1.1
Latar Belakang
1.2 Permasalahan -Permasalahan Utama
Proyek Banyu Urip merupakan salah satu proyek dari Mobil Cepu Ltd. yang berencana mengembangkan dan memproduksi minyak mentah di Banyu Urip yang terletak di Blok Cepu, di Desa Mojodelik, Kecamatan Ngasem, Kabupaten Bojonegoro, Jawa Timur. Salah satu proyek dalam pengembangan Mobil Cepu Ltd. di Banyu Urip ini adalah pembuatan tempat penampung air, dimana air dalam penampungan ini diambil dari Bengawan Solo yang airnya disedot dengan menggunakan pompa dan dialirkan melalui pipa ke tempat penampungan air , selanjutnya air dalam penampungan ini akan di didistribusikan ke CFF (Central Field Facilities ),yang salah satunya adalah digunakan sabagai crude desalting sulfur. Kebutuhan air dalam proyek pengembangan ini adalah 5,5 juta m3, sehingga dibutuhkan tempat penampungan air untuk menampung semua kebutuhan air . Pada tempat penampungan air ini dibutuhkan sebuah timbunan dengan tinggi 11 meter yang berfungsi sebagai pemisah dan melimpahkan air dari tempat penampungan sementara ke penampungan yang bertujuan untuk mengendapkan kotoran dan material endapan dari air bengawan solo. Konstruksi timbunan ini dibuat dari tanah di sekitar proyek dengan metode cut and fill lalu dipadatkan. Di atas timbunan dibangun suatu akses yang berfungsi sebagai jalur inspeksi dengan perkerasan untuk kendaraan alat berat. Untuk lereng disekitar penampungan timbunan juga dibuat dengan menggunakan tanah di sekitar proyek. Kebutuhan tanah urugan untuk timbunan disekitar penampungan berbeda – beda, tergantung kondisi topografi pada lereng tersebut.. Diatas timbunan ini juga dibangun suatu akses dengan perencanaan perkerasan untuk kendaraan alat berat Yang akan dibahas dalam tugas Akhir ini adalah merencanakan pelimpah dengan menggunakan timbunan tanah setempat yang dipadatkan dan design alternatif pelimpah menggunakan konstruksi portal beton dengan pasangna batu kali sebagai pengisinya
1. Bagaimana merencanakan timbunan yang memenuhi syarat ? 2. Bagaimana merencanakan alternatif pelimpah yang stabil ?
-Rincian Masalah 1. Bagaimana menghitung volume cut and fill ? 2. Berapa tinggi initial (H intial ) timbunan agar tinggi akhir timbunan yang direncanakan tetap tercapai setelah settlement pada lapisan tanah lembek berakhir? 3. Bagaimana merencanakan bangunan atas pelimpah ? 4. Bagaimana merencanakan bangunan bawah pelimpah?
1.3
Tujuan 1. Mengetahui bagaimana merencanakan timbunan yang memenuhi syarat 2. Mengetahui bagaimana merencanakan alternatif pelimpah yang stabil.
1.4
Batasan Studi 1. Analisa geoteknik hanya dilakukan di sekitar tanah yang akan direncanakan penampungan. 2. Analisa hidrologi tidak dibahas dalan tugas akhir ini 3. Analisa sedimen transport tidak dibahas dalam tugas akhir ini. 4. Data tanah yang digunakan adalah data sekunder yang berasal dari Laboratorium Mekanika Tanah dan Batuan S-1 Teknik Sipil ITS. 5. Perencanaan debit air yang masuk ke penampungan tidak dihitung 6. Analisa kapasitas pompa air yang digunakan tidak dibahas dalam tugas akhir ini. 7. Analisa biaya tidak dihitung dalam tugas akhir ini.
1
METODOLOGI MULAI
Pengumpulan Data : -Data Tanah Dasar -Data Perencanaan -Data Spesifikasi Geosyntetic dan tiang pancng
Studi Pustaka Perhitungan Volume Cut and fill
Pre-eliminary design Pelimpah Batu Kali
Perhitungan Penurunan Timbunan
Analisa Kekuatan Struktur Beton NOT OK
Penentuan Hawal Timbunan Tepi Kolam dan Pelimpah
Cek
Analisa Stabilitas Timbunan Tepi Kolam dan Pelimpah
OK Perencanaan Pondasi Pelimpah
Cek Analisa Daya Dukung Pondasi
OK
NOT OK Perencanaan Perkuatan Timbunan
NOT OK
Cek
Perencanaan Box Culvert
OK
Kesimpulan
Kesimpulan
Gambar
Gambar
SELESAI
Gambar 3.1 Bagan Alir Prosedur Pengerjaan Tugas akhir
2
4.1
Keterangan : a : 33 m L :6 m H : 11 m 3. Perhitungan Pembebanan : a. Beban mati timbunan sendiri. b. Beban lalu – lintas inspeksi. c. Beban alat berat pada pelaksanaan konsruksi timbunan. d. Beban box culvert e. Beban lateral dari tekanan air Dalam tugas akhir ini beban lalu lintas inspeksi diasumsikan sebagai mobil penumpang dengan berat maksimum tiap as adalah 1 ton. Beban alat berat diasumsikan sebagai truk pengangkut material T 1.22 berat total maksimum 25 ton dengan distribusi beban (25% -75%) dan ekskavator Komatsu P 200LC-7 dengan berat 13 ton.
Data Tanah Dasar
Seperti telah dijelaskan dalam Bab Metodologi bahwa tanah dasar diperoleh dari Laboraturium Mekanika Tanah Teknisk Sipil – FTSP – ITS. Berdasarkan data tanah dasar yang diperoleh, jenis tanah pada kedalaman 0 – 30 m berupa tanah lempung. Profil tanah dasar untuk perencanaan ini diberikan pada Gambar 4.1. Sedang data tanahnya diberikan dalam Tabel 4.1. Lempung Berlanau Very Soft Lempung Berlanau Soft
0.00 m -2.00 m -5.00 m
Lempung Berlanau Medium
4.2.2 Timbunan di Tepi Kolam Lempung Berlanau Hard Lempung Berlanau Medium
Data tentang timbunan tepi kolam meliputi sifat fisik timbunan dan dimensi timbunan. 1. Sifat fisik timbunan meliputi : γt = 1.67 t/m3, φ = 50, Cu = 0.25 t/m2 2. Dimensi timbunan :
-18.00 m -20.00 m -24.00 m
a
Lempung Berlanau Stiff
Gambar 4.3 Dimensi Timbunan Tepi Kolam
Gambar 4.1 Profil tanah dasar pada proyek Banyu Urip
Keterangan : a L H
4.2 Data Tanah Timbunan 4.2.1 Timbunan Pelimpah Data tentang tanah timbunan pelimpah meliputi sifat fisik timbunan dan dimensi timbunan. 1. Sifat fisik timbunan meliputi : γt = 1.67 t/m3, φ = 50, Cu = 0.25 t/m2, karena tanah timbunan diambil dari tanah setempat hasil pengerukan pada kedalaman 0 -11 m dan tanah tersebut sudah dipadatkan sehingga Cu nya naik. 2. Dimensi timbunan :
1:3
H
1:4
-30.00 m
a
L
: 44 :6 : 11
m m m
3. Perhitungan Pembebanan : a. Beban mati timbunan sendiri b. Beban lalu lintas inspeksi c. Beban alat berat pada pelaksnaan konstruksi timbunan d. Beban lateral dari tekanan air Dalam tugas akhir ini beban lalu lintas inspeksi diasumsikan sebagai mobil penumpang dengan berat maksimum tiap as adalah 1 ton. Beban alat berat diasumsikan sebagai truk pengangkut material T 1.22 berat total maksimum 25 ton dengan distribusi
L H
Gambar 4.2 Dimensi Timbunan Pelimpah 3
dengan menggunakan program Auto Cad 2007.
beban (25% -75%) dan ekskavator Komatsu P 200LC-7 dengan berat 13 ton.
4.3 Analisa Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang
•
Dengan data tanah di atas kemudian dianalisa daya dukung pondasi tiang pancang. Analisa dilakukan untuk mengetahui daya dukung tiang pancang yang nantinya akan digunakan sebagai pondasi pelimpah alternatif. Perhitungan analisa ini menggunakan metode Luciano Decourt yang ada pada Bab II, analisa dilakukan dengan menggunakan tiga tipe diameter tiang pancang yaitu diameter 40 cm, 50 cm dan 60 cm. setelah itu dibuat grafik hubungan daya dukung (Q L ) dengan kedalaman, dari grafik tersebut maka kita bisa menentukan diameter dan kedalamn tiang pancang yang akan digunakan sesuai dengan berat yang dipikul oleh tiang pancang.
Rumus Perhitungan cut and fill
V = ( A1 + A2 )
d 2
Keterangan, V
= Volume Galian atau Isian
A1
= Luas pias pada potongan 1
A2
= Luas pias pada potongan 2
d
= Jarak antar pias
Gambar 5.2 Mass Diagram Cutt and Fill Dari perhitungan cut and fill didapatkan vulume cut = 4231921.62 m3dan volume fill = 961303.88 m3, Volume material galian yang harus dibuang = 3270617.74 m3. Untuk metode pembuangan materialnya tidak dibahas dalam tugas akhir ini Gambar 4.4 Grafik Hubungan Daya Dukung (Q L ) dengan Kedalaman
5.1
5.2
Perhitungan Pengerukan
Prakiraan Besar Pemampatan/ Settlement(Sc)
Prakiraan besar pemampatan lapisan tanah lempung dilakukan dengan Persamaan 2.11 dan Persamaan 2.12. Hasil prakiraan pemampatan lapisan tanah lempung akibat beban rencana adalah sebesar = 2.3 m. Rincian perhitungan diberikan pada lampiran.
Pengerukan pada kolam penampungan air dilakukan sampai kedalaman -11.00 m. Tanah kerukan nanti akan digunakan sebagai material timbunan pada pelimpah dan timbunan pada sekeliling kolam. Untuk mengetahui volume tanah kerukan yang digunakan sebagai material timbuan maka dilakukan perhitugan volume cut and fill. Perhitungan penampang per pias dilakukan 4
5.3 Perhitungan Waktu Konsolidasi Tanah Lempung
No 1 2 3 4 5
Dengan mengetahui besarnya settlement di lapisan tanah dasar, diperlukan perhitungan terhadap lama pemampatan yang terjadi. Dalam perencanaan Tugas Akhir ini, perhitungan pemampatan dihitung pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 95%. Besarnya pemampatan tanah lempung saat dibebani tanpa adanya PVD yaitu mengandalkan Cv saja. Hal ini karena tidak adanya drainase vertikal (vertical drains) yang berfungsi memperpendek panjang aliran (drainage path) dari air pori. Tabel 5.2 Perhitungan Konsolidasi Tbl Kedalaman Cv Lap. No (H n /Cv n 0.5) (m) (m2/th) (H),m 1
0.00
2.00
2
6.2220528
0.80
2
2.00
5.00
3
5.897232
1.24
3
5.00
11.00
6
6.3734256
2.38
q (t/m2) 15 17 19 21 23
Settlement (m) 1.968 2.099 2.205 2.303 2.392
Hinitial (m) 10.114 11.386 12.645 13.899 15.148
Hfinal (m) 8.145 9.287 10.440 11.596 12.755
Dari Tabel 5.2 kemudian dibuat grafik hubungan hubungan antara H initial Vs H final serta H initial Vs Sc yang disajikan dalam Gambar 5.2 dan Gambar 5.3. Grafik tersebut akan dipakai untuk menentukan H initial timbunan sesuai dengan H final yang direncanakan yaitu 11 m. Dari kedua grafik tersebut didapatkan H initial = 13.3 m dan Sc total yang akan terjadi = 2.3 m.
4.4138
• •
U =95 % Tv 95% = 1.781-0.933*log(100-U%) = 1.129 • Waktu konsolidasi yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidasi 95% adalah : • t = T((H 1 /Cv 1 0.5)+(H 2 /Cv 2 0.5)+(H 3 /Cv 3 0.5) )2 = 1.129 x (4.4138)2 = 21.992 tahun ≈ 22 tahun Jadi waktu yang diperlukan untuk menghabiskan settlement 2.15 m pada lapisan tanah lempung diperlukan waktu 22 tahun.
5.4 Penentuan Awal (H inisial )
Tinggi
Gambar 5.3 Grafik hubungan H initial dengan H final
Timbunan
Gambar 5.4 Grafik hubungan H initial dengan Settlement (Sc)
Dalam menentukan tinggi awal timbunan (H initial ) terlebih dahulu dibuat kurva hubungan antara H inisial dengan H final dan H inisial dengan pemampatan (Sc). Dalam pembuatan kurva digunakan beban permisalan sebesar 15 t/m2 , 17 t/m2 , 19 t/m2 , 21 t/m2 dan 23 t/m2. Penentuan H initial timbunan adalah dengan menghitung pemampatan pada tanah dasar terlebih dahulu. Beban yang dipilih untuk menghitung pemampatan ditentukan dari besarnya tinggi timbunan. Tabel 5.3 Perhitungan Sc, H initial, dan H final Pada Lapisan Tanah Dasar
5.5 Analisa Pelimpah
Stabilitas
Timbunan
Timbunan pelimpah ini diambil dari tanah asli disekitar proyek, yang merupakan tanah mengembang (swelling soil) yang rawan untuk pecah ketika tidak terkena air, oleh karena itu permukaan timbunan pada kedalaman 2 meter dilapisi dengan pasir. Analisa stabilitas dilakukan dengan menggunakan program bantu Plaxis 8.2, ada beberapa tahapan analisa yaitu timbunan pelimpah pada kondisi sebelum kolam diisi air dan timbunan pelimpah dengan kondisi 5
pengisian penuh. Parameter yang digunakan adalah sebagai berikut : Timbunan tanah setempat : • γ t = 1.71 t/m3 • γ sat = 1.74 t/m3 • C = 2.5 t/m2 • φ = 3.5 ° • E = 5287 kN • V = 0.2 Timbunan tanah pasir : • γ t = 1.71 t/m3 • γ sat = 1.71 t/m3 • C = 0 t/m2 • φ = 25 ° • E = 8987 kN • V = 0.2 Sedangkan untuk parameter tanah dasarnya dikelompokkan berdasarkan konsistensi tanah dasar seperti pada tabel berikut : Tabel 5.4 Parameter Tanah Dasar
Gambar 5.6 Total Displacement Seperti terlihat pada Gambar 5.6 untuk kondisi timbunan sebelum kolam diisi air diperoleh SF = 1.3956. Jadi tidak perlu perkuatan untuk memperkuat stabilitas timbunan karena tidak terjadi kelongsoran. Kondisi timbunan dengan pengisian air penuh
Gambar 5.8 Geometri Timbunan
Dengan input seperti di atas, kemudian dianalisis menggunakan program bantu Plaxis 8.2. Berikut ini adalah hasil dari analisa Plaxis pada tiap – tiap tahapan. Kondisi timbunan sebelum kolam diisi air Gambar 5.9 Total Displacement Seperti terlihat pada Gambar 5.9 untuk kondisi timbunan dengan pengisian air penuh diperoleh SF = 1.0513. Jadi tidak perlu perkuatan untuk memperkuat stabilitas timbunan karena tidak terjadi kelongsoran.
5.6 Analisa Stabilitas Timbunan Tepi Kolam Analisa stabilitas timbunan tepi kolam pada dasarnya sama dengan analisa stabilitas timbunan pelimpah. Bedanya Cuma terletak pada ketinnggian timbunannya saja.
Gambar 5.5 Geometri Timbunan
6
Kondisi timbunan sebelum kolam diisi air
5.7 Perencanaan Boxculvert di Atas Timbunan Air yang melimpah di atas timbunan di alirkan melalui boxculvert dengan dimensi ( 5 x 6 x 3 ) m, boxculvert dipasang setiap jarak 60 m di atas timbunan dengan di perkuat tiang pancang agar tidak terseret oleh arus air. Dengan model perencanaan sebagai berikut :
Gambar 5.11 Geometri Timbunan
Gambar 5.12 Total Displacement Seperti terlihat pada Gambar 5.12 untuk kondisi timbunan sebelum kolam diisi air diperoleh SF = 2.0620. Jadi tidak perlu perkuatan untuk memperkuat stabilitas timbunan karena tidak terjadi kelongsoran. Kondisi timbunan dengan pengisian air penuh
Gambar 5.17 Tampak Samping Boxculvert
5.8 Penentuan Tebal Perkerasan Untuk Jalan Inspeksi Perkerasan untuk jalan inspeksi direncanakan menggunakan perkerasan lentur. Tebal perkerasannya menggunakan tebal minimum sesuai dengan petunjuk perencanaan tebal perkersan lentur jalan raya yang dikeluarka oleh Departemen Pekerjaan Umum. Tebal perkerasan tersebut adalah sebagai berikut :
Gambar 5.14 Geometri Timbunan
Gambar 5.15 Total Displacement Seperti terlihat pada Gambar 5.15 untuk kondisi timbunan dengan pengisian air penuh diperoleh SF = 3.2451. Jadi tidak perlu perkuatan untuk memperkuat stabilitas timbunan karena tidak terjadi kelongsoran.
Surface : Aspal
5 cm
Base : Batu pecah
15 cm
Sub.base : sirtu
10 cm
Gambar 5.18 Gambar Susunan Perkerasan
7
6.1
Umum
− Pembebanan : Beban yang diterima oleh pelat pracetak ini adalah berat sendiri dengan t = 15 cm pada saat pengangkatan dan berat beton cor insitu dengan tebal 15 cm, sehingga beban dihitung dengan tebal pelat = 30 cm. Qd = ρ beton x Sn x t pelat = 2400 x 1 x 0.3 = 720 kg/m
Alternatif pelimpah direncanakan dari pasangan batu kali untuk pelimpahnya dan pilar dari beton dengan lantai kendaraan diatas pelimpah untuk jalur inspeksi.
5.00 2.00
−
2.00
− Mu =
13.00
1
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 8 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑙𝑙 2 = 2250 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
11.00
= 22,500,000 Nmm
Mdx 22,500,000 = = 26,470,589 N .mm 0.85 0.85
− Penulangan arah-x Rasio tulangan perlu = 0.0084 lebih kecil dari rasio tulangan maksimum = 0.024, dan lebih besar dari rasio tulangan minimum = 0.0018, sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan perlu.
0.80
= ρ perlu x b x d = 0.0084 x 1000 x 92 = 769,833 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 122 = 113 mm2 Jadi setiap satu meter dibutuhkan 7 tulangan sehingga pakai Ø12 – 100. − Penulangan arah – y Bentang arah-y adalah bentang pendek direncanakan dengan menggunkan tulangan susut, dengan rasio tulangan sebesar 20% dari As tulangan utama, ρ susut = 0.0017 < ρ min = 0.0018, sehingga dipakai rasio tulangan minimum = 0.0018. As perlu
5.00 6.50
Gambar 6.1 Tampak Samping Pelimpah
6.2
Perencanaan Lantai Kendaraan
Lantai kendaraan direncanakan untuk bisa memikul beban truk dengan beban tiap rodanya adalah 100 kN, dengan tebal 30 cm dimana 15 cm adalah pelat beton pracetak yang sekaligus berfungsi sebagai begisting untuk tebal pelat beton cor insitu 15 cm berikutnya. − Perencanaan Pelat Pracetak : Tebal pelat : 15 cm f’c : 30 Mpa fy : 400 Mpa Ø tulangan : 12 mm Decking : 40 mm Ln : 5 m Sn : 1 m dx : 9,2 cm ß : 0.85
= ρ perlu x b x d = 0.0018 x 1000 x 92 = 165,6 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 122 = 113 mm2 Jadi setiap satu meter dibutuhkan 2 tulangan sehingga pakai Ø12 – 100. − Perencanaan Pelat Cor Insitu Tebal pelat : 30 cm f’c : 30 Mpa fy : 400 Mpa Ø tulangan : 12 mm
As perlu
Sn = 1 m Ln = 5 m
Gambar 6.2 Geometri Pelat Precast
Ln 5 = = 5 ≥ 2 ( Pelat satu arah ) Sn 1 8
Decking Ln Sn dx ß
: : : : :
40 5 5 24,2 0.85
mm m m cm
Mu = 1,2 Md + 1,6 Ml = 395,800,000 N .mm Mn =
395,800,000 = 465,647,058.82.mm 0.85
− Penulangan arah-x Rasio tulangan perlu = 0.00411 lebih kecil dari rasio tulangan maksimum = 0.024, dan lebih besar dari rasio tulangan minimum = 0.0018, sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan perlu. As perlu = ρ perlu x b x d = 0.00411 x 5000 x 242 = 4970,55 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 122 = 113 mm2 Jadi setiap 5 meter dibutuhkan 44 tulangan sehingga pakai Ø12 – 100. − Penulangan arah – y Bentang arah-y adalah sama dengan bentang arah-x sebesar 5 m, sehingga untuk beban mati yang diterima bentang arah – y sama dengan yang diterima arah-x, hanya saja beban truk yang berbeda dengan bentang arah –x
Sn = 5 m
Ln = 5 m
Gambar 6.3 Geometri Pelat Cor insitu
Ln 5 = =1≤ 2 Sn 5
( Pelat dua arah )
−
Pembebanan : Beban yang diterima oleh pelat cor insitu ini adalah berat sendiri dengan t = 15 cm dan beban truk dengan beban sebesar 13 ton tiap roda. qd
−
−
−
Pembebanan : Beban yang diterima oleh pelat pracetak ini adalah berat sendiri dengan t = 15 cm dan beban truk dengan beban sebesar 13 ton tiap roda. qd = ρ beton x Sn x t pelat = 2400 x 5 x 0.3 = 3600 kg/m
= ρ beton x Sn x t pelat = 2400 x 5 x 0.3 = 3600 kg/m 1
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 8 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑙𝑙 2 = 11250 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
1
−
= 112,500,000 Nmm Garis pengaruh Momen untuk beban 260 kN Truk :
𝑀𝑀𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 8 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑙𝑙 2 = 11250 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
= 112,500,000 Nmm −
`Garis pengaruh Momen untuk beban Truk : 260 kN
260 kN 0.81
1.25
0.25 L 5.0
0.25 L 5.00
Gambar 6.4 Garis Pengaruh Momen arah-x − Ml = 0,25L x 130 = 0,25 x 5 x 260 = 163 kN.m = 16300 kg.m = 163,000,000 Nmm
Gambar 6.5 Garis Pengaruh Momen arah-y − Ml = 0,81 x 2 x 260 = 421,2 kN.m = 42120 kg.m = 421,200,000 Nmm 9
Gambar 6.6 Garis Pengaruh Momen arah-x Gaya geser maksimum yang terjadi :
Mu = 1,2 Md + 1,6 Ml = 808,920,000 N .mm Mn =
36 x5 = 350kN = 350000 N = 35000kg 2 V max .Q 35000 x1x0.15 x0.075 τ max = = = 175000kg / m2 1 b.Ix 3 1x x1x0.3 12 V ' = 175000 * 1 * 0.3 = 52500kg
808,920,000 = 951,670,588.22 N .mm 0.85
V max = 260 +
Rasio tulangan perlu = 0.00872 lebih kecil dari rasio tulangan maksimum = 0.024, dan lebih besar dari rasio tulangan minimum = 0.0018, sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan perlu. As perlu = ρ perlu x b x d = 0.00872 x 5000 x 242 = 10553.2 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 122 = 113 mm2 Jadi setiap lima meter dibutuhkan 93 tulangan sehingga pakai Ø12 – 50. − Kontrol pelat terhadap lendutan
−
Tabel 9 SNI 03-2847-2002 memberikan batasan lendutan maksimum sebesar : ∆ mak
Gambar 6.7 Geometri Shear Conector Kuat geser shear conector : Ab = 0.25 x 3.14 x 122 = 113.04 mm2 Pn = 0.75 x 0.5 x Ab x Fu = 0.75 x 0.5 x 1.1304 x 3700 =1568,43 kg Pu = 52500 kg
= l/480 , dengan :l = 5000mm =
5000 = 10.417 mm 480
Untuk lendutan pada pelat konvensional dihitung dengan rumus : ∆
=
Jumlah shear conector setiap meter =52500/1568,43 = 33 buah Jarak shear conector = 1000/33 = 30 cm − Kontrol kekuatan shear conector saat pengangkatan :
5 M ln 2 48 Ec Ie
Ie = Ig = 11,25. 109 mm4 sehingga lendutan yang terjadi adalah : ∆ (D + L)
=
=
Direncanakan shear conector menggunakan tulangan dengan Ø12 dengan kuat putus 3700 kg/cm2, dengan geometri seperti gambar dibawah:
Kuat tari beton = 0.7 f ' c = 0.7 30 = 3,834 Mpa Berat Sendiri Beton = 2400 x 0.15 x 5 x 1 =1800 kg Gaya yang diterima setiap pegangan = 1800/4 = 450 kg Kekuatan = 3.14 x 16 x 50 x2 x 3,84 = 19262,3 =1926,23 kg < 450 kg (ok )
5 M ln 2 48 Ec Ie
5 (239000000)(5000) 2 48 (25742.96)(11.25 x 10 9 )
Pegangan pengangkatan precast
= 2.149 mm < ∆ ijin (10.417 mm) ….(aman) − Perhitungan tegangan geser pada shear conector : 260 kN
Gambar 6.8 Pegangan pada Precast Perencanaan Pilar Pilar direncanakan untuk mampu menerima semua beban yang diterima oleh pelat dan beban dari air dengan h = 11 m,
260 kN
6.3
0.81 1.25 0.25 L 5.00
10
− Penulangan Utama Rasio tulangan perlu = 0.0166 lebih kecil dari rasio tulangan maksimum = 0.024, dan lebih besar dari rasio tulangan minimum = 0.0035, sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan perlu.
lumpur pada kolam penampungan diasumsikan dengan c’=0 dan Ø=0, sehinngga harga Ka dari lumpur = 1 diasumsikan sama dengan air. 5.00
2.00 2.00
= ρ perlu x b x d = 0.0166 x 300 x 742 = 3695 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 222 = 201 mm2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 3695/201 = 9.726 Dipakai 10D22 − Penulangan Geser
As perlu
13.00 11.00
0.80
5.00 6.50
−
Gambar 6.9 Geometri Pilar Perencanaan Konsol
qdxl 1800 x1.5 = = 1350kg 2 2 P 13000 = 6500kg Vl = truk = 2 2 Vu = 1.2Vd + 1.6Vl = 12020kg = 120200 N
Vd =
Ptruk = 13000 kg qd=1800 kg/m
f ' c xbxd 30 x300 x742 = = 406410,14 N 3 3 φVc = 0,85 x 406410.14 = 325128.11N > Vu
Vc =
0.80
2.00
Tidak membutuhkan tulangan geser, sehingga dipasang tulangan geser minimum, D12-200
1.50
−
Gambar 6.10 Geometri dan Pembebanan Konsol b : 30 cm h : 80 cm f’c : 30 Mpa fy : 400 Mpa Dtulangan : 22 mm Decking : 40 mm dx : 74,2 cm ß : 0.85
Perencanaan Kolom Pilar P
13.00
E air
1 1 xqdxl 2 = x1800 x1.5 2 = 2025kg.m 2 2 Ml = Ptruk xl = 13000 x1.5 = 19500kg.m
Md =
E lumpur
Mu = 1.2Md + 1.6Ml = 33630kg.m = 336,300,000 Nmm
Mn =
Mu 336,300,000 = = 395,647,058.8 Nmm 0.85 0.85 11
Gambar 6.11 Pembebanan Pada Pilar
−
Tidak membutuhkan tulangan geser, sehingga dipasang tulangan geser minimum, D13-200
Beban Vertikal : Beban Mati: Pelat=2400x0.3x5x2.5= 9000 kg Sendiri = 2400x98.2x0.3= 70704 kg Beban Kendaraaan: P truk = 2x130 =26000 kg Beban Horisontal: Air = 0.5xγairxh2x0.3 = 0.5x1000x112x0.3 = 10890 kg Beban Momen:
−
−
M air
−
φPn = 0.80 xφ (0.85 xf ' c( Ag − Ast ) + fyxAst = 0.80 x 0.85 x (0.85x30(523257,144) + 400 x 76743 = 39770478.88 N > Pu = 1,372,448 N (ok ) 6.4 Perencanaan Pelimpah dan Portal Penahan
H 11 = Pair x air = 10890 x = 39930kg.m 3 3
−
Pilar direncanakan dengan dimensi sebagai berikut : b : 30 cm h : 200 cm f’c : 30 Mpa fy : 400 Mpa Dtulangan : 22 mm Decking : 50 mm dx : 192.6 cm ß : 0.85
−
Penulangan Utama :
Kontrol Terhadap Gaya Aksial
Gambar 6.12 Pembebanan Pada Pilar
39930 = 46976kg.m = 469,760,000 Nmm Mnair = 0.85 Rasio tulangan perlu = 0.001064 lebih kecil dari rasio tulangan minimum = 0.0035,sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan minimum. As perlu = ρ perlu x b x d = 0.0035 x 300 x 1926 = 2022 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 222 = 379,9 mm2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 2022/379,9 = 5,323 Dipakai 12D22 −
Penulangan Geser
Vu = 10890kg = 108900 N Vc =
f ' c xbxd 30 x300 x1962 = = 1,054,913.646 N 3 3
φVc = 0,85 x 406410.14 = 325128.11N > Vu
12
Gambar 6.13 Pemodelan Struktur dengan SAP 2000 − Perencanaan Balok Portal Penahan Balok direncanakan dengan beban maksimum yang diperoleh dari perhitungan
salah satu balok pada struktur dengan bantuan program SAP 2000.
−
Vu = 45952.18kg = 459521.8 N f ' c xbxd 30 x 400 x536 = = 391439 N Vc = 3 3 φVc = 0,85 x391439 = 332723.1963 N < Vu
b : 40 cm h : 60 cm f’c : 30 Mpa fy : 400 Mpa Dtulangan : 22 mm D geser : 13 mm Decking : 40 mm dx : 53.6 cm ß : 0.85 Dari Perhitungan dengan menggunakan program SAP 2000 diperoleh Output untuk balok sebagai berikut : M lap = 43408.29 kg.m M tmp = -36744.96 kg.m P max = 100.58 kg P min = -82196.03 kg V max = 45952.18 kg − Penulangan Lapangan Balok
Jadi Perlu Tulangan geser : Gaya geser yang diteriam oleh tulangan adalah sebesar = Vu – ØVc =126798.6037 N Av tul = 2 x 3.14 x 0.25 x D2 = 265,33 mm2 A xfyxd Jarak Tulangan geser = v = 448 mm
Vs
Sehingga dipasang tulangan geser minimum, D13-200 − Kontrol Terhadap Gaya Aksial
φPn = 0.80 xφ (0.85 xf ' c( Ag − Ast ) + fyxAst = 0.80 x 0.85 x (0.85x30(91980.4) + 400 x 148019.6
Mu = 43408.29 kg.m = 434,082,900 N.mm
Mn =
Mu = 510,685,765 0.85
= 14,054,652 N > Pu = 821960.3N (ok ) −
Rasio tulangan perlu = 0.0125 lebih besar dari rasio tulangan minimum = 0.0035,sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan perlu. As perlu
As tiap tul.
= = = = = =
Penulangan Geser
Penulangan Tumpuan Balok
Mu = 36744.96 kg.m = 367,449,600 N.mm
Mn =
ρ perlu x b x d 0.0125 x 400 x 536 2636 mm2 0.25 x 3.14 x D2 0.25 x 3.14 x 222 379,9 mm2
Mu = 459,312,000 0.85
Rasio tulangan perlu = 0.010929 lebih besar dari rasio tulangan minimum = 0.0035,sehingga tulangan direncanakan dengan menggunakan rasio tulangan perlu. = ρ perlu x b x d = 0.010929 x 400 x 536 = 2343 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 222 = 379,9 mm2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 2343/379,9 = 6.167 Dipakai 7D22
As perlu
Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 2636/379,9 = 6.938 Dipakai 8D22
Gambar 6.14 Penulangan Lapangan Balok Gambar 6.15 Penulangan Tumpuan Balok 13
−
kolom, mensyaratkan tulangan minimum pada kolom adalah 1% dari penampang beton.
Penulangan Geser
Vu = 45952.18kg = 459521.8 N Vc =
f ' c xbxd 30 x 400 x536 = = 391439 N 3 3
Kolom tegak
φVc = 0,85 x391439 = 332723.1963 N < Vu
Kolom miring
Jadi Perlu Tulangan geser : Gaya geser yang diteriam oleh tulangan adalah sebesar = Vu – ØVc =126798.6037 N Av tul = 2 x 3.14 x 0.25 x D2 = 265,33 mm2 Av xfyxd Jarak Tulangan geser = = 448 mm
Vs
Sehingga dipasang tulangan geser minimum, D13-200 − Kontrol Terhadap Gaya Aksial
φPn = 0.80 xφ (0.85 xf ' c( Ag − Ast ) + fyxAst
Gambar 6.16 Geometri Portal Penulangan Kolom Miring Dari Perhitungan dengan menggunakan program SAP 2000 didapatkan rasio perlu = 0.005 lebih kecil dari rasio tulanagan minimum yang disyaratkan pada buku (Dr. Edward G. Nawy, P.E.) adalah 1%, jadi tulangan kolom didesain dengan menggunkan rasio tulangan minimum. −
= 0.80 x 0.85 x (0.85x30(201531.86) + 400 x 38468.14 = 18,881,818.45 N > Pu = 821960.3N (ok ) −
Perencanaan Kolom Penahan Batu Kali Kolom direncanakan dengan beban maksimum yang diperoleh dari perhitungan salah satu kolom pada struktur dengan bantuan program SAP 2000. b h f’c fy Dtulangan D geser Decking dx ß
: : : : : : : : :
50 50 30 400 22 13 40 43.6 0.85
As perlu
cm cm Mpa Mpa mm mm mm cm
As tiap tul.
= = = = = =
ρ perlu x b x d 0.01 x 500 x 436 2180 mm2 0.25 x 3.14 x D2 0.25 x 3.14 x 222 379,9 mm2
Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 2180/379,9 = 5.738 Dipakai 20D22
Dari Perhitungan dengan menggunakan program SAP 2000 diperoleh Output untuk balok sebagai berikut : M lap = 36198.89 kg.m M tmp = -32212.73 kg.m P max = 71975.21 kg P min = -168132.79 kg kg V max = 44904.23
Gambar 6.18 Penulangan Kolom Miring −
Tulangan Geser Kolom Miring
Vu = 44904.23kg = 449042.83
Dari buku Beton bertulang Dr. Edward G. Nawy, P.E. pada Bab 9.9 yang membahas Tinjauan desain praktis untuk
Vc =
14
f ' c xbxd 30 x500 x 436 = = 398011.73 N 3 3
φVc = 0,85 x398011.73 = 398011.73N < Vu
Jadi Perlu Tulangan geser : Gaya geser yang diteriam oleh tulangan adalah sebesar = Vu – ØVc =110732.864 N Av tul = 2 x 3.14 x 0.25 x D2 = 265,33 mm2 A xfyxd Jarak Tulangan geser = v = 417.9 mm
Vs
Sehingga dipasang tulangan geser minimum, D13-200 − Kontrol Terhadap Gaya Aksial
Gambar 6.20 Penulangan Kolom Tegak
φPn = 0.80 xφ (0.85 xf ' c( Ag − Ast ) + fyxAst
−
= 0.80x0.85x(0.85x30(208112.4)+400x41888
Vu = 44904.23kg = 449042.83
= 20,363,709.02 N > Pu =1,681,327.9N (ok ) −
cb =
Vc =
Kontrol Terhadap Beban Monen
f ' c xbxd 3
=
30 x500 x 436 = 398011.73 N 3
φVc = 0,85 x398011.73 = 398011.73N < Vu
600 d = 261.6 mm, 600 + fy
Jadi Perlu Tulangan geser : Gaya geser yang diteriam oleh tulangan adalah sebesar = Vu – ØVc =110732.864 N Av tul = 2 x 3.14 x 0.25 x D2 = 265,33 mm2 A xfyxd Jarak Tulangan geser = v = 417.9 mm
ß= 0.85 a = Cb x ß = 261.6 x 0.85 = 222.4 mm As = A’s = 3.14x0.25xD2 = 2280 mm2 d = 436 mm d’ = 40 mm y = 250 mm
Vs
a Mn = 0.85. f ' c.b.a.( y − ) + A' s. fy.( y − d ' ) + As. fy.(d − y ) 2
Sehingga dipasang tulangan geser minimum, D13-200 − Kontrol Terhadap Gaya Aksial
= 0.85 x 30 x 500 x (250-111.2) + 2280x400 x (250-40) + 2280x400x(436-250) = 924,267,385.8 Nmm = 92,426.74 kg.m> Mu =36198.89 kg.m (ok) −
Tulangan Geser Kolom Tegak
φPn = 0.80 xφ (0.85 xf ' c( Ag − Ast ) + fyxAst = 0.80x0.85x(0.85x30(208112.4)+400x41888 = 20,363,709.02 N > Pu =1,681,327.9N (ok )
Penulangan Kolom Tegak
−
Dari Perhitungan dengan menggunakan program SAP 2000 didapatkan rasio perlu = 0.005 lebih kecil dari rasio tulanagan minimum yang disyaratkan pada buku (Dr. Edward G. Nawy, P.E.) adalah 1%, jadi tulangan kolom didesain dengan menggunkan rasio tulangan minimum As perlu = ρ perlu x b x d = 0.01 x 500 x 436 = 2180 mm2 As tiap tul. = 0.25 x 3.14 x D2 = 0.25 x 3.14 x 222 = 379,9 mm2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 2180/379,9 = 5.738 Dipakai 20D22
Kontrol Terhadap Beban Momen
cb =
600 d = 261.6 mm, 600 + fy
ß= 0.85 a = Cb x ß = 261.6 x 0.85 = 222.4 mm As = A’s = 3.14x0.25xD2 = 2280 mm2 d = 436 mm d’ = 40 mm y = 250 mm a Mn = 0.85. f ' c.b.a.( y − ) + A' s. fy.( y − d ' ) + As. fy.(d − y ) 2
= 0.85 x 30 x 500 x (250-111.2) + 2280 x 400 x (250-40) + 2280x400x(436-250) = 924,267,385.8 Nmm = 92,426.74 kg.m> Mu =36198.89 kg.m (ok)
15
Perencanaan Pondasi
6.4
Pondasi direncanakan dengan menggunakan pondasi tiang pancang dengan analisa daya dukung tanahnya dianalisa dengan metode perhitungan Luciano Decourt dan analisa tianga kelomok untuk mengetahui beban yang diterima oleh masing – masing tiang pancang, diameter tiang pancang yang digunakan adalag 40 cm dengan anagka kemanan 3. Perhitungan pondasi dilakukan dengan menganalisa tiap bentang 5 meter.
ey =
2 x 29.46 x3.3 + 148.34 x 2.5 + 7.5 x 2.5 = 1.294m 214.783
n = 15 tiang P = 855.321 ton Mx = 0 ton.m My = 95.112 ton.m SX2 = (6 x 2. 5) + (6 x 1.25) = 22.5 m2 SY2 = 10 x 2.5 = 25 m2
P max =
p My.x 855.321 95.112 x 2.5 + = + n ΣX 2 15 22.5
= 57.021 + 10.568 = 67.589 ton
P min =
= 57.021 – 10.568 = 46.453 ton
Gambar 6.21 Rencana Pondasi Tiang Pancang − Beban – Beban Yang Diterima Pondasi :
Pu = P max x SF = 67.589 x 3 = 202.767 ton
Berat sendiri Struktur setiap potongan 5 meter : ρ ( kg/m3) BERAT (Kg)
P (m)
LUAS (m2 )
VOLUME (m3 )
1 Pelimpah
5
29.673
148.363
2000
296725
2
Pelat
5
1.5
7.5
2400
18000
3
Pilar
0.3
98.2
29.46
2400
70704
4
Pile cap
5
4
20
2400
48000
5
Kolom
61.550
0.25
15.388
2400
36930.24232
6
Balok
300.477
0.24
72.114
2400
173074.6885
total
643433.9308
NO Uraian
−
Beban Air NO
Uraian S truktur
AIR
1
−
Besar (kg)
Pelimpah
302500
Pilar
25350
P (kg)
AIR
327850
-
1202116.667
2
Vertikal
-
855321
-1107004.809
− Cap :
Menghitung Momen Pada setiap Tiang Pancang Dari perhitungan pada Tabel 6.3 di atas diperoleh : H = 327850 kg H/tiang = 327850/15 = 21856.67 kg P = 855321 kg M = 9511.858 kgm H
Z
95111.858
Eksentrisitas Beban Terhadap Pile
Geometri pelimpah dan geometri pilar adalah simetris terhadap sumbu –x, sehingga eksentrisitas dicari hanya terhadap sumbu – y :
ey =
−
Momen (kg.m)
1
TOTAL
Dengan mengambil angka keamanan sama dengan 3 maka diambil kedalaman tiang sama dengan 28 m, dari perhitungan daya dukung tanah terhadap tiang pancang dengan menggunakan metode Luciano Decourt pada lampiran.
H
Beban Mati + Beban Air
NO BEBAN H (kg)
p My.x 855.321 95.112 x 2.5 + = − n ΣX 2 15 22.5
2 xVpilarx3.3 + Vpel.mpahx 2.5 + Vpelatx 2.5 16 Vtotal
Gambar 6.22 Defleksi Lateral Tiang Pancang Mencari momen yang bekerja pada Pile cap :
1
1. Bila perlu data mengenai sedimen seharusnya disertakan dalam melakukan analisa di atas. 2. Studi lanjutan diperlukan untuk membahas metode pelaksanaan dan anggaran biaya agar mempermudah aplikasi dilapangan.
𝐸𝐸𝐸𝐸 5 𝑓𝑓
𝑇𝑇 = � �
𝐸𝐸 = 2.1 𝑥𝑥 105 kg/cm2 1 𝐼𝐼 = 𝜋𝜋 �𝑑𝑑𝑜𝑜 4 − 𝑑𝑑𝑖𝑖 4 � 64 1 = 𝜋𝜋 (604 − 404 ) 64 = 510250 cm4 q u = 2 C u = 2 x 0.41 kg/cm2 = 0.82 kg/cm2 = 0.84 ton/ft2 Dengan memasukkan harga q u dalam grafik dari Design Manual, NAVFAC DM-7 untuk mencari besarnya “f”, maka diperoleh : f = 10.5 ton/ft2 = 10.5 x 0.032 = 0.336 kg/cm3 maka : 1
2.1 𝑥𝑥 105 𝑥𝑥 510250 5 𝑇𝑇 = � � = 151.72 𝑐𝑐𝑐𝑐 0.336 L = 28 m = 2800 cm 𝐿𝐿 2800 𝑍𝑍 = = = 18.46 𝑇𝑇 151.72 Dengan memasukkan harga Z dalam grafik dari Design Manual, NAVFAC DM-7 untuk mencari nilai FM maka diperoleh : F M = 0.9 M = F M (H x T ) =0.9 (21856.67 x 151.72) = 2984484.575 kg.cm =29.845 t.m < Mall = 58.m
7.1
Kesimpulan
Dalam perencanaan Tugas Akhir ini dapat diperoleh kesimpulan yaitu : 1. Dalam perencanaan tinggi timbunan untuk pelimpah direncanakan setinggi 11 m 2. Tinggi awal timbunan (H initial ) yang harus diletakkan sebelum pemampatan terjadi adalah 13.3 m 3. Total settlement (Sc) yang akan terjadi adalah 2.3 m dan untuk menghilangkan 95% dari total Sc (U% = 95%) diperlukan waktu 22 tahun. 4. Untuk alternatif pelimpah didapatkan dimensi balok penahan batu kali 40/60 dan kolom 50/50, pondasi mengggunkan 15 tiang pancang dengan tebal pile cap sebesar 80 cm
7.2
Saran
Dari hasil analisa perhitungan yang dilakukan dan kesimpulan diatas, maka saran yang diberikan antara lain: 17
