Kajian Kapasitas Sambungan Pelat Buhul Struktur Portal Pilon Jembatan Gantung Judesa Pisang Binaya Kabupaten Asahan dengan Software Idea Statica

Abstract

The JUDESA bridge is a type of suspension bridge built in remote areas of the country to meet the needs of infrastructure that traverses villages with pedestrians and light vehicles. Since the JUDES Paisang Binaya Bridge in the village of Telkudalam, Asahan Regency, North Sumatra, is also remote, the transportation process for the bridge's steel structures is carried out by keeping the structural members intact. The parts are split and reassembled in the field by a splicing process. The connection of these steel components must have good connection performance, whether the structure can withstand both operational and seismic loads, or if it has sufficient connection capacity. The development of software technology for calculating connection capacity is very fast, one of which is the use of IDEA SatiCA software. The software can not only calculate the connection capacitance (the tension of the connection plate and the one-dimensional force on the bolt), but also outline the stress distribution generated on the connection plate and the bolt. This study was carried out in a numerical study using finite element analysis. The numerical survey was carried out by modeling the tower portal of the JUDESA bridge using the example of the Pisan Vinaya bridge, which has a steel tower with a height of 14.5 m and a span of 120 m. This bridge example was then fully modeled with operational and seismic loads using software SAP 2000 version 14.2.2 (suspension bridge). Bridge workloads are calculated using Ministry of Public Works Circular No. 02 / SE / M / 2010 on the implementation of guidelines for the design and implementation of suspension bridges for pedestrian and seismic loads. It is calculated based on the SNI 2833: 2016 bridge design for seismic loads. Structural analysis using SAP 2000 generates the internal forces of the structure, including the portal of the pylon of the bridge. These internal forces are modeled as the forces acting on the joints. The connection analysis process is performed using the IDEA SatiCA software. The output of this software is the form of the joint capacitance, and the stress distribution that appears on the joint plates and bolts, and is compared with the results of manual analysis (literature). The studies in this study show that the software-based analytical process can provide a more detailed description of the stress distributions that occur in the connecting components (plates, bolts). Also, the connection capacity in the case of Pisan Vinaya Bridge is very good and the factor of safety is good. If the stress appearing on the connection plate is 63.30 mPa, it will be excessive (waste). The stress generated is only about 25.84% of the load capacity of the connecting material when both the connecting plate and the profile are connected. Second, software analysis also shows that the maximum tensile force generated on a bolt is 0.9 kN, and the force generated on a bolt is only about 12% of the capacity of the bolt material.

Jembatan JUDESA adalah salah satu tipe jembatan gantung (suspension) yang dibangun di daerah pelosok tanah air untuk kebutuhan infrastruktur penyeberangan dari suatu desa ke desa lainnya dengan beban pejalan kaki dan kenderaan ringan. Jembatan JUDESA Pisang Binaya yang berlokasi di Desa Teluk Dalam, Kabupaten Asahan Provinsi Sumatera Utara juga berada di lokasi pelosok sehingga proses transportasi material struktur baja jembatan dilakukan dengan membagi elemen struktur yang utuh menjadi beberapa bagian yang nantinya kemudian disatukan kembali di lokasi dengan proses penyambungan. Sambungan elemen struktur baja ini harus memiliki kinerja sambungan yang baik, baik ketika struktur menerima beban operasional maupun beban gempa tetap memiliki kapasitas sambungan yang cukup. Perkembangan teknologi software untuk perhitungan kapasaitas sambungan sangat pesat, salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan software IDEA StatiCA. Software ini tidak hanya mampu menghitung kapasitas sambungan (tegangan pada pelat sambung dan gaya pada baut secara 1 dimensi) tetapi juga dapat memberikan gambaran sebaran tegangan yang terjadi pada pelat sambung dan baut. Penelitian ini dilakukan dengan kajian secara numerik menggunakan analisis elemen hingga (finite element). Kajian numerik dilakukan dengan membuat model portal pylon Jembatan JUDESA dengan mengambil contoh Jembatan Pisang Binaya, dimana pilonnya dari struktur baja dengan ketinggian 14,5 m dan bentang jembatan 120 m’. Contoh jembatan ini kemudian dimodelkan secara utuh (jembatan gantung) dengan menggunakan software SAP 2000 Versi 14.2.2 dengan beban layan operasional dan juga beban gempa. Beban layan operasional jembatan dihitung menggunakan Surat Edaran Menteri Pekerjaan Umum No. 02/SE/M/2010 tentang pemberlakuan Pedoman Perencanaan dan Pelaksanaan Konstruksi Jembatan Gantung untuk Pejalan Kaki dan untuk beban gempa dihitung berdasarkan SNI 2833:2016 Perencanaan Jembatan Terhadap Beban Gempa. Analisa struktur dengan SAP 2000 akan menghasilkan gaya-gaya dalam pada struktur termasuk portal pylon (kolom) jembatan. Gaya-gaya dalam ini kemudian dimodelkan sebagai gaya gaya yang bekerja pada sambungan. Proses analisa pada sambungan dilakukan dengan bantuan software IDEA StatiCA. Luaran dari software ini berupa kapasitas sambungan dan juga sebaran tegangan yang terjadi pada pelat sambung dan juga baut yang akan dibandingkan dengan hasil analisa secara manual (literature). Kajian pada penelitian ini menunjukkan bahwa proses analisa dengan perangkat lunak (software) dapat memberikan gambaran yang lebih detail mengenai sebaran tegangan yang terjadi pada komponen-komponen sambungan (pelat, baut) serta kapasitas sambungan pada kasus Jembatan Pisang Binaya cukup baik dan memiliki safety faktor yang berlebihan (boros) dimana bahwa tegangan yang terjadi pada pelat penyambung sebesar 63,30 mPa. Tegangan yang terjadi hanya sekitar 25,84 % dari kemampuan bahan penyambung baik pelat penyambung maupun profil yang disambung. Kemudian analisa perangkat lunak juga menunjukkan bahwa gaya tarik yang terjadi pada baut maksimum sebesar 0,9 kN, dan gaya pada baut yang terjadi pada baut hanya sekitar 12 % dari kemampuan bahan baut.