35 BAB III
METODE PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir Perencanaan
Untuk memudahkan memahami tahapan dalam perancangan jembatan baja canai dingin “Jembatan Tudang Sipulung”, berikut adalah diagram alir perencanaan yang tersaji pada Gambar 3.1.
Gambar 3. 1 Diagram Alir Perancangan Jembatan Baja Canai Dingin Pejalan Kaki
3.2 Metodologi Perencanaan
Berdasarkan diagram alir perencanaan, metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang ada adalah sebagai berikut:
3.2.1 Pengumpulan Data
Mengumpulkan data yang diperlukan mulai dari pengumpulan dasar teori perencanaan, kriteria perancangan yang disesuaikan dengan panduan KJI 2018, spesifikasi material hingga peraturan yang bisa dijadikan acuan perencanaan.
3.2.1.1 Panduan KJI 2018
Desain model jembatan yang dibuat merupakan representasi dari jembatan sebenarnya, untuk jembatan rangka baja canai dingin pada panduan KJI 2018 menggunakan skala 3:1 dalam pembuatan desain jembatan model. Dengan begitu data dari jembatan canai dingin untuk perencanaan jembatan tersaji pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2.
Tabel 3. 1 Data Jembatan Model Data Jembatan
Tipe Jembatan Deck Type Truss
Panjang Bentang Jembatan 4,3 m
Tinggi 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
Tabel 3. 2 Data Jembatan Sebenarnya Data Jembatan
Tipe Jembatan Deck Type Truss
Panjang Bentang Jembatan 12,9 m
Tinggi AS Bentang Jembatan 12 m
Tinggi Jembatan 1,8 m
Lebar Jembatan 2,7 m
Jumlah Segmen 1 (satu)
Tebal Lantai 0,05 m
Fungsi Jembatan Pejalan Kaki
Material yang digunakan Baja Canai Dingin
Alat Sambung Baut A325 (∅10 mm)
Untuk data material dan sambungan dalam perencanaan jembatan model dan jembatan sebenarnya disajikan pada Tabel 3.3 dan Tabel 3.4.
Tabel 3. 3 Data Material Baja Canai Dingin
Data Material Jembatan Model Jembatan Sebenarnya
Mutu Baja Canai Dingin G550 G550
Berat Jenis 7850 kg/m3 7850 kg/m3
Tegangan Leleh (fy) 0,9 x 550 MPa = 495 MPa* 550 MPa Tegangan Putus (fu) 0,9 x 550 MPa = 495 MPa* 550 MPa
Tebal Profil 0,75 mm 5 mm
Modulus Elastisitas 200.000MPa 200.000MPa
Modulus Geser 78.419 MPa 78.419 MPa
Angka Poisson 0,3 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. 4 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
Jembatan Sebenarnya Baut
Tipe A325
Diameter 10 mm
Kuat Tarik (fu) 825 MPa
Pelat
Mutu BJ-37
Tebal 5 mm
Tegangan Leleh (fy) 250 MPa
Tegangan Putus (fu) 410 MPa
3.2.1.2 Studi Literatur
Dalam perancangan jembatan baja canai dingin pejalan kaki “Jembatan Tudang Sipulung” studi literatur yang digunakan sebagai acuan 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
Digunakan beberapa studi literatur sebab tidak adanya peraturan atau standar yang secara khusus mengatur tentang perencanaan struktural baja canai dingin sebagai bahan material dalam perencanaan jembatan maupun konstruksi lainnya.
3.2.2 Desain Model
Model jembatan yang direncanakan untuk sistem rangka baja canai dingin
“Jembatan Tudang Sipulung” merupakan desain yang dihasilkan dari membandingkan hasil analisa beberapa model jembatan dengan melihat rasio perbandingan berat struktur dan lendutan yang diperoleh dari model jembatan.
Perbandingan desain jembatan menggunakan beberapa jenis tipe struktur yang berbeda, sehingga akan didapatkan desain lebih efisien dan mudah 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 3.5.
Gambar 3. 2 Pemodelan Struktur Jembatan K – Truss (Sumber: Penulis)
Gambar 3. 3 Pemodelan Struktur Jembatan Baltimore Truss (Sumber: Penulis)
Gambar 3. 4 Pemodelan Struktur Jembatan Warren Truss (Sumber: Penulis)
Tabel 3. 5 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 Pemodelan Pembebanan
Beban yang mungkin mempengaruhi struktur dari jembatan akan diperhitungkan dalam proses pemodelam pembebanan. Dalam pembebanan jembatan, beban yang akan terjadi digolongkan menjadi beberapa macam diantaranya beban mati, beban mati tambahan, beban hidup, dan beban lainnya yang ditentukan dalam panduan KJI 2018 seperti yang disajikan pada Tabel 3.6, serta beban-beban yang direncanakan pada jembatan sebenarnya yang disesuaikan dengan perencanaan jembatan pejalan kaki seperti yang disajikan pada Tabel 3.7.
Tabel 3. 6 Perencanaan Pembebanan pada Jembatan Model Jembatan Model
Beban Mati (Dead Load) Beban struktur rangka jembatan Beban Mati Tambahan (Super Dead Load) Beban railing + Plat lantai
Beban Uji Setengah Bentang 400 kg
Berikut adalah pemodelan pembebanan jembatan model dengan menggunakan aplikasi bantuan berupa StaadPro v8i seperti pada Gambar 3.5.
Gambar 3. 5 Pemodelan dan Kombinasi Pembebanan Jembatan Model (Sumber: Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i)
Tabel 3. 7 Perencanaan Pembebanan pada Jembatan Sebenarnya Jembatan Sebenarnya
Beban Mati (Dead Load) Beban struktur rangka jembatan Beban Mati Tambahan (Super Dead Load) Beban railing + Overlay Beban Hidup (Life Load) Beban pejalan kaki
Aksi Lingkungan Beban angin + Beban air hujan
Berikut adalah pemodelan pembebanan jembatan sebenarnya dengan menggunakan aplikasi bantuan berupa StaadPro v8i seperti pada Gambar 3.6.
Gambar 3. 6 Pemodelan dan Kombinasi Pembebanan Jembatan Sebenarnya (Sumber: Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i)
3.2.4 Analisa Struktur
Melakukan pengujian terhadap seluruh komponen struktur yang digunakan dalam menahan beban seperti yang direncanakan.
3.2.4.1 Preliminary Design
Preliminary Design adalah perencanaan bentuk rangka yang akan digunakan termasuk dimensi profil penampang untuk elemen struktur dari jembatan rangka baja canai dingin “Jembatan Tudang Sipulung”.
3.2.4.2 Kontrol Lendutan
Memeriksa bentuk jembatan pada arah vertikal yang disebabkan oleh semua beban yang bekerja pada struktur jembatan sesuai dengan syarat kondisi defleksi yaitu maksimal sebesar 15 mm.
3.2.4.3 Analisa Gaya-gaya Dalam
Menganalisa gaya yang bekerja pada seluruh elemen rangka yang berupa gaya aksial tekan atau gaya aksial tarik.
3.2.5 Desain Komponen
Merencanakan komponen penyusun dari jembatan yang direncanakan mencakup pemodelan material yang digunakan yaitu baja canai dingin, pemodelan profil material yang disesuaikan dengan perencanaan, serta pemodelan struktur rangka jembatan secara keseluruhan.
3.2.5.1 Pemodelan Material Baja Canai Dingin
Pemodelan material baja canai dingin ke dalam aplikasi bantuan StaadPro v8i yang direncanakan sehingga menyerupai material yang ada di lapangan.
Material penyusun jembatan ini adalah baja canai dingin. Pembacaan material baja canai dingin yang didefinisikan ke dalam aplikasi bantuan yaitu seperti yang disajikan dalam Gambar 3.7. yang sebelumnya telah disesuaikan dengan data pada Tabel 3.3.
Gambar 3. 7 Isotropic Material of Cold Formed Steel (CFS) (Sumber: Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i)
3.2.5.2 Pemodelan Profil Baja Canai Dingin
Penggunaan profil pada rangka jembatan disesuaikan dengan gaya-gaya batang yang tejadi, pada perencanaan jembatan ini profil yang digunakan yaitu profil Lip – Channel 75x35x0,65 dan Double Lip – Channel 75x35x0,65 untuk jembatan model sedangkan pada perencanaan jembatan sebenarnya profil yang digunakan yaitu profil Hollow 120x120x5 dan Hollow 60x60x3. Namun pada aplikasi bantuan yang digunakan untuk profil tersebut tidak tersedia, maka dilakukan pemodelan manual pada profil penampang yang disesuaikan dengan ukuran baja canai dingin yang digunakan. Berikut adalah bentuk pemodelan profil baja canai dingin pada jembatan model dan jembatan sebenarnya yang disajikan pada Gambar 3.8 dan Gambar 3.9.
Gambar 3. 8 Pemodelan Profil Jembatan Model dengan Menggunakan Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i
Dengan spesifikasi profil jembatan model yaitu profil Lip – Channel 75x35x0,65 dan Double Lip – Channel 75x35x0,65 disajikan pada Tabel 3.8.
Tabel 3. 8 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
Gambar 3. 9 Pemodelan Profil Jembatan Sebenarnya dengan Menggunakan Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i
Dengan spesifikasi profil jembatan sebenarnya yaitu profil Hollow 120x120x5 disajikan pada Tabel 3.9.
Tabel 3. 9 Spesifikasi Profil Jembatan Sebenarnya CFS Hollow 120x120x5
b 0,12 m
h 0,12 m
t 0,005 m
A 2,24 x 10-3 mm2
Q 18 kg/m
rx 0,047 m
ry 0,047 m
Cw 4078100 mm6
J 7,76 x 10-6 m4
3.2.5.3 Pemodelan Struktur Jembatan
Dalam melakukan perencanaan jembatan, diperlukan adanya beberapa perencanaan pemodelan untuk mengetahui kekuatan dari penampang struktur rangka yang direncanakan. Berikut ini pemodelan struktur jembatan dari jembatan model yang disajikan pada Gambar 3.10.
Gambar 3. 10 Permodelan Struktur Rangka Jembatan Model Menggunakan Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i
Penggunaan profil pada struktur rangka disesuaikan dengan gaya-gaya yang bekerja pada batang tersebut, berikut adalah penggunaan profil pada struktur rangka jembatan model:
• Profil Double Lip – Channel 75x35x0,65 sebagai material penyusun untuk rangka utama jembatan.
• Profil Lip – Channel 75x35x0,65 sebagai material penyusun untuk batang diagonal, melintang, dan tegak.
Sedangkan untuk pemodelan struktur jembatan dari jembatan sebenarnya disajikan pada Gambar 3.11.
Gambar 3. 11 Permodelan Struktur Rangka Jembatan Sebenarnya Menggunakan Aplikasi Bantuan Staad Pro v8i
Dan penggunaan profil pada struktur rangka jembatan sebenarnya adalah sebagai berikut:
• Profil Hollow 120x120x5 sebagai material penyusun untuk rangka utama jembatan, batang diagonal, melintang, dan tegak.
3.2.6 Tahap Perancangan
Tahap ini meliputi penyusunan data yang sudah diperoleh, membuat gambar detail perencanaan jembatan termasuk layout, tampak, detail sambungan dan membuat metode pelaksanaan saat di lapangan.
3.2.7 Tahap Pelaksanaan
Proses perakitan jembatan model di lapangan.
