Jembatan Kereta Api Sindur P. Mangkoesoebroto Irwan Kurniawan
PEMBEBANAN PADA STRUKTUR I. Berdasarkan Rencana Muatan 21
1. Beban hidup
Sebagai beban bergerak dianggap suatu susunan kereta api terdiri dari dua lokomotif dengan tender seperti terlihat pada gambar di bawah ini:
Jumlah total 168 ton atau 8.75 ton/meter
Bila dengan kereta/ gerobak yang banyaknya tidak tertentu maka konfigurasinya adalah sebagai berikut:
Jumlah 24 ton atau 5 ton/meter
Jika hanya ada 6 atau 7 gandar yang dapat tempat dalam perhitungan maka berat muatan gandar harus ditambah sampai 15 ton.
Jika hanya ada 5 gandar yang dapat tempat dalam perhitungan maka berat muatan gandar harus ditambah sampai 17 ton.
Jika hanya ada 3 gandar yang dapat tempat dalam perhitungan maka berat muatan gandar harus ditambah sampai 18 ton.
120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 ton 1920 cm Lokomotif Tender 240 120 120 120 120 120 120 120 15 15 15 15 15 15 15 120 120 120 120 17 17 17 17 17 120 18 120 18 18 120 240 120 12 12
Jembatan Kereta Api
Sindur P. Mangkoesoebroto
Irwan Kurniawan
2
Jika hanya ada 2 gandar yang dapat tempat dalam perhitungan maka berat muatan gandar harus ditambah sampai 19 ton.
Jika hanya ada 1 gandar yang dapat tempat dalam perhitungan maka berat muatan gandar harus ditambah sampai 20 ton.
Dari skema beban gandar di atas, maka untuk desain beban pilih konfigurasi beban yang akan memberikan reaksi terbesar bagi perhitungan.
2. Koefisien impak
Beban hidup diatas harus dikalikan dengan koefisien impak yang besarnya ditentukan dengan formula: I=1,3+[27,5/(L+50)]. L adalah panjang bentang komponen struktur yang sedang diperhitungkan. Tidak ada pembatasan nilai maksimum untuk koefisien impak.
3. Gaya menjauhi titik pusat (gaya sentrifugal)
Pada jembatan-jembatan yang berada dalam kelengkungan, harus diperhitungkan pengaruh gaya sentrifugal tekanan gandar yang besarnya ditentukan dengan formula: K = A*V2/(127*R)
Dimana:
K = gaya menjauhi titik pusat yang bekerja pada rel sisi luar (ton) A = tekanan gandar (ton)
V = kecepatan (km/jam)
R= jari-jari kelengkungan (meter)
Gaya ini tidak dikalikan dengan koefisien impak.
Gaya ini dianggap mempunyai titik tangkap pada sebuah bidang yang letaknya: Pada sepur 1,435 meter, setinggi 1,75 meter diatas kepala rel
Pada sepur 1,067 meter, setinggi 1,50 meter diatas kepala rel
4. Tegangan-tegangan yang disebabkan oleh temperatur
Tegangan-tegangan akibat perubahan temperatur perlu diperhatikan bila temperatur melewati 35oC atau kurang dari 15oC.
5. Beban angin
Tekanan angin dianggap sebagai beban merata, tanpa koefisien impak, bekerja dalam arah horisontal, sebesar 100 kg/m2. Sedangkan luas bidang yang harus diperhitungkan terkena angin adalah sebagai berikut:
a. Jembatan rangka
Luas bidang yang terkena angin adalah 1,5 luas komponen rangka + luas lantai jalan (lihat butir c) dan luas beban hidup (lihat butir d). Jumlah ini dapat dikurangi dengan
120
19 19
Jembatan Kereta Api
Sindur P. Mangkoesoebroto
Irwan Kurniawan
3
bagian lantai jalan dan bagian beban hidup yang mungkin tertutup untuk komponen rangka.
b. Jembatan balok pelat berdinding penuh
Luas bidang yang terkena angin adalah luas bidang satu balok utama + luas lantai jalan (lihat butir c) yang mungkin muncul diatasnya dan luas beban hidup (lihat butir d).
c. Luas lantai jalan
Yang dimaksud dengan lantai jalan adalah balok-balok melintang dan memanjang, bantalan-bantalan beserta rel kereta api.
d. Beban hidup
Luas bidang beban hidup yang terkena oleh angin diambil sebagai berikut:
Pada sepur 1,435 meter = luas bidang persegi empat dengan tinggi 3,5 meter yang titik beratnya 1,75 meter diatas kepala rel.
Pada sepur 1,067 meter = luas bidang persegi empat dengan tinggi 3 meter yang titik beratnya 1,5 meter diatas kepala rel.
6. Gaya lateral karena tekanan lokomotif
Harus diperhitungkan gaya lateral yang diakibatkan oleh lokomotif terhadap jembatan, sebagai gaya horizontal, S. Besar arah dan titik tangkap S sesuai tabel dibawah. Tekanan angin dan gaya lateral yang disebabkan oleh lokomotif dianggap tidak dapat terjadi bersama-sama.
Gaya horizontal, S, disebabkan oleh lokomotif Gaya S
Jembatan kereta
api Besar A r a h Titik tangkap
Lurus
10 A S= maks
Tegak lurus pada sumbu memanjang
jembatan dan seperti juga halnya
pada tekanan angin, bekerja dalam 2 arah Lengkungan R ≥ 900 150<R< 900 R ≤ 150 10 A S= maks
(
R 150)
750 A S= maks − S = 0 Sejajar dengan gaya menjauhi titik pusat dan seperti juga halnyapada tekanan angin, bekerja
dalam 2 arah
Pada tinggi kepala rel ditempat yang
paling membahayakan
untuk masing-masing batang
Amaks = muatan gandar yang terbesar (tidak dengan koefisien impak), yang ada dalam gandar lokomotif.
R = Jari-jari kelengkungan dalam meter.
7. Gaya rem
Pengaruh gaya rem harus diperhitungkan untuk jembatan dengan bentang 20 m atau lebih. Besarnya gaya rem ialah 1/6 berat lokomotif dan 1/10 berat kereta (semua kereta dimuati penuh), yang membebani jembatan dimana koefisien impak tidak diperhitungkan.
Jembatan Kereta Api
Sindur P. Mangkoesoebroto
Irwan Kurniawan
4 8. Ruang Bebas
Batas I: untuk jembatan dengan kecepatan sampai 60 km/jam
Batas II: untuk ‘viaduk’ dan terowongan dengan kecepatan sampai 60 km/jam dan untuk jembatan tanpa pembatasan kecepatan
Batas III: untuk ‘viaduk’ baru dan bangunan lama kecuali terowongan dan jembatan
Batas IV: untuk lintas kereta listrik
II. Berdasarkan American Railway Engineering Association (AREA) 1. Gaya yang Bekerja
Perencanaan jembatan harus memperhitungkan beban dan gaya-gaya seperti yang tertulis di bawah ini:
- Beban mati - Beban hidup - Beban impak - Beban angin 300 ≤ R ≤ 3000 m BELOK KE KANAN 1067 1000 1000 1300 1300 1530 1600 R < 3000 m 2050 1950 1950 2550 1100 + 4500 + 4700 + 5000 + 5900 + 6200 1300 1950 1950 + 6045 + 4845 + 4320 + 4200 + 1000 + 750 + 450 + 200 + 40 0 PERMUKAAN R R > 3000 m PADA JALAN REL LENGKUNG: BELOK KE KIRI Batas IV Batas III Batas II Batas I Tinggi kawat aliran listrik terbesar
Jembatan Kereta Api
Sindur P. Mangkoesoebroto
Irwan Kurniawan
5
- Beban sentrifugal
- Beban-beban lateral lainnya - Beban-beban longitudinal lainnya
2. Beban Hidup
a. Rekomendasi beban hidup dalam lb per sumbu dan trailing load dalam lb per linier ft untuk tiap track adalah berupa beban Cooper E - 80, yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini:
Jadi beban Cooper E-80 ini terdiri dari beban terpusat sepanjang 2 lokomotif dan ruang kosong yang tersisa diisi dengan beban merata.
Catatan mengenai proses penempatan posisi beban:
a. Perencana diharapkan dapat menempatkan beban hidup sehingga menimbulkan reaksi maksimum.
b. Untuk anggota yang menerima beban lebih dari satu track, maka desain beban hidup adalah sebagai berikut:
- Untuk dua track, beban hidup diletakkan secara penuh di atas dua track tersebut - Untuk tiga track, beban hidup diletakan secara penuh di dua track dan
satu-setengah di atas track yang lain - Dst. Lihat AREA 1.3.3
Pemilihan tipe pembebanan track dari jenis-jenis desain beban hidup seperti yang telah disebutkan di atas diambil melalui kriteria tipe pembebanan yang akan menghasilkan reaksi maksimum.
3. Tipe Deck
Struktur deck jembatan kereta api dapat dibagi menjadi dua tipe yaitu: 1. Open deck structures.
2. Ballasted deck structures.
4. Beban Impak
Untuk open deck bridges persentase beban impak ditentukan dengan formula di bawah ini:
a. Untuk Rolling equipment tanpa hammer blow (diesel, lokomotif listrik, tenders dst):
• Jika L kurang dari 80 ft 100/S + 40 - 3L2/1600 • Jika L lebih dari 80 ft
100/S + 16 + 600/(L-30)
b. Untuk Rolling equipment dengan hammer blow:
1. Untuk bentangan berupa balok, stringers, girders maka: • Jika L kurang dari 100 ft
80 ,000 80 ,0 00 80 ,0 00 80 ,000 80 ,000 80 ,000 80 ,000 80 ,000 40 ,000 40 ,000 52 ,000 80,000 52 ,000 52 ,0 00 52 ,0 00 52 ,000 52 ,000 52 ,000 52 ,000 8’ 5’ 5’ 5’ 9’ 5’ 6’ 5’ 8’ 8’ 5’ 5’ 5’ 9’ 5’ 6’ 5’ 5’
Jembatan Kereta Api
Sindur P. Mangkoesoebroto
Irwan Kurniawan
6 Rel Bantalan Gelagar memanjang 100/S + 60 - L2/500 • Jika L lebih dari 100 ft100/S + 10 + 1800/(L-40)
2. Untuk bentangan berupa rangka batang, maka: • Jika L kurang dari 100 ft
100/S + 15 - 4000/(L + 25)
S = jarak (ft) antar as sebuah atau satu grup longitudinal beam, girder atau rangka.
L = panjang (ft) as ke as dari pendukung stringers, transverse beam tanpa stringers, longitudinal girders dan rangka (main members)
5. Ruang Bebas Jembatan Kereta Api