PENILAIAN KEANDALAN BERDASARKAN UMUR KELELAHAN JEMBATAN REL KERETA API Nirosha D. Adasooriya University of Stavanger, Norway Presented By Hadi S. Wibawanto S. 176060100111001

Pendekatan dgn Umur Tegangan Out-LINE Pendahuluan Pendekatan dgn Umur Tegangan Penilaian Keandalan Pembahasan & Kesimpulan

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN Sebagian besar jembatan rel kereta api di Dunia telah melewati umur rencana. Jembatan rel kereta api rentan terhadap kerusakan pada kondisi fatik (lelah) terhadap fungsi waktu karena sifat siklik beban lalu lintas. Penilaian umur kelelahan yang tersisa dari jembatan untuk layanan berkelanjutan menjadi lebih penting daripada sebelumnya, terutama saat membuat keputusan mengenai penggantian struktur dan perkuatan struktur. Penilaian kondisi fatik struktur dilakukan dengan pendekatan deterministik atau probabilistik.

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN (lanjutan) Sebagian besar penilaian fatik dengan pendekatan deterministik pada jembatan perkeretaapian umumnya didasarkan pada kombinasi tegangan terukur yang terjadi di bawah beban lalu lintas aktual. Pendekatan deterministik memprediksi sisa umur, dan terdapat ketidakpastian dari proses tersebut seperti analisa struktur, pengukuran lapangan, pengujian beban, memilih kategori detail menentukan kerusakan fatik. Penilaian fatik secara probabilistik berasal untuk menangkap efek dari ketidakpastian ini secara lebih tepat. Pendekatan ini umumnya didasarkan pada probabilitas kegagalan fatik yang terkait dengan indeks keandalan. Indeks keandalan fatik menyediakan alat untuk memprediksi umur fatik yang tersisa.

PENDAHULUAN (lanjutan) Peraturan Miner dan peraturan kereta api menyediakan kurva kelelahan (juga disebut kurva S-N atau Wöhler) Peraturan miner adalah yang paling sederhana, akan tetapi hasil yang ditunjukkan pada kondisi pembebanan beramplitudo adalah struktur tidak andal dari segi umur fatik. Sehingga, peraturan Miner tidak dapat digunakan untuk memperkirakan umur fatik yang tersisa dari jembatan perkeretaapian karena sebagian besar jembatan kereta api dikenakan beban amplitudo.

PENDAHULUAN (lanjutan) Untuk itu, perlu membandingkan penilaian sisa fatik dengan pendekatan probabilistic dan deterministik. Perbandingan yang dilakukan dengan menerapkan penilaian fatik, dan memprediksi umur fatik yang akan memberikan indikasi rasionalitas

PENDEKATAN TEGANGAN

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN INDEKS KEANDALAN FATIK Dalam kasus ini, indeks keandalan fatik jembatan ditentukan dari probabilitas bilinear kuva S-N Berdasarkan fungsi batas desain (limit state) yaitu g(t) = R – S Sehingga probabilitas kegagalan Pf = P (g(t) < 0) Indeks keandalan memberikan ukuran kerusakan kelelahan dari kategori detail jembatan yang dipertimbangkan. Indeks keandalan kelelahan didefinisikan sebagai β= Φ −1 (1 – Pf) Φ −1 adalah inverse dari kumulatif distribusi normal standar Turunan dari fungsi limit state fatik adalah g(t) = Δ – D Δ diperoleh dari indeks akumulasi kerusakan kritis miner D diperoleh dari indeks akumulasi miner

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) MODEL KERUSAKAN AKIBAT PENGARUH TEGANGAN Bagian ini memperkenalkan model kerusakan baru yang terdiri dari indikator baru yang memprediksi umur kelelahan secara deterministik. Definisi indikator kerusakan, Di dan penjelasan rinci tentang model tegangan kerusakan untuk variable pembebanan amplitudo yang diberikan

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) Skema representasi, S-N Curve

PENDAHULUAN (lanjutan) Untuk itu, perlu membandingkan penilaian sisa fatik dengan pendekatan probabilistic dan deterministik. Perbandingan yang dilakukan dengan menerapkan penilaian fatik, dan memprediksi umur fatik yang akan memberikan indikasi rasionalitas

PERHITUNGAN KEANDALAN

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN DATA JEMBATAN Jembatan yang dipilih adalah jembatan perkerasan terpanjang di Sri Lanka yang terbentang 160 m Jembatan rangka tipe semi warren dengan sokongan pilar berbentuk silinder Jembatan dibangun pada tahun 1855 ditengah lingkungan berkorosif Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) DATA JEMBATAN Modulus elastisitas, 195000 Mpa Kerapatan volume, 7600 kg/m3 Tegangan leleh, 240 Mpa Tegangan ultimate, 383 Mpa Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) ANALISA STRUKTUR Jembatan dianalisis menggunakan perangkat lunak SAP 2000. Model tiga dimensi (3D) satu rentang tengah jembatan dianalisis di bawah beban aktual untuk menentukan gaya batang defleksi. Validasi model FE dilakukan dengan membandingkan hasil analisis dinamika time history yang diukur dari waktu sebelumnya selama penilaian keandalan struktural pada tahun 2001 Perbandingan ini menunjukkan bahwa validasinya cukup baik antara hasil analisis model FE dan pengukuran jembatan yang sebenarnya. Sehingga diperoleh hasil tegangan axial (gaya batang) diwaktu pengamatan yang dulu dan sekarang Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) ANALISA STRUKTUR Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) ANALISA STRUKTUR Penyusutan paku keling sebagian besar dibatasi oleh pelat yang terhubung, yang akibatnya dikompres melalui ketebalan pelat. Residu gaya tarik di paku keling dan gaya tekan di plat penyambung seimbang Oleh karena itu, paku keling diasumsikan secara konservatif berperilaku sebagai baut yang tidak terisi dalam lubang clearance biasa. Oleh karena itu, penampang bersih, dimana paku keling berada, berada dipertimbangkan untuk menentukan tegangan nominal masing-masing batang. Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) KURVA TEGANGAN FATIK Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian Prediksi Peraturan UK railway

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) PERHITUNGAN KEANDALAN FATIK 𝜁 𝑑𝑎𝑛 𝜆 adalah parameter lognormal dari variabel acak Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) Cross Girder String Main Girder Set ST Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian String Main Girder Set MT1 String Main Girder Set MT2 Histogram dan fungsi distribusi probabilitas batang kritis

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) String Truss Set MT3 String Truss Set DT1 String Truss Set DT4 Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian String Truss Set DT2 String Truss Set DT3 Histogram dan fungsi distribusi probabilitas batang kritis

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) Cross girder CG String ST Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian Truss Diagonal Min girder MT1, MT2, MT3

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) PERHITUNGAN KEANDALAN FATIK Indeks keandalan didefinisikan untuk mengevaluasi probabilitas kegagalan limit states dan umur fatik yang sesuai. Oleh karena itu, dua batas indeks keandalan target telah dipertimbangkan untuk penilaian keandalan fatik secara umum. Indeks reliabilitas target tersebut adalah 1,65 dan 0, yang sesuai dengan probabilitas andal masing-masing 95% dan 50%. Umur fatik yang didapat dari batang kritis fatik (yaitu kerusakan yang mungkin terjadi pada kerusakan fatik) ditunjukkan pada Tabel 1. Diasumsikan bahwa urutan di masa depan serupa dengan penilaian ini. Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PENILAIAN INDEKS KEANDALAN (lanjutan) PERHITUNGAN KEANDALAN FATIK Keandalan kelelahan dari jembatan kereta api yang menua dibahas di bagian ini. Penilaian dilakukan dengan menggunakan memperkenalkan model baru di Bagian

PEMBAHASAN & KESIMPULAN

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN INDEKS KEANDALAN FATIK Pendekatan penilaian fatik probabilistik dan pendekatan deterministik yang terdiri dari indikator kerusakan baru, yang menangkap efek urutan pembebanan amplitudo variabel lebih tepat daripada peraturan Miner. Sehingga hasilnya dapat untuk menilai umur fatik jembatan kereta api yang sangat lama. Dari table sebelumnya, menunjukkan bahwa baik pendekatan deterministik dan probabilistik memberikan umur fatik yang hampir lebih dekat untuk anggota dek jembatan (yaitu cross girers CG dan stiker ST). Namun, ini berlawanan dengan anggota truss utama girder (yaitu akord girder utama dan diagonal truss)

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN INDEKS KEANDALAN FATIK Di bawah probabilitas bertahan 50%, jembatan dianggap memiliki sekitar 20 tahun sisa umur fatik. Namun, jembatan masih dalam pelayanan tanpa ada kerusakan atau rekahan yang tercatat. Pendekatan deterministik memprediksi anggota yang paling rentan untuk kegagalan fatik karena anggota kritis anggota cross girder menetapkan CG. Menurut pendekatan deterministik, umur kelelahan yang tersisa dari jembatan yang adalah tiga tahun kedepan. Dapat disimpulkan bahwa aplikasi model probabilistik yang diperkenalkan memberikan penilaian kelelahan konservatif untuk jembatan kereta api. Oleh karena itu, diragukan untuk menyimpulkan bahwa model probabilistik yang diperkenalkan ini dan parameter modal yang sesuai memberikan waktu yang tepat untuk jembatan perkeretaapian yang lama.

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA

-SEKIAN-