n = Jumlah Baut Bab III Metode Perancangan Jembatan Rangka Baja Kereta Api D max = Gaya Geser maksimum yang terjadi pada balok baja 18. Menghitung jarak antar baut dengan ketentuan sebagai berikut: Jarak antara baut dan ujung plat = 2 x diameter baut Jarak antar baut = 3 x diameter baut III-29