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 : 12 mm

Tebal Plate minimum

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 MEng.

Rokhman,

ST.

Penyelesain : 1. Tentukan beban yang bekerja a. Beban mati (berat sendiri) b. Beban hidup 1 Desain 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 geser c. Aman terhadap kombinasi lentur dan geser d. Penampang cukup ekonomis 1. Rencanakan dimensi pelat sayap /fleng (hs dan ts) 2. Check dimensi yang diperoleh a. Tegangan yang terjadi memenuhi syarat ( ijin dan ijin) b. Beban terpusat memenuhi syarat c. Lendutan memenuhi syarat ( terjadi < ijin ) 1. Rencanakan ikatan (bracing) bila diperlukan 2. Disain perletakan 3. Gambar

l.Mentukan beban yang bekerja Beban mati (berat sendiri)Beban mati terdiri dari : Berat Berat Berat Berat Berat rel bantalan gelegar pelat ikatan-ikatan (bracing) 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 Desain jembatan kereta api plate girder

2

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 P = 15 T Q = 8 T/M 1,5 12 m

1,5 1,5 4,5 P =25 T

4,5

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 Desain jembatan kereta api plate girder

3

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. 2. 3. 4. Aman terhadap lentur Aman terhadap lipat karena geser Aman terhadap kombonasi lentur geser Panampang cukup ekonomis

1.Aman terhadap lentur Syarat : Hb / tb 8352 / kr Apabila kr > ijin maka : Hb / tb 8352 / ijin ijinijin

Dimana :

bp = hb = tinggi pelat badan tb = tp = tebal pelat badan 4 Desain jembatan kereta api plate girder

Tugas baja lanjut karena tb dan hb belum diketahui, ambil kr = ijin = 1600 kg / cm2 setelah tb dan hb di ketahui harga 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: hb / tb < 3417 / ijin ijinijin

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 : hb < 3MK / 2 ijin

Dimana :

M = momen maksimum M maks = 57.565.600 kg cm K = koefien hb / tp yang diasumsikan Ambil K =85 ijin = tengangan ijin pelat badan = 1600 kg/ cm2

Jadi : hb 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 8 Desain jembatan kereta api plate girder

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 ) ijin kg / cm2 P = 27 t < 3 cm ( 4 cm + 4 cm ) 1600 kg /cm2 P = 27000 kg < 38000 kg ok?

VI. Check LendutanLendutan 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 P P = 4 Mmaks / L = 4 (57.565.600 kg cm) / 2000 cm = 115 kg

Setalah (P) dan (M maks ) di dapat, maka dicari pula lendutan yang terjadi : 9 Desain 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 stiffener b. 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 tumpuan) ts Pelat badan

10

Desain jembatan kereta api plate girder

Tugas baja lanjut bs

bearing stiffener pada perletakan ujung perletakan ujung tengah dipergunakan rumus AISC : Ae = P tumpuan / 0,9 y y = tengangan leleh baja = 1,5 x ijin P = gaya yang bekerja pada tumpuan

bearing stiffener pada

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

VIII. 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. Desain jembatan kereta api plate girder 11

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 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 P1 P3 P2 P2 P2 P2 P2 P2 = 1.566

1,2

12

Desain jembatan kereta api plate girder

Tugas baja lanjut A 2,67 1,335 20 m B

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 = LK / I LK = L = 1,80 m = 1,80 / 3,97 = 45 Tabel factor tekuk untuk BJ 37 =45 = 1,244 Check tengangan yang bekerja : N/A < ijin = 1600 kg/cm2 13 Desain 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 API14 Desain jembatan kereta api plate girder

Tugas baja lanjut

TABEL BEBAN MATI (pendekatan) PADA SIMPEL DAN CONTINOUS BEAMRumus pendekatan : G = 0,5 + 0,08 L Simple beam L G (t/m/jalur) G Mo (Tm) (m) (0,5+0,08 L) (t/m/gelegar) (1/8 ql2) (1/2 ql) (ql) (0,8 Mo) (1,15 Do) (1,2 Ro) Do (T) Ro (t) Continous beam (pendekatan) Mmax (tm) Dmax (t) Rmax (t)

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 BEAMBeban angin L q= 0,766 Mo (Tm) Simple beam Do (T) Ro (t) Continous beam (pendekatan) Mmax (tm) Dmax (t) Rmax (t)

15

Desain 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

16

Desain jembatan kereta api plate girder

Tugas baja lanjut

TABEL BEBAN HIDUP untuk Kereta Api PADA CONTINOUS BEAMKhusus untuk skema beban hidup VOSB 63Contnous beam L M max D max R max D max

(m)

(Tm)

(t)

(t) M max R max

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

3 susunan beban hidup menurut VOSB 63 adalah :

17

Desain jembatan kereta api plate girder