[Extended Abstract] Perancangan Struktur Dermaga Peti Kemas Tipe Deck on Pile

1

PERANCANGAN STRUKTUR DERMAGA PETI KEMAS TIPE DECK ON PILE

Paulus Benny S S S1 dan Rildova2 Program Studi Sarjana Teknik Kelautan

Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung Jalan Ganesha 10 Bandung 40123

[email protected] dan [email protected] Kata kunci: perancangan struktur, dermaga, penulangan, SAP2000, deck on pile PENDAHULUAN

Kebutuhan manusia akan pengadaan barang dalam jumlah besar jarak jauh yang semakin tinggi mengakibatkan diperlukannya suatu fasilitas yang mendukung untuk pemindahan barang antara darat dan laut. Karena umumnya barang dikirim dalam jumlah besar untuk jarak jauh menggunakan peti kemas, maka dibutuhkan suatu dermaga yang khusus melayani bongkar-muat peti kemas. Pada pembahasan ini, dermaga peti kemas yang akan dibangun menggunakan data kondisi lingkungan dari kawasan perairan di Kuala Tanjung, Sumatera Utara.

Perancangan komponen dermaga dilakukan agar dermaga tersebut dapat melayani komoditas dan kapal yang direncanakan menurut kriteria desain dan kode standar. Dermaga yang dirancang harus dapat menahan beban kapal saat berlabuh dan bertambat, dapat menahan beban-beban akibat lingkungan, dan memiliki geometri/dimensi yang cukup untuk 1 unit kapal.

TEORI DAN METODOLOGI

Suatu dermaga dibangun untuk mengakomodasi jenis muatan/barang tertentu dengan jenis dan rentang ukuran kapal yang tertentu. Dengan demikian, ukuran dan segala fasilitas yang direncanakan di atas dermaga menjadi sangat tergantung dengan batasan-batasan tersebut. Sedangkan jenis struktur dermaga tergantung kondisi lingkungan di lokasi dermaga itu akan dibangun. Walaupun umumnya dermaga dibangun dalam kondisi perairan yang relatif tenang, tetapi faktor-faktor lingkungan tetap mempengaruhi rancangan struktur dermaga. Faktor lingkungan yang mempengaruhi ini meliputi kedalaman perairan, karakteristik arus dan gelombang, kecepatan angin, dan karakter gempa.

Pada pembahasan ini, dermaga dirancang menggunakan British Standard 6349: Maritime Structures sebagai standar utama. Dermaga dipilih menggunakan tipe struktur deck on pile (suspended deck) yang secara umum berupa formasi balok (beam) dan lantai (slab) yang ditopang oleh tiang fondasi yang dipancang ke dalam dasar perairan. Tipe struktur ini biasanya sesuai untuk lapisan tanah bagian atas buruk dan sesuai untuk menopang tiang, keperluan menghindari gangguan hidrolis, atau perairan yang cukup dalam. Struktur deck on pile dapat dibangun menggunakan satu jenis atau kombinasi dari material beton, baja, dan kayu. Namun pada pembahasan ini, dek dermaga ditentukan menggunakan elemen beton bertulang yang ditopang tiang baja silinder.

Dermaga peti kemas ini dirancang dengan ketentuan lebar 50 m, panjang yang cukup untuk melayani 1 buah kapal peti kemas (containership) ukuran 60.000 DWT (post-panamax),

2

1 buah Shore to Ship Gantry Crane ukuran post-panamax, beban merata 3 ton/m2 di sepanjang area di bawah STS Crane, dan beban merata 1 ton/m2 di belakang STS Crane. Di samping itu, faktor lingkungan yang mempengaruhi dermaga baik secara langsung maupun melalui kapal meliputi rata-rata kedalaman perairan -16 m dan HWS +3,5 m (LWS sebagai datum), tinggi gelombang signifikan 0,5 m dan maksimum max 1,2 m dengan perioda 5,0 detik, kecepatan rata-rata arus air laut 1,5 m/s, serta kecepatan rata-rata angin 40 m/s. Kondisi tanah umumnya berupa clay hingga kedalaman 13 m. Sedangkan beban gempa ditentukan menurut lokasi dan karakter tanah berdasarkan SNI Peta Hazard Gempa Indonesia sebagai Acuan Dasar Perencanaan dan Perancangan Infrastruktur Tahan Gempa (2010).

Setelah berbagai faktor perancangan dermaga didapat, faktor-faktor itu kemudian dihitung/diolah menurut standar yang telah dipilih, sehingga menghasilkan geometri rancang dan beban-beban. Berbagai beban ini kemudian dikelompokkan berdasarkan jenisnya menjadi beban mati, beban mati tambahan, beban hidup, beban berthing, beban mooring, beban akibat gempa, dan beban akibat gelombang dan arus. Beban-beban yang sudah dikelompokkan lalu disusun menjadi kombinasi pembebanan menurut ASCE/SEI 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (2010) untuk masing-masing service load state dan ultimate load state. Sedangkan untuk kuat material dan ukuran penampang tiap elemen struktur diasumsikan terlebih dahulu, untuk kemudian diubah sesuai dengan gaya-gaya yang bekerja. Formasi kapal dan dermaga yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 1, sedangkan pola penempatan elemen struktur ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 1 Formasi kapal dan dermaga

Gambar 2 Pola penempatan elemen struktur.

3

HASIL DAN ANALISIS

Pengkajian terhadap rancangan geometri, material dan penampang tiap elemen struktur, dan pembeban pada dermaga dilakukan menggunakan metode pemodelan elemen hingga dengan bantuan program SAP2000. Secara umum, pemodelan ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan/respon struktur berdasarkan rancangan yang dibuat. Kekuatan/respon struktur yang akan ditinjau perlu dibedakan menurut kombinasi pembebanannya. Dari kombinasi service load state, keluaran yang ditinjau meliputi pergeseran (displacement) dek terhadap jarak yang diizinkan, perbandingan tegangan aktual terhadap kapasitasnya pada tiang fondasi (unity check ratio, UCR), dan reaksi perletakan di setiap tumpuan. Sedangkan dari kombinasi ultimate load state akan ditinjau gaya-gaya dalam dari setiap kelompok elemen beton. Pengecekan UCR dipilih dilakukan dengan kode desain AISC360-05/IBC2006 dengan tipe rangka OMF (ordinary moment frame).

Analisa pada model dilakukan berulang kali sampai mendapatkan rancangan yang optimal. Untuk mendapatkan rancangan tersebut, hal utama yang perlu diubah dimulai pada dimensi penampang. Rancangan akhir yang didapat yaitu menggunakan tiang fondasi baja silinder ukuran 914 8,74mm dengan tegangan leleh 250Mpa. Pergeseran maksimum yang didapat adalah 0,116m dan UCR terbesar adalah 0,862. Sebaran pergeseran dan UCR ini ditunjukkan pada Gambar 3 dan Gambar 4.

Gambar 3 Pergeseran maksimum struktur dek

Gambar 4 Sebaran UCR

KESIMPULAN

Hasil akhir dari perancangan merupakan dimensi dan penulangan balok, pelat lantai, dan pilecap berdasarkan beban ultimate yang diterima tiap kelompok elemen, dengan kuat beton dan baja tulangan yaitu 35MPa dan 400MPa. Sedangkan geometri tidak berubah dari sudah ditentukan pada rancangan awal. Formasi balok dan lantai ditunjukkan pada Gambar 5, sedangkan formasi tulangan ditunjukkan pada Tabel 1, Tabel 2, dan Tabel 3. Sketsa penulangan untuk setiap balok, pelat, dan pilecap ditunjukkan pada Gambar 6 sampai dengan Gambar 17.

X

Y

0, 40 5

0,518

0, 512

0, 508

0, 507

0, 44 8

0, 503

0, 56 6

0,501

0,562

0,4 9 8

0, 558

0 ,4 9 6

0, 558

0 ,4 940 , 48 1

0, 554

0 ,4 920, 63 4

0,552

0,4 890, 596

0,550

0,4 900,541

0 ,54 8

0,4 840, 537

0 ,5 4 6

0 ,482

0 ,57 2

0, 536

0 ,5 45 0,4800 , 78 3

0 ,57 5

0, 533

0,5 41 0,4780, 67 6

0 ,82 0

0,531

0,5 45 0,4780, 532

0,72 0

0 ,5 2 9

0,5 37 0 ,4730, 521

0, 572

0 ,52 6

0, 538 0 ,4710, 519

0 ,56 6

0,564

0 ,5 24 0,533

0 ,4 690, 517

0 ,85 9

0, 561

0,5 22 0,533

0,4 660, 514

0 , 82 8

0, 559

0,5 20 0,538

0,4640 ,51 2

0,75 1

0, 557

0,5 21 0 ,533

0,4620 ,5 10

0, 751

0 ,55 8

0 ,555

0, 609

0 ,5 33

0,4 610 ,5 08

0, 750

0 ,859

0,5 5 3 0,612

0 ,5 33

0 ,4 600 ,5 06

0, 752

0 ,86 0

0 ,5 51 0,530

0,5 33

0 ,4 60

0,5 03

0, 751

0 ,84 3

0 ,5 49 0,509

0,533

0,4 58

0,5 43

0, 752

0, 846

0 ,566

0,5 46 0 ,5 08

0,533

0,4 59

0,7 53

0 ,75 1

0, 843

0 ,82 9

0,5 81

0 ,5 06

0,5 33

0 ,459

0,7680 ,7 52

0, 845

0 ,80 9

0,7 95

0,5 05

0 ,5 33

0 ,338

0,5680 ,7 51

0, 843

0 ,74 3 0,808

0 ,5 03

0,5 33

0,4910 ,5 90

0,7 52

0 , 845

0, 74 6 0,620

0,503

0,5 32

0 ,4 900 ,793

0,7 54

0 ,8 4 3

0, 743 0,5360 ,6 12 0,

5 02

0,5 31

0 ,4 880 ,69 1

0,8 62

0 ,8 4 5

0, 746 0 ,5 340 ,835 0,

5 00

0 ,535

0,4 850 ,526

0,861

0 ,8 43

0, 743 0 ,5 320 ,699 0 ,

5 00

0 ,393

0 ,4830 , 51 8 0,

7740,8 50

0, 746 0,5 310 ,47 1 0,

4 98

0,4810, 518 0,

7510,8 43

0,7 4 3

0 ,5300 , 44 0

0,4 98

0,4 780, 523 0 ,

7 520,8 61

0 ,7 4 6 0,5310, 455

0 ,4 97

0 ,4 770, 520 0 ,

7 51

0,848

0 ,7 43

0,5 300, 477 0 ,4

98

0 ,4 74

0, 521 0,7 52

0,8450 ,7 46

0 ,5 310, 471 0 ,3

73

0,4 720, 514 0 ,

7 51

0,8470,7 43

0 ,5 300, 474

0,4 71

0,5 0 5

0,752

0 ,8 450,8 40

0,5 310, 451

0 ,474

0 ,5 12

0,7 51

0 ,8 430 ,833

0,5 31

0 ,4 2 8

0 ,465

0 ,5 16

0 ,7 52

0,845

0,759

0 ,540

0 ,4 48

0 ,340

0,5 48

0,7 51

0 ,843

0,743

0 ,530

0 ,4 69

0,7 77

0,7 51

0,845

0 ,7 46

0 ,363

0,5 18

0 ,784

0 ,7 51

0,8 43

0 ,7 430,8 11

0,582

0 ,757

0 ,8 45

0,7 46

0 ,823

0,505

0 ,755

0,8 43

0,743

0,567

0 ,4 92

0 ,456

0,8 45

0,746

0,441

0 ,5 03

0 ,8 43

0,7 43

0 ,4 14

0,5 08

0,850

0 ,7 46

0 ,4 38

0,505

0,859

0,7 43

0,4 60

0,506

0,493

0,7 46

0,453

0 ,4 99

0 ,743

0,4 57

0 ,4 86

0,750

0 ,4 34

0,4 96

0,747

0 ,4 03

0 ,5 01

0 ,458

0,4 31

0,498

0 ,4 52

0 ,504

0 ,447

0,494

0 ,454

0,364

0,442

0,363

X

Y

XZ

YZ

0,00 0,50 0,70 0,90 1,00

4

Gambar 5 Penempatan kelompok balok dan pelat

Tabel 1 Detil penulangan balok

Elemen Balok

Dimensi (m)

Vu (kN)

M3+ (kN.m)

M3- (kN.m)

M2 (kN.m)

Tulang Geser (mm)

Tulang Lentur Bawah (mm)

Atas (mm)

Samping(mm)

B1 0,60,52,25 82 132314 94700 42320 6-250 419 419 419 B1A 0,60,510,0 169 432972 531547 13546 6-250 432 532 232 B2A 1,31,010,0 4159 5053932 7008149 396362 19-120 1536 1536 436 B3 0,90,76,00 1422 2425899 2554745 94771 19-100 1236 1236 236

B3A 0,80,610,0 1126 1451796 1750040 119358 19-100 1032 1032 232 B4 0,80,67,00 757 1556449 1571201 18231 19-150 1132 1132 232

B4A 0,60,510,0 434 540852 711440 48294 16-150 436 436 136

Tabel 2 Detil penulangan pelat Elemen

Pelat Dimensi

(m) Mux

(kN.m) Muy

(kN.m)

Tulang Lentur Arah X (mm)

Arah Y (mm)

Plat1 0,453,510 602751 120550 9813-88 3313-91 Plat2 0,456,010 7626388 3540823 9732-70 4932-89 Plat3 0,457,010 5380716 3127316 6532-121 4232-134 Plat4 0,458,510 7416174 5819142 6436-120 6736-90

Tabel 3 Detil penulangan pilecap

Elemen Pilecap

Dimensi (m)

Tulang Geser Arah X (mm)

Arah Y (mm)

PC 1,5 1,5 1,5 1229 1229

Gambar 6 Sketsa penulangan balok B1

B1 B3 B3 B3 B3 B4 B4 B4 B4

B1 B3 B3 B3 B3 B4 B4 B4 B4

B1 B3 B3 B3 B3 B4 B4 B4 B4

B1 B3 B3 B3 B3 B4 B4 B4 B4B1A

B1A

B1A

B1A

B3A

B3A

B3A

B4A

B4A

B4A

B4A

B4A

B4A

B4A

B2 B2 B2B2

B2B2

B2A

B2B2

B2A

B2 B2

B2A

B2B2

B2A

B2 B2

B2A

B2B2

B2A

B2A

B2A

B3A

B3A

B3A

B4A

B4A

B3A

B3A

B3A

B3A

B3A

B3A

B4A

B4A

B4A

B1A B1A B1A B1A B1A B1A B1A B1AX

Y

Plat1 Plat4

Plat1 Plat4

Plat1 Plat4

Plat1 Plat1 Plat1Plat1 Plat1 Plat1 Plat1 Plat1

Plat2 Plat2 Plat2 Plat2



Plat3 Plat3

Plat3 Plat3

Plat3 Plat3

X

Y

5

Gambar 7 Sketsa penulangan balok B1A





6


Gambar 13 Sketsa penulangan pelat Plat1




7

Gambar 17 Sketsa penulangan pilecap

DAFTAR PUSTAKA

American Society of Civil Engineers, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, ASCE/SEI 7-10, Reston, 2010

British Standard Institute, Maritime Structures, BS 6349. Computers and Structures, Inc., SAP2000 Design Manual, Berkeley. Computers and Structures, Inc., SAP2000 Tutorial Manual, Berkeley. Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan

Gedung, SNI 03-2847, Badan Standarisasi Nasional, Bandung, 2002. Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik, Peraturan Beton Bertulang Indonesia,

Cetakan ke-7, Bandung, 1971. Departemen Perindustrian dan Perdagangan, Baja Tulangan Beton, SNI 07-2052, Badan

Standarisasi Nasional, 2002. Fentek Marine Systems GmBH, Marine Fendering Systems, Hamburg, 2001. Kementrian Pekerjaan Umum, Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 sebagai Acuan Dasar

Perencanaan dan Perancangan Infrastruktur Tahan Gempa, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, 2010.

Liebherr Container Cranes Ltd., Technical Description Ship to Shore Gantry Cranes, Fossa. Maritime International Inc., Mooring Bollard, 2010. Tomlinson, M., dan Woodward, J. Pile Design and Construction Practice, 5th edition, London,

2008.

[Extended Abstract] Perancangan Struktur Dermaga Peti Kemas Tipe Deck on Pile

Documents

Transcript of [Extended Abstract] Perancangan Struktur Dermaga Peti Kemas Tipe Deck on Pile