tugas baja lanjut
Post on 26-Jul-2015
123 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tugas baja lanjut
JURUSAN TEKNIK SIPIL
SEKOLAH TINGGI TEKNIK - PLN JAKARTA
TUGAS STRUKTUR BAJA LANJUT 2010
PERENCANAAN JEMBATAN PLATE GIRDER UNTUK JALAN REL
Kelompok : 8
Spesifikasi :
○ Jenis Jembatan : Plate Girder Jalan Rel
○ Bentang Jembatan : 20 m
○ Mutu Baja : BJ 37
○ Tebal Plate minimum : 12 mm
○ Bantalan kayu diletakkan langsung di atas gelagar.
○ Gelagar didesain menggunakan sambungan : Las
○ Tumpuan Simple Beam (rol dan sendi )
○ Pembebanan menggunakan VOSB 63.
Ketentuan yang belum ada dapat diasumsikan sendiri secara proporsional.
Dosen Struk. Baja lanjut
Abdul Rokhman, ST. MEng.
Penyelesain :
1. Tentukan beban yang bekerjaa. Beban mati (berat sendiri)b. Beban hidup
1Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
1. Hitung momen dan lintang maksimum (M maks dan D maks)2. Rencanakan dimensi pelat badan / web (hb dan tp)
a. Aman terhadap lentur b. Aman terhadap lipat karena lentur dan geserc. Aman terhadap kombinasi lentur dan geserd. Penampang cukup ekonomis
1. Rencanakan dimensi pelat sayap /fleng (hs dan ts)2. Check dimensi yang diperoleh
a. Tegangan yang terjadi memenuhi syarat (σ ijin dan τ ijin)b. Beban terpusat memenuhi syaratc. Lendutan memenuhi syarat (∆ terjadi < ∆ ijin )
1. Rencanakan ikatan (bracing) bila diperlukan2. Disain perletakan3. Gambar
l .Mentukan beban yang bekerja
Beban mati (berat sendiri)
Beban mati terdiri dari :
– Berat rel– Berat bantalan– Berat gelegar pelat – Berat ikatan-ikatan (bracing)– Berat penguat (stiffener)
Beban mati (berat sendiri) belum diketahui karena itu ditaksir terlebih dahulu, setelah dimensi gelagar diperoleh di check kembali apakah beban mati taksiran masih aman.
Perkiraan beban mati (berat sendiri)
Q = (0,5 + 0,08 L) t /m untuk satu jalur
Q = (0,5 + 0,08 x20m) = 2,1 t/m untuk satu jalur/ 2 =1,05 t/m untuk satu gelagar
Dihitung di peroleh :
D maks =1/2 QL =0.5 x 2.1 x 20 =21 ton
M maks =1÷ 8 QL2 = 1/8 x 2,1 x 202 = 105 tm
Beban hidup
2Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
Beban hidup adalah beban karena kereta api yang lewat pada jembatan. Beban hidup ini adalah beban bergerak, jadi ada factor kejut. Untuk menghitung beban hidup karena kereta api dipergunakan pembebanan sederhana VOSB 63.
Untuk kereta api terdapat tiga macam type beban hidup :
1,5 1,5 12 m
P = 15 T
Q = 8 T/M
1,5 1,5 4,5 4,5
P =25 T
P = 27 T
Untuk memuahkan perhitungan mencari moment dan lintang maksimum pada perletakan sederhana, telah di tabelkan .momen dan lintang maksimum sesuai dengan panjang L.
Dengan L =….
Maka moment dan lintang maksimum adalah :
Untuk satu jalur :
M maks = 602,5 Tm
D maks = 121,6 T
Untuk satu gelagar
M maks = 301,25 Tm
3Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
D maks = 60,8 T
ll.Menentukan momen dan lintang maksimum yang bekerja.
Koefisien kejut:
Koefisien kejut adalah koefisien yang harus dikalikan untuk menghitung beban hidup yang bekerja.
K = 1 +50 / (100 + L )
K = 1+50 / (100 + 15) = 1,417
Jadi momen dan lintang maks yang bekerja :
D maks = D beban mati + D satu gelagar +K =T…..=kg
M maks =M beban mati + M satu gelagar + K=Tm….= kg
Sehingga :
D maks = 21 + 60,8 x 1,417 = 115,911 t = 115.911 kg
M maks = 105 + 301,25 x 1,417 = 575,656 t = 57.565.600 kg cm
III . Menentukan dimensi pelat badan (web)
Dalam menentukan dimensi plat badan harus dijamin aman terhadap :
1. Aman terhadap lentur 2. Aman terhadap lipat karena geser 3. Aman terhadap kombonasi lentur geser 4. Panampang cukup ekonomis
1.Aman terhadap lentur
Syarat :
Apabila σ kr > σ ijin maka :
Dimana :
bp = hb = tinggi pelat badan
tb = tp = tebal pelat badan
4Desain jembatan kereta api plate girder
Hb / tb ≤ 8352 / √ σ kr
Hb / tb ≤ 8352 / √ σ ijin ijinijin
Tugas baja lanjut
karena tb dan hb belum diketahui, ambil σ kr = σ ijin = 1600 kg / cm2 setelah tb dan hb di ketahui harga σ kr dapat di check kembali sesuai dengan perkuatan yang dibuat.
Jadi :
hb / tb < 8352 / √ 1600
hb / tb < 208,8
2. Aman terhadap lipat akibat tekuk geser
Syarat :
Dimana:
bp = hb=tinggi pelat badan
tb = tp = tebal pelat badan
Jadi :
hb / tb < 3417 / √ 1600
hb / tb < 85.4
catatan :
apabila hb/ tb ≤ 60,maka pelat badan dapat dianggap aman terhadap lipat akibat tegangan geser sehingga pemerisaan terhadap lipat akibat teganggan geser sehingga pemeriksaan terhadap lipat pada gelagar pelat tidak diperlukan.
3. Penampang ekonomis
Syarat :
Dimana : M = momen maksimum
M maks = 57.565.600 kg cm
K = koefien hb / tp yang diasumsikan
Ambil K =85
σ ijin = tengangan ijin pelat badan = 1600 kg/ cm2
Jadi :
hb < 3 √ 3 (M maks kg cm ) (K) / (2 x σ ijin)
hb < 3√ 3 (57.565.600 kg cm) (85) /(2 x 1600 kg / cm2)
5Desain jembatan kereta api plate girder
hb / tb < 3417 / √ σ ijin ijinijin
hb < 3√MK / 2 σ ijin
Tugas baja lanjut
hb < 3√ 4.587259 cm3
hb < 166 cm
Dengan diperolehnya pesyaratan diatas di coba :
hb / tb = 200 /3 =65 → ok
disamping persyaratan diatas, AISC menyebutkan bahwa batassan hb /tb jika tidak pengaku vertical adalah :
hb/ tb < 980.000 / √2400 (2400 + 1157)
hb/tb < 335 →ok
IV. Menentukan dimensi pelat sayap / flens ( hs dan ts )
Luas flens ditentukan dengan :
Dimana :
Af = luas flens =hs x ts
σ maks = tegangan maks yang bekerja=σ ijin
Ab = luas badan = hb x tb
Sehingga :
Af = 57.565.600 kg cm / (1600 kg/cm2 x 200 cm) – (1/6 x 200 x 3)
Af = 179,8925 – 100
Af = 79,89 cm2
Dicoba hs= 75 cm
ts= 2 cm
Af = hs x ts = 75 x 2 = 150 cm
V. Check dimensi gelagar.
6Desain jembatan kereta api plate girder
hb = 200
tb = 3 cm
hb / tb < 980.00/ √ σ y (σ y + 1157
AF = M / ( σ maks x hb ) – 1/6 Ab
Af =79.9 cm2
Tugas baja lanjut
hb = 200 cm
tb = 3 cm tb h b ho = hb + ts h
hs = 75 cm
ts = 2 cm
ts
hs
Harus memenuhi .:
a. Tengangan yang terjadi memenuhi syarat (σ ijin dan τ ijin )b. Beban terpusat memenuhi syarat c. Lendutan memenuhi syarat (∆ terjadi < ∆ ijin )
1.Tengangan memenuhi syarat
a. Aman terhadap tengangan ijin (σ ijin)
σ terjadi < σ ijin =1600 kg / cm2
Dimana :
I = 2 ( 1/12 x hs x ts3 ) + 2(hs x ts) (ho / 2)2 + 1/12 tb hb3
I = 2 ( 1/12 x 75 x 8 ) + 2 ( 75 x 2 ) ((200+2)/2) + 1/12( 3 x 2003 )
I = 100 cm4 + 3.060.300 cm4 + 2.000.000 cm4
I = 5.060.400 cm4
W = 5.060.400 cm4 / 1/2 ( 202 )
W= 50.103 cm3
σ terjadi = (57.565.600 kg cm ) / (50.103)
σ terjadi= 1000 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 → ok……..
b.Aman terhadap tengan geser (τ ijin )
7Desain jembatan kereta api plate girder
σ = M maks / W
W = I 1/2 ho
I =2 Is + 2 As (ho/2)2 + 1/12 tb hb3
Tugas baja lanjut
τ maks yang terjadi < τ ijin = 0,58 x 1600 kg /cm2 = 928 kg/cm2
dimana :
S=Momen setengah bentang
S= jarak dari titik tengah x luas flens + jarak dari titik tengah x ½ luas badan
S=((200- 2)/2) x 130 x2 + ((200/2 – 2)/2) x 75 x 3
S= 48.015 cm3
Ddihitung dengan rumus :
τ = D / hb x tb
τ =115.911 kg / (200 x 3)
τ = 193 kg/cm2 < τ ijin = 928 kg/cm2
Dihitung dengan rumus τ = D x S / I x t
τ =( 115.911 x 48.015 ) / (5.060.400 x 3 )
τ = 366,6 kg/cm 2 < τ ijin = kg/cm2
Sehingga τ terjadi = 366,6 kg/cm 2 < τ ijin = kg/cm2 → ok………
2. Beban terpusat memenuhi syarat
Pada perletakan beban
Dengan syarat : c’ > d’ dan pada perletakan ambil c’ = d’
P = gaya terpusat yang bekerja
tb=tp = tebal badan / tebal pelat
c’ = panjang penyebaran (c’ = d’ )
d’ = jarak dari akhir bagian lurus badan ketepi luar flens = ts =a
a = tebal las = diambil = ts
ts d’
tb
8Desain jembatan kereta api plate girder
τ =D / hb x tb
P ≤ tb (c’ + d’) σ ijin
Tugas baja lanjut
data profil :
ts = 2 cm
tb = 3 cm
d’ = ts + a =2+ 2 =4 cm
c’ = d’ = 4 cm
maka beban terpusat yang bekerja adalah :
dianggap beban pada pola C yaitu P = 27 ton
P = 27 t < tb ( d’ + c’ ) σ ijin kg / cm2
P = 27 t < 3 cm ( 4 cm + 4 cm ) 1600 kg /cm2
P = 27000 kg < 38000 kg → ok…?
V I . Check Lendutan
Lendutan harus memenuhi syarat ∆ terjadi < ∆ ijin
Diketahui adalah pembebanan dengan pola a : beban bergerak terdiri dari beberapa geya terpusat (P) dan beban merata (q). karena ada lebih dari satu beban terpusat dan beban bergerak, kita dapat menentukan lendutan yang terjadi akiban beban terpusat untuk itu dipakai cara pendekatan untuk menentukan lendutan yang terjadi.
Pertama diperiksa besar momen maksimum yang terjadi lebih diakibatkan oleh beban terpusat atau beban merata . dalam hal ini momen maksimum yang terjadi = 57.565.600 kg cm diasumsikan oleh beban terpusat (P) kemudian dari momen maksimum ini dihitung balik besar (P) yang terjadi dan selanjutnya dihitung besar lendutan yang terjadi.
Maka
M maks = 57.565.600 kg cm
P = 4 Mmaks / L
P = 4 (57.565.600 kg cm) / 2000 cm
P = 115 kg
Setalah (P) dan (M maks ) di dapat, maka dicari pula lendutan yang terjadi :
9Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
∆ terjadi = 1/48 ( PL3 / EI )
∆ terjadi = 1/48 ( 115 kg x 2003 ) / ( 2,1 106 kg/cm2 x 5.060.400 cm4 )
∆ terjadi = 2,25 cm
Dalam perencanaan gelegar rangka baja untuk jembatan, lendutan harus lebih kecil dari 1/500 L supaya aman.
∆ ijin = 1/500 x 2000 cm = 4 cm
Jadi lendutan total ∆ = 2,25 cm < ijin =4 cm → ok…
VII. Rencanakan pengaku ( stiffener)
Pengaku terdiri dari :
a. Bearing stiffenerb. Intermediate stiffener
Bearing stiffener Intermediated stiffener
bp
Horizontal stiffener
Tumpuan
Jenis pelat penguatan :
Akan dipergunakan pelat penguat berupa pelat tipis baik pada tumpuan maupun pada antara.
Bearing stiffener (pengaku tum p uan)
ts Pelat badan
10Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
bs
bearing stiffener pada perletakan ujung bearing stiffener pada perletakan ujung tengah
dipergunakan rumus AISC :
Ae = P tumpuan / 0,9 σ y
σ y = tengangan leleh baja = 1,5 x σ ijin
P = gaya yang bekerja pada tumpuan
Ae = luas pelat bearing stiffener pada tumpuan
Ae = 115.911 kg / 0,9 x 2400 kg/cm2
= 53,6 cm2
Ae = 2 ( bs – a ) ts
ts = 2 cm
53,6= 2 ( bs – 2 ) 2
bs = 15,4 cm
ambil :
bs = 20 cm
ts = 2 cm
Intermediate stiffener ( pengaku antara )
Pengaku antara ( intermediate stiffener ) dipasang apabalia :
hb/tb > 260 → hb / tb = 200 / 3 = 67 → jadi tidak diperlukan pengaku antara
VII I . Rencanakan ikatan – ikatan / bracing ( bila di perlukan )
untuk gelegar pelat jembatan kereta api perlu dipasang ikatan angin ( bracing antara ) kedua gelangnya. Pemasnagan ikatan angin menjamin stabilitas dari gelegar.
Besar dan dimensi ikatan angin ditentukan oleh gaya lateran yang bekerja yaitu gaya ANGIN.
Beban gaya angin diasumsikan sebesar q = 150 kg/m2 dan bekerja pada sisis kereta api.
11Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
3.500 mm
350 mm
200 cm
Gaya angin = 150 kg/m2
Gaya yang terjadi adalah :
a. Tekanan angin pada kereta api = 150 kg/m2 x 3,5 m = 525 kg/m
b. Tekanan angin pada gelegar pelat depan = 150 x (2 m + 0,35 m )=352,5 kg/m
c. Tekanan angin pada gelegar pelat belakang = 25% x gellegar depan= 25% x 352,5 kg/m = 88,1 kg/m
d. Racking force ( gaya akibat gerakan Ka ) = diambil =600 kg/m
Jumlah gaya lateral = 1.566 kg/m
Gaya lateral ini akan ditahan oleh ikatan angin ( bracing ) yang dipasang sepanjang gelegar pelat. Maka coba lagi panjang gelegar pelat menjadi 7,5 panel sehingga akan dapat memasangnya dengan baik.
Jadi panjang panel satu panel adalah : 20 m / 7,5 panel = 2,67 m per panel
P4 P3 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P1
1,2
12Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
A B 2,67 1,335
20 m
Besar gaya P1, P2, P3, P4 :
P1 = 1,335 x 1.566 kg = 2.090 kg
P2 = 2,670 x 1.566 kg = 4.181 kg
P3 = 2,00 x 1,566 kg = 3.136 kg
P4 = 0,667 x 1.566 kg = 1.045 kg
Gaya perletakan :
RA = RB = 1.566 kg x 20/2 =15.660 kg
Panjang ikatan lateral :
L = √ ( 1,3352 + 1,222 ) =1,80 m
Gaya lateral maksimum yang bekerja pada ikatan akan terjadi di A sigma vertical = 0
15.660 – 1.045 – 1,2 / 1,80 x PA =0
PA = 21.923 kg ( gaya ini akan dipergunakan untuk mendesain bracing )
Coba batang siku :
130 x 130 x12
A = 30 cm2
I= 3,97
Kelangsingan batang λ = LK / I
LK = L = 1,80 m
λ = 1,80 / 3,97 = 45
Tabel factor tekuk untuk BJ 37
λ =45 → ω = 1,244
Check tengangan yang bekerja :
ω N/A < σ ijin = 1600 kg/cm2
13Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
1,244 x 21.923 / 30 < 1600
909,074 < 1600 → OK ..!
IX. Rencanakan perletakan
Untuk gelegar gedung pada umumnya perletakan dilakukan dengan sambungan baut atau achor (angkur).
X. Gambar – gambar :
Gambar 1. Sambaungan baut atau angkur pada penyambungan
TABEL PEMBEBANAN KERETA API
14Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
TABEL BEBAN MATI (pendekatan)
PADA SIMPEL DAN CONTINOUS BEAM
Rumus pendekatan :
G = 0,5 + 0,08 L
Simple beam Continous beam (pendekatan)
L
(m)
G (t/m/jalur)
(0,5+0,08 L)
G
(t/m/gelegar)
Mo
(Tm)
(1/8 ql2)
Do
(T)
(1/2 ql)
Ro (t)
(ql)
Mmax
(tm)
(0,8 Mo)
Dmax
(t)
(1,15 Do)
Rmax
(t)
(1,2 Ro)
3
4
5
6
7
8
9
10
0,74
0,82
0,90
0,98
1,06
1,14
1,22
1,30
0,37
0,41
0,45
0,49
0,53
0,57
0,61
0,65
0,42
0,82
1,41
2,21
3,25
4,56
6,18
8,13
0,555
0,82
1,125
1,47
2,21
3,25
4,56
6,18
1,11
1,64
2,25
2,94
3,71
4,56
5,49
6,503
0,33
0,66
1,13
1,76
2,60
3,65
4,94
6,50
0,64
0,94
1,29
1,69
2,13
2,13
2,62
3,16
1,33
1,97
2,70
3,53
4,45
5,47
6,59
7,80
TABEL BEBAN ANGIN untuk KA
PADA SIMPLE DAN CONTINOUS BEAM
Beban angin Simple beam Continous beam (pendekatan)
L
q= 0,766
Mo
(Tm)
Do
(T) Ro (t)
Mmax
(tm)
Dmax
(t)
Rmax
(t)
15Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
t/m
pergelager (1/8 ql2) (1/2 ql) (ql) (0,8 Mo) (1,15 Do)
(1,2 Ro)
3
4
5
6
7
8
9
10
0,766
0,766
0,766
0,766
0,766
0,766
0,766
0,766
0,86
1,53
2,39
3,45
4,69
6,13
7,76
9,58
1,149
1,532
1,915
2,298
2,681
3,064
3,444
3,83
2,30
3,06
3,83
4,60
5,36
6,13
6,89
7,66
0,69
1,23
1,92
2,76
3,75
4,90
6,20
7,66
1,32
1,76
2,20
2,64
3,08
3,52
3,96
4,40
2,76
3,68
4,60
5,52
6,43
7,35
8,27
9,19
Angin
150 kg/m2
3,5m
1,2 m q
Dimana :
q= M/I = (1/2 (150) (3,5 x 3,5) / 1,2 = 7,66 kg/m
16Desain jembatan kereta api plate girder
Tugas baja lanjut
TABEL BEBAN HIDUP untuk Kereta Api
PADA CONTINOUS BEAM
Khusus untuk skema beban hidup VOSB 63
D max
M max R max
3 susunan beban hidup menurut VOSB 63 adalah :
17Desain jembatan kereta api plate girder
Contnous beam
L
(m)
M max
(Tm)
D max
(t)
R max
(t)
3
4
5
6
7
8
9
10
18
30
46
63
83
107
130
154
42
52
59
67
73
79
85
90
64
78
90
102
113
123
133
143
top related