Bab
5 5 Metoda Perbaikan Penanganan Kerusakan Dermaga Studi Kasus Dermaga A – I Pelabuhan Palembang
5.1
Umum
Berdasarkan pada hasil pemetaan kerusakan dermaga, dapat disimpulkan bahwa terdapat dua masalah utama pada Dermaga A – I Pelabuhan Palembang, antara lain : 1. Kerusakan pada elemen struktur berupa retak, spalling dan erosi permukaan . 2. Sistem fender yang ada tidak berfungsi dengan baik. Kerusakan pada elemen struktur terjadi karena terjadinya penurunan kinerja material, karena faktor lingkungan dan beban operasional. Fender yang ada saat ini dipasang secara horizontal pada lisplank. Masalah pada fender muncul ketika yang dilayani adalah tongkang, ketika surut maka elevasi tepi tongkang berada lebih bawah daripada elevasi fender sehingga ketika pasang fender terangkat oleh tongkang, seperti diilustrasi pada Gambar 5.1.
1) Kondisi Awal
3) Kondisi Saat Pasang Fender rusak karena terangkat tongkang.
2) Kondisi Saat Surut Elevasi tepi tongkang lebih rendah dari elevasi fender.
Gambar 5.1
Ilustrasi penyebab kerusakan fender.
5-1
5.2
Kerusakan pada Elemen Struktur
5.2.1
Jenis dan Kerusakan pada Elemen Struktur
Beton tidak selalu dapat sepenuhnya berprilaku seperti yang direncanakan, beberapa bentuk dasar gejala yang mengindikasikan terjadinya penurunan kinerja material dan berkurangnya kinerja struktur secara keseluruhan: retak, spalling dan disintegration (rusaknya kesatuan unsur-unsur pembentuk beton, sehingga matriks beton menjadi lemah). Hal tersebut tentunya akan mengurangi masa layan dari struktur. A. Retak Pada Beton Retak pada beton akan dimulai jika tegangan tarik (tensile stress) melebihi kapasitas struktur menahan kekuatan tarik (tensile strength). Beton dapat retak dalam setiap atau masing-masing pada tiga tahap berikut saat beton dalam masa layan, yaitu : 1. Tahap plastis (plastic phase), terjadi sesaat setelah penuangan beton (dua jam pertama). 2. Tahap pengerasan (hardening phase), terjadi dalam tiga minggu pertama. 3. Tahap pasca pengerasan/layan (service life phase), yang terjadi setelah 28 hari. Berdasarkan klasifikasi dengan maksud dan tujuan untuk perbaikan, retakan beton dapat dibagi kedalam 2 jenis, yaitu : 1. Retak tidak aktif (dormant cracks). Retak ini tidak berkembang/stabil, dikenal juga dengan ‘dead cracks’. 2. Retak aktif (active cracks). Retak ini masih berlanjut baik lebar maupun panjang retakan atau dikenal juga dengan ‘live cracks’. B. Spalling pada Beton Spalling dapat diartikan tertekan dengan penampakan bagian permukaan beton yang keluar/lepas/terpisah. Berbeda dengan lepasnya sebagian mortar/agregat dari permukaan beton (scalling) yang sering terjadi pada beton usia muda, spalling lebih banyak terjadi pada struktur beton yang relatif sudah tua. Sebelum berkembang menjadi tertekan, spalling mungkin sudah ada dari bentukan beton yang tidak masif (un-sound concrete), atau yang disebut juga ‘delaminasi/delamination’, yang dapat dideteksi dengan alat sederhana ‘palu’. Berbagai macam penyebab terjadinya spalling, diantaranya : 1. Selimut beton tipis. 2. Beton keropos dan kualitas beton buruk. 3. Tulangan kurang. 4. Suhu tinggi akibat kebakaran. 5. Pengaruh dari proses kimiawi, seperti konsentrasi klorida dan sulfat. Dalam banyak kasus, penyebab terjadinya spalling adalah korosi tulangan yang disebabkan proses kimiawi akibat sifat alkali yang dimiliki beton telah berubah. Berubahnya kondisi sifat-sifat alkali menjadi tidak pasif dapat terjadi dalam dua kondisi : 1. Berkurangnya nilai pH disebabkan reaksi CO2 (karbonat). 2. Penetrasi ion klorida (cl-) sehingga menembus cover beton dan merusak lapisan tipis yang berfungsi sebagai proteksi tulangan dari lingkungan luar. Pada saat konsentrasi kandungan ion klorida cukup tinggi, ion ini dapat
5-2
merusak kestabilan lapisan tipis tersebut. Kasus ini dijumpai pada bangunan struktur beton berada dalam lingkungan yang agresif/laut. C. Erosi Permukaan (Surface Erosion) Erosi permukaan diakibatkan oleh proses kimiawi, abrasi serta pengaruh cuaca. D. Dis-colouration Noda kotor atau perubahan warna yang terjadi pada permukaan beton atau diantara join pada elemen struktur, kemungkinan besar terjadi akibat proses biologi (alga, jamur, lumut), proses kimiawi atau rembesan air atau dalam bentuk cairan kimia.
5.2.2
Kerusakan pada Dermaga A – I
Adapun elemen struktur Dermaga A – I yang mengalami kerusakan, antara lain : 1. Lantai atas dan lantai bawah. 2. Balok. 3. Tiang pancang. 4. Poer. 5. Lisplank. 6. Cansteen. Rasuk silang tidak diperbaiki, dibiarkan sesuai dengan kondisi eksisting. Khusus untuk lisplank, sebelum dilakukan perbaikan, maka fender eksisting harus dipindahkan terlebih dahulu, agar memberikan kemudahan dalam pelaksanaannya. Setelah pekerjaan perbaikan selesai, fender tersebut akan dipasang kembali. Perbaikan tiang pancang memberikan konstribusi paling besar pada perbaikan ini, hal ini dikarenakan volume tiang pancang yang mengalami kerusakan sangat besar. Hampir seluruh tiang pancang mengalami kerusakan ringan sebagian diantaranya mengalami kerusakan berat. Konfigurasi struktur Dermaga Konvensional A s/d I sedemikian aneh sehingga tiang pancang tersebar dengan konfigurasi yang tidak teratur, oleh sebab itu semua tiang pancang harus dikembalikan ke kondisi semula. Perbaikan dapat dilakukan secara bertahap namun pada prinsipnya perbaikan harus dilakukan pada semua jenis tiang pancang, seandainya perbaikan hanya dilakukan pada jenis tertentu saja ditakutkan akan menimbulkan ketidakstabilan struktur pada masa yang akan datang. Kerusakan struktur yang terjadi pada Dermaga A – I Pelabuhan Palembang dikelompokan kedalam dua jenis, yaitu : 1. Kerusakan Ringan Yaitu kerusakan beton berupa spalling yang tidak disertai dengan terekspose dan terkorosinya tulangan. 2. Kerusakan Berat Yaitu kerusakan beton berupa spalling yang disertai dengan terekspose dan terkorosinya tulangan. Sementara untuk kerusakan struktur beton berupa retak, sulit diidentifikasi. Hal ini dikarenakan beton telah mengalami perubahan warna. Untuk mengakomodasi kerusakan beton berupa retak yang sulit diidentifikasi, pada saat perhitungan estimasi biaya volume kerusakan ditambah dari yang sebenarnya terjadi.
5-3
5.3
Metode Perbaikan Kerusakan Elemen Struktur
5.3.1
Metoda Perbaikan Retak pada Beton
A. Prosedur Perbaikan Prosedur dan perbaikan kerusakan retak pada beton dilakukan sebagai berikut : 1. Bersihkan jalur retakan dengan kompressor atau vacuum cleaner. Jangan melakukan pelubangan disekitar jalur retakan untuk pembersihan, karena dapat menyumbat jalur retakan. 2. Pasang titik injeksi (nipple) dengan spasi ± 20 cm pada jalur retakan, dari awal hingga ujung retakan, sampai benar-benar melekat sempurna pada permukaan beton dan tidak menyumbat jalur retakan. 3. Jalur retakan diberi lapisan penutup (sealer) dengan lebar 3 cm, tebal 3 mm, sampai tertutup dan mengeras, yang berfungsi untuk menjaga agar material injeksi tidak bocor di luar daerah retakan.
Gambar 5.2
Gambar 5.3
Pemasangan nipple.
Pemasangan injection hose dan sealer.
5-4
4. Injeksi retak via nipples dengan material yang sesuai dengan metoda LPI (Low Pressure Injection). 5. Penutupan nipples dilakukan setelah tampak adanya tanda-tanda bahwa jalur retakan telah terisi penuh pada lokasi titik tersebut. B. Bahan yang Digunakan Pengetahuan dan pemilihan bahan yang tepat untuk perbaikan beton, merupakan salah satu faktor penting yang menentukan keberhasilan perbaikan tersebut. Untuk keperluan injeksi dalam perbaikan keretakan pada beton digunakan epoxy. Epoxy terdiri dari dua komponen yaitu : 1. Resin. 2. Hardener. Keuntungan : 1. Super low viscosity, 180 ± 25 cps. 2. Dapat diaplikasikan keadaan kering dan kondisi lembab.
5.3.2
Perbaikan Spalling dengan Metoda Grouting
A. Prosedur Perbaikan Prosedur dan perbaikan kerusakan spalling pada beton dilakukan sebagai berikut : 1. Lakukan chipping/kupas untuk melepaskan beton yang rusak dengan menggunakan demolition drill. Chipping dilakukan sampai menemukan beton yang masih baik (masih keras). Saat melakukan chipping jangan sampai merusak tulangan.
Gambar 5.4
Kegiatan chipping beton.
5-5
2. Ratakan bidang pinggir/tepi lokasi chipping dengan alat pemotong/gerinda, kirakira 90 derajat terhadap permukaan beton. Jaga agar seluruh tepi ini tetap vertikal. 3. Bersihkan material lepas seperti karat, serpihan beton dan kotoran lainnya dengan menyemprotkan air menggunakan water jet yang bertekanan 100–200 bar. Pembersihan ini juga bertujuan untuk menjenuhkan beton eksisting sebelum pengaplikasian material.
Gambar 5.5
Proses pembersihan permukaan beton.
4. Jika ada tulangan yang rusak sehingga luas berkurang ±15 % akibat korosi, lakukan penggantian tulangan dan panjang penyaluran tetap diperhitungkan. a) Penyaluran Tulangan Panjang penyaluran tulangan ke dalam beton dilakukan sepanjang 10 cm, dengan terlebih dahulu tulangan diberikan perekat tulangan-beton setebal 2 mm. Kemudian untuk menguatkan tulangan baru di las titik dengan tulangan lama. b) Pengelasan Pekerjaan pengelasan dilakukan untuk melakukan penyambungan tulangan baru dengan tulangan eksisting. Penyambungan dilakukan dengan melakukan overlap sepanjang 40 diameter tulangan, posisi pengelasan titik. Sebelum dilakukan pengelasan, seluruh permukaan yang akan dilas dan daerah-daerah sekitarnya harus dibersihkan dari karat, cat, bahan-bahan sisa (slag) dan kotoran-kotoran lainnya dan harus dikeringkan dahulu.
5-6
Gambar 5.6
Gambar 5.7
Penyambungan tulangan.
Pengelasan tulangan.
5. Jika diinginkan lakukan pelapisan zat anti karat (zincrich/epoxy) untuk pencegahan terhadap resiko korosi pada tulangan.
Gambar 5.8
Proses pelapisan tulangan dengan zat anti karat.
5-7
6. Install cetakan/bekisting yang mampu menahan tekanan dari material yang akan diinjeksi. Lalu pasang pipa inlet dan pipa lubang kontrol outlet pada bekisting. Seluruh celah-celah yang ada pada bagian-bagian sambungan/ pertemuan bekisting, seal untuk mencegah bocoran material grouting. Urutan pelaksanaan tergantung pada geometri perbaikan. Perbaikan bidang vertikal, injeksi beton harus dilakukan dari titik terendah untuk menghindari udara terperangkap. Injeksi material repair kedalam cetakan (pouring) melaui pipa inlet dengan tekanan sesuai dengan persyaratan yang diperlukan, hingga seluruh bidang terisi penuh. Pouring dilakukan segera setelah selesai pengadukan dan sebelum material repair mulai mengeras. Penundaan pouring dalam hal ini masih diijinkan dalam batas dimana beton masih dapat dikerjakan tanpa penambahan air. Pouring harus dilakukan selambat-lambatnya 30 menit setelah pengadukan.
Gambar 5.9
Proses pembuatan dan pemasangan bekisting.
5-8
Gambar 5.10
Proses mixing sebelum proses injeksi material repair (pouring).
Gambar 5.11
Proses mixing sebelum proses injeksi material repair (pouring).
7. Setelah cetakan beton dibuka yaitu 24 jam seusai pekerjaan pouring, maka seluruh lapisan permukaan beton diberi lapisan pelindung yang berfungsi sebagai lapisan perawatan beton untuk mengurangi penguapan air yang berlebihan atau terlalu cepat dari beton segar agar tidak terjadi keretakan. Pemberian lapisan pelindung dilakukan dengan menggunakan sprayer untuk seluruh permukaan beton.
5-9
B. Bahan yang Digunakan Material repair yang digunakan adalah micro-concrete, adapun keuntungan dari material ini adalah : a. Memiliki usia awal yang tinggi ( high early strength ). b. Memiliki kuat tekan yang tinggi ( high ultimate strength ). c. Mempunyai sifat sebagai bahan yang mengalir ( flowable long life grout ). d. Bersifat dual expansion untuk mengantisifasi gejala retak-susut ( shrinkage compensated ) pada kondisi basah ( kondisi plastis ) dan kering ( kondisi setelah setting ) sesuai ASTM C-1107. e. Mempunyai daya lekat yang baik pada permukaan beton lama / eksisting. f.
Memiki kemampuan memadatkan diri sendiri tanpa diperlukan Vibrasi.
g. Mempunyai tingkat permeabilitas yang rendah untuk menghambat masuknya serangan ion chloride dan karbondioksida di udara. h. Memiliki tingkat kemudahan pengerjaan yang tinggi ( high workability ).
5.3.3
Perbaikan Spalling dengan Metoda Patching
Perbaikan spalling untuk luas yang sedikit serta ketebalan tipis atau lebih kecil dari selimut beton, yang paling lazim digunakan adalah metoda dempulan/patching dengan material sesuai yang dipersyaratkan agar dapat monolit dengan elemen struktur yang lama. A. Prosedur Perbaikan 1. Lakukan chipping/kupas untuk melepaskan beton yang rusak dengan menggunakan demolition drill. Chipping dilakukan sampai menemukan beton yang masih baik (masih keras). Saat melakukan chipping jangan sampai merusak tulangan. 2. Ratakan bidang pinggir/tepi lokasi chipping dengan alat pemotong/gerinda, kirakira 90 derajat terhadap permukaan beton. Jaga agar seluruh tepi ini tetap vertikal. 3. Bersihkan material lepas seperti karat, serpihan beton dan kotoran lainnya dengan menyemprotkan air menggunakan water jet yang bertekanan 100–200 bar. Pembersihan ini juga bertujuan untuk menjenuhkan beton eksisting sebelum pengaplikasian material. 4. Jika ada tulangan yang rusak sehingga luas berkurang ±15 % akibat korosi, lakukan penggantian tulangan dan panjang penyaluran tetap diperhitungkan. a) Penyaluran Tulangan Panjang penyaluran tulangan ke dalam beton dilakukan sepanjang 10 cm, dengan terlebih dahulu tulangan diberikan perekat tulangan-beton setebal 2 mm. Kemudian untuk menguatkan tulangan baru di las titik dengan tulangan lama. b) Pengelasan Pekerjaan pengelasan dilakukan untuk melakukan penyambungan tulangan baru dengan tulangan eksisting. Penyambungan dilakukan dengan melakukan overlap sepanjang 40 diameter tulangan, posisi pengelasan titik. Sebelum dilakukan pengelasan, seluruh permukaan yang akan dilas dan daerah-daerah sekitarnya harus dibersihkan dari karat, cat, bahan-bahan sisa (slag) dan kotoran-kotoran lainnya dan harus dikeringkan dahulu.
5 - 10
5. Jika diinginkan lakukan pelapisan zat anti karat (zincrich/epoxy) untuk pencegahan terhadap resiko korosi pada tulangan. 6. Lakukan pelapisan bonding agent. Bonding agent berfungsi untuk membuat monolit beton pada struktur lama dengan material patching. Dalam hal pendempulan pada bidang chipping dengan ketebalan > 10 mm, pendempulan dilakukan dengan cara manual, sebaiknya dilakukan secara bertahap. Hindari metoda ini jika terdapat tulangan sehubungan adanya rongga dibalik tulangan.
Gambar 5.12
Proses pendempulan.
7. Lakukan perataan permukaan bidang hasil dempulan dengan bidang permukaan beton disekitarnya dengan alat gerinda. B. Bahan yang Digunakan 1. Bonding Agent Bonding agent yang digunakan adalah merupakan jenis epoxy. Epoxy terdiri dari dua komponen yaitu : a) Resin. b) Hardener. Kegunaan : a) Perekat keramik, besi, alumunium, kayu, asbes, kaca dan karet. b) Penyambungan beton pracetak, pengisian lubang angkur. c) Perbaikan vertical dan overhead. Keuntungan : a) Kekuatan perekatan sangat baik. b) Tahan beban impact dan abrasi. c) Tidak menyusut. d) Mudah dikerjakan.
5 - 11
2. Reinstatement Mortar Adapun keuntungan dari penggunaan material jenis ini adalah : a) Permebilitas rencah terhadap air, karbondioksida dan klorida. b) Memiliki daya ikat yang baik. c) Tidak mengalami susut.
5.4
Metoda Perbaikan Kerusakan Elemen Struktur Dermaga A – I Pelabuhan Palembang
5.4.1
Metoda Perbaikan yang Digunakan
Seperti telah dijelaskan bahwa kerusakan struktur yang terjadi pada Dermaga A – I Pelabuhan Palembang dikelompokan kedalam dua jenis, yaitu : 1. Kerusakan Ringan Yaitu kerusakan beton berupa spalling yang tidak disertai dengan terekspose dan terkorosinya tulangan. 2. Kerusakan Berat Yaitu kerusakan beton berupa spalling yang disertai dengan terekspose dan terkorosinya tulangan. Metoda perbaikan yang digunakan adalah metoda grouting dengan menggunakan material perbaikan micro-concrete. Alasan digunakannya metoda ini adalah karena kerusakan yang terjadi umumnya berdimensi cukup besar, sehingga metoda patching kurang cocok untuk digunakan. Selain itu harga material patching lebih mahal dibandingkan dengan harga material groting. Perbedaan metoda pada kerusakan ringan dan kerusakan berat adalah pada tebal chipping, tebal pouring dan penggantian tulangan. Karena perbaikan akan dikembalikan ke dimensi semula maka tebal pouring sama dengan tebal chipping. Pada kerusakan ringan tidak dilakukan penggantian tulangan. A. Penanganan Kerusakan Ringan Tabel 5.1
Tebal Chipping dan pouring tiap Elemen Struktur untuk Tipe Kerusakan Ringan
Tipe Kerusakan Ringan Elemen Struktur
No.
1 2 3
Pelat
a. Pelat Lantai Atas b. Pelat Lantai Bawah Balok
a. Diameter 30 cm Tiang Pancang b. Diameter 40 cm
Tebal Chipping (cm) 10 7 7 5 7
4
Poer
7
5
Lisplank
7
5 - 12
B. Penanganan Kerusakan Berat Tabel 5.2
Ukuran Chipping dan Pouring tiap Elemen Struktur untuk tipe Kerusakan Berat
Tipe Kerusakan Berat
1
Pelat
2
a. Pelat Lantai Atas b. Pelat Lantai Bawah Balok
10 9 7
a. Diameter 30 cm b. Diameter 40 cm
6 9
4
Poer
9
5
Lisplank
9
3
5.4.2
Tebal Chipping (cm)
Elemen Struktur
No.
Tiang Pancang
Material Perbaikan
Ada beberapa produsen yang khusus menyediakan material terkait dengan perbaikan struktur beton di Indonesia, antara lain : FOSROC, BASF dan SICA. Untuk bangunan pada lingkungan agresif/laut produsen yang memiliki reputasi baik adalah FOSROC dan BASF. Untuk kasus ini digunakan produk dari BASF. A. Micro-concrete Karakteristik dan spesifikasi dari bahan ini adalah sebagai berikut : Tabel 5.3 Karakteristik Bahan Micro Concrete untuk Grouting Flowable
Trowable
30 N/mm2
1 days
48 N/mm2
50 N/mm2
3 days
65 N/mm2
60 N/mm2
7 days
75N/mm2
70 N/mm2
28 days
92 N/mm2
Flexural Strength(ASTM C348)
10,5 N/mm2
28 days
Tensile Strength (ASTM C-348)
5,5 N/mm2
28 days
Compressive Strength (ASTM C-109)
Initial Setting Time Packaging
5-6 hr 25 kg/ bag
5 - 13
Tabel 5.4 Spesifikasi Bahan Micro Concrete untuk Grouting Supply Form
Powder
Color
Cement grey
Density (wet) Flowable
2,25
Density (wet) Plastic
2,28
Flow Trough (cm) Flowable
30-50
Material Mengandung
MCI
Bahan ini merupakan berupa bubuk kering yang siap pakai dengan menambahkan air bersih (air PAM) dengan ukuran yang telah ditentukan oleh pabrik pembuatnya. Bahan dasar material ini adalah P.C agregat halus, additive, agregat kasar dengan ukuran 2-5 mm dan serat fibre yang telah dicampur menjadi satu dan dikemas dalam kemasan khusus dari pabrik. Kandungan yang cukup penting untuk diperhatikan adalah MCI (Migration Corrosion Inhibitor) yang berfungsi untuk menghambat karat yang mungkin terjadi pada tulangan sebagai akibat dari lingkungan laut yang mengandung chloride. Micro-concrete dikirim ke lapangan dalam bentuk bubuk kering. Harus dikemas dengan kemasan kedap air untuk menjamin tidak rusaknya material chemical yang terkandung didalamnya. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah masuknya uap air kedalam kemasan yang dapat merusak material ini sebelum digunakan, di karenakan kondisi udara yang memiliki tingkat kelembaban yang cukup tinggi pada tempat kerja yang terletak di tepi pantai. B. Bahan Coating Protection Bahan ini berupa acrylic, merupakan bahan untuk proteksi terhadap penetrasi air dan chlorida. Bahan ini mempunyai keunggulan sebagai berikut : a. Melindungi beton terhadap karbonisasi. b. Melindungi beton terhadap penetrasi chlide yang dapat menyebabkan korosi. c. Tidak mudah ditembus air. d. Tahan terhadap sinar UV. e. Dapat melekat dengan baik pada permukaan beton. f.
Mudah dilaksanakan.
g. Dapat dilaksanakan pada permukaan beton yang masih muda. Setiap selesai pekerjaan pouring pada seluruh struktur yang diperbaiki harus diberikan lapisan pelindung yang disebut dengan acrylic protective coating untuk mengurangi penguapan air yang berlebihan atau terlalu cepat dari beton segar agar tidak terjadi keretakan. Bahan yang dipergunakan harus memiliki fungsi curing. Meningkatkan ketahanan abrasi pada permukaan beton, melindungi beton dari kontaminasi terhadap bahan kimia yang terkandung dalam air laut serta sinar ultra violet, melindungi beton dari serangan ion chloride dan karbondioksida, mengurangi terjadinya plastis shrinkage crack dan dusting. Karakteristik dan spesifikasi dari bahan ini dapat dilihat pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6.
5 - 14
Tabel 5.5
Karakteristik Bahan Coating Protection Before Weathering
After Weathering
CO2 Diffusion Coefficient ( cm2 / Sec )
150 x 10-7
Diffusion Resistance ( ) ע
9,9 x 10
Equivalent Air Layer Thicknees ( R )
406 m
263 m
Equivalent Thicknees Of Concrete ( Ss )
102 m
66 cm
Dry Film Thicknees ( Microns )
410
400
Tabel 5.6
2,227 x 10
5
6,5 x 10
-7
5
Spesifikasi Bahan Coating Protection
Supply Form
Thixotropic Paste
Color
Various
Density
1,3 Kg/L
Solids Content
45% v/v
Application Temperature
min
5°C
max
35°C
pH Value
9 – 10
Curing Properties @ 25°C and 50% RH Touch Dry
2 hrs
Re-coat
6 hrs
Fully Cured
7 days
Daya tahan bahan terhadap rembesan air adalah sebagai berikut : Water vapour diffusion coefficient
:
2,5x10-3 cm2/sec DH20
:
25,0 g/m2/24 hrs
Diffusion resisitance coefficient Equivalent thickness (Sd) @ 360 microns d.f.t Kemampuan bahan dalam berevaporasi : Water vapour transmission rate (WVT)
Material yang digunakan berbahan dasar acrylic dalam bentuk cair, tidak dapat menyusut. C. Bahan Perekat Tulangan-Beton (Steel-Concrete Bonding Agent) Fungsi utama dari material ini adalah untuk meningkatkan daya lekat antara beton dengan tulangan yang digunakan bahan perekat yang berasal dari Epoxy Resin. Adapun keunggulan dari bahan ini adalah a. Bahan perekat yang baik. b. Cepat kering. c. Dapat melekat dengan baik pada permukaan yang lembab. d. Mudah diaplikasikan. Berikut ini adalah karakteristik dan spesifikasi bahan yang digunakan:
5 - 15
Tabel 5.7
Karakteristik Bahan Perekat Tulangan 24 N/mm2
Tensile strength @ 30°C Elongation at break (ASTM D 638)
0,7 % 2.750 N/mm2
Compressive modulus (ASTM D 695) Slant shear strength
34 N/mm2
Compressive yield strength
69 N/mm2
Tabel 5.8
Spesifikasi Bahan Perekat Tulangan
Supply Form
Part A Paste Part B Viscous Liquid
Color
Part A Paste White Part B Viscous Liquid Black
Density
1200 - 1250 Kg/L
Non sag Thickness @ 35°C
13 mm
Heat deflection temperature
48°C
Appilication temperature
Max 5°C Min
35°C
Bahan yang dipakai harus merupakan lem yang sangat kuat, bersifat cepat reaksi, tahan terhadap pengaruh kimiawi dan mudah dalam penggunaannya.secara vertikal.
5.5
Sistem Fender Baru
Berikut ini adalah kondisi lingkungan dan kondisi dermaga eksisting yang perlu diperhatikan dalam dalam menyusun konsep perencanaan sistem fender : 1. Pelabuhan Boom Baru Palembang, merupakan pelabuhan yang melayani kapal dan tongkang. 2. Masalah pada fender muncul ketika yang dilayani adalah tongkang, diperlukan fender yang cukup panjang (sesuai dengan tunggang pasang) sehingga fender tidak akan terangkat oleh tongkang ketika kondisi perairan mulai pasang. 3. Kondisi pasang surut Sungai Musi dengan membutuhkan panjang fender 4 meter.
tunggang
pasang
3,8
meter,
4. Tinggi Lisplank eksisting adalah ± 2 meter, sehingga diperlukan struktur tambahan untuk meletakkan fender. 5. Usulan sistem fender yang diajukan Konsultan adalah dengan membuat satu baris tiang pancang di depan struktur dermaga eksisting. Tiang pancang tersebut disatukan oleh balok yang dicor monolit dengan dermaga eksisting. Sebagai dudukan fender dibuat poer dengan tinggi yang disesuaikan dengan tinggi fender. Fungsi utama dari sistem fender baru adalah sebagai tempat menempelnya fender, sistem fender tidak didesain sebagai elemen struktural, namun akan memberikan kontribusi penambahan kekuatan bagi dermaga eksisting. Prinsip desain dari sistem fender adalah lebih kepada pemenuhan kebutuhan dimensi untuk fender. Gambar denah sistem fender (tipikal) dan tampak depan sistem fender (tipikal) dapat dilihat pada Gambar 5.13.
5 - 16
5 - 17
Gambar 5.13
Denah dan tampak depan sistem fender (tipikal).
5.5.1
Perencanaan Elemen Balok Memanjang
Dalam perencanaan balok memanjang diperlukan analisis struktur untuk memperoleh gaya maksimum yang bekerja pada elemen struktur tersebut. Analisis struktur dilakukan dengan menggunakan software SAP (Structural Analysis Program) 2000. Analisis struktur dilakukan dalam dua tahap, yaitu : 1. Tahap pertama adalah analisis struktur desain balok memanjang, tujuannya adalah untuk untuk mendesain balok memanjang dan mengecek seberapa besar kekuatan elemen struktur ini dalam menahan beban-beban yang bekerja. 2. Tahap kedua adalah analisis dimensi dan penulangan struktur dengan menggunakan gaya-gaya dalam maksimum yang didapat dari program SAP 2000. Adapun prinsip pemodelan yang dilakukan adalah sebagai berikut : a) Sistem fender dimodelkan sebagai portal 2 dimensi dan hanya dimodelkan untuk menahan gaya vertikal. Hal ini dikarenakan ketika mendapat gaya horizontal yang akan menanggung beban adalah sistem dermaga secara keseluruhan. b) Karena gaya dalam yang terjadi biasanya berulang maka pemodelan dilakukan tidak dilakukan untuk seluruh bentang, namun hanya untuk 4 bentang saja. c) Adapun beban vertikal yang dimasukkan adalah : I. Beban hidup merata 3 ton/m2. II. Beban crane sebesar 9 ton/titik.
Gambar 5.14
Permodelan SAP2000 balok memanjang struktur dermaga tambahan.
5 - 18
Hasil dari permodelan diatas dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut ini. Tabel 5.9
Output Permodelan SAP2000 Output SAP2000 Gaya Geser-V2 (kN)
Momen-M3 (kN.m)
Lapangan (Maksimum)
203.16
209.42
Tumpuan (Minimum)
-233.54
-208.58
Dari hasil diatas, memperlihatkan bahwa : 1. Gaya geser maksimum (lapangan) terjadi pada frame 4, yaitu sebesar : V2 = 203,16 kN 2. Gaya geser minimum (tumpuan) terjadi pada frame 6, yaitu sebesar : V2 = -233,54 kN 3. Momen maksimum (lapangan) terjadi pada frame 7, yaitu sebesar :M3 = 209,42 kN.m 4. Momen minimum (tumpuan) terjadi pada frame 4, yaitu sebesar : M3 = -208,58 kN.m Berikut diagram gaya geser dan diagram momen pada balok memanjang.
Frame 6
Frame 4
Gambar 5.15
Diagram gaya geser (V2).
5 - 19
Frame 4
Gambar 5.16
Frame 7
Diagram momen (M3).
Sedangkan gaya geser dan momen maksimum hasil permodelan dermaga eksisting yang memperhitungkan beban horizontal pada lisplank memiliki nilai yang lebih besar, yaitu : 1. Gaya geser maksimum, V2 : 659 kN 2. Momen maksimum, M3 : 662 kN.m Sehingga, untuk perencanaan balok memanjang (perhitungan lentur dan geser), digunakanlah gaya geser dan momen masimum hasil permodelan dermaga eksisting.
5 - 20
A. Perhitungan Lentur Tulangan Tekan 0.003
d1
Cs1 0.5a2 Cc
es1 a2=C2ß
c2
h d
0.85fc’
T=Asfy Tulangan Tarik
Kekuatan Perlu Momen Ultimate
Mu := 662kN ⋅ m
Momen Nominal
Mn :=
Geser Ultimate
Vu := 659kN
Geser Nominal
Vn :=
Mu
Mn = 827.5 ⋅ kN ⋅ m
0.8 Vu
Vn = 878.667 ⋅ kN
0.75
Torsi Parameter Desain fc := 27.5MPa
fy := 400MPa
fys := 275MPa
Es := 200000MPa
ε y := 0.003
Jumlah Tulangan Tekan
ns1 := 3
Diameter Tulangan Tekan
Ds1 := 25mm
Jumlah Tulangan Tarik
ns2 := 8
Diameter Tulangan Tarik
Ds2 := 25mm
h := 800mm
b := 800mm
d1 := 75mm
d := h − d1
d = 725 ⋅ mm
β := 0.85 Perhitungan 2
As1 = 1.473 × 10 ⋅ mm
2
As2 = 3.927 × 10 ⋅ mm
Luas Area Tulangan Tekan
As1 := ns1 ⋅ 0.25 ⋅ π ⋅ Ds1
Luas Area Tulangan Tarik
As2 := ns2 ⋅ 0.25 ⋅ π ⋅ Ds2
Asumsi C2
C2 := 0.111 ⋅ h
(
)
ε s1 := C2 − d1 ⋅ fs :=
ε s1 ⋅ Es fy
0.003 C2
if ε s1 < ε y
ε s1 = 4.662 × 10
3
2
3
2
C2 = 88.8 ⋅ mm −4
fs = 93.243 ⋅ MPa
if ε s1 ≥ ε y
5 - 21
a2 := β ⋅ C2
a2 = 75.48 ⋅ mm
Cs := fs ⋅ As1
Cs = 137.312 ⋅ kN
Cc := 0.85 ⋅ fc ⋅ a2 ⋅ b
Cc = 1.411 × 10 ⋅ kN sum := Cs + Cc
T := As2 ⋅ fy
T = 1.571 × 10 ⋅ kN
(
T
)
= 0.014
⎡⎡ T − ( Cs + Cc) ⎤ ⎣⎣
3
sum = 1.549 × 10 ⋅ kN
3
T − Cs + Cc
if
3
T
⎦
⎤
≤ 0.02 , "Ok" , "Ubah asumsi C" = "Ok"
⎦
Catatan : Jika T
(
)
(
)
3
Mn 1 := Cc ⋅ d − 0.5 ⋅ a2 + Cs ⋅ d − d1 SF :=
Mn 1 = 1.059 × 10 ⋅ kN ⋅ m
Mn 1
SF = 1.28
Mn
(
)
if Mn 1 < Mn , "Ubah parameter desain" , "Ok" = "Ok" ρbal :=
600 ⎡⎛ 0.85 ⋅ fc ⋅ β ⎞ ⎛ ⎞⎤ ⋅ fy fy ⎝ ⎠ 600 + MPa ⎠⎦ ⎣ ⎝
As1 ρ1 := b⋅ d ε y :=
ρbal = 0.03
ρ1 = 2.539 × 10
fy
ε y = 2 × 10
Es
−3
−3
0.003 ⋅ d Cbal := 0.003 + ε y
Cbal = 435 ⋅ mm
0.003 ε bal := Cbal − d1 ⋅ Cbal
ε bal = 2.483 × 10
fsbal := ε bal ⋅ Es
fsbal = 496.552 ⋅ MPa
(
)
ρmax := 0.75ρbal + ρ1 ⋅
⎛ fsbal ⎞ ⎝ fy ⎠
−3
ρmax = 0.026
5 - 22
4
Asmax := ρmax⋅ b ⋅ d fc
Asmin1 :=
MPa
Asmax = 1.479 × 10 ⋅ mm d
⋅ b⋅ 4⋅
fy
3
Asmin1 = 1.901 × 10 ⋅ mm
fy
3
Asmin2 = 2.03 × 10 ⋅ mm
MPa
Asmin :=
2
MPa
d
Asmin2 := 1.4 ⋅ b ⋅
2
Asmin1 if Asmin1 > Asmin2
3
Asmin = 2.03 × 10 ⋅ mm
2
2
Asmin2 if Asmin2 > Asmin1
(
)
(
)
if As1 + As2 < Asmin , "Tambah Tulangan" , "Ok" = "Ok" if As1 + As2 > Asmax , "Kurangi Tulangan" , "Ok" = "Ok"
B. Perhitungan Geser Check Concrete Crushing Vc :=
Vs :=
fc MPa
⋅ b⋅
d ⋅ MPa 6
⎛ Vu ⎞ − Vc ⎝ 0.75 ⎠
Vsmax :=
2 3
⋅
fc MPa
Vc = 506.924 ⋅ kN
Vs = 371.742 ⋅ kN
⋅ b ⋅ d ⋅ MPa
(
3
Vsmax = 2.028 × 10 ⋅ kN
)
if Vsmax < Vs , "Concrete Crushing (Rubah Dimensi)" , " Ok" = " Ok" Pembagian Daerah Desain Vu 0.75
= 878.667 ⋅ kN
Vs = 371.742 ⋅ kN Vc = 506.924 ⋅ kN Vc 2
= 253.462 ⋅ kN
D1 := 1.5m D2 := 1m
5 - 23
Konfigurasi Tulangan Daerah I nsv := 2
Banyaknya kaki tulangan sengkang
dsv := 16mm
Diameter tulangan sengkang 2
nsv ⋅ π ⋅ dsv
Asv :=
Asv = 402.124 ⋅ mm
4
2
Luas tulangan
d s1 := Asv⋅ fys ⋅ = 215.669 ⋅ mm Vs smax :=
S1 :=
d
smax = 362.5 ⋅ mm
2
Trunc
Trunc
⎛ s1 ⎞ , 10 ⋅ mm if smax > s1 ⎝ mm ⎠ ⎛ smax ⎝ mm
⎞
, 10 ⋅ mm
⎠
S1 = 210 ⋅ mm
if s1 > smax
Siter := 400mm S2 :=
S1 if Siter if
⎛
Avmin1 := 75 ⋅
⎝ Av :=
1 3
⋅ b⋅
fys
>0
S1 mm fc MPa
S2 = 2.1 × 10
5 1
m
⋅ mm
2
<0
⋅ b⋅
⎞
S2 1200 ⋅
fys MPa
Avmin1 = 200.227 ⋅ mm
2
⎠
Av = 203.636 ⋅ mm
2
Avmin1 if Avmin > Av Av
(
mm
S2
MPa
Avmin :=
S1
Avmin = 203.636 ⋅ mm
2
if Av > Avmin
)
if Asv < Avmin , "Tambah Tulangan" , "Ok" = "Ok"
5 - 24
Konfigurasi Tulangan Daerah II nsv2 := 2
Banyaknya kaki tulangan sengkang
dsv2 := 16mm
Diameter tulangan sengkang
Asv2 :=
nsv2 ⋅ π ⋅ dsv2
2
Asv2 = 402.124 ⋅ mm
4
(
2
Luas tulangan
)
if Asv2 < Avmin , "Tambah Tulangan" , "Ok" = "Ok" s2a := 3 ⋅ Asv2 ⋅
fys MPa
÷b
1200 s2b := Asv2 ⋅ ÷ 75
S2 :=
Trunc
Trunc
⎛ s2a ⎝ mm ⎛ s2b ⎝ mm
s2a = 414.69 ⋅ mm
fc MPa
÷ b⋅
⎞
, 10 ⋅ mm
⎠ ⎞
, 10 ⋅ mm
⎠
fys MPa
if smax > s1
s2b = 421.751 ⋅ mm
S2 = 410 ⋅ mm
if s1 > smax
Dari perhitungan di atas didapatkan konfigurasi tulangan seperti di bawah ini : Tabel 5.10
Konfigurasi Balok Tambahan Memanjang Lapangan
Tumpuan 1
1
2
2
3
3
Bagian 1
3φ25
8φ25
Bagian 2
2φ25
2φ25
Bagian 3
8φ25
3φ25
Sengkang
φ16-160
φ16-410
5 - 25
5.5.2
Perencanaan Elemen Poer
Dalam perencanaan elemen struktur poer, analisis struktur yang dilakukan sama dengan analisis struktur balok, yaitu dengan tetap menggunakan gaya-gaya dalam maksimum (output SAP2000), namun dalam hal penulangan digunakan tulangan minimum. A. Perhitungan Lentur Tulangan Tekan 0.003
d1
c2
h d
0.85fc’
es1
Cs1 0.5a2
a2=C2ß
Cc
T=Asfy Tulangan Tarik
Kekuatan Perlu Momen Ultimate
Mu := 703kN ⋅ m
Momen Nominal
Mn :=
Geser Ultimate
Vu := 738kN
Geser Nominal
Vn :=
Mu 0.8 Vu 0.75
Mn = 878.75 ⋅ kN ⋅ m
Vn = 984 ⋅ kN
5 - 26
Parameter Desain fc := 27.5MPa
fy := 400MPa
fys := 275MPa
Es := 200000MPa
ε y := 0.003
Jumlah Tulangan Tekan
ns1 := 10
Diameter Tulangan Tekan
Ds1 := 22mm
Jumlah Tulangan Tarik
ns2 := 10
Diameter Tulangan Tarik
Ds2 := 22mm
h := 1000mm b := 1000mm
d1 := 75mm
d := h − d1
d = 925 ⋅ mm
β := 0.85 Perhitungan 2
As1 = 3.801 × 10 ⋅ mm
2
As2 = 3.801 × 10 ⋅ mm
Luas Area Tulangan Tekan
As1 := ns1 ⋅ 0.25 ⋅ π ⋅ Ds1
Luas Area Tulangan Tarik
As2 := ns2 ⋅ 0.25 ⋅ π ⋅ Ds2
Asumsi C2
C2 := 0.076 ⋅ h
(
)
ε s1 := C2 − d1 ⋅ fs :=
ε s1 ⋅ Es fy
0.003
ε s1 = 3.947 × 10
C2
if ε s1 < ε y
3
2
C2 = 76 ⋅ mm −5
fs = 7.895 ⋅ MPa
a2 = 64.6 ⋅ mm
Cs := fs ⋅ As1
Cs = 30.01 ⋅ kN
Cc := 0.85 ⋅ fc ⋅ a2 ⋅ b
Cc = 1.51 × 10 ⋅ kN
3
sum := Cs + Cc
3
sum = 1.54 × 10 ⋅ kN
3
T := As2 ⋅ fy
T = 1.521 × 10 ⋅ kN
(
T − Cs + Cc T
) = −0.013
⎡⎡ T − ( Cs + Cc) ⎤ ⎣⎣
2
if ε s1 ≥ ε y
a2 := β ⋅ C2
if
3
T
⎦
⎤
≤ 0.02 , "Ok" , "Ubah asumsi C" = "Ok"
⎦
Catatan : Jika T
(
)
(
)
3
Mn 1 := Cc ⋅ d − 0.5 ⋅ a2 + Cs ⋅ d − d1 SF :=
(
Mn 1 = 1.374 × 10 ⋅ kN ⋅ m
Mn 1
SF = 1.563
Mn
)
if Mn 1 < Mn , "Ubah parameter desain" , "Ok" = "Ok"
5 - 27
ρbal :=
600 ⎡⎛ 0.85 ⋅ fc ⋅ β ⎞ ⎛ ⎞⎤ ⋅ fy fy ⎝ ⎠ 600 + MPa ⎠⎦ ⎣ ⎝
As1 ρ1 := b⋅ d ε y :=
ρbal = 0.03
ρ1 = 4.11 × 10
fy
ε y = 2 × 10
Es
−3
−3
0.003 ⋅ d Cbal := 0.003 + ε y
Cbal = 555 ⋅ mm
0.003 ε bal := Cbal − d1 ⋅ Cbal
ε bal = 2.595 × 10
fsbal := ε bal ⋅ Es
fsbal = 518.919 ⋅ MPa
(
)
ρmax := 0.75ρbal + ρ1 ⋅
⎛ fsbal ⎞ ⎝ fy ⎠
fc MPa
Asmin2 := 1.4 ⋅ b ⋅
ρmax = 0.028 4
Asmax := ρmax⋅ b ⋅ d Asmin1 :=
Asmax = 2.561 × 10 ⋅ mm d
⋅ b⋅ 4⋅
fy
2
3
2
3
2
Asmin1 = 3.032 × 10 ⋅ mm
MPa
d fy
Asmin2 = 3.238 × 10 ⋅ mm
MPa
Asmin :=
−3
Asmin1 if Asmin1 > Asmin2
3
Asmin = 3.238 × 10 ⋅ mm
2
Asmin2 if Asmin2 > Asmin1
(
)
(
)
if As1 + As2 < Asmin , "Tambah Tulangan" , "Ok" = "Ok" if As1 + As2 > Asmax , "Kurangi Tulangan" , "Ok" = "Ok"
Pile cap berfungsi juga untuk tempat fender, oleh karena itu pile cap didesain setinggi 4,2 m dengan panjang 1 m dan lebar 0,8 m.
5.5.3
Perencanaan Tiang Pancang
Dalam perencanaan tiang pancang, nilai kekuatan tanah yang digunakan NSPT 60. Kedalaman tiang pancang direncanakan sampai elevasi -31 m (chart datum Pelabuhan Palembang) dimana nilai N-SPT mencapai 60 (kedalaman tanah keras). Berikut klasifikasi tiang pancang berdasarkan momen yang bekerja.
5 - 28
Tabel 5.11 Outside Diameter (mm)
Wall Thickness (mm)
300
60
350
65
400
75
450
80
500
90
600
100
Class
Klasifikasi Tiang Pancang
Concrete Cross Section (cm2)
Unit Weight (kg/m)
Length (m)
452
113
6-13
582
145
6-15
766
191
6-16
930
232
6-16
1159
290
6-16
1571
393
6-16
A2 A3 B C A1 A3 B C A2 A3 B C A1 A2 A3 B C A1 A2 A3 B C A1 A2 A3 B C
Bending Moment Crack (ton.m) 2.50 3.00 3.50 4.00 3.50 4.20 5.00 6.00 5.50 6.50 7.50 9.00 7.50 8.50 10.00 11.00 12.50 10.50 12.50 14.00 15.00 17.00 17.00 19.00 22.00 25.00 29.00
Ultimate (ton.m) 3.75 4.50 6.30 8.00 5.25 6.30 9.00 12.00 8.25 9.75 13.50 18.00 11.25 12.75 15.00 19.80 25.00 15.75 18.75 21.00 27.00 34.00 25.50 28.50 33.00 45.00 58.00
Allowable Axial Load (ton) 72.60 70.75 67.50 65.40 93.10 89.50 86.40 85.00 121.10 117.60 114.40 111.50 149.50 145.80 143.80 139.10 134.90 185.30 181.70 178.20 174.90 169.00 252.70 249.00 243.20 238.30 229.50
Hasil pemodelan menunjukkan bahwa kapasitas aksial yang harus ditanggung adalah 488,4 kN. Dipilih tiang pancang dengan outside diameter 0,4 meter, kelas A2.
5.5.4 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang Analisis untuk pondasi tiang pancang dengan stratifikasi tanah yang berbeda-beda, digunakan formula daya dukung Metode Vesic, dengan formula sebagai berikut :
Q p = Ap q p = Ap (cN c* + σ o' Nσ* ) .................................................................... (5.1) Dimana : Qp
= Bearing Capacity pada ujung pile (ton)
Nc*, Nσ*
= Bearing Capacity Factors
σo
= tekanan efektif tanah
As
= luas selimut tiang (m2)
Sedangkan untuk menghitung daya tahan pile terhadap gesekan tanah digunakan rumus sebagai berikut :
f = α cu ................................................................................................ (5.2) Dimana :
α
= factor adhesi empiris
cu
= kuat geser kohesi (kg/m2)
Perhitungannya disajikan sebagai berikut :
5 - 29
Kuat Gesek Selimut •
Diameter Tiang
D s := 0.4m
•
Kedalaman Penetrasi
z := 24m
•
Cohession
•
Kerapatan
cu := 31
kN 2
m
γ := 16.91
kN 3
m •
Sudut Gesek Dalam
ϕ := 10.05 α := 1 4
•
Unit Gesek Selimut Luar
•
Luas Selimut
As := π⋅ D s⋅ z
As = 30.159 m
•
Kuat Gesek Selimut
Qs := f⋅ As
Qs = 9.349 × 10 N
f := α⋅ cu
f = 3.1 × 10 Pa 2 5
Tahanan ujung q := γ⋅ z •
Koefisien Tekanan Tanah at rest
Ko := 1 − sin( ϕ)
•
Tekanan Tanah Normal
σo :=
1 + 2 ⋅ Ko 3
⋅q 5
σo = 5.642 × 10 Pa •
Bearing Capacity Factor
N q := 3.8
•
Bearing Capacity Factor
N c := 15 q p := cu⋅ N c + σo⋅ N q 2
π⋅ D s
•
Luas Ujung Tiang Pancang
Ap :=
•
Bearing Capacity Factor
Qp := Ap ⋅ q p
•
Tahanan Total
Q tot := Qs + Qp
4
3
Q tot = 1.263 × 10 ⋅ kN •
Beban Ultimate
Q ult := 488.04
Tahanan total (Qtot)=1263 kN > beban ultimate (Qult)=488 kN...desain OK!!!
5 - 30
