06. bab 6 kajian perencanaan struktur

LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT

(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU

PERENCANAAN STRUKTUR

BAB 6


Jetty/ Dermaga Waikeka merupakan pelabuhan laut didesain untuk melayani

kapal 1000 DWT. Jetty/ Dermaga Waikeka terletak di Kecamatan Kepala Madan

Kabupaten Buru Selatan Provinsi Maluku.

Desain pelabuhan ini dirancang sebaik mungkin agar tidak terjadi kegagalan

konstruksi dan optimalisasi biaya sehingga dicapai suatu konstruksi yang aman,

nyaman dan ekonomis. Sebelum melaksanakan pembangunan fasilitas Jetty/

Dermaga Waikeka ini, perlu dilakukan perhitungan terhadap struktur bangunan

tersebut, agar mampu menahan beban-beban yang terjadi pada saat konstruksi

tersebut digunakan.

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dilakukan perhitungan terhadap

konstruksi, dan disajikan dalam suatu Laporan Perhitungan Konstruksi Fasilitas

Jetty/ Dermaga Waikeka.

6.1 PERENCANAAN STRUKTUR DERMAGA

6.1.1 Karakteristik Kapal

Sesuai dengan perencanaan operasionalnya, Jetty/ Dermaga Waikeka dibagun

untuk memenuhi fungsi sebagai dermaga bongkar muat barang dan

penumpang, yang mana rencana tipe kapal maksimum yang nantinya akan

beraktifitas di dermaga ini adalah kapal kargo dengan kapasitas maksimum

1.000 DWT. Berdasarkan acuan yang telah ada sebelumnya, kapal dengan

kapasitas ini memiliki kriteria dan karakteristik sebagai berikut:

a. Kapal : 1000 DWT

b. Panjang : 63,1 m

c. Lebar / Breadth : 10,3 m

d. Sarat / Draft : 3.6 m

e. Moulded Depth : 5.0 m

VI - 1




f. Kecepatan Merapat : 0,15 m/det

Berdasarkan data tersebut di atas, selanjutnya dapat ditentukan desain dermaga

yang paling sesuai untuk diaplikasikan pada Jetty/ Dermaga Waikeka yang

mana, data tersebut dipaparkan dalam kriteria dermaga berikut ini.

6.1.2 Karakteristik Dermaga

Dengan mengacu pada karakteristk dan data rencana kapal pengguna

pelabuhan pada paparan sebelumnya di atas, berikut adalah penentuan desain

dermaga yang akan diaplikasikan pada Jetty/ Dermaga Waikeka. Desain

tersebut adalah seperti paparan di bawah ini.

a. Dimensi : 35 x 8 m2

b. Lantai : Beton K-350

c. Balok : Beton K-350

d. Balok Precast : Beton K-350

e. Poer : Beton K-350

f. Tiang Pancang : Tiang Baja D = 457,2 mm, t = 12 cm

g. Elevasi Lantai : + 3,50 m LWS

h. Desain Kedalaman : - 5,00 m LWS

6.1.3 Karakteristik Mutu Bahan

Beberapa kriteria kekuatan bahan yang akan digunakan untuk perencanaan

struktur dermaga ini adalah sebagai berikut :

Berat Isi material

• Beton bertulang : 2,40 t/m3.

• Beton rabat : 2,30 t/m3

• Aspal : 2,20 t/m3

• Batuan masif : 2,60 t/m3

• Kayu : 1,03 t/m3

• Baja : 7,85 t/m3

• Tanah : Sesuai hasil penyelidikan di laboratorium.

Mutu Bahan

• Beton : K-350

VI - 2




• Baja tulangan : U-24 dan U-32

• Tiang pancang : baja ASTM 252-55

Tegangan yang diijinkan

• Beton : 300 kg/cm2

• Baja : 1400 kg/cm2

Modulus Elastis

• Baja, : 2,1 x 106 kg/cm2

• Beton : 2,0 x 105 kg/cm2

Final Set

• Alat Pancang : K - 35

• Berat Ram : 3,50 ton

• Tinggi jatuh : 2,00 meter

• K (Elastis Rebound) : 1,00 cm

6.1.4 Referensi Perencanaan

Dalam pekerjaan Perencanaan Pembangunan Fasilitas Jetty/ Dermaga Waikeka

ini, dipakai beberapa referensi perencanaan yang mana sumber referensi dan

peraturan-peraturan yang digunakan untuk analisis dan perencanaan dermaga

adalah sebagai berikut :

• Peraturan Pembebanan Indonesia (1983)

• Peraturan Beton Indonesia SNI (1991)

• Peraturan Perencanaan Bagunan Baja Indonesia (1983)

• Standar Teknis Untuk Sarana-Sarana Pelabuhan di Jepang (1985)

• Design and Construction of Port and Marine Structure, A def Quin

(1972)

• Perencanaan Pelabuhan Sudjono K (1985).

• Sumitomo Rubber Fender, Sumitomo Tubber Industries

6.1.5 Virtual Fix Point

Gaya lateral akibat gempa harus mampu dipikul oleh struktur, untuk itu maka

struktur dermaga dimodelkan beserta tiang pancangnya. Dalam melakukan

VI - 3




pemodelan, tiang pancang diasumsikan terjepit (fixed) pada elevasi

tertentu.Posisi jepit (fixity point) tiang pancang dihitung berdasarkan faktor

kelenturan (flexibility factor β) tiang pancang yang dihitung berdasarkan rumus

sebagai berikut:

SPTNkEIDk

h

h

−×=

=

15.04

.4β

Analisis perhitungan terhadap virtual fix point disajikan pada tabel berikut ini.

Tabel 6.1. Analisis Virtual Fix Point

Bila digunakan tiang dengan diameter 457,2 mm dengan ketebalan 12 mm, maka

panjang tekuk adalah 11,57 m.

6.1.6 Pembebanan

6.1.6.1 Beban Horizontal

Energi tumbukan kapal sewaktu merapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut:

Tebal lapisan lumpur, N<2 (TL) = 50 cm

N = dibawah permukaan dasar laut =

Kh = modulus subgrade reaction 0.15N = kg/cm3E = modulus elastisitas tiang = kg/cm2D = Diameter tiang (cm) =I = Momen inersia tiang (cm4) =t = Tebal cincin tiang (cm) =Elevasi Lantai Dermaga = cm LWSTebal Lantai + Balok Dermaga = cmel.p = elevasi atas pile head = cm LWSt. p = tebal pile head = cm LWSel.dl = kedalaman dasar laut = cm LWSH v = panjang tiang vertikal pada model struktur (cm)

= TL + el. p - t. p + D + el. Dl + 1/β

45.72

1.40 47,909 0.002674 374 1,170

1.10 38,398 0.002826 354

1,193 1.20 41,612 0.002770 361 1,157 1,180

1,126 1.00 35,138 0.002889 346 1,142 1,164

Hb(cm)

350 70

Kedalaman Titik Jepit Tiang (1/β) dan Panjang Tiang Pada Model Dermaga

1,104

D(cm) t(cm)

2,100,000

3

0.45

280

I(cm4) β(cm-1) 1/β(cm) Hv(cm)

80 500

VI - 4




Ef = g

DTxV2

2

x Ce x Cm x Cs x Cc

Dimana :

Ef = energi tumbukan kapal (ton.m)

DT = diplacement tonnage kapal (ton)

V = kecepatan sandar (m/dt)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/dt2)

Ce = eccentricity factor (untuk dermaga Ce = 0.5)

Cm = virtual mass factor

Cs = softness factor = 1,0

Cc = berth configuration factor = 1,0 (struktur tiang terbuka)

• Displacement Tonnage dari kapal kargo yang sandar dihitung dengan

formula

→ log (GT) = 0.541 (DWT)

Virtual Mass Factor

Cm = 1 + π2

x CbxB

d

Dimana :

Cb = blok koefisien (= Ws / Lpp x B x d x Wo)

d = maksimum draft kapal (m)

B = lebar kapal (m)

Lpp = panjang perpendicular kapal (m)

Wo = berat jenis air laut = 1,03 t/m³

Besarnya energi benturan kapal terhadap dermaga dapat dilihat pada tabel di

bawah ini.

Tabel 6.2. Besarnya Energi Benturan Kapal Terhadap Dermaga

VI - 5




Energi benturan kapal tersebut nantinya akan diserap oleh konstruksi fender,

dimana besarnya gaya yang diserap oleh fender mengikuti persamaan :

F = 2 x E / d

= 2 x 1.77 / 0.9

= 3.9 ton

dimana :

E : Energi benturan kapal

d : Faktor deformasi fender (untuk jenis karet diambil = 0.9)

6.1.6.2 Beban Angin

Beban angin untuk desain bangunan dermaga berdasarkan Shore Protection

Manual (SPM, 1984) diambil sebesar 40 kg/m² atau kecepatan angin 100 km/jam.

Distribusi beban ini diperhitungkan sesuai dengan luas bidang kapal yang

terkena angin pada saat sandar di dermaga.

Items UnitGeneral

Cargo 1000 DWT

DWT ton 1,000Displacement Tonnage ton 1,766LOA Length of Overall m 63.1Lpp Length of Perpendicular m 62.7Width m 10.3Moulded Depth m 5.0Full Loaded Draft m 3.6Empty Loaded Draft m 1.6DT/Displacement Tonnage (standard ton 1,766Displacement Volume m3 1,715Ce=1/(1+(l/r)2) (l=r) 0.50Cm = 1 + { (π/2) x d/(CbxB)} 1.74Cb=DT/(LppxBxd) 0.74Cs(=1.0) 1.00Cc(=1.0) 1.00V Berthing Velocity m/s 0.15Berthing Energy Ef=(DTxV2/2)xCexCmxCsxCc

kN.m 17.33

Ef/g(=9.8 m/dt2) t.m 1.77

VI - 6




6.1.6.3 Gaya Tarik Bollard

Gaya tarik bollard diambil dari Standard Design Criteria for Port in Indonesia 1984,

yaitu sesuai tabel di bawah ini.

Tabel 6.3. Kriteria Gaya Tarik Bollard

Gross Tonnage Tractive Force on Bollard

(ton)

Tractive Force on Bitt

(ton)

200 - 500 15 10

501 - 1000 25 15

1001 - 2000 35 15

2001 - 3000 35 25

3001 - 5000 50 35

5001 - 10000 70 50

Sumber : Standard Design Criteria for Port in Indonesia 1984

Dari tabel di atas, maka konstruksi bollard yang digunakan adalah Bollard 25

ton. Dengan kata lain, beban yang dipikul satu bollard adalah sebesar 25 ton.

Namun dalam pelaksanaannya, beban bollar terbagi menjadi 2 jenis beban, yakni

beban vertikal dan beban horizontal. Dimana besarnya beban vertikal adalah

sebesar 1,5 kali kapasitas dan besarnya beban horizontal sebesar 1 kali kapasitas.

6.1.6.4 Faktor Gempa

Beban gempa pada dermaga direncanakan dinamis menggunakan design

spectrum response menurut standar kriteria desain untuk pelabuhan di

Indonesia. Peraturan Perencanan Tahan Gempa Indonesia mengacu ke SNI 1726-

2002.

VI - 7




Gambar 6.1. Zona Gempa

Berdasarkan wilayah zona gempa maka Jetty/ Dermaga Waikeka terletak

di wilayah gempa 5, untuk penetapan jenis tanah berdasarkan tabel di bawah ini.

Tabel 6.4. Jenis - Jenis Tanah

Jenis Tanah Kecepatan Rambat

Gelombang Geser Rata-Rata

Nilai Hasil Test

Penetrasi Standar

Rata-Rata

Tanah Keras V s ≥ 350 N_

≥ 50

Tanah Sedang 175 ≤ V s < 350 15 ≤N_

< 50

Tanah Lunak V s < 175 N_

< 15

Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Berdasarkan data di atas didapatkan N = 15,35 maka jenis tanah di Jetty/

Dermaga Waikeka adalah tanah keras.

Sedangkan faktor percepatan gempa untuk berbagai jenis tanah dapat dilihat

pada tabel berikut ini:

Tabel 6.5. Faktor Percepatan Gempa

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o


Banda Aceh

Padang

Bengkulu

Jambi

Palangkaraya

Samarinda

BanjarmasinPalembang

Bandarlampung

Jakarta

Sukabumi

BandungGarut Semarang

Tasikmalaya Solo

Blitar MalangBanyuwangi

Denpasar Mataram

Kupang

SurabayaJogjakarta

Cilacap

Makasar

Kendari

Palu

Tual

Sorong

Ambon

Manokwari

Merauke

Biak

Jayapura

Ternate

Manado

Pekanbaru

: 0,03 g: 0,10 g: 0,15 g: 0,20 g: 0,25 g: 0,30 g

WilayahWilayahWilayahWilayahWilayahWilayah

1

1

1

2

2

3

3

4

4

56

5

1

1

1

1

1

1

2

2

2

22

2

3

3

3

33

3

4

4

4

44

4

5

5

5

55

5

6

6

6

4

2

5

3

6

0 80

Kilometer

200 400

VI - 8




Wilayah

Gempa

Percepatan

puncak

batuan dasar

(‘g’)

Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’)

Tanah

Keras

Tanah

Sedang

Tanah

Lunak

Tanah

Khusus

1

2

3

4

5

6

0,03

0,10

0,15

0,20

0,25

0,3

0,04

0,12

0,18

0,24

0,28

0,33

0,05

0,15

0,23

0,28

0,32

0,36

0,08

0,20

0,30

0,34

0,36

0,38

Diperluka

n evaluasi

khusus di

setiap

lokasi

Berdasarkan kuat geser, gaya gempa harus dihitung dengan formula V = µ.W,

yang mana µ = ZIKCS dan W adalah berat dari struktur dan peralatan

permanent.

Faktor reduksi dari beban hidup merata diambil sebesar 50 %. Selanjutnya gaya

gempa dihitung dengan persamaan berikut:

Hg = µ × W

W = DL + 50 % LL

6.1.6.5 Gaya Arus

Gaya arus diperhitungkan dengan menggunakan persamaan berikut:

Pc = c.A.vc2

Di mana:

Pc = Gaya arus yang bekerja pada struktur tiang pancang

A = Luas penampang tiang dalam air yang terkena gaya arus

c = Nilai koefisien yang besarnya 0.85 – 1.00 kN.s2/m4.

Vc = Kecepatan arus (m/det)

Ilustrasi gaya arus yang bekerja pada struktur dermaga adalah sebagai berikut:

VI - 9




Gambar 6.2. Gaya Arus Yang Bekerja Pada Tiang Pancang Dermaga

Maka didapat besarnya gaya arus ini adalah sebesar Pc = 0,52 kN/m.

6.1.6.6 Gaya Gelombang

Analisis gaya gelombang pada perhitungan ini akan menggunakan formula

Morison seperti berikut ini:

Dimana

dF = gaya per meter kedalaman

dFD = komponen gaya geser per meter kedalaman

dF1 = gaya inertia per meter kedalaman

D = 0.4572 m (Pile diameter)h = 5 m (Maximum water depth)c = 0.9 kNs2/m4 (Empirical coefficient)A = 2.87 m2 (Area of projection under water structure in the direction of current)Vc = 1 m/s (Current velocity)

Pc = 2.585 kN (Force acting in the direction)

Pressure Due to Current:pc = 0.52 kN/m

VI - 10




cD = koefisien geser

cM = koefisien gaya inertia

ρ = berat jenis air laut

D = diameter tiang pancang

Ilustrasi pemodelan sistem gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan

seperti berikut:

Gambar 6.3. Pemodelan Sistem Gaya Gelombang

Perhitungan nilai gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan seperti

uraian berikut:

VI - 11




Maka gaya gelombang untuk pelabuhan ini didesain sebesar 1,23 ton.

Dari perhitungan di atas, dapat dibuat table beserta grafik dari besarnya gaya

gelombang dan momen yang bekerja pada tiang sebagai berikut:

Fi = 1234.668 sin (kx1-σt)Fd = 351.8598 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)Mi = 4404.3 sin (kx1-σt)Md = 1685.27 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)

Total Wave Force on Pile Member : Fi + FdTotal Moment on Pile Member : Mi + Md

Fimax = 1234.668Fdmax = 351.8598Mimax = 4404.3Mdmax = 1685.27

Total Wave Force on Pile can be written as follow :Ftmax = 1234.668 cos (σt). cos(σt) -351.86 sin (σt)Ftmax = 1234.668 kg

Total Moment on Pile can be written as follow :Mtmax = 4404.3 cos (σt). cos(σt) -1685.3 sin (σt)Mtmax = 4404.3 kg.m

Point on Pile hit by the wave force is :Mtmax meter above the seabedFtmax

= 3.57

0 45 90 135 180 225 270 315 360F 351.86 1049.14 1234.67 695.95 -353.42 -1049.8 -1234.7 -694.4 354.98M 1685.27 3957.4 4404.3 2267.12 -1690.8 -3959.2 -4404.3 -2261 1696.4

(σ.t)

VI - 12




6.1.6.7 Beban Vertikal

1) Kepala Tiang Tipe 1 (Sisi Fender)

a) Luas kepala tiang : 1,92 m2

b) Lebar kepala tiang : 1,30 m

c) Berat beton : 2,40 ton/m3

d) Volume kepala tiang : 1,92 m2 x 1,3 m x 2,40 ton/m3

: 5,99 ton

2) Kepala Tiang Tipe 2

a) Tinggi kepala tiang : 0,80 m


c) Panjang kepala tiang : 1,30 m

d) Berat beton : 2,40 ton/m3

e) Volume kepala tiang : 0,80 m x 1,3 m x 1,3 m x 2,40 ton/m3

: 3,24 ton

3) Kepala Tiang Tipe 3 (Tiang miring)

a) Tinggi kepala tiang : 0,80 m


c) Panjang kepala tiang : 2,15 m

d) Berat beton : 2,40 ton/m3

e) Volume kepala tiang : 0,80 m x 1,3 m x 2,15 m x 2,40 ton/m3

: 5,37 ton

a. Beban Hidup :

VI - 13




1) Beban merata = 1,50 t/m2

2) Beban merata (kondisi gempa) = 0,75 t/m2

3) Beban Merata (bergerak) = 0,50 t/m2

4) Beban Merata (bergerak, kondisi gempa) = 0,25 t/m2

5) Beban Roda = T-20

Komposisi beban truk T-20 adalah seperti gambar berikut :

Gambar 6.4. Komposisi Beban Truk T-20

6.1.6.8 Struktur Beton Bertulang

Tegangan ijin untuk tiang pipa baja adalah sebagai berikut:

Tegangan Tegangan Ijin (kg/cm2)

- Tegangan Tarik Axial

(net section)

1400

- Tegangan Tekan Axial

(gross section)

(l/r) < 18

18 < (l/r) < 92

(l/r) > 92

1400

1400 – 8.2((l/r)-18)

12.000.000/(6.700+(l/r)2)

- Tegangan Tarik Tekuk

(net section)

1400

- Tegangan Tekan Tekuk

(gross section)

1400

- Momen Tekuk dan Gaya Axial

(simultaneously)

(1) Kasus tegangan axial adalah tarik

σσσ tabtt ≤+

dan σσσ babtt ≤+−

VI - 14




(2) Kasus tegangan axial adalah tekan

0.1≤+σσ

σσ

ba

bc

ca

c

- Tegangan Geser (gross section) 800

Di mana:

l : Panjang tekuk efektif (cm) = k x L

k : koefisien tekuk = 1.0

L : Panjang tekuk (cm)

R : jari-jari girasi (cm)

σσ ct , : Tegangan tarik oleh gaya tarik axial dan tegangan tekan oleh

gaya tekan axial terhadap potongan melintang (kg/cm2)

σσ bcbt , : Tegangan tarik maksimum tegangan tekan maksimum akibat

momen tekuk yang bekerja pada potongan melintang

(kg/cm2)

σσ cata , :Tegangan tarik ijin dan tegangan tekan ijin axial pada axis

dengan momen inersia terkecil (kg/cm2)

σ ba : Tegangan tekan tekuk ijin (kg/cm2)

6.1.6.9 Laju Korosi

Berdasarkan grafik yang disajikan pada gambar di bawah, terlihat bahwa laju

korosi terbesar terjadi pada bagian di atas air tertinggi (splash zone) serta

dibagian pasang surut.

Laju korosi juga cukup besar terjadi diantara seabed dengan permukaan air yang

juga disebut bagian submerged.

Korosi juga terjadi pada bagian di bawah permukaan seabed namun laju korosi

ini cukup kecil.

VI - 15




Gambar 6.5. Pengelompokkan Tingkat Laju Korosi Pada Baja Diperairan

Tabel 6.6. Corrosion rates of resistant seawater steel and carbon steel

in the marine environment (ref. : British Standard 6349)

Zone Corrosion rate (mm/year)

Sea water corrosion resistant steel

Atmospheric 0.04 – 0.05

Splash 0.10 – 0.15

Tidal ≈ 0.10

Submerged 0.10 – 0.20

Mud ≈ 0.06

Berdasarkan tabel di atas terlihat bahwa daerah yang paling rentan terhadap

korosi adalah daerah splash zone dan submerged. Untuk itu pada daerah ini

umumnya dipasang pile jacket atau material pelindung korosi lainnya.

6.1.6.10 Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan pada analisis struktur dermaga Jetty/ Dermaga

Waikeka ini adalah sebagai berikut:

1. Normal

(1,2 x beban mati) + (1,6 x beban hidup) + (1,6 x beban truk)

2. Fender

VI - 16




(1,0 x beban mati) + (0,5 x beban hidup) + (0,5 x beban truk) + (1,0 x

beban fender)

3. Bollard


beban bollard)

4. Arus


beban arus)

5. Gelombang


beban gelombang)

6. Angin


beban angin)

7. Comb 1

(1,4 x beban mati)

8. Comb 2


gempa-X)

9. Gempa 1

(1,2 x beban mati) + (0,5 x beban hidup) + (0,5 x beban truk) + (1,0

gempa-X)

10. Gempa 2


gempa-Y)

11. Gempa 3

(0,9 x beban mati) + (1,0 gempa-X)

12. Gempa 4

(0,9 x beban mati) + (1,0 gempa-Y)

6.1.7 Analisis Dermaga

VI - 17




Model dermaga yang dibuat adalah menggunakan kombinasi tiang miring

dengan diameter 457,20 mm tebal 12 mm. Dengan panjang dermaga 35 m dan

lebar dermaga 8 m. Modelnya dapat terlihat pada gambar di bawah ini:

Adapun pemodelan SAP dari gambar tersebut di atas dapat terlihat pada gambar

di bawah ini:

Gambar 6.6. Denah Dermaga

Gambar 6.7. Pemodelan Dermaga

Sedangkan untuk kondisi-kondisi pembebanan yang diterapkan pada struktur

dermaga ini diberikan pada gambar-gambar berikut :

Gaya pada fender 1 sebesar 4 ton, sedangkan pada fender 2 sebesar 2 ton, maka

hasil analisis pembebanannya sebagai berikut :

98765431

1000

3000

3000

1000

2

1650

1500 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 1500

35000

A

B

C

8000

BOLLARD35 TON

FENDER KARET TYPEV 300H 2000 9 BH

BOLLARD35 TONBITT

25 TON

BALOKDERMAGA

400x700

BALOKDERMAGA

400x700

BALOKDERMAGA

400x700

1300

1300

1300

1300

1300

1300

KEPALATIANG TIPE 2

KEPALATIANG TIPE 1

TRESTLE

1000

3000

3000

1000

A

B

C

8000

TIANG PANCANG BAJAØ 457.2 MM T=12MM

TIANG PANCANG BAJAØ 457.2 MM T12MM

KANSTEINTIPE A

KANSTEINTIPE B

DILATASI5MM

2150

1300

KEPALATIANG TIPE 3

Fender 1

Fender 2

VI - 18




Gambar 6.8. Input Beban Fender

Untuk beban bollard pembebanan pada arah X sebesar 24,15 ton sedangkan pada

arah Y sebesar 6,47 ton, maka hasil analisis pembebanannya sebagai berikut :

Gambar 6.9. Input Beban Bollard

Untuk beban angin, pembebanan terjadi pada arah Y dengan beban sebesar 1,18

ton, maka hasil analisis pembebanannya sebagai berikut :

Bollard

VI - 19




Gambar 6.10. Input Beban Angin

Gelombang terjadi pada ketinggian 10,13 m yang dihitung dari atas seabed

dengan beban sebesar 1,23 ton, maka hasil analisis pembebanannya sebagai

berikut :

Gambar 6.11. Input Beban Gelombang

Untuk pembebanan arus yang terjadi pada sebesar 0,52 ton, maka hasil analisis

pembebanannya sebagai berikut :

VI - 20




Gambar 6.12. Input Beban Arus

Untuk pembebanan truk yang terjadi pada sebesar 8 ton, maka hasil analisis


Gambar 6.13. Input Beban Truk

Berdasarkan wilayah zona gempa maka Jetty/ Dermaga Waikeka terletak di

wilayah gempa 5, maka grafik hasil analisis response spectrum sebagai berikut :

VI - 21




Gambar 6.14. Input Beban Gempa Berdasarkan Response Spectrum

Perhitungan beban mati dilakukan dengan menghitung volume dari kepala tiang

dan kemudian dihubungkan dengan berat jenis beton (2,4 ton/m3), untuk kepala

tiang 1 (sisi fender) sebesar 5,99 ton, kepala tiang 2 sebesar 3,24, dan kepala tiang

3 sebesar 5,37 ton. Hasil analisis pembebanannya sebagai berikut :

Gambar 6.15. Input Beban Mati (DL)

Untuk beban hidup kapal 1000 DWT adalah 1,5 ton/m2, maka hasil analisis


VI - 22




Gambar 6.16. Input Beban Hidup (LL)

Gambar 6.17. Momen Pada Dermaga Akibat Beban Mati

Gambar 6.18. Reaksi Perletakan Akibat Beban Mati

VI - 23




Gambar 6.19. Rasio Tegangan

Pemeriksaan tegangan yang terjadi dengan dengan program SAP2000

dengan membandingkan antara tegangan yang terjadi dengan tegangan izin.

Tegangan yang terjadi 0,937 < 1,00 (OK).

Untuk defleksi akibat gaya gempa yang terjadi adalah 9,56 cm < syarat

maksimum 10 cm (OK).

Berdasarkan pemodelan di atas, menunjukkan pemodelan dengan

menggunakan kombinasi tiang miring diameter 457,2 mm tebal 12 mm kuat

untuk menopang beban yang ada diatasnya.

6.1.8 Detail Perhitungan Penulangan Lantai Dermaga

VI - 24




Pelat Lantai 4 m x 3 m

Data:f'c = 25 Mpafy = 400 MpaEs = 200,000 Mpa

1. Syarat Batas dan Bentanglx = 3,000 mmly = 4,000 mmly/lx = 1.33

2. Tebal Pelat Untuk fy = 400 Mpa, maka tebal minimum pelathmin =l/21 = 190.5 mmDiambil tebal pelat (h) = 250 mm

3. Beban-beban Pada Lantai DermagaBeban merata

Beban hidup (LL) = 1,500 kg/m2

Beban mati (DL) = 600 kg/m2

qu = 1.2 DL +1.6 LL = 3,120 kg/m2

Beban terpusatBeban roda = P = 8,000 kg

4. Momen yang Bekerja Pada Pelat LantaiMomen beban merata (beban mati dan beban hidup) di atas dermaga

m1lx = 0.031.qu.lx2 = 870 kgm

m1ly = 0.019.qu.lx2 = 534 kgm

m1tx = 0.069.qu.lx2 = 1,938 kgm

m1ty = 0.057.qu.lx2 = 1,601 kgmMomen beban mati merata dan vertikal titik di atas dermaga

m2lx = 0.031.(1.2 DL).lx2 + P.lx/4 = 6200.88

m2ly = 0.019.(1.2 DL).lx2 + P.lx/4 = 6123.12

m2tx = 0.069.(1.2 DL).lx2 + P.lx/8 = 3447.12

m2ty = 0.057.(1.2 DL).lx2 + P.lx/8 = 3369.36Total momen yang bekerja

mlx = 6,201 kgmmly = 6,123 kgmmtx = 3,447 kgmmty = 3,369 kgm

5. Tinggi EfektifTebal pelat = h = 250 mmPenutup beton = r = 40 mmAsumsi diameter tulangan :

> dalam arah x : 16 mm> dalam arah y : 16 mm

Tinggi efektif d :> dalam arah x : dx : 202 mm> dalam arah y : dy : 186 mm

6. Titik Keseimbangan TarikArah x

cx = 121.20 mmb = 0.85a = 0.425

Arah ycy = 111.60 mmb = 0.85a = 0.425

VI - 25




6.1.9 Analisis Gaya Tumbukan Kapal Pada Dermaga

7. Penulangan Pelata. Tulangan Lapangan Dalam Arah X f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulangan

mlx = 6,201 kg-m 8 50.27 24.11 41.4813 132.73 9.13 109.52

Luas perlu tulangan lapangan arah x 16 201.06 6.03 165.91

Aslx = 1,211.90 mm2 18 254.47 4.76 209.9820 314.16 3.86 259.23

Digunakan tulangan D16 - 150 22 380.13 3.19 313.6727 572.56 2.12 472.4430 706.86 1.71 583.2632 804.25 1.51 663.6336 1017.88 1.19 839.9040 1256.64 0.96 1036.91

b. Tulangan Lapangan Dalam Arah Y f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulanganmly = 6,123 kg-m 8 50.27 25.86 38.68

13 132.73 9.79 102.13Luas perlu tulangan lapangan arah y 16 201.06 6.46 154.71

Asly = 1,299.64 mm2 18 254.47 5.11 195.8020 314.16 4.14 241.73


c. Tulangan Tumpuan Dalam Arah X f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulanganmtx = 3,447 kg-m 8 50.27 13.40 74.61

13 132.73 5.08 197.02Luas perlu tulangan tumpuan arah x 16 201.06 3.35 298.44

Astx = 673.71 mm2 18 254.47 2.65 377.7220 314.16 2.14 466.32


d. Tulangan Tumpuan Dalam Arah Y f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulanganmty = 3,369 kg-m 8 50.27 14.23 70.29

13 132.73 5.39 185.60Luas perlu tulangan tumpuan arah y 16 201.06 3.56 281.15Asty = 715.15 mm2 18 254.47 2.81 355.82

20 314.16 2.28 439.29Digunakan tulangan D16 - 250 22 380.13 1.88 531.54

27 572.56 1.25 800.6030 706.86 1.01 988.4032 804.25 0.89 1124.5836 1017.88 0.70 1423.3040 1256.64 0.57 1757.16

VI - 26




A Data Pasut HWS : 1.00 m MSL : 1.00 m LWS : 0.00 m Elv. Dermaga : 3.50 m

B Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000 tonPanjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Tinggi kapal : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 m Free Board : D1 : 1.68 m Kec. Merapat kapal : v : 0.30 m/det

C Rumus Tumbukan kapalE = Ws.V2/(2.g).Ce.Cm.Cs.Cc dengan :E : Energi Tumbukan Kapal (ton-m)Ws : Displacement Tonase (ton)V = V sin a : Kec. Merapat Kapal tegak lurus dermaga (m/det)Ce : Koef. EksentrisitasCm : Koef. Massa HidrodinamicCs : Koef. Kekakuan (1)Cc : Koef. Konfigurasi Rapat Kapal (1)g : Kec. Gravitasi (m/det2)

Batasan kecepatan kapal merapat Ukuran Kapal : 100 - 500; 500 - 10000; 10.000 - 30.000 ; > 30.000Kec. (Pelabuhan) : 0,25; 0,15; 0,15; 0,12 m/detKec. (Laut Terbuka) : 0,30; 0,20; 0,15; 0,15 m/detRumus konstanta tumbukan kapal Cm = 1 + p/(2.Cb) . (d/B)dengan :Cb : Koef. Blok Kapald : Draft Kapal (m)

Fender

Arah Tambat

Bollard

v tambat

θ

v tambat kapal

θ

v sin θ

VI - 27




d : Draft Kapal (m)B : Lebar Kapal (m)Ce = 1/(1+(l/r)2)dengan :l : Jarak sisi sejajar dermaga dari titik gravitasi kapal

s/d titik tumbukan kapalr : Sudut Longitudinal Girasi Kapal (m)Batasan nilai l (bidang tumbukan kapal)Dermaga & Jetty : 1/4 LoaDolphin : 1/6 LoaCb = Ws/(d.Lpp.B.Wo)dengan :Ws : Displacement Tonase (ton)d : Draft Kapal (m)Lpp : Panjang kapal (efektif haluan-buritan) (m)B : Lebar Kapal (m)Wo : Berat isi air lau 1.03 t/m3

Lpp = 0,822. Loa1,0263 (untuk Cargo)Lpp = 0,852. Loa1,0201 (untuk Tanker)DiketahuiDWT : 1,000 tonWs : 2,535 . DWT0,932

Ws : 1,584.81 tond : 2.90 mLpp : 57.84 mB : 10.94 mWo : 1.03 t/m3

l = 1/4 Loa : 15.77 mv : 0.30 m/detSudut sandar kapal (a) : 15 derajatv sin a : 0.078 m/detDicariCb : 0.84Cm : 1.49r/Lpp : 0.260r : 15.04Ce : 0.48Grafik l Vs Loa = Ce : 0.50Cs : 1.00Cc : 1.00E : 0.36 ton-m

D Reaksi Pada Portal Akibat Tumbukan KapalType fender : SV 200H-1000LRubber Grade : V4Deflection desained : 45.00 %E/A : 0.42 ton-mR/F : 7.50 tonE : 0.36 ton-mR/F(tl) : 7.30 tonDipasang type SV 200H - 1500 L, reaksi gaya tumbukan kapal :R/F(tl) : 10.95 ton

VI - 28




6.1.10 Analisis Gaya Tarik Bollard Terhadap Dermaga

E Analisa Kekuatan Tiang Pondasi Akibat Tumbukan Kapal

Analisa reaksi tiang terhadap gaya H tegak lurus dermagaGaya tumbukan kapal didistribusikan 45o pada dermagaGaya horisontal tumbukan kapal ini diterima oleh npt = 3 portal Portal tengah menerima 0.5 bagian gayaPortal sisi menerima 1/2 gaya dari portal tengah 0.25 bagian gayaGaya horisontal yang diterima 1 portal tengah H 1 = 5.48 tonGaya horisontal yang diterima 1 portal sisi H 2 = 2.74 ton

D Analisa gaya yang diterima oleh portal dermagaGaya angin diterima portal dgn tiga tiang tegak (Kond.kosong)Jumlah tiang tegak ntt = 3 tiang tegakGaya diterima 1 portal max H1 = 5.48 tonGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/n= 1.83 ton

H ijin = - ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!!

4.0 1.0 4.0

1.0

1.0

3.0

3.0

Balok Memanjang Dermaga

Balok Melintang Dermaga

Tiang pancang miring sejajar dermaga

VI - 29




A Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000 tonPanjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Depth : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 mKec. Merapat kapal : v : 0.20 m/detGaya tarik bollard : BLd : 15.00 ton

B Data Dimensi DermagaElevasi lantai dermaga Eld = 3.5Elevasi dasar laut Edl = -5.00Panjang dermaga Ld = 35 mLebar dermaga Bd = 8 mJarak portal melintang Jt = 4 mJarak portal melintang (sisi) Jts = 4 mJarak portal memanjang Jj = 3 mJumlah portal melintang np = 9.25 buahTebal total pelat dermaga (kom Tp = 0.28 mTebal lapisan aus / aspal Ta = 0.05 mTinggi balok memenjang derma Tb = 0.60 mLebar balok memenjang derma Lb = 0.60 mTinggi balok melintang dermag Tb = 0.50 mLebar balok melintang dermaga Lb = 0.50 mPanjang poer tiang miring Pr = 2.00 mLebar poer tiang Lr = 1.00 mTebal poer tiang Tr = 0.80 m

Bollard Rw/arah gaya tarik

kapa l

VI - 30




6.1.11 Analisis Gaya Angin Terhadap Dermaga

C Analisa gaya yang diterima oleh portal dermagaJumlah bollard terpasang = 9.00 buahGaya tarik setiap bollard = 15.00 tonGaya tarik total bollard Hbld = 135.00 tonJumlah tiang tegak = 56.00 tiangGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/ntt = 2.41 ton

H ijin = 2.11 ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!!

4.0 1.0 4.0

1.0

1.0

3.0

3.0

RBd

Tiang miring sejajar dermaga

VI - 31




A Data AnginArah dominan : SelatanKec. Max : 100.00 km/jam

27.78 m/detSudut datang angin (a) : 90.00 drj

B Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000 tonPanjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Depth : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 mKec. Merapat kapal : v : 0.20 m/det

C Data Dimensi DermagaElevasi lantai dermaga Eld =Elevasi dasar laut Edl = 3.5Panjang dermaga Ld = -5.00 mLebar dermaga Bd = 35 mJarak portal melintang Jt = 8 mJarak portal melintang (sisi) Jts = 4 mJarak portal memanjang Jj = 4 mJumlah portal melintang np = 3 buahTebal total pelat dermaga (komposit Tp = 9.25 mTebal lapisan aus / aspal Ta = 0.28 mTinggi balok memenjang dermaga Tb = 0.05 mLebar balok memenjang dermaga Lb = 0.60 mTinggi balok melintang dermaga Tb = 0.60 mLebar balok melintang dermaga Lb = 0.50 mPanjang poer tiang miring Pr = 0.50 mLebar poer tiang Lr = 2.00 mTebal poer tiang Tr = 1.00 m

0.80D Persamaan gaya angin terhadap bidang tegak lurus kapal

Rw = 0.5.p.C.U2.(A.cos2 a + B. sin2 a)dengan :Rw : Resultan gaya angin (Kg)p : Kerapatan udara

Bollard Rw/arah angin

kapa l

VI - 32




6.1.12 Analisis Gaya Arus Terhadap Dermaga

Ab : Luas penampang depan kapal kondisi kosong Ab = 3,017. DWT0,510 (di atas permukaan air)Bb : Luas penampang sisi kapal kondisi kosong Bb = 7,641. DWT0,533 (di atas permukaan air)Af : Luas penampang depan kapal kondisi penuh Af = 2,763. DWT0,490 (di atas permukaan air)Bf : Luas penampang sisi kapal kondisi penuh Bf = (D-df).Loa (di atas permukaan air)U : Kec. Angina : Sudut arah angin dengan center line kapalC : Koef. Tekanan anginC = 1,325 - 0,05.cos 2 a - 0,35.cos 4 a - 0,175.cos 6 a (untuk general cargo)

Diketahui p : 0.123

Ab : 102.23 kgfs2/m4 (Kondisi Kosong)Bb : 303.49 m2 (Kondisi Kosong)Af : 81.54 m2 (Kondisi penuh)Bf : 106.26 m2 (Kondisi penuh)U : 27.78 m2

a : 90.00 m/detC : 1.15 drj

DicariR(b) : 16,562.20 (Kondisi Kosong)R(f) : 4,450.43 kg (Kondisi penuh)Bidang sentuh kapal pada fender = 1/4 Loa = l kgl : 15.77lf (antar fender) : 4.00 mJml fender penahan (n) : 4.94 m buahGaya diterima 1 fender = R(b)/n: 4,140.55 4.00 (Kondisi Kosong)Rwb 4.14 kg (Kondisi Kosong)Gaya diterima 1 fender = R(f)/n: 900.26 ton (Kondisi penuh)Rwf 0.90 ton (Kondisi penuh)

E Analisa gaya yang diterima oleh portal dermagaGaya angin diterima portal dgn tiga tiang tegak (Kond.kosong)Jumlah tiang tegak ntt = tiang tegakGaya diterima 1 portal Rwb = 3 tonGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/ntt = 4.14 ton

H ijin = 1.38 ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!!

Gaya angin diterima portal dgn tiga tiang tegak (Kond.penuh)Jumlah tiang tegak ntt = tiang tegakGaya diterima 1 portal Rwb = 3 tonGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/ntt = 0.90 ton

H ijin = 0.30 ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!! -

4.0 1.0 4.0

1.0

1.0

3.0

3.0

Rw Rw

Tiang miring sejajar dermaga

VI - 33




6.2 PERENCANAAN STRUKTUR TRESTLE

6.2.1 Kriteria Trestle

A Data ArusArah dominan : SelatanKec. Max : 0.25 m/detSudut Datang () : 90.00 drj

B Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000.00Panjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Depth : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 m Kec. Merapat kapal : v : 0.30 m/det

C Persamaan Gaya Tekan Arus Pada KapalR1 = 0.5.p.C.U2.B.dengan :R1 : Resultan gaya angin (Kg)p : Air Density B' f : Luas penampang sisi kapal di bawah muka air kondisi penuhB' f = 3,495. DWT0,608

B' b : Luas penampang sisi kapal di bawah muka air kondisi kosongB' b = 1,404. DWT0,627

U : Kec. ARUS() : Sudut arah angin dengan center line kapalC : Koef. Tekanan ArusDiketahui p : 104.50 kgfs2/m4

B' f : 233.05 m2 (Kondisi penuh)B' b : 106.75 m2 (Kondisi kosong)U : 0.25 m/det() : 90.00 drjC : 4.50 (grafik Shibata Marine Product, page DS-12)DicariR(f) : 3,424.73 kg (Kondisi penuh)R(b) : 1,568.72 kg (Kondisi kosong)Bidang sentuh kapal pada fender = 1/4 Loa = ll : 15.77 mlf (antar fender) : 4.00 mJml fender penahan : 4.94 9.00 buahGaya diterima 1 fender : 381 kg (Kondisi penuh)

0.38 ton (Kondisi penuh)Gaya diterima 1 fender : 317 kg (Kondisi kosong)

0.32 ton (Kondisi kosong)

VI - 34




Kriteria perencanaan trestle sebagai berikut:

a. Dimensi : 40 x 6 m2 (1 segmen)

b. Lantai : Beton K-350

c. Balok : Beton K-350

d. Balok Precast : Beton K-350

e. Poer : Beton K-350

f. Tiang Pancang : Tiang Baja D = 457,2 mm, t = 12 cm

g. Elevasi Lantai : + 3,50 m LWS

h. Desain Kedalaman : - 3,00 m LWS

6.2.2 Virtual Fix Point

Gaya lateral akibat gempa harus mampu dipikul oleh struktur, untuk itu maka

struktur trestle dimodelkan beserta tiang pancangnya. Dalam melakukan

pemodelan, tiang pancang diasumsikan terjepit (fixed) pada elevasi

tertentu.Posisi jepit (fixity point) tiang pancang dihitung berdasarkan faktor

kelenturan (flexibility factor β) tiang pancang yang dihitung berdasarkan rumus

sebagai berikut:

SPTNkEIDk

h

h

−×=

=

15.04

.4β

Analisis perhitungan terhadap virtual fix point disajikan pada tabel berikut ini.

Tabel 6.7. Analisis Virtual Fix Point

VI - 35




Bila digunakan tiang dengan diameter 457,2 mm dengan ketebalan 12 mm, maka

panjang tekuk adalah 9,57 m.

6.2.3 Pembebanan

6.2.3.1 Beban Vertikal

a. Beban Mati

Beban mati dihitung dengan pendekatan berat struktur beton (upper

structure) yang disokong oleh tiang pancang. Struktur beton ini terdiri

dari hunch, kepala tiang, beton isian serta selimut tiang bila

menggunakan beton. Selimut tiang yang menggunakan bahan polimer

tidak diperhitungkan, karena ringan.

Perhitungan beban mati dilakukan dengan menghitung volume beton

keseluruhan dan kemudian dihubungkan dengan berat jenis beton

(2,40 ton/m3) untuk mendapatkan berat struktur.

1) Kepala Tiang Tipe 2

a. Tinggi kepala tiang : 0,80 m

Tebal lapisan lumpur, N<2 (TL) = 50 cm

N = dibawah permukaan dasar laut =

Kh = modulus subgrade reaction 0.15N = kg/cm3E = modulus elastisitas tiang = kg/cm2D = Diameter tiang (cm) =I = Momen inersia tiang (cm4) =t = Tebal cincin tiang (cm) =Elevasi Lantai Dermaga = cm LWSTebal Lantai + Balok Dermaga = cmel.p = elevasi atas pile head = cm LWSt. p = tebal pile head = cm LWSel.dl = kedalaman dasar laut = cm LWSH v = panjang tiang vertikal pada model struktur (cm)

= TL + el. p - t. p + D + el. Dl + 1/β

80 300

D(cm) t(cm)

2,100,000

3

0.45

280

I(cm4) β(cm-1) 1/β(cm) Hv(cm)

904

Kedalaman Titik Jepit Tiang (1/β) dan Panjang Tiang Pada Model Trestle

350 70

Hb(cm)

922 1.00 35,138 0.002889 346 942 960

989 1.20 41,612 0.002770 361 957 976

45.72

1.40 47,909 0.002674 374 970

1.10 38,398 0.002826 354

VI - 36




b. Lebar kepala tiang : 1,30 m

c. Panjang kepala tiang : 1,30 m

d. Berat beton : 2,40 ton/m3

e. Volume kepala tiang : 0,80 m x 1,3 m x 1,3 m x 2,40 ton/m3

: 3,24 ton

b. Beban Hidup :

1) Beban merata = 1,50 t/m2

2) Beban merata (kondisi gempa) = 0,75 t/m2

3) Beban Merata (bergerak) = 0,50 t/m2

4) Beban Merata (bergerak, kondisi gempa) = 0,25 t/m2

5) Beban Roda = T-20

Komposisi beban truk T-20 adalah seperti gambar berikut :

Gambar 6.20. Komposisi Beban Truk T-20

6.2.3.2 Faktor Gempa

Beban gempa pada trestle direncanakan dinamis menggunakan design spectrum

response menurut standar kriteria desain untuk pelabuhan di Indonesia.

Peraturan Perencanan Tahan Gempa Indonesia mengacu ke SNI 1726-2002.

VI - 37




Gambar 6.21. Zona Gempa


wilayah gempa 5, untuk penetapan jenis tanah berdasarkan tabel di bawah ini.

Tabel 6.8. Jenis - Jenis Tanah

Jenis Tanah Kecepatan Rambat

Gelombang Geser Rata-Rata

Nilai Hasil Test

Penetrasi Standar

Rata-Rata

Tanah Keras V s ≥ 350 N_

≥ 50

Tanah Sedang 175 ≤ V s < 350 15 ≤N_

< 50

Tanah Lunak V s < 175 N_

< 15

Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Berdasarkan data di atas didapatkan N = 15,01 maka jenis tanah di Jetty/

Dermaga Waikeka adalah tanah keras.

Sedangkan faktor percepatan gempa untuk berbagai jenis tanah dapat dilihat

pada tabel berikut ini:

Tabel 6.9. Faktor Percepatan Gempa

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o



Banda Aceh

Padang

Bengkulu

Jambi

Palangkaraya

Samarinda

BanjarmasinPalembang

Bandarlampung

Jakarta

Sukabumi

BandungGarut Semarang

Tasikmalaya Solo

Blitar MalangBanyuwangi

Denpasar Mataram

Kupang

SurabayaJogjakarta

Cilacap

Makasar

Kendari

Palu

Tual

Sorong

Ambon

Manokwari

Merauke

Biak

Jayapura

Ternate

Manado

Pekanbaru

: 0,03 g: 0,10 g: 0,15 g: 0,20 g: 0,25 g: 0,30 g

WilayahWilayahWilayahWilayahWilayahWilayah

1

1

1

2

2

3

3

4

4

56

5

1

1

1

1

1

1

2

2

2

22

2

3

3

3

33

3

4

4

4

44

4

5

5

5

55

5

6

6

6

4

2

5

3

6

0 80

Kilometer

200 400

VI - 38




Wilayah

Gempa

Percepatan

puncak

batuan dasar

(‘g’)

Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’)

Tanah

Keras

Tanah

Sedang

Tanah

Lunak

Tanah

Khusus

1

2

3

4

5

6

0,03

0,10

0,15

0,20

0,25

0,3

0,04

0,12

0,18

0,24

0,28

0,33

0,05

0,15

0,23

0,28

0,32

0,36

0,08

0,20

0,30

0,34

0,36

0,38

Diperluka

n evaluasi

khusus di

setiap

lokasi

Berdasarkan kuat geser, gaya gempa harus dihitung dengan formula V = µ.W,

yang mana µ = ZIKCS dan W adalah berat dari struktur dan peralatan

permanent.

Faktor reduksi dari beban hidup merata diambil sebesar 50 %. Selanjutnya gaya

gempa dihitung dengan persamaan berikut:

Hg = µ × W

W = DL + 50 % LL

6.2.3.3 Gaya Arus

Gaya arus diperhitungkan dengan menggunakan persamaan berikut:

Pc = c.A.vc2

Di mana:

Pc = Gaya arus yang bekerja pada struktur tiang pancang

A = Luas penampang tiang dalam air yang terkena gaya arus

c = Nilai koefisien yang besarnya 0.85 - 1.00 kN.s2/m4.

Vc = Kecepatan arus (m/det)

Ilustrasi gaya arus yang bekerja pada struktur trestle adalah sebagai berikut:

VI - 39




Gambar 6.22. Gaya Arus Yang Bekerja Pada Tiang Pancang Trestle

Maka didapat besarnya gaya arus ini adalah sebesar Pc = 0,86 kN/m.

6.2.3.4 Gaya Gelombang

Analisis gaya gelombang pada perhitungan ini akan menggunakan formula

Morison seperti berikut ini:

Dimana

dF = gaya per meter kedalaman

dFD = komponen gaya geser per meter kedalaman

dF1 = gaya inertia per meter kedalaman

cD = koefisien geser

D = 0.4572 m (Pile diameter)h = 3 m (Maximum water depth)c = 0.9 kNs2/m4 (Empirical coefficient)A = 2.87 m2 (Area of projection under water structure in the direction of current)Vc = 1 m/s (Current velocity)

Pc = 2.585 kN (Force acting in the direction)

Pressure Due to Current:pc = 0.86 kN/m

VI - 40




cM = koefisien gaya inertia

ρ = berat jenis air laut

D = diameter tiang pancang

Ilustrasi pemodelan sistem gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan

seperti berikut:

Gambar 6.23. Pemodelan Sistem Gaya Gelombang

Perhitungan nilai gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan seperti

uraian berikut:

VI - 41




Maka gaya gelombang untuk pelabuhan ini didesain sebesar 1,19 ton.

Dari perhitungan di atas, dapat dibuat table beserta grafik dari besarnya gaya

gelombang dan momen yang bekerja pada tiang sebagai berikut:

Fi = 1187.809 sin (kx1-σt)Fd = 400.631 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)Mi = 2186.124 sin (kx1-σt)Md = 1087.028 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)

Total Wave Force on Pile Member : Fi + FdTotal Moment on Pile Member : Mi + Md

Fimax = 1187.809Fdmax = 400.631Mimax = 2186.124Mdmax = 1087.028

Total Wave Force on Pile can be written as follow :Ftmax = 1187.809 cos (σt). cos(σt) -400.63 sin (σt)Ftmax = 1187.809 kg

Total Moment on Pile can be written as follow :Mtmax = 2186.124 cos (σt). cos(σt) -1087 sin (σt)Mtmax = 2186.124 kg.m

Point on Pile hit by the wave force is :MtmaxFtmax

= 1.84 meter above the s

0 45 90 135 180 225 270 315 360F 400.631 1040.36 1187.81 638.416 -402.13 -1040.9 -1187.8 -636.85 403.632M 1087.03 2089.48 2186.12 999.811 -1089.8 -2090.1 -2186.1 -996.48 1092.55

(σ.t)

VI - 42




6.2.3.5 Mutu Bahan

Beberapa kriteria kekuatan bahan yang akan digunakan untuk perencanaan

struktur trestle ini adalah sebagai berikut :

6.2.3.5.1 Berat Jenis Material

- Beton Bertulang : 2,40 t/m3

- Beton Rabat : 2,30 t/m3

- Aspal : 2,20 t/m3

- Batuan Masif : 2,60 t/m3

- Kayu : 1,03 t/m3

- Baja : 7,85 t/m3

- Tanah : Disesuaikan dengan hasil Pekerjaan Penyelidikan

Tanah

6.2.3.5.2 Jenis Material

Mutu Bahan

- Beton : K 300

- Baja Tulangan : U24 dan U32

- Tiang Pancang

Baja

: JIS A5525 SKK400 atau setara dengan nominal

tensile strength 4,000 kg/cm2. Atau ASTM A328 atau

setara dengan yield strength of 2,400 kg/cm2.

VI - 43




- Kayu : Kelas II

Tegangan yang Diijinkan

- Baja (Tarik/Tekan) : 1850 kg/cm2

- Beton

• Kuat tekan karakteristik : 300 kg/cm2

• Akibat lentur + Normal

* Tekan : 90 kg/cm2

* Tarik : 8,31 kg/cm2

• Akibat gaya aksial

* Tekan : 99 kg/cm2

* Tarik : 6,23 kg/cm2

* Geser akibat lentur/ puntir : 7,44 kg/cm2

* Geser pons : 11,25 kg/cm2

- Kayu : 100 kg/cm2

Modulus Elastisitas

- Baja, Es : 2,1 × 106 kg/cm2

- Beton, Ec : 2,0 × 105 kg/cm2

6.2.3.6 Struktur Beton Bertulang

Diameter Tulangan Minimal

Untuk tulangan tekan dan lentur = D13

Untuk tulangan geser = D10

Defleksi yang Diizinkan

Defleksi yang diizinkan untuk balok mengikuti aturan dalam ACI

318-95

Displacement horizontal yang diizinkan untuk struktur beton adalah

sebagai berikut :

Untuk Dermaga dan Trestle : 100 mm

6.2.3.7 Struktur Tiang Pancang Baja

VI - 44




Tegangan ijin untuk tiang pipa baja adalah sebagai berikut:

Tegangan Tegangan Ijin (kg/cm2)

- Tegangan Tarik Axial

(net section)

1400

- Tegangan Tekan Axial

(gross section)

(l/r) < 18

18 < (l/r) < 92

(l/r) > 92

1400

1400 – 8.2((l/r)-18)

12.000.000/(6.700+(l/r)2)

- Tegangan Tarik Tekuk

(net section)

1400

- Tegangan Tekan Tekuk

(gross section)

1400

- Momen Tekuk dan Gaya Axial

(simultaneously)

(1) Kasus tegangan axial adalah tarik

σσσ tabtt ≤+

dan σσσ babtt ≤+−

(2) Kasus tegangan axial adalah tekan

0.1≤+σσ

σσ

ba

bc

ca

c

- Tegangan Geser (gross section) 800

Di mana:

l : Panjang tekuk efektif (cm) = k x L

k : koefisien tekuk = 1.0

L : Panjang tekuk (cm)

R : jari-jari girasi (cm)

σσ ct , : Tegangan tarik oleh gaya tarik axial dan tegangan tekan oleh

gaya tekan axial terhadap potongan melintang (kg/cm2)

σσ bcbt , : Tegangan tarik maksimum tegangan tekan maksimum akibat

momen tekuk yang bekerja pada potongan melintang

(kg/cm2)

VI - 45




σσ cata , :Tegangan tarik ijin dan tegangan tekan ijin axial pada axis

dengan momen inersia terkecil (kg/cm2)

σ ba : Tegangan tekan tekuk ijin (kg/cm2)

6.2.3.8 Laju Korosi

Berdasarkan grafik yang disajikan pada gambar di bawah, terlihat bahwa laju

korosi terbesar terjadi pada bagian di atas air tertinggi (splash zone) serta

dibagian pasang surut.

Laju korosi juga cukup besar terjadi diantara seabed dengan permukaan air yang

juga disebut bagian submerged.

Korosi juga terjadi pada bagian di bawah permukaan seabed namun laju korosi

ini cukup kecil.

Gambar 6.24. Pengelompokkan Tingkat Laju Korosi Pada Baja Diperairan

Tabel 6.10. Corrosion Rates of Resistant Seawater Steel and Carbon Steel

In The Marine Environment (ref. : British Standard 6349)

Zone Corrosion rate (mm/year)

Sea water corrosion resistant steel

Atmospheric 0.04 – 0.05

Splash 0.10 – 0.15

Tidal ≈ 0.10

VI - 46




Submerged 0.10 – 0.20

Mud ≈ 0.06

Berdasarkan tabel di atas terlihat bahwa daerah yang paling rentan terhadap

korosi adalah daerah splash zone dan submerged. Untuk itu pada daerah ini

umumnya dipasang pile jacket atau material pelindung korosi lainnya.

6.2.3.9 Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan pada analisis struktur trestle Jetty/ Dermaga Waikeka

ini adalah sebagai berikut:

1. Normal

(1,2 x beban mati) + (1,6 x beban hidup) + (1,6 x beban truk)

2. Arus


beban arus)

3. Gelombang


beban gelombang)

4. Comb 1

(1,4 x beban mati)

5. Comb 2


gempa-X)

6. Gempa 1


gempa-X)

7. Gempa 2


gempa-Y)

8. Gempa 3

(0,9 x beban mati) + (1,0 gempa-X)

9. Gempa 4

VI - 47




(0,9 x beban mati) + (1,0 gempa-Y)

6.2.4 Analisis Trestle

Model trestle yang dibuat adalah menggunakan tiang tegak dengan diameter

457,20 mm tebal 12 mm. Dengan panjang dermaga 40 m dan lebar trestle 6 m.

Modelnya dapat terlihat pada gambar di bawah ini:

Adapun pemodelan SAP dari gambar tersebut di atas dapat terlihat pada gambar

di bawah ini:

Gambar 6.25. Denah Trestle

Gambar 6.26. Pemodelan Struktur Trestle

Sedangkan untuk kondisi-kondisi pembebanan yang diterapkan pada struktur

trestle ini diberikan pada gambar-gambar berikut :

Gelombang terjadi pada ketinggian 8,41 m yang dihitung dari atas seabed

dengan beban sebesar 1,19 ton, maka hasil analisis pembebanannya sebagai

berikut :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3000

4000

3000

A

B

1300

1300

400

400

KANSTEINTYPE B

TIANG LAMPUSOLAR CELL

KEPALA TIANGTIPE 2

TIANG PANCANG BAJAØ 457.2 mm T=12 mm

1000

1000

B'

A'

1200

0

1000 3000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 3000 1000

40000

VI - 48




Gambar 6.27. Input Beban Gelombang

Untuk pembebanan arus yang terjadi pada sebesar 0,86 ton, maka hasil analisis


Gambar 6.28. Input Beban Arus

Untuk pembebanan truk yang terjadi pada sebesar 8 ton, maka hasil analisis


VI - 49




Gambar 6.29. Input Beban Truk


wilayah gempa 5, maka grafik hasil analisis response spectrum sebagai berikut :

Gambar 6.30. Input Beban Gempa Berdasarkan Response Spectrum

VI - 50




Perhitungan beban mati dilakukan dengan menghitung volume dari kepala tiang

dan kemudian dihubungkan dengan berat jenis beton (2,4 ton/m3), untuk kepala

tiang sebesar 3,24 ton. Hasil analisis pembebanannya sebagai berikut :

Gambar 6.31. Input Beban Mati (DL)

Untuk beban hidup kapal 1000 DWT adalah 1,5 ton/m2, maka hasil analisis


Gambar 6.32. Input Beban Hidup (LL)

VI - 51




Gambar 6.33. Momen Pada Dermaga Akibat Beban Mati

Gambar 6.34. Reaksi Perletakan Akibat Beban Mati

Gambar 6.35. Rasio Tegangan

Pemeriksaan tegangan yang terjadi dengan dengan program SAP2000

dengan membandingkan antara tegangan yang terjadi dengan tegangan izin.

Tegangan yang terjadi 0,692 < 1,00 (OK).

VI - 52




Untuk defleksi akibat gaya gempa yang terjadi adalah 8,24 cm < syarat

maksimum 10 cm (OK).

Berdasarkan pemodelan di atas, menunjukkan pemodelan dengan

menggunakan tiang tegak diameter 457,2 mm tebal 12 mm kuat untuk menopang

beban yang ada diatasnya.

6.2.5 Detail Perhitungan Penulangan Lantai Trestle

Pelat Lantai 4 m x 4 m

VI - 53




Data:

f'c = 25 Mpafy = 400 MpaEs = 200,000 Mpa

1. Syarat Batas dan Bentang

lx = 4,000 mmly = 4,000 mmly/lx = 1.00

2. Tebal Pelat

Untuk fy = 400 Mpa, maka tebal minimum pelathmin =l/20 = 200.0 mmDiambil tebal pelat (h) = 270 mm

3. Beban-beban Pada Lantai Dermaga

Beban merataBeban hidup (LL) = 1,000 kg/m2

Beban mati (DL) = 648 kg/m2

qu = 1.2 DL +1.6 LL = 2,378 kg/m2

Beban terpusatBeban roda = P = 8,000 kg

4. Momen yang Bekerja Pada Pelat Lantai

Momen beban merata (beban mati dan beban hidup) di atas dermagam1lx = 0.021.qu.lx2 = 799 kgmm1ly = 0.021.qu.lx2 = 799 kgmm1tx = 0.052.qu.lx2 = 1,978 kgmm1ty = 0.052.qu.lx2 = 1,978 kgm

Momen beban mati merata dan vertikal titik di atas dermagam2lx = 0.021.(1.2 DL).lx2 + P.lx/4 = 8261.2736 kg.mm2ly = 0.021.(1.2 DL).lx2 + P.lx/4 = 8261.2736 kg.mm2tx = 0.052.(1.2 DL).lx2 + P.lx/8 = 4646.9632 kg.mm2ty = 0.052.(1.2 DL).lx2 + P.lx/8 = 4646.9632 kg.m

Total momen yang bekerjamlx = 8,261 kgmmly = 8,261 kgmmtx = 4,647 kgmmty = 4,647 kgm

5. Tinggi Efektif

Tebal pelat = h = 270 mmPenutup beton = r = 42 mmAsumsi diameter tulangan :

> dalam arah x : 16 mm> dalam arah y : 16 mm

Tinggi efektif d :> dalam arah x : dx : 220 mm> dalam arah y : dy : 204 mm

6. Titik Keseimbangan Tarik

Arah xcx = 132.00 mmb = 0.85a = 0.425

Arah ycy = 122.40 mmb = 0.85a = 0.425

VI - 54




7. Penulangan Pelat

a. Tulangan Lapangan Dalam Arah X f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulangan

mlx = 8,261 kg-m 8 50.27 29.49 33.9113 132.73 11.17 89.53

Luas perlu tulangan lapangan arah x 16 201.06 7.37 135.63Aslx = 1,482.48 mm2 18 254.47 5.83 171.65

20 314.16 4.72 211.91

Digunakan tulangan f 16 - 125 22 380.13 3.90 256.42

27 572.56 2.59 386.2130 706.86 2.10 476.8132 804.25 1.84 542.5036 1017.88 1.46 686.6040 1256.64 1.18 847.66

b. Tulangan Lapangan Dalam Arah Y f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulangan

mly = 8,261 kg-m 8 50.27 31.81 31.4413 132.73 12.04 83.02

Luas perlu tulangan lapangan arah y 16 201.06 7.95 125.76Asly = 1,598.75 mm2 18 254.47 6.28 159.17

20 314.16 5.09 196.50


27 572.56 2.79 358.1330 706.86 2.26 442.1332 804.25 1.99 503.0536 1017.88 1.57 636.6740 1256.64 1.27 786.01

c. Tulangan Tumpuan Dalam Arah X f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulangan

mtx = 4,647 kg-m 8 50.27 16.59 60.2813 132.73 6.28 159.17

Luas perlu tulangan tumpuan arah x 16 201.06 4.15 241.11Astx = 833.89 mm2 18 254.47 3.28 305.16

20 314.16 2.65 376.74


27 572.56 1.46 686.6030 706.86 1.18 847.6632 804.25 1.04 964.4536 1017.88 0.82 1220.6340 1256.64 0.66 1506.95

d. Tulangan Tumpuan Dalam Arah Y f Tul. Luas (mm2) Jml Tul. Jarak Tulangan

mty = 4,647 kg-m 8 50.27 17.89 55.8913 132.73 6.78 147.60

Luas perlu tulangan tumpuan arah y 16 201.06 4.47 223.58Asty = 899.30 mm2 18 254.47 3.53 282.96

20 314.16 2.86 349.34


27 572.56 1.57 636.6730 706.86 1.27 786.0132 804.25 1.12 894.3136 1017.88 0.88 1131.8640 1256.64 0.72 1397.35

VI - 55




VI - 56

06. bab 6 kajian perencanaan struktur

Design

Transcript of 06. bab 6 kajian perencanaan struktur