35 BAB III
METODE PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir Perencanaan Jembatan Model
Untuk mempermudah memahami proses perancangan jembatan model Cable Stayed pada “Jembatan Tektona Bridge”, disajikan dalam diagram alir perencanaan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Jembatan Model Tektona Bridge
Mulai
Preliminary Design
yes
yes Pengumpulan Data
Desain Model
Pembebanan
Cek Lendutan
Desain Komponen
Perancangan Perancangan Selesai
3.2. Metodologi Perencanaan
Pada perencanaan perancangan “Jembatan Tektona Bridge” berdasarkan diagram alir perencanaan, metodologi yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan yang ada yaitu sebagai berikut:
3.2.1 Pengumpulan Data
Tahapan ini dilakukan dengan pengumpulan informasi berupa dasar teori yang nantinya akan digunakan dalam perancangan jembatan model, kriteria perancangan berdasarkan panduan KJI ke-XV tahun 2019, spesifikasi material, dan peraturan yang digunakan sebagai acuan perancangan.
3.2.1.1 Panduan KJI ke-XV 2019
Modelisasi jembatan model yang dirancang mengikuti panduan KJI ke-XV tahun 2019. Data jembatan model tersaji pada Tabel 3.1.
Tabel 3. 1 Data Jembatan Model Data Jembatan
Tipe Jembatan Cable-Stayed
Tipe Gelagar Double I Girder
Tipe Menara Trapezoidal Pylon
Tipe Kabel Harpa
Panjang Jembatan 2 m
Lembar Jembatan 0,10 m
Tebal Pelat Lantai 0,003 m
Material yang digunakan Baja Canai Dingin (G550)
Alat Sambung Screw HEX 10x16Tx16
Sumber: Panduan KJI 2019
Data material dan alat sambung dalam perencanaan jembatan model cable stayed disajikan pada Tabel 3.2 dan Tabel 3.3.
Tabel 3. 2 Data Material
Data Material Jembatan Model
Mutu Baja Canai Dingin G550
Berat Jenis 7850 kg/m3
Tegangan Leleh (fy) 0,75 x 550 MPa = 412 MPa*
Tegangan Putus (fu) 0,75 x 550 MPa = 412 MPa*
Tebal Profil 0,3 mm
Modulus Elastisitas 210.000MPa
Modulus Geser 80000 MPa
Angka Poisson 0,3
Keterangan: *Baja canai dingin mutu G550 dengan ketebalan kurang dari 0,6 mm dapat digunakan dalam syarat perencanaan menggunakan 75% dari tegangan leleh (fy) dan tegangan tarik (fu) Sumber: SNI 7971:2013
Tabel 3. 3 Data Alat Sambung Jembatan Model
Sekrup
Diameter Ulir 10 mm
Jumlah Ulir per Inch 16 TPI
Panjang 16 mm
Kuat Geser Rata-rata 6,8 kN
Kuat Tarik Minimum (fu) 11,9 kN
Kuat Torsi Minimum 8,4 kN
3.2.1.2 Studi Literatur
Dalam proses perencanaan jembatan model cable stayed, studi literatur yang digunakan terdiri dari beberapa peraturan yang menjadi pedoman sebagai berikut:
a. SNI 1725: 2016 tentang Pembebanan Jembatan b. SNI 7971: 2013 tentang Struktur Baja Canai Dingin c. SNI 1729: 2015 tentang Struktur Baja
d. Panduan KJI ke-XV tahun 2019
Untuk peraturan yang digunakan mengenai perencanaan penggunaan baja canai dingin tidak dispesifikasikan, sehingga dalam perencanaan jembatan model cable stayed menggunakan kombinasi dari beberapa studi literatur agar dapat dijadikan patokan yang kuat dalam perencanaannya.
3.2.2 Desain Model
Sebagai pertimbangan dalam menentukan permodelan struktur yang nantinya akan dirancang, maka dilakukan beberapa kali rancangan permodelan jembatan model yang berbeda-beda. Mulai dari sistem pemilihan menara jembatan, konfigurasi penempatan diafragma, pemilihan tipe kabel, dan bentuk struktur jembatan model cable stayed itu sendiri. Dengan mendesain beberapa model jembatan, diharapkan untuk mendapatkan dan mempertimbangkan hasil rasio dari perbandingan berat struktur dan rasio hasil lendutan pada jembatan. Berikut beberapa permodelan jembatan model yang disajikan pada Gambar 3.2, Gambar 3.3 dan Gambar 3.4
Gambar 3. 2 Desain Model Jembatan 1
Gambar 3. 2 Desain Model Jembatan 2
Gambar 3. 4 Desain Model Jembatan 3
Dari ketiga permodelan rencana struktur jembatan model cable stayed didapatkan hasil perbandingan rasio dari struktur permodelan yang disajikan pada Tabel 3.4.
Tabel 3. 4 Perbandingan Rasio Pemodelan Jembatan
Model Berat (kg) Lendutan (mm) Rasio Berat Lendutan
Model 1 2,75 0,235 0,65
Model 2 2,41 0,151 0,9
Model 3 4,05 0,217 0,88
3.2.3 Rencana Pembebanan
Rencana pembebanan pada struktur jembatan model diperhitungkan dengan menimbang beban-beban yang mungkin terjadi dan mempengaruhi pada struktur jembatan model. Beban yang diperhitungkan diantaranya beban mati struktur, beban mati tambahan, beban hidup, dan beban-beban yang direncanakan dan disesuaikan dengan panduan KJI ke-XV. Berikut perencanaan pembebanan pada jembatan disajikan pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Perencanaan Pembebanan Jembatan Pembebanan Jembatan Model
Beban Mati Beban Struktur
Beban Sambungan
Beban Mati Tambahan Beban Plat Lantai
Beban Railling dan Aksesoris
Beban Uji Beban 10 kg Pada Tengah Jembatan
Permodelan dan kombinasi beban-beban yang bekerja pada struktur jembatan model dengan menggunakan software bantuan berupa StaadPro v8i disajikan pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Permodelan dan Kombinasi Beban Jembatan Model (Sumber: Software Bantuan StaadPro v8i)
Gambar 3.6 Diagram Alir Uji Pembebanan Jembatan Model
PENGUJIAN JEMBATAN
BEBAN UJI JEMBATAN BEBAN MATI TAMBAHAN
DITERIMA OLEH LANTAI JEMBATAN
GELAGAR MELINTANG JEMBATAN
DITARIK OLEH KABEL DARI GELAGAR UJUNG PILON
DITERIMA OLEH PILON
DITERUSKAN KE ABUTMEN & TUMPUAN
3.2.4 Tahap Analisa Struktur
Tahap dalam analisa struktur ini yaitu pemeriksaan terhadap kontrol pada struktur perencanaan jembatan keseluruhan sesuai dengan rancangan permodelan yang sebelumnya telah direncanakan.
3.2.4.1 Preliminary Design
Pada tahap ini adalah perencanaan awal untuk struktur rangka jembatan yang akan digunakan. Diantaranya yaitu menentukan desain jembatan model, dimensi profil, perletakan elemen-elemen struktur sehingga mendapatkan desain struktur jembatan model yang sesuai.
3.2.4.2 Cek Lendutan
Dalam tahap cek lendutan ini bertujuan untuk kontrol atau pengecekan hasil lendutan oleh beban-beban yang bekerja dari struktur jembatan model yang telah dipilih sebelumnya sehingga mendapatkan hasil lendutan izin yaitu 10 mm sesuai dengan ketentuan KJI ke-XV tahun 2019.
3.2.5 Desain Komponen
Perencanaan komponen yang dipilih yaitu sebagai penentuan untuk permodelan dari struktur jembatan mulai dari permodelan material, profil yang digunakan, desain untuk sambungan, dan elemen-elemen dari struktur jembatan yang direncanakan seluruhnya.
3.2.5.1 Permodelan Material Jembatan
Profil material yang digunakan sebagai penyusun untuk jembatan model yaitu material baja canai dingin baja lapis alumunium. Dengan menggunakan software bantuan StaadPro v8i material dari baja canai dingin dapat didefinisikan yang disajikan pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Isotropic Material of Cold Formed Steel (CFS) (Sumber: Software Bantuan Staad Pro v8i)
3.2.5.2 Permodelan Profil Material
Dalam perencanaan jembatan model Cable Stayed jembatan model
“Tektona Bridge” material utama yang dipakai adalah baja canai dingin yaitu Hollow. Pemilihan desain pada perancangan jembatan model “Tektona Bridge”
dilakukan dengan menggunakan beberapa tipe permodelan yang sesuai serta dengan cara membandingkan hasil kontrol lendutan dan berat struktur jembatan pada setiap permodelan yang telah dibuat sebelumnya.
Dengan beberapa hasil perbandingan perencanaan yang sudah diperoleh, maka jembatan model yang dipilih menggunakan pylon tipe Trapezoidal, gelagar tipe Double I Girder, dan tatanan kabel menggunakan sistem Harpa. Berdasarkan pemilihan desain, beberapa perbandingan yang didapat pada setiap struktur rangkanya memiliki rasio berat struktur yang lebih kecil dari desain tipe lainnya serta hasil lendutan juga memiliki angka yang lebih kecil dan tidak melebihi batas izin. Dari desain yang sudah dipilih, penggunaan profil material untuk strukturnya dibedakan, yaitu untuk gelagar memanjang dan melintang menggunakan profil Hollow 32x16x0,3, dan untuk pylon menggunakan profil Hollow 32x32x0,3.
Permodelan struktur tersaji pada Gambar 3.8, 3.9, dan 3.10.
Gambar 3. 8 Desain Jembatan Model yang Digunakan
Gambar 3. 9 Penggunaan Profil Material Hollow 32x32x0,3
Gambar 3. 10 Penggunaan Profil Material Hollow 32x16x0,3
Permodelan dari profil yang digunakan untuk jembatan model disajikan pada Gambar 3.11.
Gamba3.11 Data Material Profil Jembatan Model (Sumber: Software Bantuan Staad Pro v8i)
Adapun spesifikasi profil material Hollow 32x16x0,3 yang digunakan untuk perencanaan jembatan model tersaji pada Tabel 3.6.
Tabel 3. 6 Spesifikasi Profil Jembatan Model Hollow 32x16x0,3
b 0,016 m
h 0,032 m
t 0,0003 m
A 0,029 cm2
Q 0,717 kg/m
rx 0,0302 m
ry 0,0128 m
Cw 18438950 mm6
J 1,41 x 10-11 m4
(Sumber: Software Bantuan CFS 10.0.4)
3.2.5.3 Permodelan Struktur Jembatan
Perencanaan sebuah jembatan, diperlukan beberapa perencanaan permodelan sebagai penentu untuk mengetahui kekuatan dari sebuah struktur yang direncanakan. Berikut adalah permodelan dari struktur jembatan model cable stayed yang disajikan pada Gambar 3. 12 dan Gambar 3. 13.
Gambar 3.12 Permodelan Jembatan Model Cable Stayed dengan Susunan Kabel
Gambar 3.13 Permodelan Jembatan Model Cable Stayed dengan Penempatan Komponen
Profil yang digunakan pada struktur jembatan model cable stayed disesuaikan dengan kebutuhan untuk gaya yang kemungkinan terjadi pada jembatan model tersebut. Penggunaan profil pada jembatan model sebagai berikut:
• Profil Hollow 32x32x0,3 digunakan untuk material penyusun dari menara jembatan model.
• Profil Hollow 32x16x0,3 digunakan untuk material penyusun dari gelagar batang memanjang dan batang melintang jembatan model.
3.2.6 Tahap Perancangan
Tahap perancangan adalah tahap penyusunan data yang sudah diperoleh dari pemilihan perencanaan jembatan model. Pada tahap ini penyusunan berupa rencana layout, detail gambar, tampak, detail se, dan metode pelaksanaan yang akan digunakan saat di lapangan.
3.2.7 Tahap Pelaksanaan
Tahapan ini merupakan tahap akhir dari perencanaan jembatan keseluruhan dan proses perakitan pada saat di lapangan.
