BAB VI PERENCANAAN DETAIL STRUKTUR JEMBATAN
6.1. Analisis Struktur
6.1.2. Analisa menggunakan software SAP2000
Untuk analisa struktur jembatan rangka baja dengan software SAP2000, struktur dimodelkan 3D dengan bentang 70 m, lebar 15 m. Struktur rangka dan gelagar lantai dimodelkan sebagai elemen frame. Tumpuan yang digunakan yaitu sendi untuk bagian bawah, dan rol untuk bagian sambungan dengan jalan.
Gambar 6.17 Denah Lantai Jembatan (Sumbu X – Y)
Gambar 6.18 Tampak Samping Jembatan (Sumbu Y - Z)
Gambar 6.19 Pemodelan Rangka Jembatan (tampak 3D)
Adapun define material jembatan yaitu sebagai berikut:
Gambar 6.20 Define Material Baja BJ55 & Beton F'c 30 5 m 70 m 1.5 m 1.5 m 1.5 m 1.5 m 1.5 m 1.5 m 1.5 m 1.5 m 70 m 8,63 m 12 m 5 m
Profil baja dan kabel yang digunakan didefinisan sebagai berikut:
Gambar 6.21 Frame Properties (Satuan mm)
Adapun untuk deck beton (lantai jembatan) yang diinput di SAP2000 yaitu sebagai berikut :
Selanjutnya yaitu pemodelan kabel, yaitu pada menu draw > Draw Frame
/ Cable Element, dipilih joint ke joint yang akan dihubungkan dengan
kabel. Lalu muncul jendela berikut diklik Ok.
Gambar 6.23 Cabel Capacity
Setelah itu, dilakukan assign frame dan local axes sehingga diperoleh design menggunakan extrude view sebagai berikut :
Gambar 6.24 Design Jembatan ( IWF 900 x 300 Ungu; IWF 500 x 200 Biru Muda; IWF 400 x 200 Biru Tua, Kabel 70 Biru, Plat Beton 250
6.1.2.2. Pembebanan
Untuk memberikan pembebanan pada model struktur dengan SAP2000 maka diperlukan beberapa tahapan, yaitu:
A.Membuat Load Pattern
Load Pattern digunakan untuk mengklasifikasikan beban agar
memudahkan untuk memberikan faktor beban saat melakukan kombinasi pembebanan.
Gambar 6.25 Define Load Pattern
B. Input Pembebanan 1. Beban mati struktur
Berat sendiri dianalisa otomatis oleh SAP2000 dengan adanaya nilai 1 selfweight multiplier pada load pattern.
2. Berat mati tambahan
Beban trotoir, railing, & ME diinput sebagai beban garis ke gelagar melalui Assign > Frame Load > Distributed, beban aspal & air hujan diinput sebagai beban area ke deck beton melalui Assign >
Area Load > Uniform Shell, untuk beban tiang listrik diinput
sebagai beban titik ke joint di pinggir kanan kiri jembatan melalui
Gambar 6.26 Beban Trotoir 12,5 kN/m
Gambar 6.27 Beban Railing 34,67 kN/m
Gambar 6.29 Beban Aspal 224 kg/m2
Gambar 6.30 Beban Air Hujan 50,1 kg/m2
Gambar 6.31 Beban Tiang Listrik 5 kN
3. Berat lalu lintas
Beban lalu lintas sebagai beban hidup bergerak dianalisis dengan SAP berdasarkan tahapan sebagai berikut :
a. Menetapkan Lanes
Lane adalah lajur kendaraan yang diterapkan pada pemodelana struktur jembatan, Pada saat penentuan posisi gelagar memanjang, sebaiknya juga mempertimbangkan terhadap posisi as jalur sehingga bisa didapatkan pemodelan sebagai berikut (checklist frame labels pada Display Options for Active Windows) dimana yang ditandai merah merupakan gelagar yang akan ditempai Lanes.
Gambar 6.32 Menentukan Gelagar yang menjadi As Jalur
Berdasarkan gambar VI.32, sumbu 2, 3, & 4 digunakan sebagai lajur (lane) 1 sedangkan sumbu 6, 7, & 8 sebagai lajur (lane) 2.
Tabel 6.9 Definisi Lane pada Sumbu
Sumbu Lane (Lajur) Lebar Lajur (Lane) (m)
2 2C 0,75 3 2B 1.5 4 2A 2.25 6 1C 2.25 7 1B 1.5 8 1A 0,75
Selanjutnya, mendefinisikan Lanes melalui fitur Define > Bridge
Loads > Lanes > Add New Lane Defined from Frames Setelah
muncul jendela Lane Data, label (angka) yang ditunjukkan sebagai Lane 1 pada gambar 6.31 dimasukkan secara berurutan dengan Edge (pinggir jembatan) sebagai exterior.
b. Menetapkan Vehicle.
Vehicle didefinisikan sebagai Wheel Load dan Lane Load. Wheel
Load didefinisikan melalui fitur Define > Bridge Loads >
Vehicles > Add Vehicles Setelah muncul jendela Standart
Vehicle Data, pada Vehicle Type dipilih Hsn-44, selanjutnya
Convert To General Vehicle > Modify/Show Vehicle, setelahnya
edit pada General vehicle Data seperti pada gambar berikut.
Gambar 6.34 Mendefinisikan Wheel Load
Lane Load didefinisikan melalui fitur Define > Bridge Loads >
Vehicles > Add Vehicles Setelah muncul jendela Standart
Vehicle Data, pada Vehicle Type dipilih Hsn-44L, selanjutnya
Convert To General Vehicle > Modify/Show Vehicle, setelahnya
edit pada General vehicle Data seperti pada gambar berikut.
Gambar 6.35 Mendefinisikan Lane Load
c. Menetapkan Vehicle Classes
Vehicle Classes (group) bisa berisi lebih dari satu vehicle yang
akan beraksi bergantian pada model struktur jembatan, yaitu melalui fitur Define > Bridge Loads > Vehicles Classes > Add
New Class.
Gambar 6.36 Add Vehicle Data
d. Menetapkan Moving Load Cases
Moving Load dimasukkan ke Load Cases untuk menandai Vehicle Classes yang akan bekerja pada jalur atau Lanes dalam
berbagai kombinasi, yaitu dengan fitur Load Cases > Add New
Load Case setelah muncul Load Cases Data – Moving Load pilih
Moving Load pada Load Cases Type.
Gambar 6.38 Lane Load Cases
4. Beban akibat gaya Rem
Beban akibat rem diinput sebagai beban terpusat ke setiap titik (joint) pertemuan galagar memanjang & melintang melalui Assign >
Joint Load > Forces.
Gambar 6.40 Input Beban Rem 4,027 kN
5. Beban pelajan kaki
Beban pejalan kaki diinput sebagai beban garis pada galagar memanjang yang paling pinggir melalui Assign > frame Load >
Distributed.
Gambar 6.41 Beban Pejalan Kaki 3 kN/m
6. Beban angin
Beban angin kanan diinput sebagai beban garis pada rangka sisi kanan 1,985 kN/m, rangka sisi kiri 0,992 kN/m, & angin pengaruh kendaraan pada memanjang penyaluran dari kendaraan 1,926 kN/m. Beban angin dimasukkan melalui Assign > frame Load >
Gambar 6.42 Beban Angin Kanan
Gambar 6.43 Beban Angin Kiri
7. Beban temperature
Temperature diterima oleh frame (rangka baja). Beban dimasukkan dengan memilih semua frame, Assign > frame Load > Temperature dan dimasukkan temperature 7° C sesuai hasil perhitungan sebelumnya.
Gambar 6.45 Input Temperature Load
Gambar 6.46 Beban Temperature
8. Beban gempa
Berdasarkan Gambar VI.7, didapat data periode dan percepatan gempa sehingga diperoleh Tabel VIVI.8 , selanjutnya data pada table tersebut dimasukkan melalui Define > Function > Response
Spectrum. Pada Choose Function Type to Add dipilih user, dan
Gambar 6.47 Insert Quake Period and Acceleration
Setelah itu, beban gampa disesuaikan load case nya untuk response spectrum baik gempa arah x dan y, yaitu melalui Define > Load
Case, lalu dipilih Load Case untuk modal dan gempa dan
disesuaikan seperti gambar.
Gambar 6.49 Edit Load Case GEMPA X
Scale factor pada gambar VI.52 & VI.53 didapat dari perhitungan sebagai berikut.
g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/det2 Ie = Faktor keutamaan gempa = 1,0
R = Koefisien modifikasi respons = 8,0 Scale Factor =� × ��
� = 9,81 ×
1
8= 1,22625
C.Membuat Load Combination
Load Combination dibuat untuk memuat kombinasi pembebanan dari berbagai Load Case dan Load Pattern yang digunakan. Dalam hal ini disesuaikan dengan Tabel II.18 Sehingga diperoleh kombinasi sebagai berikut. a. Kuat I 1,1 MS + 1.3 MA + 1,8 (TT + TD + TB + TD) + 1,2 EUN b. Kuat II 1,1 MS + 1,3 MA + 1,4 (TT + TD + TB + TD) + 1,2 EUN c. Kuat IIIA
1,1 MS + 1,3 MA + 1,4 EWS Kanan + 1,2 EUN
d. Kuat IIIB
1,1 MS + 1,3 MA + 1,4 EWS Kiri + 1,2 EUN
e. Kuat IV
1,1 MS + 1,3 MA + 1,2 EUN
f. Kuat VA
g. Kuat VB
1,1 MS + 1,3 MA + 0,4 EWS Kiri + 1,0 EWL+ 1,2 EUN
h. Ekstrem IA 1,1 MS + 1,3 MA + 0,5 (TT + TD + TB + TD) + 1,0 EQX + 0,3 EQY i. Ekstrem IB 1,1 MS + 1,3 MA + 0,5 (TT + TD + TB + TD) + 1,0 EQY + 0,3 EQX j. Daya Layan IA 1,0 MS + 1,0 MA + 1,0 (TT + TD + TB + TD) + 0,3 EWS Kanan + 1,0 EWL + 1,2 EUN k. Daya Layan IB 1,0 MS + 1,0 MA + 1,0 (TT + TD + TB + TD) + 0,3 EWS Kiri + 1,0 EWL + 1,2 EUN l. Daya Layan II 1,0 MS + 1,0 MA + 1,3 (TT + TD + TB + TD) + 1,2 EUN
m.Daya Layan III
1,0 MS + 1,0 MA + 0,8 (TT + TD + TB + TD) + 1,2 EUN
n. Daya Layan IVA
1,0 MS + 1,0 MA + 0,7 EWS Kanan + 1,2 EUN
o. Daya Layan IVB
1,0 MS + 1,0 MA + 0,7 EWS Kiri + 1,2 EUN
p. Fatik
6.1.2.3. Analisa Kapasitas Struktur A.Run Analisis SAP2000
Setelah dilakukan pemodelan, pembebanan, selanjutnya analisisnya, yaitu dengan fitur Analyze > Run Analysis atau dengan menekan F5.
Gambar 6.51 Axial Forces Kuat I
Gambar 6.52 Shear 2-2 Kuat I
Gambar 6.54 Moment 2-2
Gambar 6.55 Moment 3-3
B. Ceck Structure (Design)
Untuk menganalisa kapasitas struktur dengan program SAP2000 maka fitur yang akan digunakan adalah fitur Steel Frame Design. Design Preference yang digunakan adalah AISC LRFD 99. Untuk faktor reduksi pada pengaturan preference, kita masih menggunakan pengaturan default dari SAP2000, karena sesuai dengan faktor reduksi yang terdapat dalam SNI T-03-2005 tentang perencanaan struktur baja untuk jembatan.
Dengan standar di atas, SAP2000 akan mengkalkulasi rasio tegangan dari tiap penampang komponen struktur atas jembatan rangka baja. Apabila diketemukan frame yang mengalami overstress atau berwarna merah, diberikan perlakuan khusus berupa pemberian pengaku (stiffner).
Gambar 6.56 Stell Frame Design Overwrites
Pada gambar di atas, Unbraced Legth Ratio (Minor, LTB) digunakan untuk memberikan pengaku, untuk pengaku yang membagi frame menjadi 2 bagian yang sama panjang maka dimasukan 0.5, sedangakan untuk pengaku yang membagi frame menjadi 2 bagian yang sama panjang maka dimasukan 0.333, dan seterusnya. Adapun hasil check of structure dari SAP2000 setelah diberi pengaku adalah sebagai berikut.
Gambar 6.58 Strees Ratio Potongan 2
Gambar 6.59 Strees Ratio Gelagar Lantai
Gambar 6.60 Strees Ratio Keseluruhan
6.2. Pendimensian Komponen Jembatan
