Standar Teknis Kereta Api Indonesia Untuk Desain Struktur Jembatan Rangka Baja

REPUBLIK INDONESIA DEPARTEMEN PERHUBUNGAN DIREKTORAT JENDERAL PERKERETAAPIAN

LAYANAN JASA KONSULTASI TEKNIK UNTUK IMPROVEMENT OF MAINTENANCE AND OPERATION (JBIC LOAN IP-469 & 518)

STANDAR TEKNIS KERETA API INDONESIA UNTUK STRUKTUR JEMBATAN BAJA

APRIL 2006

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Daftar Isi 1. Ruang Lingkup

1

2. Tujuan

2

3. Ruang Bebas

3

4. Tipe Jembatan

4

5. Konsep Desain

5

6. Beban

6

6.1 Jenis Beban

6

6.2 Beban Mati

6

6.3 Beban Hidup

7

6.4 Beban Kejut

8

6.5 Beban Horisontal

8

6.5.1 Beban Sentrifugal

8

6.5.2 Beban Lateral Kereta

9

6.5.3 Beban Pengereman dan Traksi

9

6.5.4 Beban Rel Panjang Longitudinal

9

6.6 Beban Angin

10

6.7 Beban Gempa

10

7. Keadaan Batas

11

7.1 Konsep Dasar Desain Keadaan Batas

11

7.2 Keadaan Batas Ultimate

11

7.3 Keadaan Batas Layanan

13

7.4 Keadaan Batas Fatik

13

7.4.1 Umum

13

7.4.2 Desain Batas Fatik

14

7.5 Desain Tegangan Izin

16

8. Bahan

17

8.1 Baja struktur

17

8.1.1 Sifat Fisik

17

8.1.2 Kekuatan Dasar

17

8.1.3 Kekuatan Desain

17

8.2 Bahan untuk Sambungan

18

8.2.1 Baut Biasa (Ordinary Bolt)

18

8.2.2 Baut Berkekuatan Tinggi

18

8.2.3 Sambungan Las

18

i

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

8.2.4 Sambungan Paku Keling

18

9. Komponen

19

9.1 Komponen Struktur

19

9.1.1 Rasio Kelangsingan Komponen

19

9.1.2 Ukuran Minimum Bahan

19

9.1.3 Tegangan Sekunder

19

9.2 Lengkungan lawan lendut (Camber)

20

9.3 Sistem Lantai

20

9.4 Bracing

20

9.5 Pelat Gelagar

21

9.5.1 Ketebalan Pelat Badan

21

9.5.2 Pelat Penutup

21

9.5.3 Pengaku

21

9.5.4 Jarak antara Pengaku Antara

21

9.6 Rangka Batang

22

9.6.1 Komponen Rangka Batang

22

9.6.2 Pelat buhul sambungan

22

9.6.3 Diafragma

23

10. Sambungan

24

10.1 Desain Sambungan

24

10.2 Sambungan Baut

24

10.2.1 Luas Bersih

24

10.2.2 Jarak antara Lubang Baut

25

10.3 Sambungan Las

25

10.3.1 Tipe Las

25

10.3.2 Las Tumpul

25

10.3.3 Las Sudut

25

11. Perletakan

27

11.1 Jenis Perletakan

27

11.2 Perletakan Ekspansi

27

11.3 Standar Dimensi Praktis Untuk Perletakan

28

12. Jembatan Komposit

30

12.1 Umum

30

12.1.1 Definisi

30

12.1.2 Bahan

30

12.1.3 Modulus Young

30

ii

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

12.1.4 Skema Pembebanan

31

12.1.5 Kekuatan Bahan

31

12.2 Desain

31

12.2.1 Beban dan Faktor Bahan

31

12.2.2 Desain Komposit

31

12.2.3 Keadaan Batas Layanan

32

12.2.4 Lebar Efektif

32

12.2.5 Koefisien Rangkak

32

12.2.6 Koefisien Ekspansi Panas

32

12.2.7 Sumbu Netral Penampang Melintang Komposit

32

12.3 Konektor Geser

32

12.3.1 Tipikal Konektor Geser

32

12.3.2 Ketebalan minimum Flens atas

33

12.3.3 Desain Konektor Geser

33

iii

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Daftar Gambar Gambar 3-1

Ruang Bebas

3

Gambar 7.4.2-1 Tingkat Fatik

15

Gambar 9.6.1-1 Tipikal penampang melintang komponen batang

22

Gambar 10.3.3-1 Las Balik Akhir

26

Gambar 11.3-1

Ketebalan Minimum Perletakan

29

Gambar 11.3-2.

Ruang Bebas untuk bentang yang berdekatan

29

Gambar 12.1.1-1 Tipikal penampang melintang Gelagar Komposit

30

Gambar 12.3.1-1 Tipikal Konektor Geser

33

iv

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Daftar Tabel Tabel 4-1

Nama Jenis Jembatan

4

Tabel 6.2-1

Berat Jenis Bahan

7

Tabel 6.3-1

Skema Pembebanan RM 1921

7

Table 7.2-1

Faktor Beban

12

Tabel 7.2-2

Faktor Bahan

12

Tabel 7.3-1 Tipikal Batas Defleksi

13

Tabel 7.4.2-1 Batas Fatik

14

Tabel 11.2-1 Kapasitas Perletakan Ekspansi

27

Tabel 11.2-2 Koefisien Gesekan Perletakan

28

v

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

1. Ruang Lingkup Desain untuk jembatan baja rel kereta api harus dibuat sesuai dengan peraturan ini selain Aturan untuk Konstruksi dan Pemeliharaan jembatan baja kereta api. Peraturan ini juga meliputi bab tentang Desain jembatan komposit.

1

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

2. Tujuan Standar Teknis Kereta Api Indonesia untuk Struktur Jembatan Baja menjabarkan metode desain untuk jembatan baja dan komposit. Standar ini dengan tujuan agar; a.

Dapat digunakan

 b.

Mudah dibangun, diperiksa dan dirawat

c.

Efisien secara ekonomi

d.

Dapat menyesuaikan Keadaan lingkungan, dan

e.

Dapat tetap digunakan sesuai usia pemakaian yang diperkirakan

2

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

3. Ruang Bebas Setiap bagian struktur jembatan je mbatan tidak menggangu kontur sebagaimana ditunjukkan ukuran ruang bebas, gambar 3-1, kecuali ditetapkan secara lain. Lihat  Lampiran D1 untuk rincian lebih lanjut.

Limit IV

Limit III Limit II Limit I

200

200 1 a

a2

Batas I

: untuk jembatan dengan kecepatan lebih dari 60 km/jam

Batas II

: untuk viaduct dan terowongn dengan kecepatan lebih dari 60 km/jam dan untuk  jembatan dengan batas batas kecepatan

Batas III

: untuk viaduct baru dan bangunan tua kecuali terowongan dan jembatan

Batas IV

: untuk kereta listrik

Gambar 3-1 Ruang Bebas

3

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

4. Tipe Jembatan Secara mendasar, Jembatan dibagi menjadi empat tipe (4 = 2(dssar dari jembatan)*2(spesifik untuk baja). Sebagai gambaran , untuk rincian lebih lengkap ke empat tipe ini ditunjukkan seperti pada Lampiran D7 . Tabel 4-1 Nama Jenis Jembatan

Gelagar

Rangka

Dinding

Gelagar Dinding

Rangka Dinding

Dek/Rasuk

Gelagar Dek/Rasuk

Rangka Dek/Rasuk

4

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

5. Konsep Desain Jembatan baja dan komposit sebagaimana ditetapkan di dalam peraturan ini harus didesain sesuai dengan Metoda Desain Keadaan Batas (Limit State Design Method), kecuali apabila Klien dan Perancang menyepakati Desain dengan Metoda Tegangan Izin (Allowable Stress Design Method). Konsep dasar ini merupakan spesifikasi desain dasar konvensional, meskipun akan terdapat konsep desain dasar yang berlaku diseluruh dunia dimasa yang akan datang.

5

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

6. Beban 6.1 Jenis Beban (1) Jembatan harus didesain untuk menahan jenis beban sebagai berikut: a. Beban Mati  b. Beban Hidup c. Beban Kejut d. Beban Horizontal: i.

Beban Sentrifugal

ii.

Beban Lateral Kereta

iii. Beban Rem dan Traksi iv. Beban Rel Panjang Longitudinal e. Beban Angin f. Beban Gempa (2) Apabila ditetapkan ditet apkan di dalam persyaratan, pers yaratan, efek beban berikut ini juga harus dipertimbangkan; a.

Perubahan temperatur

 b.

Pemuaian, penyusutan dan/atau rangkak dari beton

c.

Penurunan

d.

dan lain-lain

6.2 Beban Mati Berat jenis bahan yang biasanya digunakan dalam perhitungan beban mati adalah sebagai  berikut.

6

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Tabel 6.2-1 Berat Jenis Bahan

Baja, Baja Cor

78.50 KN/m3

Besi Cor

72.50 KN/m3

Kayu

8 KN/m3

Beton

24 KN/m3

Aspal Anti Air

11 KN/m3

Ballast Gravel atau Batu Pecah

19 KN/m3

6.3 Beban Hidup Beban kereta yang akan digunakan sebagai beban hidup adalah 100% RM 1921, sebagaimana tertera pada tabel di bawah. Lihat  Lampiran D2  untuk mengetahui  perbandingan dengan beban kereta lainnya. Perhitungan menunjukkan bahwa biasanya 100% RM 1921 merupakan beban yang paling membahayakan. Tabel 6.3-1 Skema Pembebanan RM 1921 JUMLAH GANDAR

SKEMA PEMBEBANAN 100% RM 1921

1 GANDAR

2 GANDAR

3 GANDAR

4 ATAU 5 GANDAR

6 ATAU 7 GANDAR

7

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

MENGGUNAKAN MENGGUNAKAN GERBONG DENGAN NILAI TIDAK TERTENTU 1 Beban Total = 24 ton atau 5 ton/m > 8 GANDAR 1 Beban Total 168 ton atau 8.75 ton/m

6.4 Beban Kejut Beban kejut diperoleh dengan mengalikan faktor i  terhadap  terhadap beban kereta. Perhitungan paling sederhana untuk faktor i  adalah   adalah dengan menggunakan rumus sebagai  berikut, lihat Lampiran D3 untuk perbandingan dengan peraturan lainnya. 22.5

a. untuk rel pada alas balas

i = 0.1 +

 b. untuk rel pada Perletakan kayu

i = 0.2 +

c. untuk rel secara langsung langsung pada pada baja

i = 0.3 +

50 + L 25 50 + L 25 50 + L

 

(6.4-1)

 

(6.4-2)

 

(6.4-3)

dimana i = faktor kejut,  L = panjang bentang (m)

6.5 Beban Horisontal 6.5.1 Beban Sentrifugal Beban sentrifugal diperoleh dengan mengalikan faktor a terhadap beban kereta. Beban  bekerja pada pusat gaya berat kereta pada arah tegak lurus rel secara horisontal.

α 

=

V 2 127 R

8

 

(6.5.1-1)

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

dimana:

α 

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

: Koefisien Beban Sentrifugal

V : Kecepatan maksimum kereta pada tikungan (km/jam) R : Radius tikungan (m) Lihat Lampiran D4 untuk rincian lebih lanjut.

6.5.2 Beban Lateral Kereta Beban lateral kereta adalah sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6.5.2-1. Beban  bekerja pada bagian atas dan tegak lurus arah rel, secara horizontal. Besaran adalah 15% atau 20% dari beban gandar untuk masing-masing lokomotif atau kereta listrik/diesel.

LR 

LR 

LR 

LR

LR  = Beban Lateral Kereta

1.2 m

2.4 m

1.2 m

Gambar 6.5.2-1 Beban Lateral

6.5.3 Beban Pengereman dan Traksi Beban Pengereman dan Traksi masing-masing adalah 25% dari beban kereta, bekerja  pada pusat gaya berat kereta ke arah rel (secara longitudinal).

6.5.4 Beban Rel Panjang Longitudinal Beban rel panjang longitudinal pada dasarnya adalah 10 kN/m, maksimum 2,000 kN.

9

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

6.6 Beban Angin Beban angin bekerja tegak lurus rel, secara horisontal, tipikal nilainya adalah; a. 3.0 kN/m2  pada areal proyeksi vertikal jembatan tanpa kereta di atasnya. Namun demikian, 2.0 kN/m 2, pada areal proyeksi rangka batang pada arah datangnya angin, tidak termasuk areal sistem lantai.  b. 1.5 kN/m2 pada areal kereta dan jembatan, dengan kereta di atasnya, pengecualian 1.2 kN/m2  untuk jembatan selain gelagar dek/rasuk atau jembatan komposit, sedangkan 0.8 kN/m2 untuk areal proyeksi rangka batang pada arah datangnya angin. Untuk penjelasan tentang jembatan rangka batang dengan bentang 80 m atau kurang, lihat  Lampiran D5.

6.7 Beban Gempa Metode paling sederhana untuk menganalisa beban gempa adalah metode pergeseran dasar (atau metoda koefiesien gempa), di mana beban ditetapkan sebagai berikut:  K h = K r r 

K v = 0.5 K h 

di mana:  K h

= Koefisien gempa horisontal

 K v

= Koefisien gempa vertikal

 K r r 

= Koefisien respons gempa

Untuk informasi lebih lanjut, lihat  Lampiran D6

10

(6.7-1)

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

7. Keadaan Batas 7.1 Konsep Dasar Desain Keadaan Batas Kekuatan dan Kekakuan dari struktur jembatan baja dan komposit pada metode Desain Keadaan Batas harus didesain dan dinilai berdasarkan tiga keadaan batas yaitu: Keadaan Batas Ultimate; Keadaan Batas Layanan dan Keadaan Batas Fatik.

7.2 Keadaan Batas Ultimate (1)

Keadaan Batas Ultimate adalah kekuatan tertinggi struktur dan komponennya untuk menahan tingkat terbesar pembebanan eksternal. Keadaan Batas Ultimate tersebut harus dihitung dengan menggunakan faktor bahan γ, pada setiap bagian struktur, sedangkan selanjutnya adalah kombinasi pembebanan, masing-masing (i ( i) dikalikan dengan faktor beban, ψ. Keadaan tersebut dinyatakan dalam rumus matematika sebagai berikut; (1 / γ  ).S n ≥ dimana:

i

 L . i 

(7.2-1)

γ = faktor material Sn = kekuatan nominal  Li = masing-masing beban yang digunakan ψ i = faktor beban

n = bagian struktur yang dimaksud dimaksud i (2)

= nomor identifikasi untuk masing-masing beban

Faktor beban untuk tipikal kombinasi pembebanan, seperti yang tercantum pada Tabel 7.2-1

11

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Table 7.2-1 Faktor Beban Faktor No Kombinasi Pembebanan

Beban Tetap

Beban Transien

D

L

I (Lxi)

C (Lxα)

LR 

1

1.0

1.1

1.1

1.1

1.0

2

1.0

1.1

1.1

1.1

1.0

3

1.0

1.1

4

1.0

LF

W2

W1

1.0

1.0 1.2

1.0

1.1

1.0

1.1

6

1.0

1.1

7 1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

9 10

dimana : D I

E

1.0

1.0

1.0

5

8

B

1.0

1.0

1.0

= Beban Mati

L

= Beban Hidup

= (L x i) = Beban Kejut

C

= (L x α) = Beban Centrifugal

LR  = Beban Rel Panjang Longitudinal

LF = Beban Lateral

B

W1 = Beban Angin (Tanpa Kereta)

= Beban Pengereman dan Traksi

W2 = Beban Angin (Dengan Kereta)

E

= Beban Gempa

(3) Faktor bahan untuk tipikal Keadaan tegangan diuraikan pada Tabel 7.2-2 Tabel 7.2-2 Faktor Bahan Bahan

400 Baja (seperti BJ 36)

500 Baja (seperti BJ 50)

Keadaan Tegangan Tarik Geser Lentur Tekan Tarik Geser Lentur Tekan

12

γ

1.05 1.05 1.05 1.05 1.15 1.15 1.15 1.10

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

Catatan:

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Logam las pada bagian struktur yang dimaksud diberlakukan faktor bahan yang sama.

7.3 Keadaan Batas Layanan (1) Struktur dan komponen terkait harus didesain didesain untuk keadaan batas layanan dengan mengendalikan atau membatasi besar defleksi. (2) Defleksi balok harus ditetapkan dengan batasan yang sesuai. Defleksi balok akibat  beban mati dan beban hidup pada pada dasarnya tidak boleh melampui sebagai berikut: Tabel 7.3-1 Tipikal Batas Defleksi

Jenis Kereta Lokomotif Kereta Listrik dan/atau kereta diesel

Gelagar L (m)

V (km/ h)

V < 100

Rangka Batang 0< L< L > 50 50 L/800 L/700 L/700

Seluruh Bentang

L/1000 100 < V < 130 130 < V < 160

L/800 L/1100

dimana: V = kecepatan kereta (km/jam) ,

L/700 L/900

L = panjang bentang (m)

7.4 Keadaan Batas Fatik 7.4.1 Umum (1) Kekuatan Fatik pada setiap bagian struktur, bagian komponen dan sambungan harus dinilai dengan batas fatik seperti dibawah ini. (2) Apabila prosedur penilaian kerusakan diperlukan (seperti apabila batas fatik sedikit terlampaui), selanjutnya lihat acuan peraturan praktis untuk negara Jepang (standar Desain jembatan baja kereta api), Eropa (BS 5400, Bagian 10) atau Amerika (AREMA Manual Vol.2, Bab 15, Pasal 1.3.13)

13

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

7.4.2 Desain Batas Fatik (1)

Batas fatik diuraikan seperti pada Tabel 7.4.2-1, 7.4.2-1, tingkat tegangan tegangan baja berbeda  berdasarkan rincian konfigurasi dari Desain (Gambar 7.4.2-1) Tabel 7.4.2-1 Batas Fatik

Tingkat Konfigurasi A B C D E F G

Kisaran Tekanan (Batas Fatik) 2 ΔσR (N/mm ) 190 155 115 84 62 46 32

(2) Kombinasi pembebanan dan faktor beban adalah sebagaimana ditunjukkan sebagai berikut: Beban = D + 1.1 · L + 1.1 · I + 1.1 · C

(7.4.2-1)

dimana, berdasarkan bahasan 7.2.2) D

= Beban Mati

L

= Beban Hidup (Beban Kereta)

I

= Beban Kejut

C = Beban Sentrifugal dan Koefisien adalah faktor beban (3)

Persamaan harus memenuhi Δσ d  / Δσ  R ≤ 1  

dimana:

(7.4.2-2)

Δσd

adalah kisaran tegangan maksimum pada analisa Desain

ΔσR

adalah kisaran tegangan untuk untuk batas batas fatik

14

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

E E cover plate G*2 C

F *2 seats

G*1

F *1 E

C

G

C

E *2 D*1

r

C B

B

r

E *1

 A 

d E *2

C

D*1 adalah B apabila perkuatan dengan permukaan yang halus E*1 adalah D apabila r/d > 1/3 E*2 adalah D apabila kaki las mempunyai permukaan yang halus F*1 adalah E apabila kaki las mempunyai permukaan yang halus F*2 adalah D apabila kaki las mempunyai permukaan yang halus G*1 adalah D apabila permukaan las adalah halus

Gambar 7.4.2-1 Tingkat Fatik

15

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

7.5 Desain Tegangan Izin Desain dengan Tegangan Izin, kekuatan jembatan baja dan komposit harus didesain dan dievaluasi sehingga bagian struktur tidak melampaui tegangan izinnya. Beban yang  bekerja tidak dimodifikasi, karena tidak ti dak ada konsep faktor fa ktor beban. Desain kekuatan bahan harus dibagi dengan Faktor Keamanan, yang memberi cadangan pada kekuatan dasar. Kekakuan dihitung berdasarkan metode elastis pada analisa struktur, sebagaimana dilakukan pada Desain Keadaaan Batas, juga didalam perhitungan defleksi. Tegangan izin areal rentan fatik harus ditetapkan secara khusus dengan menggunakan  peningkatan besar faktor keamanan. Sebagai referensi harus dibuat Spesifikasi Desain Tegangan Izin, seperti AREMA untuk standar detail pada desain praktis fatik.

16

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

8. Bahan

8.1 Baja struktur 8.1.1 Sifat Fisik Modulus Elastisitas

: E = 2.10 x 105 MPa

Modulus Geser

: G = 81 x 103 MPa

Rasio Poisson

: v = 0.30

Koefisien Pemuaian Panas

: 12 x 10-6 per °C

8.1.2 Kekuatan Dasar Kekuatan Dasar bahan baja struktur adalah Tegangan Leleh sebagaimana disebutkan di dalam standar yang relevan seperti SNI atau sejenis.  Lampiran D8  menjelaskan  perbandingan dengan standar lain dan menjelaskan hubungannya dengan nilai kekuatan yang timbul.

8.1.3 Kekuatan Desain Kekuatan Desain Bahan berdasarkan Tegangan Leleh,  f  y adalah sebagai berikut:

a.

Kekuatan tarik

:

 b.

Kekuatan tekan tergantung pada rasio kelangsingan l/r   dari komponen yang

σ tu

=  f  y  

(8.1.3-1)

dimaksud, lihat Lampiran D8.

c.

Kekuatan geser :

τ  y

17

=

 f  y 3

 

(8.1.3-2)

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

8.2 Bahan untuk Sambungan 8.2.1 Baut Biasa (Ordinary Bolt) Sifat mekanis baut biasa harus ditetapkan berdasarkan tingkat kekuatan sebagaimana disyaratkan masing-masing pada standar nasional/internasional yang ada.

8.2.2 Baut Berkekuatan Tinggi Sifat mekanis dan tingkat kekuatan Baut Berkekuatan Tinggi adalah sebagaimana ditetapkan pada negara pemasok, seperti;

Amerika (USA) Jepang Inggris (Eropa)

ASTM A 325, dll JIS, F8T, dll BS Tingkat 8.8, dll

8.2.3 Sambungan Las Kekuatan Dasar logam las harus setara dengan bahan utama, dengan ketentuan bahwa  berdasarkan

sifat metalurgi cukup digunakan sebagai bahan las ( electroda).

Pemilihan elektroda menurut Lampiran C2.

8.2.4 Sambungan Paku Keling Meskipun sambungan paku keling merupakan desain praktis yang telah ketinggalan  jaman, secara khusus apabila diperlukan, digunakan aturan nasional atau nasional yang relevan.

18

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

9. Komponen

9.1 Komponen Struktur 9.1.1 Rasio Kelangsingan Komponen Pedoman umum rasio kelangsingan ( l/r ) komponen harus kurang dari: 100

untuk

komponen tekan utama

120

untuk

tahanan angin dan sway bracing pada komponen tekan

140

untuk

lacing tunggal

200

untuk

lacing ganda dan komponen tarik

9.1.2 Ukuran Minimum Bahan (1)

Ketebalan minimum elemen pelat adalah sebagai berikut: 12mm 9mm 8mm

(2)

untu k untu k untu k

tem lantai komponen utama, dan komponen sekunder.

Ukuran minimum kaki profil siku adalah a dalah 90mm, namun 75 mm untuk penopang rem dan tahanan lateral/sway bracing.

9.1.3 Tegangan Sekunder Tekanan sekunder yang disebabkan oleh efek berikut ini harus dievaluasi apabila diperlukan secara khusus. a. eksentrisitas beban  b. kurangnya kekakuan pada titik buhul c. defleksi balok lantai d. deformasi balok lantai akibat perpanjangan dari rangka batang

19

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

e. defleksi komponen akibat berat sendiri (efek P – Δ) f. gaya gesek pada Perletakan jembatan g. getaran komponen h.  penurunan pondasi

9.2 Lengkungan lawan lendut (Camber) Lengkungan lawan-lendut tidak diperlukan apabila bentang kurang dari 30 meter. Selain itu, persyaratan untuk menyeimbangkan defleksi adalah akibat beban mati dan satu pertiga atau seperempat beban hidup.

9.3 Sistem Lantai (1) Untuk membentuk sistem lantai lebih disarankan menggunakan sambungan baut (2) Pada sambungan digunakan pelat pengaku dan siku dengan penambat baut (3) Panjang siku sedapat mungkin harus cukup untuk memenuhi ketinggian komponen sambungan. (4) Balok lantai harus disambungkan ke balok utama atau rangka batang dengan sudut siku-siku. (5) Apabila balok memanjang ditempatkan di atas balok lantai (pada atas flensa atas), harus didesain tahanan stabilitas yang cukup.

9.4 Bracing (1)

Sistem lantai harus didesain cukup kaku untuk mengatasi ketidakstabilan lateral.

(2)

Komponen pada bracing ganda harus dapat secara efektif menahan gaya tarik dan tekan secara bersamaan.

20

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

(3)

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Rangka batang penahan rem untuk menahan gaya rem dan traksi apabila diperlukan harus ditempatkan pada titik tengah balok memanjang

tanpa

sambungan expansi. (4)

Pada jembatan rangka dinding, dinding, kerangka portal portal disarankan menahan beban beban lateral yang bekerja bekerja pada batang

diletakkan untuk untuk

atas rangka batang yang yang

 berdekatan.

9.5 Pelat Gelagar 9.5.1 Ketebalan Pelat Badan Rasio D/t  tidak  tidak melampaui 170, kecuali apabila digunakan pengaku sesuai. dimana:

 D = tinggi bersih pelat badan t  = ketebalan pelat badan

9.5.2 Pelat Penutup Areal penampang lintang pelat penutup tidak boleh melampaui dua kali tebal flens yang akan ditutup. Panjang las harus sepenuh panjang pelat penutup yang disambungnya.

9.5.3 Pengaku (1)

(2)

Diperlukan untuk memberikan pengaku a.

 pada titik beban terpusat, seperti Perletakan jembatan

 b.

 pada titik sambung dengan komponen komponen lainnya, seperti balok lantai

Ujung pengaku harus berada rapat dengan flens

9.5.4 Jarak antara Pengaku Antara d maksimum dihitung sebagai berikut:

21

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

t 

d  = 2800

 

(9.5.4-1)

τ 

dimana:

d=

jarak antara pengaku (mm)

t=

tebal pelat badan

τ  =

tegangan geser pelat badan antara dua pengaku yang berdekatan dalam kgf/mm2 atau dalam 1/10 · N/mm 2)

9.6 Rangka Batang 9.6.1 Komponen Rangka Batang (1)

Komponen rangka batang bagian ujung disarankan mempunyai penampang kotak.

(2)

Penampang melintang tipikal komponen rangka sebagaimana ditunjukkan pada Gbr. 9.6.1-1 harus memenuhi

γ   y

〉 γ   x

Y (arah rel) λ =

X (transversal)

L /r

r  =

 I   A

Dimana ; λ  =  = rasio kelangsingan L = panjang panjang komponen komponen I = momen inersia A = luas luas enam enam an melin elinta tan n

Gambar 9.6.1-1 Tipikal penampang melintang komponen batang

9.6.2 Pelat buhul sambungan Ketebalan minimum pelat buhul sambungan pada titik buhul adalah

22

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

t  =

2.2 P 

(9.6.2-1) ,

b

atau 11mm, mana yang lebih besar dimana:

t=

tebal pelat buhul

P=

gaya aksial maksimum yang dipikul oleh komponen (kN)

 b =

lebar elemen komponen yang disambung disambung ke pelat buhul (mm)

9.6.3 Diafragma Diafragma dengan penampang boks diperlukan pada titik buhul , sambungan bidang dan tempat lain yang memikul beban terpusat. Diafragma pada sambungan bidang disarankan dilas dan rapat udara, untuk mencegah karat pada bagian dalamnya.

23

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

10. Sambungan

10.1 Desain Sambungan Setiap elemen (pelat penyambung, pelat buhul, pelat pendukung, pelat penyambung, dll) dan penyambung (baut, pen, dan las) pada sambungan harus didesain sehingga struktur mampu menahan seluruh gaya yang bekerja (desain beban terfaktor). Kekuatan rencana setiap elemen tidak kurang dari perhitungan perhitungan pengaruh gaya yang bekerja. Sambungan dan areal yang berdekatan suatu komponen harus didesain dengan mendistribusikan pengaruh aksi rencana sesuai dengan persyaratan di bawah ini: a.

Efek aksi rencana yang didistribusikan berada dalam keseimbangan dengan pengaruh aksi rencana yang bekerja pada sambungan.

 b.

Deformasi pada sambungan berada dalam kapasitas deformasi elemen sambungan.

a.

Seluruh elemen sambungan dan areal komponen yang berdekatan mampu menahan

 b.

Luas bersih komponen tekan adalah sama dengan luas kotor.

c.

Luas kotor digunakan digunakan untuk menghitung defleksi struktur. efek aksi rencana yang  bekerja

d.

Elemen sambungan harus tetap stabil akibat pengaruh aksi dan deformasi rencana.

10.2 Sambungan Baut 10.2.1 Luas Bersih (1)

Luas bersih komponen tarik adalah luas kotor (luas seluruh penampang melintang) dikurangi dengan luas lubang (diameter dikalikan dengan tebal).  Lampiran D9 menunjukkan rincian perhitungan luas bersih, ukuran lubang dan

 jarak antara lubang baut. (2) Luas bersih komponen tekan adalah sama dengan luas kotor. (3) Luas kotor digunakan untuk menghitung defleksi struktur.

24

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

10.2.2 Jarak antara Lubang Baut (1)

Pitch adalah jarak longitudinal dan gage adalah jarak horisontal antara lubang. Definisi ini juga digunakan pada saat membahas toleransi jarak.

(2)

Jarak minimum harus cukup besar untuk menyisakan ruang untuk alat  pengencang.

(3)

Jarak ujung harus cukup besar untuk menahan gaya geser yang bekerja pada akhir kelompok baut.

(4)

Pembesaran lubang atau sedikit bercelah, apabila diperlukan harus dengan  persetujuan ahli teknik, perlu cincin penutup yang dipasang di kedua atas lubang di bawah kepala baut dan mur.

10.3 Sambungan Las 10.3.1 Tipe Las Dua tipe las seperti (a) las tumpul, tumpul, (b) las sudut, harus menutup menutup struktur las baja sebagaimana ditetapkan di dalam peraturan ini.

10.3.2 Las Tumpul Peraliham ketebalan dan lebar elemen pelat yang dilas harus didesain dengan konfigurasi sehingga tidak menggangu pemindahan beban dan tidak menimbulkan konsentrasi tegangan.  Lampiran D  10 secara awal dapat digunakan sebagai rujukan untuk bagian peralihan sambungan las secara proporsional

10.3.3 Las Sudut (1)

Las sudut yang menahan gaya tarik tidak sejajar dengan sumbu las, atau yang menahan tegangan secara berulang tidak diperbolehkan berakhir di bagian sudut komponen, namun harus memutar secara menerus, ukuran penuh, di sekitar sudut dengan panjang sama dengandua kali ukuran las di mana pembalikan dilakukan pada bidang yang sama, lihat gambar 10.3.3-1.

25

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Las Balik Akhir (Las Boksing)

Gambar 10.3.3-1 Las Balik Akhir

(2) Las sudut pada lubang atau celah dengan persetujuan Ahli Teknik dapat digunakan untuk menyalurkan gaya geser pada pada sambungan yang tumpang tindih atau untuk mencegah bukling atau pemisahan bagian yang tumpang tindih. Las sudut pada lubang atau celah tidak boleh tumpang tindih.

26

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

11. Perletakan 11.1 Jenis Perletakan Perletakan jembatan harus didesain sedemikian rupa untuk menyebarkan gaya reaksi secara merata sedapat mungkin pada permukaan atas (Perletakan) pada struktur bawah, dan dapat menahan beban longitudinal dan lateral. Apabila terdapat gaya angkat,  perletakan harus dapat menahannya dengan baik. Tipikal Jenis Perletakan: Perletakan luncur Perletakan roller atau rocker  Perletakan roller  atau  atau rocker 

untuk jembatan gelagar dengan bentang < 40m, untuk jembatan gelagar dengan bentang > 40m, untuk jembatan rangka,

11.2 Perletakan Ekspansi (1) Tabel 11.2-1 menunjukkan tipikal nilai kapasitas berbagai perletakan ekspansi. Tabel 11.2-1 Kapasitas Perletakan Ekspansi

Bahan Perletakan l (m) Jenis struktur Bentang Tunggal Bentang menerus

Baja

Besi Tuang

Logam Tembaga

l 25mm > 35mm < 150mm > 25mm > 100mm > 75mm > 1mm > 16mm > 2 lubang > 30mm > 10 kali diameter > 15 kali diameter 150mm, lihat gbr. 11.3-2

(2)

Pelindung debu

Ukuran yang sesuai

(3)

Alas elastomer untuk perletakan elastomerik

Konsultasikan dengan pembuat  perletakan jembatan atau pemasok karet sintetis

28

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

a. Baja tuang

b. Besi tuang

Gambar 11.3-1 Ketebalan Minimum Perletakan

Ruang bebas clearance 150 mm

Gambar 11.3-2. Ruang Bebas untuk bentang yang berdekatan

29

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

12. Jembatan Komposit 12.1 Umum 12.1.1 Definisi Jembatan Komposit adalah jembatan di mana gelagar baja dan lantai beton disambungkan dengan konektor geser sedemikian rupa agar dua komponen bekerja sebagai unit gabungan. Tipikal penampang melintang gelagar komposit dan beberapa notasi yang digunakan pada standar ini terdapat pada Gambar 12.1.1-1. Lebar efektif lantai dapat dilihat pada lampiran D11. D11. lebar efektif

effective width

Tebal lantai

concrete slab  beton thickness

Tegangan Geser ym

steel flange tebal flens thickness

tinggi steel girder   baja gelagar depth tebal flange  baja thickness flens

=

y m dM I

dx

web thickness tebal badan dimana:

flange lebar flens width

I

= momen sekunder dari  penampang melintang komposit komposit

M = momen momen lentur lentur Ym = Jarak dari dari sumbu sumbu netral terhadap

Gambar 12.1.1-1 Tipikal penampang melintang Gelagar Komposit

12.1.2 Bahan Bahan yang digunakan harus terbuat dari baja sebagaimana disebutkan di dalam standar jembatan baja dan beton yang sesuai dengan standar desain jembatan beton.

12.1.3 Modulus Young Modulus Young baja adalah 2x10 6 N/mm2, dan rasio baja terhadap beton tergantung dari Modulus Young dari beton.i.

30

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

12.1.4 Skema Pembebanan Skema pembebanan yang ditetapkan di dalam standar ini (jembatan baja dan komposit), dengan tambahan pra dan pasca beban mati komposit (beban mati, sebelum memperoleh kekuatan 28 hari, D 1, dan setelah aksi komposit terbentuk D 2)

12.1.5 Kekuatan Bahan Kekuatan desain bahan untuk baja mengikuti standar ini, untuk lantai beton dan  batang tulangan lantai mengikuti standar jembatan beton. Lihat Lampian D12.

12.2 Desain 12.2.1 Beban dan Faktor Bahan Beban dan faktor bahan mengikuti persyaratan di dalam standar ini dan persyaratan  pada standar jembatan beton, dengan beberapa spesifikasi berikut ini.

12.2.2 Desain Komposit (1)

Kombinasi beban untuk gelagar dan lantai berdasarkan rumus untuk di bawah

ini: {1.0 · D2 + 1.0 · S H + 1.1 · L + 1.1 · I + 1.1 · C + 1.0 · L R  +1.0 · T} · 1.20

(12.2.2-1)

untuk gelagar 1.0 · D2

+ 1.1 · L + 1.1 · I

(12.2.2-2)

untuk lantai

dimana D2

= Beban mati setelah aksi komposit terbentuk

SH

= Beban akibat pengaruh penyusutan

L

= Beban Hidup

I

= Beban Kejut

C

= Beban Sentrifugal

LR 

= Beban Rel Panjang Longitudinal

T

= Beban akibat pengaruh temperatur

31

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

(2)

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Kekuatan ultimate pra dan pasca keadaan komposit harus dinilai sesuai dengan  prosedur konvesional untuk analisa konstruksi komposit. komposit.

(3)

Lantai beton harus didesain untuk menahan gaya normal dan momen lentur yang dihitung pada keadaan pasca komposit.

12.2.3 Keadaan Batas Layanan Keadaan batas layanan harus sesuai dengan ketentuan untuk baja di dalam spesifikasi ini (Mengacu 7.3).

12.2.4 Lebar Efektif Lebar efektif dari lantai beton harus ditetapkan untuk dapat mengatasi pengaruh geser dan perilaku struktur terkait lainnya, lihat  Lampiran D11.

12.2.5 Koefisien Rangkak Koefisien rangkak yang sesuai harus digunakan untuk medesain tegangan dan  penyusutan pada lantai

12.2.6 Koefisien Ekspansi Panas Koefisien Ekspansi panas untuk baja dan beton adalah 1.2x10 -5.

12.2.7 Sumbu Netral Penampang Melintang Komposit Sumbu Netral gelagar komposit sebaiknya berada di dalam penampang baja.

12.3 Konektor Geser 12.3.1 Tipikal Konektor Geser Konektor geser sama seperti yang diperlihatkan pada Gambar 12.3.1-1

32

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

Gambar 12.3.1-1 Tipikal Konektor Geser

12.3.2 Ketebalan minimum Flens atas Ketebalan minimum flens atas di mana konektor geser dilas, pada dasarnya adalah 15 mm untuk gelagar pelat-I dan 13 mm untuk gelagar boks.

12.3.3 Desain Konektor Geser Ukuran konektor geser harus dihitung berdasarkan gaya geser yang disalurkan sesuai dengan teori balok konvensional, seperti pada Gambar 12.1.1-1. Harus juga diadakan  perhitungan ketahanan geser las dan ketahananan dukung dukung dari lantai beton.

33

Standar Teknis Kereta Api Indonesia

 Struktur Jembatan Jembatan Baja: Desain

REFERENSI 1.

American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). ( 2005), Manual 2005),  Manual for Railway Engineering 2005, Volume 2 Chapter 15 Steel Stee l Structure s, American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association.

2.

American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). ( 2005), Manual 2005),  Manual for Railway Engineering 2005, Volume 2 Chapter 19 Bridge Bearing , Bearing , American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association.

3.

Badan Standarisasi Nasional. (1992), Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk  Jembatan Jalan Raya SNI 03-2833-1992, 03-2833-1992,  Badan Standarisasi Nasional.

4.

Badan Standarisasi Nasional. (2002), Spesifikasi Baja Struktural SNI 07-6764-2002, 07-6764-2002 , Badan Standarisasi Nasional.

5.

Badan Standarisasi Nasional. (2002), Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk  Bangunan gedung gedung SNI 03-1729-2002 03-1729-2002 , Badan Standarisasi Nasional.

6.

British Standard BS 5400. (1980), Code of Practice for Steel and Composite Bridge, Japanese Standard Association. Association.

7.

Japanese Industrial Standards (JIS) Handbook. (2005),  Ferrous Materials &  Metallurgy,  Metallurgy, Japanese Standards Association.

8.

Railway Technical Research Institute (RTRI). (July,2000),  Design Standard for  Railway Structure (Steel and Composite Structures), Structures), Maruzen.

34