41 BAB III
METODE PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir Perencanaan
Untuk mempermudah dalam memahami proses perancangan jembatan baja canai dingin “Jembatan Tudang Sipulung”, maka akan disajikan diagram alir perencanaan pada Gambar 3.1 berikut ini:
3.2 Metodologi Perencanaan
Perencanaan ini dikerjakan dengan metodologi yang sesuai dengan diagram alir perencanaan, agar hasil yang didapatkan nantinya dapat dipertanggung jawabkan kebenaran dan keasliannya. Metodologi yang digunakan diantaranya sebagai berikut:
3.2.1 Pengumpulan Data
Proses ini diawali dengan pengumpulan dasar teori perencanaan, kriteria perancangan yang berdasarkan panduan KJI ke-XIV tahun 2018, spesifikasi material hingga peraturan yang digunakan sebagai acuan perencanaan.
3.2.1.1 Panduan KJI 2018
Desain model jembatan yang dibuat merupakan representasi dari jembatan sebenarnya, berdasarkan panduan KJI ke-XIV tahun 2018 kategori jembatan model pejalan kaki menggunakan canai dingin desain jembatan model ini dibuat dengan skala 3:1. Data jembatan canai dingin yang digunakan untuk perencanaan jembatan tersaji pada Tabel 3.1.
Tabel 3. 1 Data Jembatan Model Data Jembatan
Tipe Jembatan Deck Type Truss
Panjang Bentang Jembatan 4,3 m
Panjang As Bentang Jembatan 4 m
Tinggi Jembatan 0,6 m
Lebar Jembatan 0,9 m
Jumlah Segmen 1 (satu)
Tebal Lantai 0,01 m
Fungsi Jembatan Pejalan Kaki
Material yang digunakan Baja Canai Dingin
Alat Sambung Sekrup (12-14x20 mm)
Sumber: Panduan KJI 2018
Untuk data material dan alat sambung yang digunakan dalam perencanaan jembatan model disajikan pada Tabel 3.2 dan Tabel 3.3.
Tabel 3. 2 Data Material Baja Canai Dingin
Data Material Jembatan Model
Mutu Baja Canai Dingin G550
Berat Jenis 7850 kg/m3
Tegangan Leleh (fy) 0,9 x 550 MPa = 495 MPa* Tegangan Putus (fu) 0,9 x 550 MPa = 495 MPa*
Tebal Profil 0,75 mm
Modulus Elastisitas 200.000MPa
Modulus Geser 78.419 MPa
Angka Poisson 0,3
Keterangan: *Baja canai dingin mutu G550 dengan ketebalan kurang dari 1 mm dapat digunakan dalam syarat perencanaan menggunakan 90% dari tegangan leleh (fy) dan tegangan tarik (fu)
Sumber: SNI 7971:2013
Tabel 3. 3 Data Alat Sambung pada Jembatan Jembatan Model
Sekrup
Diameter Ulir 12 mm
Jumlah Ulir per Inch 14 TPI
Panjang 20 mm
Kuat Geser Rata-rata 2000 lbs Kuat Tarik Minimum (fu) 2778 lbs
Kuat Torsi Minimum 92 lbs
3.2.1.2 Studi Literatur
Studi literatur yang digunakan sebagai acuan dasar dalam perancangan jembatan model pejalan kaki menggunakan baja canai dingin “Jembatan Tudang Sipulung” adalah sebagai berikut:
a. SNI 7971 : 2013 tentang Struktur Baja Canai Dingin b. SNI 1725 : 2016 tentang Pembebanan Jembatan c. SNI 1729 : 2013 tentang Struktur Baja
d. Panduan Kompetisi Jembatan Indonesia Ke – XIV tahun 2018
Dikarenakan tidak adanya peraturan yang mengatur mengenai perencanaan struktural baja canai dingin secara khusus sebagai bahan material dalam perencanaan jembatan maupun kontruksi lainnya, maka dalam perencanaan nya ini diperlukan kombinasi beberapa studi literatur untuk menjadi penguat dalam perencanaan.
3.2.2 Desain Model
Sebelum mendapatkan desain model jembatan yang digunakan untuk sistem rangka baja pejalan kaki canai dingin “Jembatan Tudang Sipulung”, terlebih dulu dirancang beberapa model jembatan dengan tipe yang berbeda-beda, yaitu tipe K-truss, tipe Baltimore K-truss, dan tipe Warren truss. Desain model jembatan dipilih dengan mempertimbangkan hasil dari rasio perbandingan berat struktur dan rasio hasil analisa lendutan jembatan, dengan tidak mengesampingkan desain yang efisien dan tingkat kemudahan dalam pelaksanaannya. Beberapa bentuk pemodelan struktur jembatan disajikan pada Gambar 3.2, Gambar 3.3, Gambar 3.4 dan hasil perbandingan rasio dari jembatan disajikan pada Tabel 3.4.
Gambar 3. 2 Permodelan Struktur Jembatan Tipe K – Truss (Sumber: Penulis)
Gambar 3. 3 Permodelan Struktur Jembatan Tipe Baltimore Truss (Sumber: Penulis)
Gambar 3. 4 Permodelan Struktur Jembatan Tipe Warren Truss (Sumber: Penulis)
Tabel 3. 4 Perbandingan Rasio Pemodelan Struktur Jembatan Jenis Rangka Jumlah Nodal Jumlah Member Berat Struktur (kg) Lendutan (mm) Rasio Berat Struktur Rasio Berat Lendutan K – Truss 36 94 59 1,041 0,297 0,069 Baltimore 28 70 51 1,542 0,254 0,103 Warren 26 61 48 1,557 0,241 0,104
3.2.3 Permodelan Pembebanan
Proses permodelan pembebanan dihitung dengan melihat beban-beban apa saja yang mungkin akan mempengaruhi struktur jembatan itu sendiri. Dalam perencanaan pembebanan jembatan, beban-beban yang akan diperhitungkan diantaranya beban mati, beban mati tambahan, beban hidup dan beban lainnya yang mana disesuaikan dengan peraturan KJI ke-XIV tahun 2018 seperti yang disajikan pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Perencanaan Pembebanan pada Jembatan Model Jembatan Model
Beban Mati (Dead Load) Beban Struktur Rangka Jembatan Beban Sambungan Rangka Beban Mati Tambahan (Super Dead Load) Beban Plat Lantai Jembatan
Beban Railing dan Aksesoris
Beban Uji Beban 400 kg Pada ½ Bentang Jembatan
Berikut adalah permodelan dan kombinasi pembebanan yang bekerja pada struktur rangka jembatan model dengan menggunakan software bantuan berupa StaadPro v8i yang disajikan pada Gambar 3.5.
Gambar 3. 5 Permodelan dan Kombinasi Pembebanan Jembatan Model (Sumber: Software Bantuan Staad Pro v8i)
3.2.4 Analisa Struktur
Analisa struktur adalah proses pemeriksaan dan kontrol terhadap komponen-komponen struktur jembatan secara keseluruhan yang digunakan sesuai dengan perencanaan.
3.2.4.1 Preliminary Design
Preliminary Design adalah perencanaan awal pada rangka jembatan yang akan dipergunakan, termasuk design dimensi profil penampang. Tujuannya adalah untuk mendapatkan hasil desain rangka jembatan terbaik yang sesuai dengan ketentuan KJI ke-XIV tahun 2018.
3.2.4.2 Kontrol Lendutan
Kontrol lendutan jembatan yakni pengecekan jembatan pada arah vertikal yang disebabkan oleh beban-beban yang bekerja pada struktur jembatan, dengan syarat kondisi defleksi tidak melebihi defleksi maksimal yaitu 15 mm sesuai dengan ketentuan KJI ke-XIV tahun 2018
3.2.4.3 Analisa Gaya-gaya Dalam
Dilakukan analisa gaya-gaya yang bekerja pada seluruh elemen struktur rangka jembatan akibat dari pembebanan, diantaranya adalah gaya aksial tekan atau gaya aksial tarik.
3.2.5 Desain Komponen
Komponen-komponen yang direncanakan untuk menjadi penyusun dasar sebuah jembatan terdiri dari permodelan material (material yang digunakan yakni baja canai dingin), permodelan profil material yang disesuaikan dengan perhitungan perencanaan, permodelan desain sambungan yang direncanakan, serta permodelan struktur yang mencakup jembatan secara keseluruhan.
3.2.5.1 Permodelan Material Baja Canai Dingin
Material yang digunakan sebagai penyusun jembatan ini adalah material baja canai dingin. Permodelan material baja canai dingin direncanakan sedemikian rupa agar dapat menyerupai material asli yang ada dilapangan, dengan menggunakan software bantuan StaadPro v8i. Pembacaan material baja canai dingin yang didefinisikan ke dalam software bantuan yaitu seperti yang disajikan dalam Gambar 3.6, yang sebelumnya telah disesuaikan dengan data pada Tabel 3.2.
Gambar 3. 6 Isotropic Material of Cold Formed Steel (CFS) (Sumber: Software Bantuan Staad Pro v8i)
3.2.5.2 Pemodelan Profil Baja Canai Dingin
Profil yang digunakan untuk perencanaan jembatan disinkronkan dengan ketentuan pada panduan KJI ke-XIV tahun 2018 yaitu menggunakan Lip – Channel 75x35x0,65 dan dapat dimodifikasi menjadi profil Double Lip – Channel 75x35x0,65. Dasar penentuan profil yang akan digunakan pada rangka jembatan ini disesuaikan dengan gaya-gaya batang yang terjadi. Apabila pada software bantuan yang digunakan profil tersebut tidak tersedia, maka dapat dilakukan permodelan manual pada profil penampang yang kemudian disesuaikan dengan ukuran baja canai dingin yang digunakan,
Data permodelan dua profil baja canai dingin yang digunakan pada jembatan model disajikan pada Gambar 3.7.
Gambar 3. 7 Data Permodelan Profil Jembatan Model (Sumber: Software Bantuan Staad Pro v8i)
Spesifikasi profil Lip – Channel 75x35x0,65 dan Double Lip – Channel 75x35x0,65 yang digunakan pada struktur utama jembatan model disajikan pada Tabel 3.6.
Tabel 3. 6 Spesifikasi Profil Jembatan Model
Lip-Channel 75x35x0,65 Double Lip-Channel 75x35x0,65
b 0,075 m 0,075 m h 0,035 m 0,035 m t 0,00065 m 0,00065 m A 1,003 x 10-4 mm2 1,390 x 10-4 mm2 Q 0,717 kg/m 1,076 kg/m rx 0,0302 m 0,0272 m ry 0,0128 m 0,0152 m Cw 18438950 mm6 2624947 mm6 J 1,41 x 10-11 m4 7,92 x 10-8 m4
(Sumber: Software Bantuan CFS 10.0.4)
3.2.5.2 Pemodelan Struktur Jembatan
Dalam perencanaan sebuah jembatan, diperlukan adanya beberapa perencanaan pemodelan, hal ini bertujuan agar dapat mengetahui kekuatan dari penampang struktur rangka yang sudah direncanakan. Pemodelan struktur jembatan dari jembatan model yang disajikan pada Gambar 3.8 berikut ini:
Gambar 3. 8 Permodelan Struktur Rangka Jembatan Model
Profil yang digunakan pada struktur rangka jembatan disesuaikan dengan gaya-gaya apa saja yang bekerja pada batang tersebut, berikut adalah penggunaan profil pada struktur rangka jembatan model:
• Profil Double Lip – Channel 75x35x0,65 digunakan pada material penyusun untuk rangka utama jembatan.
• Profil Lip – Channel 75x35x0,65 digunakan pada material penyusun untuk batang diagonal, melintang, dan tegak.
3.2.6 Tahap Perancangan
Tahap perancangan merupakan tahap akhir sebelum dilakukannya proses pelaksanaan pembuatan jembatan. Pada tahap ini diawali dengan proses penyusunan data apa saja yang sudah diperoleh, membuat gambar detail untuk perencanaan jembatan yang meliputi layout, tampak, detail penampang, detail sambungan, dan terakhir membuat metode pelaksanaan saat dilapangan.
3.2.7 Tahap Pelaksanaan
Tahap ini merupakan tahap akhir dari segala perencanaan awal yang mana merealisasikan pembuatan jembatan model dilapangan.
