ANALISA DAN PERENCANAAN PERKUATAN JEMBATAN KERETA API (STUDI KASUS JEMBATAN KERETA API NO. 36 KM 1 + 791 ALANG LAWEH LINTAS PADANG – MUARA) Syafril Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta E-mail :
[email protected] ABSTRAK Rencana perbaikan jalur mati antara tarandam – Pulai Aie telah dijalankan. Namun untuk rencana perbaikan jembatan no 36 Alang Laweh diperlukan perhitungan khusus karena jembatan tersebut beberapa komponen berlobang, berkarat, keropos dan hilang. Untuk tahap pertama penulis menganalisa kekuatan masing-masing komponen dengan material baru, dihitung dari beban primer yang bekerja terhadap jembatan, lendutan, momen lentur dan tegangan geser yang terjadi masih kecil dari lendutan, momen lentur dan tegangan geser ijin. Namun secara visual rasuk melintang banyak yang berlobang, kropos dan ada bagian yang hilang, jadi beban/gaya dari rasuk memanjang tidak dapat ditahan atau diteruskan oleh rasuk melintang ke rasuk utama. sehingga diperlukan perkuatan dengan memasang jembatan darurat. Rasuk memanjang jembatan darurat dipasang tepat dibawah rasuk memanjang jembatan lama. Dari perhitungan beban primer dan sekunder yang bekerja terhadap jembatan didapatkan jenis legger yang digunakan untuk rasuk memanjang jembatan darurat yaitu DIN 45 dimensi 450x300x15x28 dengan bentang 5 m dan menggunakan 3 rasuk melintang dari jenis DIN 55 dimensi 550x300x16x30 dengan bentang 5m. sambungan rasuk memanjang dan melintang menggunakan baut diameter 25.4 mm yang berfungsi sebagai pengikat. rasuk melintang akan ditumpu oleh satu unit kontruksi penyangga yang terdiri dari Gambangan sebagai tapak penyanggaan dengan dimensi 3.96x2.00 m, diatas gambangan dipasang perancah besi II & I dimana satu unit perancah mampu menahan beban 125 ton , dan selanjutnya bantalan stapling..
I.
dilakukan
Pendahuluan
pembebasan
jalan
rel
dari
bangunan warga dan pemeriksaan terhadap
1.1 Latar Belakang Saat ini PT. Kereta Api Indonesia Divre
kondisi Track.
Dari hasil pemeriksaan
II Sumbar berencana akan menjalankan KA
ditemukan
Penumpang
Rail Bus yang melayani rute
jembatan yang ada di lokasi no 36 km 1+792
Bandara Internasional Minangkabau atau
dengan bentang 12 meter yang berlokasi di
BIM menuju Pulau Aie. Sementara untuk
kampung Alang Laweh.
lintas Padang sampai Muara yang merupakan
Secara visual jembatan tersebut tidak dapat
jalur mati, sekarang secara bertahap telah
dilalui KA karena kondisi baja jembatan
dilakukan
terutama
pembenahan.
Untuk
tahap
permasalahan
khusus
rasuk–rasuk melintang
untuk
yang
pertama telah selesai dilakukan perbaikan
sebagiannya mengalami keropos, berkarat
jalan rel dan jembatan dari Padang menuju
dan berlobang. Guna mendukung program
Tarandam.
dari Divre II SB untuk menjalankan Rail
Untuk
tahap
kedua
telah
Bus dalam jangka waktu dekat pada jalur
2
Untuk perekonomian Kota Padang.
tersebut, sebagai tindak lanjut sementara
3
Dapat menganalisa kekuatan jembatan-
mengatasi permasalahan tersebut sambil
jembatan
menunggu pengadaan jembatan baru, maka
tindakan-tindakan perbaikan selanjutnya
penulis akan melakukan analisa kekuatan
dari jembatan tersebut.
jembatan
yang
ada
sekarang
lainya,
dalam
dan
merencanakan konstruksi jembatan darurat
II. Teori Dasar
untuk memperkuat jembatan tersebut agar
2.1 Pengertian Jembatan
dapat dilalui KA dengan aman. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan utgas akhir ini adalah untuk menganalisa kekuatan jembatan KA yang mengalami kerusakan sekarang dan merencanakan perkuatan jembatan baja yang kuat dan aman dilalui Kereta Api . 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah 1.
Beban primer meliput : beban mati, beban hidup dan beban kejut.
2.
Beban Sekunder meliputi : beban angin, Gaya rem dan Gaya Traksi.
3.
Beban khusus meliputi beban tumbuk.
4.
Beban hidup menggunakan Lokomotif terberat yaitu BB 204 memiliki berat 60 ton.
5.
Jembatan memiliki panjang 13,46 m dan lebar 3,41 m.
1.4 Manfaat Penulisan Adapun manfaat penulisan Tugas akhir ini adalah : 1.
Untuk kelancaran Kereta penumpang Divre II Sumbar. yang akan melintasi jembatan tersebut.
menentukan
Jembatan bangunan
merupakan pelengkap
suatu
struktur
jalan
yang
menghubungkan suatu lintas yang terputus akibat rintangan atau sebab lainnya. Lintas dapat berupa jalan aspal, rel kereta api, tempat pejalan kaki, dan saluran pipa dan rintangan dapat berupa sungai, laut, ataupun jurang. Pokok-pokok perencanaan jembatan 1. Kekuatan dan stabiltas konstruksi 2. Daya layan 3. Keawetan 4. Kemudahan pelaksanaan 5. Ekonomis 6. Bentuk estetika yang baik Secara
umum
diklasifikasikan
jembatan
kedalam
dapat
beberapa
jenis
seperti berikut: 1. Klasifikasi menurut pemakaiannya, 2. Klasifikasi menurut bahan yang dipakai, 3. Klasifikasi menurut lokasi jembatan 4. Klasifikasi menurut sifat-sifat struktur 5. Klasifikasi menurut pemindahan/tetap 6. Klasifikasi menurut tahan lama.
2.2 Beban Tekan, Momen Lentur 1. Beban.
Gaya
Geser
Dan
perencanaan konstruksi jembatan adalah sebagai berikut: Beban Primer
a.
Beban
primer
adalah
beban
yang
merupakan beban utama dalam perhitungan tegangan
dalam
setiap
perencanaan
jembatan. Adapun yang termasuk beban primer adalah sebagai berikut: Gambar 2.1 Tipe Beban pada Balok
Beban mati adalah semua beban yang
Klasifikasi beban : 1. Beban terpusat (Concentrated loads) 2. Beban Terdistribusi (Distributed Loads) 3. Beban merata (Uniform load)
jumlah aljabar dari semua komponen vertical gaya-gaya luar yang bekerja pada segmen yang terisolasi, tetapi dengan arah yan berlawanan, dinotasikan dengan V Momen lentur adalah jumlah aljabar dari semua komponen momen gaya luar yang segmen
yang
terisolasi,
dinotasikan dengan M. Untuk menghitung dan mempelajari tegangan-tegangan yang terjadi pada setiap bagian jembatan, perlu memperhitungan pembebanan dalam perencanaan menurut Pedoman Pembebanan Jembatan Jalan Raya pembebanan
tetap
dengannya.
Dalam
Adapun yang
ruang
-
Baja tuang ..................
7,85 t/m3
-
Besi tuang ...................
7,25 t/m3
-
Kayu ............................
l,00t/m3
2. Beban hidup Beban hidup adalah semua beban yang berasal dari berat kereta api yang bergerak yang dianggap bekerja pada jembatan. Beban hidup pada jembatan kereta api merupakan beban terpusat, dimana beban hidup terberat dari
2.3 Jenis Pembebanan Jembatan
1987),
segala unsur tambahan yang merupakan satu
isi untuk masing-masing bahan bangunan:
Gaya geser secara Numerik adalah
(PPJJR,
bagian jembatan yang ditinjau, termasuk
menentukan beban mati digunakan nilai berat
5. Kopel (Couple)
pada
berasal dari berat sendiri jembatan atau
kesatuan
4. Beban yang berubah secara linear
bekerja
1. Beban mati
lingkup
mempengarahi
rangkaian
KA
adalah
Berikut spesifikasi lokomotif
Lokomotif. di Sumatera
barat. Profil Lokomotif BB 204 Panjang body
: 12600 mm
Lebar body
: 2800 mm
Berat kosong
: 52,8 ton
Daya mesin
: 1230 HP
Kecepatan maksimum
: 60 km/jam
tegangan
Profil Lokomotif BB 303
pada
perencanaan
Panjang body
: 11200 mm
Adapun
Lebar body
: 2800 mm
beban khusus adalah gaya sentrifugal, gaya
Berat kosong
: 39,6 ton
tumbuk pada jembatan layang, beban dan
Daya mesin
: 1010 HP
gaya selama pelaksanaan, gaya akibat aliran
Kecepatan maksimum : 90 km/jam
yang
mempengaruhi
air dan tumbukan benda hanyut, serta gaya
3. Beban Kejut Untuk
gaya-gaya
jembatan.
angkat.
memperhitungkan
pengaruh-
pengaruh getaran dan pengaruh dinamis
2.4 Jembatan Darurat. 2.4.1
Rel Bendel
lainnya, tegangan-tegangan akibat beban
Rel bendel adalah rel yang disusun bolak-
Lokomotif dikalikan dengan koefisien kejut
balik, jumlahnya ≥ 3 batang, membentuk
yang akan memberikan hasil maksimum.
satu kesatuan yang diikat pada bantalan
6.
Beban Sekunder
dengan begel rel bendel (begel dan siku).
Beban sekunder adalah beban yang
Fungsinya :
merupakan beban sementara yang selalu
1. konstruksi penggantung
diperhitungkan dalam tegangan pada setiap
2. Jembatan Darurat.
perencanaan
jembatan.
Adapun
yang
termasuk beban sekunder adalah sebagai berikut:
Jembatan Darurat Adalah suatu jembatan yang dibuat
Beban angin
bersifat sementara dimana jembatan tersebut
Besarnya beban angin yang bekerja pada
memenuhi
beban angin horizontal terbagi rata
dilewati.
adalah sebesar 150 kg/m
2.4.2
syarat
secara
teknis
untuk
2
Gaya rem
1067
Besarnya gaya rem ditinjau sebesar 5 % Bantalan di kip 1 Cm
dari beban "D" tanpa koefiesien kejut.
Baut Ø 19/22 mm Klos Kayu
Dengan adanya gaya yang bekerja horizontal dalam arah sumbu jembatan
1200
dengan titik tangkap gaya setinggi 1,8 m diatas muka lantai jembatan. 7.
Gambar 2.2 Konstruksi Pemasangan
Beban Khusus Beban
khusus
adalah
beban
yang
merupakan khusus untuk mempertimbangkan
Jembatan Darurat Jembatan
darurat
dibuat
jembatan
permanen
rusak
biasanya atau
bila dalam
perbaikan sehingga tidak berfungsi secara normal. Untuk pembuatan jembatan darurat yang perlu diperhatikan adalah pembuatan pangkal/pilar dan jembatan darurat.
Gambar 2.6 Potongan I - I Sket Konstruksi Darurat a) Pangkal/penyangga
darurat
Pangkal/
penyangga darurat dapat dibuat dari : (1) Stapel bantalan atau perancah besi. Gambar 2.3. Konstruksi Jembatan Darurat
(2) Jug glugu
yang dipasang Sementara untuk Perkuatan
(3) Kombinasi dari keduanya tergantung
Jembatan.
dan kondisi tanah dan situasi medan dimana jembatan tersebut ada. Kr ± 0.00
Pangkal
5m
3m
Jug Glugu
80
80
80
80
80
Cincin Glugu
80
Sepatu Glugu
Gambar 2.4. Tampak Samping Sket
10
Konstruksi Darurat
23
10
Begel Glugu
20
5
35
15
10
5
5 5
13
16
25
Sepatu Glugu
Gambar 2.7 Pemasangan Jug Glugu dan Bagiannya Kekuatan Gambar 2.5 Tampak Atas Sket Konstruksi Darurat
jembatan
darurat
ditentukan
berdasarkan pada 3 (tiga) beban yang diterimanya yaitu: (1) kekuatan terhadap beban tekan (σ) σ
Ms W
_ σ
dimana : σ
= tegangan yang timbul
Ms = Momen + santak
yang satu dengan yang lain harus dikopel dan
W = Westan momen (logika jembatan)
diberi klos merupakan suatu kesatuan yang
_ σ tegangan yang diijinkan
(2)
kuat. Tidak dibenarkan memasang jembatan
Kekuatan terhadap gaya lintang/sesar ( τ )
Ds x s _ τ τ bxI
darurat dengan leger jumlah ganjil. Sutopo 2012:62) Catatan : Khusus untuk jembatan darurat dari bekas
dimana :
jembatan dinding plat (yang diambil rasuk
_ τ
= tegangan sesar yang timbul
pokoknya saja) perlu dilengkapi dengan
τ
= tegangan sesar yang diijinkan
waterpas dan selempang.
Ds
= gaya tintang + santak
2.5 Gambangan
S
= Momen statis
I
= momen inersia
untuk mendukung penyangga darurat terdiri
b
= ketebalan badan rasuk
dari bantalan kayu uk. 200x22x13 cm yang
Konstruksi landasan yang digunakan
(3) Kekuatan terhadap beban lentur (ƒ) f
5 ql
4
384 E I
disusun berjajar dan rata dengan permukaan tanah tegangan tanah ijin ditetapkan = 0,5
f
kg/cm2.
yang
ditahan
oleh
gambangan:
dimana :
- beban hidup
ƒ = lendutan yang timbul (cm) _ f
Beban
- berat jembatan
= lendutan yang diijinkan
- berat penyangga
q = beban (t/m atau kg/cm)
- berat gambangan
I = bentang theoritis (cm) E = modulus elastisitas (21*105 kg/cm2) I = momen inersia (cm4) _ 1 1 f L s.d L 750 600
Jembatan darurat bisa dibuat dari jembatan bekas/baru leger-leger dan rel bendel yang disusun
sedemikian
rupa
sehingga
merupakan jembatan. Apabila jembatan darurat dibuat dari legerleger yang disusun/dijejer, maka antara leger
Gambar 2.8 Konstruksi Gambangan 1.
Beban Diatas Gambangan Apabila beban diatasnya melebihi 12
ton maka untuk meneruskan beban agar diterima
oleh
landasan
terbagi
merata
terhadap permukaan tanah, pada dasar
III. Metodologi Penelitian
stapling disusun gambangan yang disatukan
3.1 Metode Penelitian
dengan rel atau propil baja.
Untuk penilaian kondisi pengamatan
σ = P/A
kerusakan dilakukan secara visual dan untuk
Dimana : P = beban (kg)
tahap awal penelitian penilaian kondisi
σ = Kekuatan tanah ( kg/cm²)
ditekankan untuk sistem bangunan atas
A = Luas bidang yang diperlukan (cm²)
jembatan.
Perhitungan
kerusakan
,
Ukuran bantalan = 22 x 13 x 200 cm
menghitung pengaruh kerusakan jembatan
2.6 Perancah Baja/Temporary Scaffolding
terhadap gaya-gaya yang diterima jembatan
Perancah
baja
dipergunakan
untuk
dan factor keamanan jembatan bila dilalui
penyanggaan kontruksi darurat, Perancaha
KA dan tindakan penanggulangan yang akan
baja terbuat dari besi siku 70 x 70 x 7 dengan
dilakukan.
bentuk segiempat dan diperkuat dengan
3.2 Prosedur Pemeriksaan
pertambatan angin. Satu unit perancah baja
1.
Mengukur dimensi jembatan (panjang,
terdiri dari empat keping perancah. Perancah
lebar)dan
melakukan
baja terdiri dari 3 tipe seperti gambar
terhadap
identitas
dibawah ini.
struktur,
No
pencatatan
jembatan
Jembatan,
(jenis
KM,
tgl
pemeriksaan) 2.
Mengidentifikasi dan membuat skets komponen jembatan . a. Dimensi dan jumlah rasuk pokok dan sekunder, b. Dimensi dan jumlah pertambatan
Gambar 2.9 Dimensi Perancah
angin, c. Jumlah perletakan/andas
Perancah baja hanya mampu menahan
d. Panjang jalan rel dan jumlah
beban secara vertical hingga 125.000 kg/unit. Pemasangan perancah seperti yang terlihat pada gambar, dengan menempatkan perancah tipe I dibagian bawah, terus dilanjutkan ke perancah tipe II hingga ke perancah tipe III tergantung jarak jembatan dengan dasar sungai.
bantalan 3.
Mengukur sub komponen jembatan yang keropos . a. Dimensi dan sub komponen rasuk pokok yang keropos b. Dimensi dan sub komponen rasuk melintang yang keropos
c. Dimensi dan sub komponen rasuk
Gambar 4.2 Jembatan KA no 36 Kondisi Baru
memanjang yang keropos d. Dimensi
dan
sub
Rasuk Utama
komponen
Pertambatan angin yang keropos 4.
Rasuk melintang
Mendokumentasikan dan mencatatkan
Rasuk memanjang
hasil pemeriksaan. 5.
Menganalisa kekuatan jembatan dengan komponen utama yang keropos terhadap keamanan jembatan bila dilalui kereta api.
6.
Gambar 4.3. Tampak Atas Jembatan KA no 36
Merencanakan tindakan perkuatan jembatan bila hasil dari analisa jembatan tidak mampu menahan beban dari KA.
7. Merencanakan konstruksi jembatan darurat untuk perkuatan jembatan, konstruksi darurat harus kuat dilalui KA. IV. Analisa Dan Perencanaan
Gambar 4.4 Tampak Depan Jembatan KA no 36
4.1. 1. Analisa Rasuk Memanjang
4.1. Analisa Kekuatan Jembatan KA no. 36.
Gambar 4.5 Bagian-bagian Jembatan no. 36
Syarat-syarat perencanaan jembatan untuk batang lentur adalah sebagai berikut :
Gambar 4.1 Jembatan KA no 36 Existing
a. Lendutan
= max < ijin
b. Tahanan
=
c. Geser
= τterjadi < 0,58
terjadi
< σijin
Jalan rel antara Padang sampai Muara selesai dibangun tahun 1891. Berdasarkan buku Perjana seri 2012 kualitas bahan yang dipergunakan untuk jembatan kereta api
secara garis besar sebelum tahun 1900
Momen maksimum akibat beban mati
mengunakan
(Mmax DL) :
Wrought
Iron
(besi
potong/cetak), Bassemer steel dan bahan baja
Mmax DL
= 1/8 x qDL x L2
lainnya (Baja BJ 33) dengan karakteristik
= 1/8 x 176,76 kg/m x (3,24 m)2
sebagai berikut :
= 231,94 kgm
Tegangan luluh baja
l
= 200 Mpa = 2000 kg/cm2 2
Tegangan ijin baja σijin = 133 Mpa = 1333 kg/cm
Akibat beban hidup
Beban hidup yang bekerja adalah beban lokomotif
1. Perhitungan beban, gaya geser dan momen lentur pada rasuk memanjang
Akibat Beban Mati Berat bantalan kayu = 1.54 btg x 88 kg/m = 135,52 kg/m
beban
dan kereta penumpang. Untuk
hidup
diambil
beban
lokomotif
terberta yaitu Lokomotif jenis BB 204 dengan spesifikasi :
66
kg/m
- Panjang Lok
: 11,2 m
Berat Rasuk Memanjang = 2 btg x 76 kg/m = 152
kg/m
- Berat lok
: 60.000 kg
- Jarak Gandar
: 2,28 m
- Jarak gandar depan/belakang
: 6,36 m
- Diameter roda lok
: 0,9 m
Berat rel R 33
=
2 btg x 33 kg/m = qDL
= 353,52 kg/m
Maka beban mati untuk satu batang rasuk memanjang : ½ x qDL
= 176,76 kg/m
Untuk menentukan gaya-gaya maksimum yang
kemungkinan
terjadi
pada
rasuk
memanjang dengan mengambil beban hidup terberat yaitu lokomotif BB 204 adalah: Gambar 4.6 Reaksi Tumpuan Rasuk Memanjang Akibat Beban Mati Reaksi tumpuan akibat beban mati (R DL) :
R DL = ½ x qDL x L = ½ x 176,76 kg/m x 3,24 m = 286. 35 kg
Gambar 4.7 Beban Gandar Lokomotif BB 204
Maka gaya dalam yang terjadi untuk satu rasuk memanjang :
Gaya geser maximum akibat beban mati (Dmax DL) : Dmax DL = ½ x qDL x L = ½ x 176,76 kg/m x 3,24 m = 286. 35 kg
Gambar 4.8 Reaksi Tumpuan Rasuk Memanjang Akibat Beban Hidup
Reaksi tumpuan akibat beban hidup (RLL) :
laweh adalah baja profil I = 360 x 143 x 13
R LL
x 19,5
= (½ x PLLtot) = (½ x (7500+7500) kg
h = 360 mm
Ix = 19610 cm4
b = 143 mm
Iy = 818 cm4
t1 = 13 mm
ix = 14,2 cm
t2 = 19,5 mm
iy = 2,9 cm
F = 97,1 cm2
Wx = 1090 cm3
q = 76,2 kg/m
Wy = 114 cm3
= 7500 kg Gaya geser maximum akibat beban hidup (Dmax LL) : Dmax LL = (½ x PLLtot) = (½ x (7500+7500) kg = 7500 kg Momen maksimum akibat beban hidup (Mmax LL) : Mmax LL = (1/4 x PLLtot x L) = (1/4 x (7500+7500)kg x 3.24 m) = 12150 kg.m
Reaksi tumpuan total rasuk memanjang : R tot = R DL + R LL
3) Kontrol terhadap bahan dan tegangan a. Kontrol terhadap lendutan (δ )
Lendutan = < izin
= 286.35 kg + 7500 kg
,
=
= 7786,35 kg
( ,
Gaya geser total pada rasuk memanjang : Dtot
= D DL + D LL
Momen total pada rasuk memanjang : = M DL + M LL = 12381,94 kg.m Mtot = 12381,94 kgm = 1238194,45 kgcm
Profil
yang
memanjang
digunakan
b. Kontrol terhadap momen lentur yang
= =
1309326
= 1136
Bj 33 = 1333 kg/cm2 σ
= 0,264 cm < 0,648cm …..OK
terjadi
2) Pendimensian Profil rasuk memanjang
1238194,45
= 928,87 cm3 pada
<
+
terjadi (σ) :
= 231.94 kg.m + 12150 kg.m
=
) 19610
<
= 0,006 + 0,258 < 0,648 cm
= 7786,35 kg
Wx =
) 19610
( ,
= 286.35 kg + 7500 kg
Mtot
+
max =
rasuk
jembatan KA no 36 Alang
<
< 1333 kg/cm2
< 1333 kg/cm2 ….. OK
c. Kontrol terhadap tegangan geser yang terjadi (τ )
Dmax = ( ½ x qtot x L) + (½ x P) = (½ x 1,7676 kg/cm x 324 cm) + (½ x 15000 kg)
Aweb
= 286.35 kg + 7500 kg
4.1.2. Analisa Rasuk melintang
= 7786,35 kg
1. Perhitungan beban, gaya geser dan momen lentur pada rasuk melintang
= Aprofil – Aflens
a. Akibat beban beban mati
= 97,1 – (2 x (14,3 x 1,95))
Beban akibat berat sendiri
= 97.1 – 55.77
Berat profil baja q = 167 kg / m.
= 41.33 cm2
<
τterjadi = =
7786,35
,
= 188.39
Secara
<
Beban terpusat dari rasuk memanjang
0,58 x
Berat rel, bantalan & rasuk memanjang 2
0,58 x 1333 kg/cm
= 3.24 x 353,52 = 1145,40 kg
< 773,14 kg/cm2 ……OK
visual
kondisi
seluruh
rasuk
memanjang jembatan KA no 36 masih dalam keadaan baik hanya saja ada beberapa bagian yang berkarat ringan karena cat yang sudah mulai menipis seperti yang terlihat pada Gambar 4.11 Reaksi Tumpuan Rasuk
gambar berikut :
Melintang Akibat Beban Mati Reaksi tumpuan akibat beban mati (RDL) : Rasuk memanjang kanan
R LL
= (½ x PDLtot(P1 + P2) + ( ½ x qDL x L) = (½ x (1145,40 + 1145,40) kg + (½ x 167 kg/m x 3,4 m)
= 1145,40 kg + 283,9 kg = 1429,30 kg Gaya geser maximum akibat beban mati Gambar 4.9 Rasuk Memanjang Kanan
(Dmax DL) : Dmax LL = (½ x PDLtot(P1 + P2) + ( ½ x qDL x L) = (½ x (1145,40 + 1145,40) kg + (½ x 167 kg/m x 3,4 m)
Rasuk memanjang kiri
= 1145,40 kg + 283,9 kg = 1429,30 kg Momen maksimum akibat beban mati (Mmax DL) : Mmax DL = (1/4 x PDLtot(P1 + P2) x L) +
Gambar 4.10 Rasuk Memanjang Kiri
(1/8 x qDL x L2)
= (1/4 x (1145,40+1145,40)kg x 3.4 2
m) + (1/8 x 167 kg/m x (3,4 m) )
Gaya geser total pada rasuk melintang : Dtot
= D DL + D LL
= 1947,19 kg.m + 241,31 kg.m
= 1429,30 kg + 15000 kg
= 2188,50 kgm
= 16429,30 kg
2. Akibat beban hidup
Momen total pada rasuk melintang :
PLL = 2 x Reaksi perletakan rasuk memanjang
Mtot
= M DL + M LL
PLL = 2 x 7500 = 15000 kg
= 2188,50 kg.m + 25500 kg.m = 27688,50 kg.m 2) Pendimensian Profil rasuk melintang Mtot = 27688,50 kgm = 2768850,32 kgcm Bj 33 = 1333 kg/cm2 Wx =
=
σ
2768850,32
= 2077,16 cm3
Rusuk melintang pada jembatan kereta api Gambar 4.12 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang Akibat Beban Hidup Reaksi tumpuan akibat beban hidup (RLL) :
R LL
= (½ x 2PLL) = (½ x (2 x 15000 kg))
no 36 ini menggunakan profil gabungan besi plate
dan
besi
200.550.19.30,
siku
dengan
dengan
ukuran
karakteristik
penampang sebagai berikut: h = 550 mm
Ix = 99180 cm4
b = 200 mm
Iy = 3490 cm4
t1 = 19 mm
ix = 21,6 cm
= (½ x (2 x 15000 kg))
t2 = 30 mm
iy = 4,02 cm
= 15000 kg
F = 213 cm2
Wx = 3610 cm3
q = 167 kg/m
Wy = 349 cm3
= 15000 kg Gaya geser maximum akibat beban hidup (Dmax LL) : Dmax LL = (½ x 2PLL)
Momen maksimum akibat beban hidup (Mmax LL) : Mmax LL = (1/4 x 2PLL x L) = (1/4 x (2 x 15000 kg) x 3.4 m)
3) Kontrol terhadap bahan dan tegangan
= 25500 kg.m
a. Kontrol terhadap lendutan (δ )
Reaksi tumpuan total rasuk melintang : R tot
= R DL + R LL = 1429,30 kg + 15000 kg = 16429,30 kg
Lendutan = < izin max =
+
<
= ((
( ,
.
)
, ) ( ( ,
)
+
))
= 0,001 + 0,129 < 0,648 cm
<
= 0,131 cm < 0,648 cm ………OK
Rasuk melintang berlobang
d. Kontrol terhadap momen lentur yang terjadi ( σ) : terjadi
= =
2768850,32
= 766,99
<
<
1333 kg/cm2
< 1333 kg/cm2 …..… OK
Rasuk melintang berlobang & keropos
e. Kontrol terhadap tegangan geser yang terjadi (τ )
Dmax = ( ½ x q x L) + (½ x Ptot) = (½ x 1,67 kg/cm x 340 cm) + ½ x ((2x1429.30) + 2x15000 kg))
= 283.9 kg + 16429.30 kg Aweb
= 16713,20 kg
Rasuk melintang
= Aprofil – Aflens
berkarat
berlobang, keropos dan
= 213 – (2 x (20,0 x 3,0)) = 213 – 120 = 93 cm2
τterjadi = =
16713,20
= 179,71
<
0,58 x
< 0,58 x 1333 kg/cm2
< 773,14 kg/cm2 ……OK
Secara visual kondisi flens dan badan seluruh rasuk
melintang jembatan KA no
36
keropos, berlobang dan berkarat seperti yang terlihat pada gambar.
Rasuk melintang berlobang, keropos dan berkarat
Gambar 4.13 Kondisi Rasuk Melintang Sekarang
Jadi
bisa
diasumsikan
seluruh
rasuk
memanjang tidak mampu menahan beban yang bekerja pada masing-masing tumpuan.
4.1.3. Analisa Rasuk Utama
Momen maksimum akibat beban mati
2. Perhitungan beban, gaya geser dan
(Mmax DL) :
momen lentur pada rasuk Utama
Mmax DL = (1/4 x 5PDL x L) + (1/8 x qDL x L2)
a. Akibat beban mati
= (1/4 x (5 x 1429.30 kg) x 13.5 m)
Rasuk utama terdiri dari gabungan besi siku
+ (1/8 x 146,46 kg/m x (13,5 m)2)
dan besi plat yang membentuk profil I
= 24119,52 kg.m + 3336,54 kg.m
dengan dimensi 1100 x 240 x 10 x10
= 27456,06 kgm 2. Akibat beban hidup
Beban akibat berat sendiri Berat profil baja I Berat besi siku uk. 80x120x10 = 4 x 15,0 kg / m Berat besi plate tebal 10
= 60
kg/m
= (1.1 x 1) x 78.6 kg / m = 86.46 kg/m Jumlah
q
= 146,46 kg/m
PLL = Reaksi perletakan rasuk melintang PLL = 15000 kg
Beban terpusat dari rasuk melintang berat rel, bantalan, rasuk memanjang dan rasuk melintang pada masing - masing tumpuan rasuk melintang = 1429.30 kg
Gambar 4.15 Reaksi Tumpuan Rasuk Utama Akibat Beban Hidup Reaksi tumpuan akibat beban hidup (RLL) :
R LL
= (½ x 5PLL) = (½ x (5 x 15000 kg))
Gambar 4.14 Reaksi Tumpuan Rasuk Utama Akibat Beban Mati Reaksi tumpuan akibat beban mati (RDL) :
R DL = (½ x 5PDL) + ( ½ x qDL x L)
= 37500 kg Gaya geser maximum akibat beban hidup (Dmax LL) : Dmax LL = (½ x 5PLL) = (½ x (5 x 15000 kg))
= (½ x (5 x 1429.30 kg) + (½ x 146,46 kg/m x 13,5 m) = 3573,26 kg + 988,61 kg = 4561.87 kg Gaya geser maximum akibat beban mati
= 37500 kg Momen maksimum akibat beban hidup (Mmax LL) : Mmax LL = (1/4 x 5PLL x L) = (1/4 x (5 x 15000 kg) x 13.5 m)
(Dmax DL) : Dmax LL = (½ x 5PDL) + ( ½ x qDL x L) = (½ x (5 x 1429.30 kg) + (½ x 146,46 kg/m x 13,5 m) = 3573,26 kg + 988,61 kg = 4561.87 kg
= 253125 kg.m Reaksi tumpuan total rasuk utama : R tot
= R DL + R LL = 4561,87 kg + 37500 kg = 42061,87 kg
Gaya geser total pada rasuk utama : Dtot
= D DL + D LL
f. Kontrol terhadap momen lentur yang terjadi (σ) :
= 4561,87 kg + 37500 kg Momen total pada rasuk utama : Mtot
=
= M DL + M LL = 27456,06 kg.m + 253125 kg.m = 280581,06 kg.m
2) Pendimensian Profil rasuk utama : Mtot = 280581,06 kgm = 28058106,04 kgcm
σ
<
<
1333 kg/cm2
< 1333 kg/cm2 …… OK
g. Kontrol terhadap tegangan geser yang terjadi (τ )
Dmax = ( ½ x q x L) + (½ x Ptot) = (½ x 1,46 kg/cm x 1350 cm) + (½ x
28058106,04
=
28058106,04
= 950,12
Bj 33 = 1333 kg/cm2 Wx =
=
terjadi
= 42061,87 kg
5(1429.30 + 15000 kg))
= 21048,84 cm3
= 988.61 kg + 41073,26 kg
Rusuk utama pada jembatan kereta api no 36 ini menggunakan profil gabungan besi plate
= 42061,87 kg Aweb
= Aprofil – Aflens
dan besi siku dengan ukuran 240.1100.10.10,
= 186.4 – (2 x (25,0 x 1,0))
dengan karakteristik penampang sebagai
= 186.4 – 50
berikut:
= 136.4 cm2 h = 1100 mm
F = 186.4 cm2
b = 240 mm
q = 146,46 kg/m
t1 = 10 mm
Ix = 3336777 cm4
t2 = 10 mm
Wx = 29531 cm3
<
τterjadi = =
42061,87
.
= 308,37
0,58 x
< 0,58 x 1333 kg/cm2
< 773,14 kg/cm2 ……OK
Secara visual kondisi rasuk utama jembatan
3) Kontrol terhadap bahan dan tegangan
KA no 36 mengalami keropos dan berkarat
a. Kontrol terhadap lendutan (δ )
pada flens dan badan rasuk seperti yang
Lendutan = < izin
terlihat pada gambar :
max =
= (
( ,
.
, ( ,
+ )
)
)
+
< <
= 0,009 + 0,601 < 2,700 cm
= 0,610 cm < 2,700 cm ………OK
Flens rasuk utama sudah hilang karena keropos
Gambar 4.16 Kondisi Rasuk Utama Sekarang
ini.Konstruksi jembatan darurat ini penulis rencanakan
dengan
memasang
rasuk
memanjang jembatan darurat tepat dibawah rasuk memanjang jembatan lama. Antara
Flens rasuk utama
rasuk memanjang jembatan lama dengan
keropos
rasuk memanjang jembatan darurat dipasangi bantalan stapling dengan tebal 13 cm, lebar 22 cm, dan panjang 200 cm, karena antara kedua rasuk terhalang oleh rasuk melintang jembatan lama sebesar 10 cm. jenis kayu yang dipergunakan kayu kualitas tingkat 1
Flens rasuk utama
dengan sifat teknis sebagai berikut :
keropos
Kekuatan lentur
: 1000 kg/cm2
Kekuatan Tekan
: 750 kg/cm2
Berat Jenis
:
Jadi
beban
dari
0.9 ton/cm3
rasuk
memanjang
jembatan lama akan menumpu bantalan Gambar 4.17 Kondisi Rasuk Utama
stapling dan dari bantalan stapling akan
Sekarang
langsung diteruskan ke rasuk memanjang jembatan darurat.
4.2. Perencanaan Perkuatan Jembatan KA no. 36. Dari analisa jembatan diatas penulis berpendapat bahwa rasuk melintang dari
Gambar 4.18 Posisi Penempatan Rasuk
jembatan lama tidak mampu menahan beban
memanjang Jembatan Darurat
KA sesuai desain dan kecepatan ka yang diijinkan, hanya rasuk memanjang jembatan
Rasuk memanjang jembatan darurat akan
lama yang masih bisa dipergunakan. Oleh
disangga 3 rasuk melintang, dengan jarak
sebab itu penulis merencanakan perkuatan
antara rasuk melintang (bentang) 5 meter.
jembatan KA tersebut dengan memasang
Jembatan
jembatan darurat untuk sementara waktu agar
menggunakan jenis baja BJ 37 dengan sifat
dapat
mekanis sebagai berikut :
dilalui
KA
dalam
waktu
dekat
Darurat
ini
direncanakan
Tegangan luluh baja
l
= 240 Mpa = 2400 kg/cm2
Tegangan ijin baja σijin = 370 Mpa = 3700 kg/cm2
Reaksi tumpuan akibat beban mati (R DL) :
R DL = (½ x 2PDL) + ( ½ x qDL x L) + ( ½ x qDL x L)
1. Perhitungan beban, gaya geser dan
= (½ x (2 x 1429.30 kg) + (½ x
momen lentur pada rasuk memanjang
146,46 kg/m x 6.75 m) +
jembatan darurat.
(½ x 182 kg/m x 5 m)
Akibat Beban Mati Rasuk memanjang jembatan darurat
= 1429,3 kg + 494,3 kg + 455 kg = 2378,61 kg
direncanakan menggunakan baja profil DIN
Gaya geser maximum akibat beban mati
55 dengan Ukuran 550 x 300 x 16 x 30.
(Dmax DL) :
Beban akibat berat sendiri
Dmax DL = (½ x 2PDL) + ( ½ x qDL x L) + (
Berat rasuk utama jembatan lama q = 146,46 kg/m
½ x qDL x L) = (½ x (2 x 1429.30 kg) + (½ x
Berat rasuk memanjang jemb. darurat
146,46 kg/m x 6.75 m) +
q = 207
(½ x 182 kg/m x 5 m)
kg/m
Beban terpusat dari rasuk melintang jembatan lama.
= 1429,3 kg + 494,3 kg + 455 kg = 2378,61 kg
Berat rel, bantalan, rasuk memanjang
Momen maksimum akibat beban mati
dan rasuk melintang pada masing -
(Mmax DL) :
masing tumpuan rasuk melintang =
Mmax DL = (1/4 x 2PDL x L) + (1/8 x qDL x L2) + (1/8 x qDL x L2)
1429.30 kg
= (1/4 x (2 x 1429.30 kg) x 6.75 m) + (1/8 x 146,46 kg/m x (6.75 m)2)
+ (1/8 x 182 kg/m x (5 m)2) = 4823.9 kg.m + 834.14 kg.m + 455 kg.m = 6304.91 kgm Akibat beban hidup PLL = 2 x Reaksi perletakan rasuk Gambar 4.19 Reaksi Tumpuan Rasuk Memanjang Jembatan Darurat Akibat Beban Mati .
memanjang jembatan lama PLL = 2 x 7500 kg PLL = 15000 kg
fk = faktor kejut k = koef. yang dipengaruhi oleh macam dan konstruksi jembatan, dalam hal ini diambil sebesar 1,5 v = batas kecepatan max kendaraan rel (km/jam) L = bentang jembatan (m) Gambar 4.20 Reaksi Tumpuan Rasuk Memanjang Jembatan Darurat Akibat Beban Hidup
Reaksi tumpuan akibat beban hidup (RLL) :
R LL
U = beban hidup rata-rata (ton/m) D = diameter roda kendaraan rel, diambil 900 mm
= (½ x 2PLL)
U=
= (½ x (2 x 15000 kg))
M = Mmax beban hidup
= 15000 kg
U=
Gaya geser maximum akibat beban hidup (Dmax LL) :
= 12000 kg/m = 12,000 ton/m
fk = 0,25 + (
,
Beban kejut :
Dmax LL = (½ x 2PLL) = (½ x (2 x 15000 kg))
)
,
,
= 0.25
Q = U * fk = 12000 x 0,25 = 3040,76 kg/m
= 15000 kg Momen maksimum akibat beban hidup (Mmax LL) : Mmax LL
= (1/4 x 2PLL x L) = (1/4 x (2 x 15000 kg) x 5 m)
Gambar 4.21 Reaksi Tumpuan Rasuk Memanjang Jembatan Darurat Akibat Beban Kejut
= 37500 kg.m
Beban kejut Pengaruh momen dan gaya lintang harus
diperhitungkan dengan koefisien kejut fk,
Reaksi tumpuan akibat beban Kejut : R
= ½ x 3040,76 kg/m x 5 m
karena rasuk memanjang jembatan lama ditumpu langsung oleh rasuk memanjang jembatan darurat. Beban kejut = faktor kejut x beban rata-rata
= 7601.89 kg Gaya geser maximum akibat beban kejut : Dmax
dengan :
fk = 0,25 + (
. . ). .
=½xQxL = ½ x 3040,76 kg/m x 5 m
kereta api. ,
=½xQxL
= 7601.89 kg Momen maksimum akibat beban kejut : Mmax
= (1/8 x qSL x L2)
= (1/8 x 3040,76 kg/m x (5 m)2)
Reaksi tumpuan akibat beban Tumbuk :
= 9502,37 kgm
R
=½xQ = ½ x 1381,58 kg
= 690,79 kg
Beban Tumbuk Gaya
tumbukan
lokomotif terdepan
dihitung
yang hanya
diakibatkan untuk
roda
pada tiap-tiap lokomotif. Untuk
Gaya
geser
maximum
Dmax
=½xQ = ½ x 1381,58 kg
15 ton, maka gaya tumbukan :
= 690,79 kg
=
10 Hitungan momen : ΣMA = 0
15000 = 1500 10
beban
tumbuk :
beban satu gandar lokomotif BB 204 (P) =
=
akibat
Momen
maksimum
akibat
beban
Tumbuk) : Mmax = 1/4 x Q x L = 1/4 x 1381,58 kg x 5 m)
1500 kg . 1,05 m = Q . 1,14
= 1726,97 kg.m
Q = 1381,58 kg
Gaya Traksi Rangkaian beban lokomotif
yang
masuk
pada
gelagar
BB 204
memanjang
maksimum 2 gandar dengan masing-masing gandar 15 ton.
Gambar 4.22. Potongan melintang Beban Q merupakan kopel gaya, yang diperhitungkan dalam perencanaan adalah
Gambar 4.24. Pembebanan Lok BB 204
beban q kearah bawah. Beban gandar = 2 x 15000 kg = 30000 kg Pengaruh traksi = 25 % x 30000 kg = 7500 kg
Gaya traksi per gelagar memanjang =
Gambar 4.21 Reaksi Tumpuan Rasuk Memanjang Jembatan Darurat Akibat Beban Tumbuk
. 7500 kg = 3750 kg
Reaksi tumpuan akibat Gaya Rem : R
= ½ x PRM = ½ x 4825 kg
Gambar 4.25 Cara Kerja Gaya Traksi Reaksi tumpuan akibat Gaya Traksi : R
= 2412.5 kg Gaya geser maximum akibat gaya rem : Dmax
= ½ x 4825 kg
= ½ x Ptr
= 2412.5 kg
= ½ x 3750 kg
Momen maksimum akibat gaya rem :
= 1875 kg Gaya geser maximum akibat gaya Traksi : Dmax
Mmax = 1/4 x Ptr x L = 1/4 x 4825 kg x 5 m
= ½ x Ptr
= 6031,25 kg.m
= ½ x 3750 kg = 1875 kg Momen maksimum akibat gaya Traksi : Mmax = 1/4 x Ptr x L
Beban maksimum yang masuk pada jembatan: Berat lokomotif = 2 x 15 = 30 ton = 30000kg Berat gerbong = 46.5 ton = 46500 kg Gaya rem (Rm) =
+ 46500
Gaya rem per gelagar memanjang = 9650 = 4825
Gaya rem dan gaya traksi tidak akan bekerja bersama-sama. Gaya rem (4825 kg) > Gaya traksi (3750 kg). Untuk selanjutnya yang diperhitungkan hanya gaya rem.
Pasal ini tidak berlaku untuk jembatan
Jembatan-jembatan yang demikian harus
Gaya Rem
= 9650 kg
Beban Angin.
ditentukan oleh lnstansi yang berwenang.
= 4687,5 kg.m
= 30000 +
yang besar atau penting seperti yang
= 1/4 x 3750 kg x 5 m
= ½ x PRM
diselidiki secara khusus akibat pengaruh beban
angin
termasuk
respon
dinamis
jembatan. Gaya nominal ultimit dan gaya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin rencana seperti berikut : TEW = 0,0006 CW ( Vw)2 Ab [ kN ] Dengan pengertian: Vw adalah kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau Cw adalah koefisien seret – lihat Tabel Cw Ab adalah luas koefisien bagian samping jembatan (m2)
Kecepatan angin rencana harus diambil
Gaya rem per gelagar memanjang = 1 1146.6 = 573.3 2
seperti yang diberikan dalam Tabel Vw. Tabel 4.1. Koefisien seret Cw Tipe Jembatan
Cw
b/d = 1.0
2.1
b/d = 2.0
1.5
b/d > 6.0
1.25
Bangunan atas rangka
1.2
Catt ;
Reaksi tumpuan akibat beban angin: R
= ½ x TEW
= ½ x 573.3 kg = 286.65 kg Gaya geser maximum akibat beban angin :
Dmax = ½ x TEW = ½ x 573.3 kg
b = Lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = Tinggi bangunan atas termasuk tinggi bagian sandaran yang masif
= 286.65 kg Momen maksimum akibat beban angin : Mmax
= 1/4 x 573.3 kg x 5 m
Tabel 4.2. kecepatan angin rencana Vw Keadaan Batas
= 716.63 kg.m
Lokasi Sampai 5 km
> 5 km
dari pantai
dari pantai
Daya Layan
30 m/s
25 m/s
Ultimit
35 m/s
30 m/s
= 1/4 x TEW x L
Tabel 4.3 Gaya Dalam Akibat Beban Pada Gelagar Memanjang R
D
M
(kg)
(kg)
(kgm)
Mati (M)
2378,61
2378,61
6226,79
Hidup (H)
15000
15000
37500
Kejut (Fk)
7601.89
7601.89
9502,37
Tumbuk (Tu)
690,79
690,79
1726,97
b = 3.41 m
Angin (A)
286.65
286.65
716.63
d = 1.5 m
Rem (Rm)
2412.5
2412.5
6031.25
Lokasi jembatan kurang dari 5 km dari pantai Vw = 35 m/s Koefisien Seret
Beban
b/d = 3.41/1.5 = 2.2
Cw = 1.5
Ab = 7.4 m2 + 3 m2
Kontrol Tegangan Yang Terjadi Tabel 4.4 Kombinasi Beban Pada Gelagar Memanjang
= 10.4 m2 TEW = 0,0006 CW ( Vw)2 Ab = 0.0006 x 1.5 (35 m/s)2 10.4 m2 = 11,466 kN = 1146,6 kg
Kombinasi
Beban
Dx
Mx
(kg)
(kgm)
Kombinasi I
M+H+Fk
24980,5
53229,16
Kombinasi
M+H+Fk
25957,94
55672,76
II
+Tu+A
Kombinasi
M+H+Fk
III
+Tu+Tr
61704,01
28370,44
2. Kontrol terhadap momen lentur yang terjadi (σ) :
m+A
terjadi
2) Pendimensian Profil rasuk memanjang
=
Mtot = 61704,01kgm = 617040,53 kgcm Bj 37 = 3700 kg/cm2 Wx =
=
σ
= 1667,68 cm3
3.
Profil yang digunakan pada rasuk memanjang jembatan darurat, Jembatan KA no 36 Alang laweh adalah baja profil DIN
h = 450 mm
Ix = 84220 cm4
b = 300 mm
Iy = 12620 cm4
t1 = 15 mm
ix = 19,1 cm
t2 = 28 mm
iy = 7,4 cm
F = 232 cm2
Wx = 3740 cm3
q = 182 kg/m
Wy = 841 cm3
Kontrol terhadap bahan dan tegangan a. Kontrol terhadap lendutan (δ )
(
(
( , ,
,
( ,
)
,
)
) . ) )
,
+
<
3700 kg/cm2
< 3700 kg/cm2 ... OK
Dmax = ( ½ x qtot x L) + (½ x Ptot) = (½ x (1,46 + 2,07 + 30,41) kg/cm x
500 cm) + ½ x ((2x1429,30) + (2 15000) + 1381,58 + 4825 + 573.3)
= 8423.04 kg + 19819.24 kg = 28242.29 kg Aweb
= Aprofil – Aflens = 232 – (2 x (30,0 x 2.8)) = 232 – 168 = 64 cm2
τterjadi = =
+
<
terjadi (τ )
Lendutan = < izin
( ,
3740
<
Kontrol terhadap tegangan geser yang
45 dengan ukuran 450 x 300 x 15 x 28 :
=
6170400,53
= 1649,84
617040,53
max =
=
28242.29
< 0,58 x
< 0,58 x 3700 kg/cm2
= 441.29 < 2146 kg/cm2 ………OK
2. Perhitungan beban, gaya geser dan
<
= 0,155 + 0,584 < 1.000 cm
= 0.739 cm < 1,000 cm ……OK
momen lentur pada rasuk melintang jembatan darurat.
Akibat Beban Mati Rasuk
melintang
jembatan
darurat
direncanakan dengan bentang 5 meter, dan
akan menumpu pada konstruksi penyangga.
= (1/4 x (2 x 2378,61 kg) x 5 m) +
Rasuk melintang menggunakan baja profil
(1/8 x 207 kg/m x (5 m)2)
DIN 55 dengan Ukuran 550 x 300 x 17 x 32 :
= 5946,52 kg.m + 646,88 kg.m
Beban akibat berat sendiri
= 6593,39 kgm
Berat profil baja q = 207 kg / m.
Akibat beban hidup PLL = 2 x Reaksi perletakan rasuk
Beban terpusat dari rasuk memanjang jembatan darurat = 2378.61 kg
memanjang jembatan Darurat PLL = 2 x 7500 kg PLL = 15000 kg
Gambar 4.26 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang
Gambar 4.26 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang
Jembatan Darurat Akibat Beban Mati
Jembatan Darurat Akibat Beban Hidup
Reaksi tumpuan akibat beban mati (R DL) :
R DL = (½ x 2PDL) + ( ½ x qDL x L) = (½ x (2 x 2378.61 kg) + (½ x 207 kg/m x 5 m)
Reaksi tumpuan akibat beban hidup (RLL) :
R LL = (½ x 2PLL) = (½ x (2 x 15000 kg)) = 15000 kg
= 2378,61 kg + 517,50 kg
Gaya geser maximum akibat beban hidup
= 2896,11 kg
(Dmax LL) :
Gaya geser maximum akibat beban mati
Dmax LL = (½ x 2PLL)
(Dmax DL) :
= (½ x (2 x 15000 kg))
Dmax DL = (½ x 2PDL) + ( ½ x qDL x L)
= 15000 kg
= (½ x (2 x 2378.61 kg) + (½ x 207 kg/m x 5 m) = 2378,61 kg + 517,50 kg = 2896,11 kg Momen maksimum akibat beban mati (Mmax DL) : Mmax DL = (1/4 x 2PDL x L) + (1/8 x qDL x L2)
Momen maksimum akibat beban hidup (Mmax LL) : Mmax LL
= (1/4 x 2PLL x L) = (1/4 x (2 x 15000 kg) x 5 m) = 37500 kg.m
Akibat pengaruh kejut (Fk) P = 2 x Reaksi perletakan gelagar memanjang
P = 2 x 7601,89 = 15203,79 kg
Gambar 4.29 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang Jembatan Darurat Akibat Beban Tumbuk.
Reaksi tumpuan akibat beban tumbuk : Gambar 4.28 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang Jembatan Darurat Akibat Beban Kejut.
Reaksi tumpuan akibat beban kejut : R
= (½ x 2P) = (½ x (2 x 15203,79 kg)) = 15203,79 kg
R
= (½ x 2P) = (½ x (2 x 1381,58 kg)) = 1381,58 kg
Gaya
geser
maximum
akibat
beban
tumbuk : Dmax = (½ x 2P)
Gaya geser maximum akibat beban kejut) :
= (½ x (2 x 1381,58 kg))
Dmax = (½ x 2P)
= 1381,58 kg
= (½ x (2 x 15203,79 kg)) = 15203,79 kg Momen maksimum akibat beban kejut) : Mmax = (1/4 x 2P x L) = (1/4 x (2 x 15203,79 kg) x 5 m)
Momen maksimum akibat beban tumbuk) :
Mmax = (1/4 x 2P x L) = (1/4 x (2 x 1381,58 kg) x 5 m) = 3453,95 kg.m
= 38009,47 kg.m Gaya Traksi Beban Tumbuk (Tu) P = 2 x Reaksi perletakan gelagar memanjang
P = 2 x 690.79 = 1381,58 kg
P = 2 x Reaksi perletakan gelagar memanjang
P = 2 x 1875 = 3750 kg
= (½ x (2 x 4825 kg))
Gambar 4.30 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang Jembatan Darurat Akibat Gaya Traksi.
Reaksi tumpuan akibat gaya traksi : R
= (½ x 2P)
= 4825 kg Momen maksimum akibat gaya rem) : Mmax = (1/4 x 2P x L) = (1/4 x (2 x 4825 kg) x 5 m)
= (½ x (2 x 3750 kg))
= 12062.5 kg.m
= 3750 kg Gaya geser maximum akibat gaya traksi: Dmax = (½ x 2P) = (½ x (2 x 3750 kg)) = 3750 kg Momen maksimum akibat gaya traksi) : Mmax = (1/4 x 2P x L) = (1/4 x (2 x 3750 kg) x 5 m)
Gaya rem dan gaya traksi tidak akan bekerja bersama-sama. Gaya rem (4825 kg) > Gaya traksi (3750 kg). Untuk selanjutnya yang diperhitungkan hanya gaya rem.
P = 2 x Reaksi perletakan gelagar
= 9375 kg.m
Gaya Rem P = 2 x Reaksi perletakan gelagar memanjang
P = 2 x 2412.5 = 4825 kg
Beban Angin memanjang P = 2 x 286.65 = 573.3 kg
Reaksi tumpuan akibat beban angin : R
= (½ x 2P) = (½ x (2 x 573.3 kg)) = 573.3 kg
Gaya geser maximum akibat beban angin: Dmax = (½ x 2P) = (½ x (2 x 573.3 kg)) = 573.3 kg Gambar 4.32 Reaksi Tumpuan Rasuk Melintang Jembatan Darurat Akibat Gaya Rem..
Momen maksimum akibat beban angin) : Mmax = (1/4 x 2P x L) = (1/4 x (2 x 573.3 kg) x 5 m)
Reaksi tumpuan akibat gaya rem : R
= (½ x 2P)
= 1433.25 kg.m Tabel 4.5 Gaya Dalam Akibat Beban Pada Gelagar Melintang
= (½ x (2 x 4825 kg)) = 4825 kg Gaya geser maximum akibat gaya rem: Dmax = (½ x 2P)
Beban
R
x
M
(kg)
(kg)
(kgm)
Mati (M)
2896,11
2896,11
6593,39
Hidup (H)
15000
15000
37500
Kejut (Fk)
15203,79
15203,79 38009,47
Kontrol terhadap bahan dan tegangan
Tumbuk (Tu)
1381,58
1381,58
3453,95
a. Kontrol terhadap lendutan (δ )
Angin (A)
573.3
573.3
1433,25
Rem (Rm)
4825
4825
12062,5
Lendutan = < izin max =
Kontrol Tegangan Yang Terjadi
=
Tabel 4.6. Kombinasi Beban Pada Gelagar
(
Melintang Kombinasi
Beban
Dx
Mx
(kg)
(kgm)
Kombinasi I
M+H+Fk
33099,89 82102,86
Kombinasi
M+H+Fk
35054,77
II
+Tu+A
Kombinasi
M+H+Fk
III
+Tu+Tr
1433,25
39879.77 99052,56
Profil
σ
yang
=
)
,
<
terjadi (σ) :
2) Pendimensian Profil rasuk melintang
Wx =
( ,
, )
b. Kontrol terhadap momen lentur yang
= =
Bj 37 = 3700 kg/cm2
,
+
= 0.702 cm < 1,000 cm ………OK
terjadi
= 9905256,03 kgcm
,
)
<
= 0,006 + 0,696 < 1.200 cm
m+A
Mtot = 99052,56kgm
,
( ,
(
+
9905256,03
<
<
3700 kg/cm2
= 1942.21 < 3700 kg/cm2 ….. OK
c. Kontrol terhadap tegangan geser yang terjadi (τ )
9905256,03
= 2677,1 cm
digunakan
pada
3
Dmax = ( ½ x qtot x L) + (½ x Ptot) = (½ x 2.07 kg/cm x 500 cm) + (½ x 2
rasuk
(2378,61 + 15000 + 15203,79 +
melintaang jembatan darurat, Jembatan KA
1381,58 + 4825 + 573,3 kg)
no 36 Alang laweh adalah baja profil DIN
= 517,5 kg + 39362,27 kg
55 dengan ukuran 550 x 300 x 16 x 30 : h = 550 mm
Ix = 140300 cm4
b = 300 mm
Iy = 13530 cm4
t1 = 16 mm
ix = 23.1 cm
t2 = 30 mm
iy = 7,2 cm
F = 263 cm2
Wx = 5100 cm3
q = 207 kg/m
= 39879,77 kg Aweb
= Aprofil – Aflens = 263 – (2 x (30,0 x 3.0)) = 263 – 180 = 83 cm2
τterjadi = Wy = 902 cm3
=
39879,77
= 480.48
<
0,58 x
< 0,58 x 3700 kg/cm2
< 2146 kg/cm2 ………OK
4.3 Sambungan Gelagar Melintang dan
jembatan darurat ± 2.8 m seperti yang
Gelagar Memanjang
terlihat pada gambar
Untuk penyambungan antara rasuk melintang dan
memanjang
jembatan
darurat
direncanakan menggunakan baut φ 2,54 cm. karena rasuk memanjang tidak terputus dan posisinya ditumpu langsung rasuk melintang jembatan darurat jadi baut sambung tidak menahan gaya vertikal hanya berfungsi sebagai
pengikat
agar
tidak
terjadi
pergeseran posisi dari rasuk memanjang. Masing-masing
titik
dipasang
4
Baut
sambung :
. Gambar 4.32 Kedalaman Dasar Sungai Dari
merencanakan/menggambarkan
darurat. Menggunakan material konstruksi darurat yang ada, penulis merencanakan rasuk melintang akan disangga oleh 2 unit
dari :
Jarak baut ke tepi sambungan : c > 2d c > 50 S1 diambil jarak 50
Jenis baut yang digunakan Baut Pass yaitu baut dari baja mutu tinggi ( St-42 ) yang biasa dipakai untuk konstruksi berat atau beban bertukar seperti jembatan jalan raya, diameter lubang dan diameter batang baut relatif pass yaitu kelonggaran 0,1 mm.
dari rasuk melintang dan memanjang dari dengan
data
dilapangan, jarak terdalam antara dasar dengan
tapak
Bantalan stapling.
Perancah tipe II.
Perancah tipe I dan
Gambangan.
Gambangan
konstruksi landasan yang digunakan untuk mendukung penyangga darurat terdiri dari bantalan kayu uk. 200 x 22 x 13 cm yang disusun berjajar dan rata dengan permukaan tanah beban:
Secara perhitungan telah didapatkan dimensi Sesuai
tegangan tanah ijin ditetapkan = 0,5 kg/cm2
4.4. Perhitungan perletakan
sungai
konstruksi
penyangga untuk rasuk melintang jembatan
a diambil jarak 120
darurat.
penulis
secara berurutan dari atas ke bawah terdiri
60 d < a < 120
jembatan
tersebut
konstruksi penyangga. Penyangga tersebut
Jarak antar baut : 3d< a< 6d
data
rasuk
melintang
- Beban Primer
: 32582,4 kg
- Beban Sekunder
:
- Berat penyangga
:
Jumlah
6779.88 kg 986.00 kg
: 40348,28 kg
Rincian berat penyangga :
antara
tapak
bawah
rasuk
melintang
Bantalan Stapling
jembatan darurat dengan dasar permukaan
Ukuran bantalan stapling :
sungai yang keras ± 1.26 m.
Tebal 22 cm,
Untuk menyangga rasuk melintang
lebar 13 dan
jembatan darurat 2 dan 3 adalah Perancah
Panjang 200 cm
tipe I dan II karena jarak antara tapak bawah
Ukuran kepala perancah 134 x 134 cm
rasuk melintang jembatan darurat dengan
Jadi,
dasar permukaan sungai yang keras ± 3.26 m
134 cm / 13 cm = 10 btg x 39 kg = 390 kg
perancah baja hanya mampu menahan beban
Perancah tipe II per unit
= 352 kg
secara vertical hingga 125 ton/1 unit
Perancah tipe I per unit
= 244 kg
perancah (Konsrtruksi Darurat : 2012, BPTP
= 986 kg
bekasi). Sehingga Perancah baja sangat
Jumlah Luas gambangan:
mampu untuk menahan beban dari jembatan
a = p / σ ijin
darurat karena beban pada masing – masing
= 40348,28 kg/ 0,5 kg/cm2
tumpuan sebesar 39362,28 kg
= 80696 cm2 Jumlah bantalan:
= 80696/(200x22)
Stapling Bantalan Jenis kayu yang dipergunakan untuk
= 80696/ 4400
bantalan stapling adalah kayu kualitas tingkat
= 18 batang
satu, berbentuk balok dengan tebal 22 cm,
Panjang gambangan = 18 x 22 = 396 cm
lebar 13 cm
Maka ukuran gambangan = 3.96 x 2.00 meter
menyesuaikan luas permukaan dari satu unit
dan panjang 150 cm,
perancah baja. Bantalan stapling tersebut disusun secara sejajar dan dirapatkan. Untuk mengokohkan konstruksi jembatan terhadap gaya – gaya yang bekerja terhadap jembatan, antara satu unit penyanggaan dengan peyangga lain diberi pertambatan angin/salempang dan water pass yang terbuat Gambar 4.33 Dimensi Gambangan
Perancah Baja/Temporary Scaffolding Perancah baja yang dipergunakan untuk
menyangga
rasuk
melintang
jembatan
darurat 1 adalah Perancah tipe I karena jarak
dari rel R.25.
Gambar 4.34. Potongan memanjang Perkuatan jembatan no 36
apabila kerusakan berupa lobang-lobang dan bagian yang keropos diperbaiki. 4. Dari realita dilapangan hanya rasuk memanjang
yang
masih
bisa
dipergunakan, sedangkan untuk rasuk melintang tidak bisa meneruskan gayagaya dari rasuk memanjang. Oleh sebab Gambar 4.35 Tampak atas Perkuatan
itu perlu perkuatan jembatan agar dapat
jembatan no 36
dilalui KA dengan membuat jembatan darurat dan penyanggaannya. 5. Untuk dapat digunakan perlu dipasang rasuk memanjang jembatan darurat tepat dibawah rasuk memanjang jembatan lama sehingga gaya-gaya dari rasuk
Gambar 4.36. Potongan Melintang Perkuatan jembatan no 36
bahannya baja BJ 37 dan secara teoritis didapatkan legger yang digunakan untuk
5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang dilakukan terhadap jembatan yang diperkuat, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut : 1. Rasuk mamanjang jembatan lama secara analisa maupun realita di lapangan penampangnya masih kompak dan dapat dipergunakan. 2. Rasuk melintang jembatan lama secara penampangya
diteruskan ke rasuk memanjang jembatan darurat. Untuk jembatan darurat dipilih
V. Kesimpulan dan Saran
analisa
memanjang jembatan lama langsung
harus
diganti
dengan material yang baru. 3. Rasuk Utama jembatan lama secara analisa penampangya dapat digunakan
rasuk
memanjang
jembatan
darurat
adalah jenis legger DIN 45 dimensi 450 x 300 x 15 x 28 mm dengan panjang bentang 5 m dan untuk rasuk melintang jembatan darurat adalah jenis legger DIN 40 dimensi 550 x 300 x 16 x 30 mm dengan panjang bentang 5 m 6. Untuk
menahan
tumpuan
rasuk
melintang sebesar 39362,28 kg dan menyesuaikan jarak antara jembatan darurat
dengan
dasar
sungai,
dipergunakan penyangga yang terdiri dari bantalan
stapling
dengan
ukuran
meyesuaikan luas permukaan perancah sebesar 134 cm x134 cm, selanjutnya
akan ditahan oleh perancah tipe II dan I
factor design ( LRFD) Surabaya :
yang mampu menahan baban sampai
Institut Teknologi Sepuluh November
125.000 kg/unit dan gaya beban aken
Federal Highway Administration (FHWA),
diteruskan ke gambangan. dengan luas
2001, Load and Resistance Factor
396 cm x 200 cm.
Design (LRFD)for Highway Bridge
7. Untuk
memperkokoh
konstruksi
Substructures, Report No.FHWA-HI-
jembatan terhadap gaya – gaya yang
98-032,
bekerja terhadap jembatan, antara satu
Transportation.
unit penyanggaan dengan peyangga lain
U.S.
Department
of
Kereta Api.2012. Standar Kerusakan dan
diberi pertambatan angin/salempang dan
Proses
Inspeksi
Bangunan
water pass yang terbuat dari rel R.25
Hikmat.Bandung: Track dan Bridge. Kereta Api. 2007. Pemeriksaan Jembatan
5.2 Saran Untuk setiap perencanaan sebuah pekerjaan
Kereta api.Bandung: Sub Direktorat
konstruksi perkuatan jembatan, haruslah
Jalan Rel dan Jembataan.
didasari dengan analisa – analisa yang jelas
Mulyati.2011.”Diktat
dan
Rangka Baja”.Padang
bisa
dipertanggungjawabkan
ilmiah/teori.
Bukan
hanya
secara
Kuliah
Konstruksi
berdasarkan
Surjamanto dan aswin Indraprastha.2012.
pengalaman dan perkiraan saja tanpa dan
AR-2221 Struktur, Konstruksi, dan
tidak bisa dipertanggungjawabkan secara
Bahan 2. Bandung: Institut Teknologi
teori/ekonomis.
Bandung. Sindur P.Mangkoesoebroto.”Diktat Kuliah Struktur Baja I”.
DAFTAR PUSTAKA Agus Setiawan.2008. “Perencanaan Struktur Baja Factor
LRFD (Load and Resistance Design)
SNI
03-1729-
2002”.Semarang Angry. 2010. Tabel Profil Wide flange berdasarkan metode Load resistant
Tristanto, Lanneke, N. Retno Setiati, dan Redrik
Irawan.200.
Pembebanan
Untuk
Standar Jembatan:
Puslitbang Prasarana Transportasi. V. Sunggono KH 1984. “Buku Teknik Sipil” Bandung : Penerbit Nova
