BAB II TINJAUAN PUSTAKA

D3 TEK IK SIPIL POLITEK IK EGERI BA DU G

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Tinjauan Umum

Dermaga adalah suatu bagunan pelabuhan yang digunakan untuk merapat

dan menambatkan kapal yang akan melakukan bongkar muat barang dan menaikturunkan penumpang yang merupakan suatu struktur yang dibuat di laut yang menghubungkan bagian darat dan terdiri dari bangunan atas yang terbuat dari

balok, pelat lantai dan tiang pancang yang mendukung bangunan diatasnya.

Konstruksi dermaga diperlukan untuk menahan gaya-gaya akibat tumbukkan kapal dan beban selama bongkar muat. Dimensi dermaga didasarkan pada jenis dan ukuran kapal yang akan merapat dan bertambat pada dermaga tersebut. Dalam mempertimbangkan ukuran dermaga harus didasarkan pada ukuran-ukuran minimal sehingga kapal dapat bertambat dan meninggalkan dermaga maupun melakukan bongkar muat dengan aman, cepat dan lancar. Pada perencanaan Dermaga Pelabuhan Barang di Samarinda, beberapa hal yang dijadikan pertimbangan adalah sebagai berikut: 1. Dimensi dermaga disesuaikan dengan jenis dan kapasitas kapal yang akan bersandar. 2. Tipe dermaga disesuaikan dengan kondisi perairan di area pelabuhan dan kondisi daya dukung setempat.

2.2

Dasar Perencanaan Dermaga Pedoman atau dasar perencanaan yang digunajan dalam perencanaan

Dermaga Pelabuhan Barang di Samarinda secara umum dari buku-buku sebagai berikut: 1. Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, 1996 2. Design and Construction of Ports an Marine Structure, Alomzo DeF. Quinn 3. Peraturan Muatan Indonesia (PMI) 4. Perencanaan Beton Bertulang Dasar SK SNI 03-2002

EVA FAOZIAH ALLI DA FARIS WIDYA TO

PERE CA AA STRUKTUR DERMAGA II - 1


5. Analisa dan Desain Pondasi, Jilid 1 dan 2, J.E. Bowles, 1992

Disamping literatur diatas penulis juga menggunakan literatur-literatur lain

baik dari diktat kuliah maupun sumber lain yang mendukung seperti internet

sebagai acuan di dalam perencanaan dermaga pelabuhan barang ini.

2.3

Kriteria Perencanaan

2.3.1 Perencanaan Dermaga Pada perencanaan harus dipertimbangkan semua aspek yang mungkin akan berpengarug baik pada saat pelaksanaan konstruksi maupun pada saat pengoperasian

dermaga.

Paenggunaan

peraturan

dan

persyaratan-

persyaratan dimaksudkan untuk memperoleh desai yang memenuhi syarat keamanan, fungsi dan biaya konstruksi. Persyaratan dari desain dermaga pada umumnya mepertimbangkan lingkungan, pelayanan konstruksi, sifatsifat material dan persyaratan-persyaratan sosial. Eleman-elemen yang dipertimbangkan dalam perencanaan dermaga antara lain: 1.

Fungsi Fungsi dermaga berkaitan dengan tujuan akhir penggunaan dermaga, apakah untuk melayani penumpang, barang atau untuk keperluan khusus seperti untuk melayani transportasi minyak dan gas alam cair.

2.

Tingkat kepentingan Pertimbangan tingkat kepentingan biasanya menyangkut adanya sumber daya yang bernilai ekonomi tinggi yang memerlukan fasilitas pendistribusian atau menyangkut sistem pertahanan nasional.

3.

Umur (life time) Pada umumnya umur rencana (life time) ditentukan oleh fungsi sudut pandang ekonomi dan sosial untuk itu maka harus dipilih material yang sesuai sehingga konstruksi dapat berfungsi secara normal sampai umur yang direncanakan. Terlebih lagi untuk konstruksi yang menggunakan desain kayu atau baja yang cenderung menurun kemampuan pelayanannya akibat adanya kembang susut ataupun




korosi, maka umur rencana harus ditetapkan guna menjamin keamanan

konstruksinya.

4.

Kondisi lingkungan Selain gelombang, gempa, kondisi topografi tanah yang berpengaruh

langsung pada desai, juga harus diperhatkkan pengaruh adanya

konstruksi terhadap kualitas air, kehidupan hewan dan tumbuhtumbuhan serta kondisi atmosfer sekitar.

5.

Beban-beban yang bekerja

6.

Material yang digunakan

7.

Faktor keamanan Faktor keamana berlaku sebagai indeks yang mewakili keamanan desain

suatu

struktur,

bermanfaat

untuk

mengkompensasikan

ketidakpastian dalam desain yang biasanya terjadi akibat kurangnya ketelitian dan human error dalam desain pelaksanaan konstruksi.

a. Perencanaan dimensi dermaga

Panjang dermaga Untuk memnetukan panjang dermaga yang akan dibangun

digunakan persamaan berdasarkan bukusebagai berikut: (Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, hal 167, 1997)

Lp

= n Loa + (n-1) 15,00 + (2x25,00)

d

= Lp 2e

b

=

(2.1)

Dimana : Lp = panjang dermaga (m) A

= luas gudang (m2)

n

= jumlah kapal yang bertambat

Loa = panjang kapal (m) b

= lebar gudang (m)

a

= lebar apron (m)




e

= lebar jalan (m)

d

= panjang gudang (m)

Pada perencanaan dermaga kali ini, hanya di desain

panjang dermaga saja dan kapal yang menggunankan fasilitas

dermaga ini memiliki ukuran antara 8000 DWT 12.000 DWT.

Perencanaan panjang area tambatan pada tugas akhir ini diambil 5000 DWT.

Gambar 2.1 Panjang dermaga

Lebar dermaga Lebar dermaga direncanakan sesuai dengan kebutuhan

dermaga.

Perhitungan

lebar

dermaga

dilakukan

dengan

memeperhitungkan jarak tepi, jarak kaki crane dan kebutuhan manouver peralatan yang berada diatas dermaga.

b. Elevasi dermaga Elavasi dermaga menurut buku Bambang Triatmodjo, Pelabuhan didapat dari elevasi hasil perhitungan pasang surut (HHWL) ditambah tinggi gelombang yang terjadi akibat angin/fetch di dalam kolam pelabuhan maksimum dalam pelabuhan 0,5 m dan tinggi jagaan 1m.




c. Gaya-gaya yang bekerja pada dermaga

Gaya-gaya yang bekerja pada dermaga adalah: 1.

Gaya benturan kapal Pada waktu merapat ke dermaga, kapal masih mempunyai

kecepatan sehingga terjadi benturan antara dermaga dengan

kapal.

Dalam

perencanaan,

dianggap

bahwa

benturan

maksimum terjadi apabila kapal bermuatan penuh menghantam dermaga dengan sudut 10° terhadap sisi depan dermaga. Besarnya energi benturan yang diberikan oleh kapal adalah sesuai dengan rumus berikut: (Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, hal 170, 1997)

E=

(2.2)

Dimana : E

= energi kinetik yang timbul akibat benturan kapal (t/m)

V

= kecepatan kapal saat merambat (m/det)

W = displacement tonage (ton) = L

= panjang kapal (ft)

B

= lebar kapal

D

= draft (ft)

= sudut penambatan kapal terhadap garis luar dermaga (10°)

g

= gaya grafitasi bumi = 9,81 m/det 2

Cm = koefisien massa Ce = koefisien eksentrisitas Cs = koefisien kekerasan (diambil 1) Cc = koefisien bentuk dari tambatan (diambil 1) Koefisien massa tergantung pada gerakan air di sekeliling kapal yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : (2.3)




(2.4)

Dimana:

Cb = koefisien blok kapal

d

= draft kapal (m)

B

= lebar kapal (m)

0

= berat jenis air sungai (t/m3)

Lpp = panjang garis air (m)

Koefisien eksentrisitas adalah perbandingan antara energi sisa dan energi kinetik kapal yang merapat, dan dapat dihitung dengan rumus : (Perencanaan Pelabuhan Bambang Triatmodjo, hal 221)

Gambar 2.2 Jarak sandar kapal ke pusat berat kapal

Gambar 2.3 Grafik koefisien blok (2.5)




Dimana:

l

= jarak sepanjang permukaan air dari pusat berat kapal sampai titik sandar kapal (m)

r

= jari-jari putaran disekeliling berat kapal pada permukaan air

(m)

2.

Gaya akibat angin Angin yang berhembus ke arah badan kapal yang

ditambatkan akan menyebabkan gerakan pada kapal yang bisa menimbulkan gaya terhadap dermaga. Apabila arah angin menuju dermaga, maka gaya tersebut akan berupa benturan kepada dermaga. Sedangkan apabila arah angin meninggalkan dermaga, maka gaya tersebut akan mengakibatkan gaya tarikan kepada alat penambat. Gaya akibat angin maksimum terjadi saat berhembus angin dari arah tegak lurus : Rumus 1 (Quinn, 1972) (2.6)

Dimana: Fw = Gaya akibat angin arah tegak lurus kapal (Kg) = Berat jenis udara = 1,225 Kg/m3 g

= Percepatan gravitasi = 9,81 m/dt 2

Aw = Proyeksi bidang yang tertiup angin (m2) Diambil sebesar 804 m2 untuk arah lebar kapal Vw = Kecepatan angin di pelabuhan (m/dt) Kecepatan angin rencana diambil 17 Knot 8,7448 m/dt Cw = Koefisien angin = 1,1




2.3.2 Perencanaan Pembebanan Dermaga

Dermaga menerima beban yang bekerja pada struktur terdiri dari

beban vertikal dan beban horisontal.

a.

Pembebanan arah vertikal

Beban mati/berat sendiri Berat sendiri merupakan berat dari beban-beban mati

yang secara permanen dan konstan selama waktu hidup

konstruksi yaitu beban pelat, balok memanjang dan melintang.

Untuk beban pelat, pertama dihitung beban terbagi

ratanya pada setiap luasan pelat, kemudian dicari beban terbagi rata ekuivalensinya yang akan diterima pada balok. Hal ini dilakukan untuk memudahkan pelaksanaan analisa strukturnya. Pada balok, beban terbagi ratanya tergantung dari beban yang direncanakan, dan begitu juga dengan poer. Dan akhirnya semua beban tersebut dijadikan satu dalam berat sendiri. Untuk sebagian besar beton bertulang, harga standar berat volume yang dipakai adalah 2,4 t/m3.

Beban hidup Beban yang diakibatkan oleh beban hidup yang ada diatas dermaga, dipengaruhi oleh beban orang, beban truk, beban hujan, beban conveyor dan beban crane.

b.

Pembebanan arah horizontal

Gaya fender Gaya fender yang terjadi saat kapal sedang merapat berupa gaya pukul kapal pada fender akibat kecepatan pada saat merapat, serta akibat pergoyangan kapal oleh gelombang dan angin. Untuk kecepatan kapal dapat dilihat pada Tabel 2.1.




Tabel 2.1 Kecepatan kapal

Ukuran kapal

Kecepatan merapat pelabuhan

(GT)

(m/dt)

Sampai 500

0,25

500-10.000

0,15

10.000-30.000

0,15

>30.000

0,12

Sumber : Perencanaan Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, hal 219, 1997

Gaya benturan kapal yang bekerja secara horizontal dapat dihitung berdasarkan energi benturan terhadap dermaga. Hasil

perhitungan energi akibat benturan kapal lemudian dikalikan dengan dua untuk mendapatkan beban impak abnormal. Kemudian beban impak abnormal dikalikan dengan faktor reduksi produk fender yang ditentukan oleh supplier fender, dengan harga faktor reduksi ± 10% dari beban impak abnormal. Jarak fender diatur sedemikian rupa sehingga kontak langsung antara kapal dan dinding dermaga dapat dihindari. Persamaan yang digunakan untuk menentukan jarak maksimum antara fender adalah: (2.7)

Dimana: L = jarak maksimum antar fender (m)

r

= jari-jari kelengkungan sisi haluan kapal (m)

h

= tinggi fender

Gaya boulder Fungsi dari boulder adalah untuk penambat kapal agar tidak mengalami pergerakan yang dapat mengganggu baik pada aktivitas bongkar muat maupun lalu-lintas kapal yang lainnya. Boulder yang digunakan pada dermaga biasanya menggunakan bahan dari baja cor karena lebih tahan cuaca dan cukup kuat untuk menahan gaya-gaya yang bekerja, tinggi boulder tidak




lebih dari 50 cm dengan ujung tertutup dan lebih besar untuk

mencegah terlepasnya tali kapal yang diikat untuk jarak boulder dipakai. Nilai gaya tarik bollard diambil dari besar

bobot kapal, yang juga bisa dilihat dari Tabel 2.2 dibawah. Tabel 2.2. Gaya tarik boulder

Bobot kapal

Gaya tarik pada

Gaya tarik pada bitt

(GRT)

bollard

(ton)

(ton) 200-500

15

15

501-1.000

25

25

1.001-2.000

35

25

2.001-3.000

35

35

3.001-5.000

50

35

5.001-10.000

70

50(25)

10.001-15.000

100

70(25)

15.001-20.000

100

70(35)

20.001-50.000

150

100(35)

50.001-100.000

200

100(50)

Sumber : Perencanaan Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, 1997 Catatan : Nilai dalam kurung adalah untuk gaya pada tambatan yang dipasang disekitar tengah kapal yang mempunyai tidak lebih dari 2 tali penambat.

Untuk jarak penempatan bitt terdapat pada Tabel 2.3 Tabel 2.3 Penempatan bitt

Ukuran kapal

Jarak maksimum

Jumlah minimal

<2.000

10-15

4

2.001-5.000

20

6

5.001-20.000

25

6

20.001-50.000

35

8

50.001-100.000

45

8

(GRT)

Sumber : Perencanaan Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, 1997




Beban gempa Analisis pembebanan gempa yang digunakan adalah analisis dinamik yaitu menggunakan respon spektrum yang

dihitung secara tiga dimensi dengan menggunakan program SAP 2000 versi 11. Rumus yang digunakan untuk menentukan beban gempa

adalah :

Fi =

(2.8)

dikarenakan

Tapi

permodelan

gempa

di

struktur

pelabuhan ini menggunakan 1 lantai (i = 1), maka diambil rumus bahwa :

F=V=

(2.9)

Dimana : V

= Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen

F

= Beban-Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen

I

= Faktor Keutamaan (Terdapat pada Tabel 2.4)

R

= Faktor Reduksi Gempa (Terdapat pada Tabel 2.5)

Wt

= Total Beban Struktur

Wi

= Berat Lantai Lantai Tingkat ke-i

Zi

= Ketinggian Lantai Tingkat ke-i

n

= Nomor Lantai Paling Atas

Faktor- faktor yang mempengaruhi besarnya beban gempa antara lain:




1.

Faktor keutamaan struktur (I) Untuk kategori gedung bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur

gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh Gempa Rencana

terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I

menurut persamaan L, dimana : I = I1 . I2

Dimana I1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan periode

ulang

gempa

berkaitan

dengan

penyesuaian

probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, sedangkan I2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gemoa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor Keutamaan I1, I2, dan I ditetapkan menurut Tabel.2.4

Tabel.2.4 Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan banguan

Faktor Keutamaan

Kategori Gedung

Gedung

umum

seperti

untuk

penghunian,

perniagaan dan perkantoran Monumen dan bangunan monumental

I1

I2

I

1,0

1,0

1,0

1,0

1,6

1,6

1,4

1,0

1,4

1,6

1,0

1,6

1,5

1,0

1,5

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga linstrik, pusat penyelanatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio, dan televisi. Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, dan bahan beracun Cerobong, tangki di atas menara Sumber: SNI

1726 2002




2.

Faktor reduksi gempa (R) R adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang

berperilaku elastik penuh, sedangkan R m adalah faktor reduksi

gempa maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur

yang bersangkutan. Dalam Tabel 2.5 dicantumkan nilai R

pat melampaui nilai maksimumnya

Tabel.2.5 Parameter daktilitas struktur gedung

Taraf kinerja struktur

gedung Elastik penuh

Daktail parsial

Daktail penuh

R

1,0

1,6

1,5

2,4

2,0

3,2

2,5

4,0

3,0

4,8

3,5

5,6

4,0

6,4

4,5

7,2

5,0

8,0

5,3

8,5

Sumber: SNI 1726 2002

3.

Faktor respon gempa (C) yang ditentukan berdasarkan zona gempa dan jenis tanah Koefisien spektrum respon gempa (C) digunakan untuk menjamin agar struktur bangunan mampu untuk memikul beban gempa yang dapat menyebabkan kerusakan pada sistem struktur. Besarnya faktor respon gempa didapat dari diagram spektrum respon gempa. Pemilihan dan penggunaan diagram




spektrum respon gempa didasarkan pada zona gempa dan jenis

tanah.

Penentuan Zona Gempa

Faktor

memperhitungkan pengaruh dari beban gempa pada suatu

wilayah

kegempaan

(Z)

dimaksudkan

untuk

wilayah tertentu. Penentuan zona gempa menurut lokasi pembangunan dermaga yaitu di Samarinda dan berdasarkan peta wilayah kegempaan, Samarinda termasuk dalam zona 2.




Gambar 2.4. Wilayah Gempa Di Indonesia Sumber : SNI-1726-2002 hal 21




Gambar 2.5 Spektrum respon gempa zona 2 Sumber : SNI-1726-2002 hal 22

Penentuan Jenis Tanah Gelombang gempa merambat melalui batuan dasar dibawah permukaan tanah dari kedalaman batuan dasar ini gelombang gempa merambat ke permukaan tanah sambil mengalami pembesaran atau amplifikasi bergantung pada jenis lapisan tanah yang berada di atas batuan dasar tersebut. Ada 3 kriteria yang dipakai untuk mendefinisikan batuan dasar yaitu: 1. Standar penetrasi test (N) 2. Kecepatan rambat gelombang geser (Vs) 3. Kekuatan geser tanah (Su)

Definisi dari jenis-jenis tanah tersebut ditentukan atas tiga kriteria, yaitu Vs, N dan kekuatan geser tanah (Su). Untuk menetapkan jenis tanah minimal tersedia 2 dari 3 kriteria, dimana kriteria yang menghasilkan jenis tanah yang lebih lunak adalah yang menentukan. Nilai-nilai Vs, N dan Su dapat dilihat pada Tabel 2.6.




Tabel 2.6. Jenis tanah berdasarkan SNI gempa 2002

Jenis tanah

Vs (m.dt)

N

Su (Kpa)

Keras

Sedang

Su < 100

Lunak

Vs < 175

Su < 50

Khusus

Diperlukan evaluasi khusus ditiap lokasi

N < 15

Sumber: SNI-1726-2002

2.4 Perencanaan Konstruksi Atas Dermaga (Upper Structure)

Dermaga pelabuhan barang Samarinda ini direncanakan menggunakan konstruksi beton. Pada perhitungan konstruksi dermaga ini dipilih denga pertimbangan : 1. Pada struktur perairan, harus dihindarkan terjadinya retak agar tulangan struktur terhindar dari korosi. 2. Terjadinya beban lebih (overload) pada bangunan di perairan lebih sering terjadi baik akibat beban luar (arus, gelombang, dan pasang surut) maupun beban gempa. Prosedur perencanaan dermaga secara umum adalah sebagai berikut : 1. Penentuan ukuran dermaga dan layout yang digunakan. 2. Penentuan layout balok, posisi tiang pancang, posisi dilatasi antar blok dermaga, lokasi fasilitas lain misal : bollard dan fender. 3. Penentuan asumsi dimensi masing-masing bagian struktur, yaitu plat, balok, tiang pancang, dsb. 4. Penentuan beban yang bekerja pada masing-masing bagian struktur, setelah terlebih dahulu ditentukan kebutuhan ukuran fender dan bollard. 5. Perhitungan kekuatan struktur dari masing-masing bagian struktur termasuk penulangan plat, balok, pier dsb. 6. Pengecekkan terhadap stabilitas struktur secara keseluruhan. 7. Pembuatan detail gambar sesuai dengan perhitungan yang didapatkan. Apabila saat pengecekkan/kontrol stabilitas tidak memenuhi persyaratan maka perhitungan harus diulang lagi mulai dari langkah ketiga.




2.4.1

Perencanaan Pelat

2.4.1.1

Perhitungan momen pada pelat Asumsi perhitungan-perhitungan yang dipakai adalah perletakan

jepit elastis, dimana pelat dan balok merupakan satu kesatuan yang

monolit dengan balok yang didesain berdasarkan teori elastis sehingga

tidak terlalu kaku.

Mlx = Mtx = + 0.001 . q . lx2 . x

Perhitungan momen akibat beban terbagi rata :

Mly = Mty = + 0.001 . q . lx2 . x Dimana: Mlx, Mly = momen lentur plat per satuan panjang di lapangan arah bentang lx, ly (tm). Mtx, Mty = momen lentur plat persatuan panjang di tumpuan arah bentang lx, ly (tm). q

= baban total terbagi rata pada plat (t/m).

lx

= ukuran bentang terkecil play, bentang yang memikul plat dalam satu arah (m).

x

2.4.1.2

= koefisien

Distribusi beban plat pada balok

Gambar 2.6. Distribusi beban plat pada balok

Beban plat q (t/m2, kg/m2) (t/m2, kg/m2)




a. Beban segitiga

Gambar 2.7. Beban segitiga

W

= (1/2q x Lx)

MMak Segitiga

=

MMak Beban Merata

= qeq x Lx2 / 24

MMak Beban Merata

= MMak Segitiga

qeq x Lx2 / 24

=

qek

= 3/8 (q x Lx)

RA

= RB

=

= (qek x Ly)/2

b. Beban trapesium

Gambar 2.8 Beban trapesium

w

= (1/2q x Lx)

MMak Trapesium

= =




MMak Beban Merata

= qeq x Lx2 / 24

MMak Beban Merata

= MMak Trapesium

qeq x Lx2 / 24 =

=

qek

= RB

RA

= (qek x Ly)/2

2.4.1.3

Penulangan pelat Langkah-langkah perencanaan penulangan plat adalah sebagai

berikut: 1.

Menentukan syarat-syarat batas, tumpuan dan panjang bentang.

2.

termasuk pelat dua arah (two way slab)

Menentukan tebal plat. Berdasarkan buku , Ambar Susanto, maka tebal plat ditentukan berdasarkan ketentuan sebagai berikut: hmin =

3.

Menghitung beban yang bekerja pada plat, berupa beban mati dan beban hidup. Beban-beban yang dialami: Q1

= berat sendiri plat precast

kg/m2

Q2

= berat beton topping off

kg/m2

Q3

= berat pekerja

kg/m2

Maka : Wu = 1.3 (q1+q2) + 1.6 q3




4.

Menghitung momen-momen yang menentukan. Berdasarkan Buku

Grafik dan Tabel Perhitungan Beton

Bertulang, hal 90, pada plat yang menahan dua arah dengan

terjepit pada kedua sisinya bekerja empat macam momen yaitu:

a. Momen lapangan arah x (Mlx) = koefisien x Wu x Lx2 b. Momen lapangan arah y (Mly) = koefisien x Wu x Lx2

c. Momen tumpuan arah y (Mty) = koefisien x Wu x Lx2

d. Momen jepit tak terduga arah x (Mtix) = 0.5 Mlx 5.

Mencari tulangan pelat Berdasarkan buku

Grafik dan Tabel Perhitungan Beton

Bertulang, langkah-langkah perhitungan tulangan pada plat adalah sebagai berikut: a. Menetapkan tebal selimut beton menurut buku Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang hal 14. b. Menetapkan diameter tulangan utama yang direncanakan dalam arah x dan arah y. c. Mencari tinggi efektif dalam arah x dan arah y. d. Membagi Mu dengan b x d2 Dimana

b = lebar pelat per meter panjang d = tinggi efektif

e. Mencari rasi

= faktor reduksi

(SKSNI T-15-1991-03 hal 15)

f. Memeriksa syarat rasio penulangan




g. Mencari luas tulangan yang dibutuhkan

(Buku Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang, Vis dan Gideon)

2.4.2

Perencanaan balok Balok melintang menandai adanya portal dari struktur, dimana

pada ujung balok arah sisi tambat kapal diletakkan fender atau bollard. Pada beberapa dermaga ditambahkan balok anak yang arahnya melintang dan berfungsi sebagai pengaku struktur plat. Pada struktur yang menggunakan poer sebagai penyambung antara ujung atas tiang pancang dengan balok, maka ukuran balok dapat ditentukan hanya dengan pertimbangan faktor kelangsingan bahan dan kebutuhan menerima momen dan gaya lintang, misal perbandingan antara lebar dengan tinggi (cm) 50/70, 60/90, sampai 120/200. Sedang bila tidak digunakan poer, maka lebar balok harus diperhitungkan mencukupi sebagai tempat menancap ujung atas tiang pancang. Penentuan momen, gaya lintang dan gaya reaksi pada perletakan balok ditentukan berdasarkan perhitungan stabilitas

menyeluruh

(stabilitas 3 dimensi) dari sistem struktur ini yaitu stabilitas antar portal dan balok memanjang. Perhitungan dengan mengandalkan stabilitas tiap portal secara individual (stabilitas 2 dimensi) menyebabkan hasil perhitungan, momen seringkali agak berlebihan. Dengan menerapkan beberapa kombinasi pembebanan sesuai kondisi masing-masing dermaga, akan diperoleh hasil perhitungan pada tiap-tiap sambungan (joints) dan simpul, selanjutnya sebagai dasar perhitungan kebutuhan tulangan dan pengecekan kekuatan bahan. Sebelum

perhitungan

dilaksanakan

metode

pelaksanaan

pembetonan dan tipe atau kualitas beton yang akan dipakai perlu ditentukan lebih dulu. Perlu ditetapkan akan dilaksanakan dengan beton




cor

di

tempat

(cast

insitu),

ataukah

dicetak

sebelumnya

(precast/prefabricated), dan apakah akan digunakan beton pratekan (pre-stressed) atau ditegang sesudahnya (post-tension). Kualitas beton

juga harus ditentukan minimal dengan kemampuan tegangan 300 kg/cm2.

Penggunaan beton precast untuk bangunan pelabuhan semakin dikenal di Indonesia, sistem ini memiliki keuntungan: pelaksanaan dapat lebih cepat, dengan hasil yang lebih rapi dan akurat, kerugiannya adalah dibutuhkan ketepatan/presisi plat, balok, maupun tiang pancang beserta sambungan-sambungannya baik itu sambungan antar plat, antara plat dengan balok, antar balok, ataupun antara balok dengan tiang pancang.

Sedangkan, apabila menggunakan beton pratekan maka hal ini tidak jauh berbeda dengan penjelasan di atas yaitu tentang pemakaian beton precast. Namun perlu diperhatikan pada beton pratekan terhadap sifat sensivitasnya terhadap beban. Letak sensitivitas itu adalah pada tendonnya. Apabila beban yang diberikan tidak sanggup diterima oleh beton pratekan maka tendon tersebut akan putus dan struktur langsung collapsed.

Dan bila pengecoran in situ diterapkan maka biaya yang dikeluarkan lebih ekonomis dibandingakan dengan dua metode di atas meskipun pelaksanaan pengecorannya diperlukan bekisting. Tetapi bekisting disini tidak terbuat dari kayu melainkan dari beton. Perencanaan penulangan balok (metode lentur murni) (Berdasarkan buku Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang, Vis dan Gideon, 1997)




Gambar 2.9 Tegangan, regangan dan gaya yang terjadi

pada perencanaan lentur murni beton bertulang

Dimana : h

= tinggi balok [mm]

b

= lebar balok [mm]

c

=garis netral [mm] = regangan beton [0,003] = regangan baja tulangan tarik = regagan baja tulangan tekan = gaya tekan beton [N] = gaya tekan baja tulangan tekan [N] = gaya tarik tulangan [N] = tinggi efektif balok, ditentukan dari serat tekan terluar sampai dengan titik berat tulangan tarik [mm] = jarak serat tekan terluar sampai dengan titik berat tulangan tekan [mm] = luas tulangan tarik [mm2] = luas tulangan tekan [mm2]

a

= tinggi blok tegangan persegi ekivalent [mm] =

.c

= mutu beton (Mpa) = mutu baja (Mpa) = fleksibilitas




= rasio tulanngan tarik

Cc

Ts

= As.fy

Sehingga:

Dari gambar didapat:

Dimana a

Menurut SKSNI T-15-1991-03 hal 22 :

30) Pada T !" !#! !# # $0 Mpa, sehingga didapat:

= As.fy

%&&

= c

=

c

=

Besarnya momen yang mampu dipikul oleh penampang adalah: Mu

= Cc (d 0,5a) atau Ts (d 0,5a) = As.fy (d-0,5.0,85c) = As.fy (d-0,425c)




Berdasarkan

SKSNI

T-15-1991-03

hal

15,

dalam

suatu

perencanaan diambil faktor reduksi kekuatan, dimana besarnya untuk lentur tanpa beban aksial adalah 0,8; sehingga didapat:

Mu

= As.fy (d-0,425c)

-0,425c)

Subtitusi harga c,

Mu

- .d)

Bentuk di atas dapat pula dituliskan sebagai berikut:

Dimana: Mu

= momen yang dapat ditahan penampang (Nmm)

b

= lebar penampang beton (mm)

d

= tinggi efektif beton (mm)

= rasio luas tulangan terhadap luas efektif penampang beton

fy

= mutu tulangan (Mpa)

= mutu beton (Mpa)

Dari rumus diatas, apabila momen yang bekerja dan luas

!" ! #$ $# " diketahui untuk mencari besarnya kebutuhan luas tulangan. Persentase tulangan minimum, balance dan maksimum Rasio tulangan minimum ( Rasio tulangan minimum ditetapkan sebesar (SKSNI T-15-1991-03 hal 23)

Rasio tulangan balance ( Dari gambar regangan penampang balok (Gambar 2.9) didapat:




Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03 hal 9, ditetapkan Es sebesar

2x105 Mpa, sehingga didapat:

Keadaan balance:

Rasio tulangan minimum (

)

Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03 hal 23, besarnya ditetapkan sebesar

.

Perhitungan Tulangan Ganda

maka didapat dua alternatif berdasarkan Buku

Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang Vis dan Gideon, hal 115-117, 1997. Sesuaikanlah ukuran penampang balok Bila tidak memungkinkan, maka dipasang tulangan rangkap Dalam menghitung tulangan rangkap, total momen lentur yang dilawan akan dipisahkan dalam dua bagian: Mu1 + Mu2 Dengan: Mu1 = momen lentur yang dapat dilawan oleh

dan berkaitan

dengan lengan momen dalam z. Jumlah tulangan tarik yang sesuai adalah As1 = Mu2 = momen sisa yang pada dasarnya harus ditahan baik oleh tulangan tarik maupun tekan yang sama banyaknya. Lengan momen dalam yang berhubungan dengan ini sama dengan (d-




Jumlah tulangan tarik tambahan As2 sama dengan jumlah tulangan

(2.9)

2.4.3

Perencanaan Bollard Bollard merupakan konstruksi untuk mengikat kapal pada

tambatan. Posisi pengikat boulder terdapat di sekitar ujung depan (bow) dan di ujung belakang (stem). Perencanaan boulder diambil berdasarkan gaya terbesar di antara gaya tarik boulder sendiri, gaya angin dan gaya arus. Jarak pemasangan antara boulder satu dengan lainnya 20-25 m, letak dari tepi sisi laut 0 5 m. Pada Tabel 2.7 terdapat hubungan antara diameter boulder dengan gaya tarik ijin.

Tabel 2.7. Hubungan antara diameter boulder dengan gaya tarik

Diameter (cm)

15

20

25 30

35

40

45

50

55

Gaya Tarik Ijin (ton)

5

10

20 35

50

70 100

120

150

Gambar 2.10. Bollard




2.4.4 Perencanaan Fender

Setelah perhitungan energi tumbuhan yang timbul dapat ditentukan

selanjutnya dilakukan pemilihan tipe fender.

Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan sistem fender:

1. Fender harus memiliki kemampuan penyerapan energi kinetis lebih

besar dibanding energi kinetik yang terjadi akibat tumbukan kapal ke

fender. 2. Gaya reaksi yang timbul sebagai sisa energi kinetis yang tidak terserap oleh fender dicari yang menghasilkan angka terkecil. 3. Tekanan yang timbul dari sistem fender tidak boleh melebihi kemampuan menahan tekanan dari lambung kapal (=badan kapal). 4. Harus diperhatikan juga harga dan biaya konstruksi serta biaya perawatan bagi fender maupun tambatannya. Dengan kata lain, pada waktu memilih fender harus diingat akan adanya energi tumbukan yang diabsorpsi fender (=Ef) dan gaya reaksi (=P) yang harus ditahan bangunan. Jadi pemilihan fender harus memperhatikan faktor yang memenuhi persyaratan. Fender yang ideal adalah yang mampu mengabsorbsi energi kinetik yang sebesar-besarnya dan mengubah ke bentuk gaya reaksi sekecil-kecilnya ke konstruksi dermaga. Ada berbagai bahan dan bentuk, serta cara-cara pemasangan fender. Pemilihan bahan dan bentuk fender yang cocok tergantung dari cara bekerja yang diinginkan serta kemampuan pembiayaannya. Ada berbagai ide bahan untuk fender dermaga mulai dari kayu, beton, sampai karet. Dari ketiga jenis bahan tersebut, yang paling efektif menyerap

energi,

mudah dipasang,

murah

dan

secara

struktural

menguntungkan adalah fender dari bahan karet atau dikenal sebagai rubber fender. Meskipun demikian fender kayu masih banyak digunakan pada dermaga-dermaga lama di Indonesia maupun di tempat lain. Fender ini memiliki kelemahan bila kecepatan merapat kapal tinggi dapat merusak kapal karena penyerapan energinya tidak cukup besar. Tetapi bila pelabuhan




terletak di tempat terlindung dan kecepatan merapat dapat dikontrol, maka

fender ini sangat menguntungkan dengan alasan tahan lama, dan relatif murah.

Ada berbagai macam bentuk dan kualitas fender karet sebagai hasil

produksi beberapa perusahaan fender terkemuka di antaranya : Bridgestone,

Seibu, Yokohama, Trellex, Vredestein. Masing-masing fender tersebut

dibedakan berdasarkan ketahanan mekanis karet, kemampuan menyerap energi.

Gambar 2.11 Berbagai macam fender karet dan energinya

Bila diperhatikan, gaya tekan P menimbulkan pengaruh sekaligus pada dua arah, yaitu:




Gaya horizontal yang terjadi pada dermaga

Tekanan maksimum yang mampu diterima oleh sisi kapal

badan Jadi di samping gaya reaksi ke tambatan, maka adanya fender

diharapkan juga tidak merusak sisi tegak lurus kapal sebagai akibat tekanan

tumbukan kapal merapat.

Fender yang bertumbuk kapal akan mengalami defleksi, dimana besarnya defleksi menentukan besarnya energi dan gaya reaksi yang terabsorbsi. Besarnya defleksi fender merupakan perbandingan ukuran

perubahan antara kondisi awal dengan kondisi pada waktu ditumbuk, dinyatakan dalam persen. Di dalam buku petunjuk (manual) yang dikeluarkan produsen fender, biasanya defleksi yang terjadi pada masingmasing jenis dan ukuran fender dinyatakan dalam tabel dan grafik. Defleksi maksimum berkisar antara 45% samapi 60%. Untuk perencanaan sebaiknya kondisi defleksi yang menghasilkan desain paling kritis. Pada prinsipnyam fender dapat dibagi dua kelompok berdasakan sistem bekerjanya tumbukan pada fender yaitu: Fender peredam energi (energy absorbing fender) Fender pelindung permukaan (surface protecting fender) Fender

perdam energi

merupakan

fender

yang

bekerjanya

menampung energi tumbukan (energi kinetik) yang timbul akibat sistem merapatnya kapal. Hal ini terjadi terutama kapal yang merapat tanpa bantuan di laut terbuka, sehingga kecepatan merapat kapal relatif sulit dikendalikan. Tipe fender ini dipilih dari fender yang memiliki P/Ef rendah. Sedang fender pelindung permukaan hanya berfungsi melindungi permukaan dermaga, dan cocok untuk menampung kapal-kapal yang memiliki kecepatan merapat terkontrol, jadi kapal-kapal yang merapat di sini harus berkecepatan rendah, karena jika tidak pelan dapat merusak lambung kapal maupun tambatan sendiri. Tipe fender ini ditandai dengan harga P/Ef tinggi.




Di samping itu ada berbagai bentuk dari fender yang performasinya

dapat di antara diukur dari perbandingan P (gaya tekan beban radial) terhadap Ef (energi fender) mulai dari P/Ef tinggi sampai yang rendah dan

dengan Ef kecil sampai Ef besar. (periksa Gambar 2.11 menunjukkan harga P dan Ef dari masing-masing tipe fender dan P/Ef-nya).

2.5

Perencanaan Konstruksi Bawah Dermaga (Lower Structure)

2.5.1 Pemilihan Tiang Pancang Tipe material untuk tiang pancang meliputi: kayu, beton precast, beton prestress, pipa baja bulat maupun kotak dengan atau tanpa sepatu tiang, baja pita yang dibentuk pipa, profil baja bentuk I atau H dengan atau tanpa selimut beton, tiang ulir baja, dan sebagainya. Penjelasan mengenai tipe-tipe tiang pancang sebagai berikut : 1.

Tiang Pancang Kayu, hanya digunakan pada dermaga untuk sandar kapal rakyat dibawah 100 DWT, mampu menembus tanah dengan SPT maksimum 25 dan kedalaman 15 m, di samping itu umur konstruksi sangat pendek maksimum 15 tahun bila dirawat dapat sedikit lebih lama. Dengan harga kayu yang berkualitas baik makin mahal tiang ini menjadi semakin jarang digunakan.

2.

Tiang Pancang Beton, baik precast maupun prestress memiliki keuntungan harganya murah dan tidak membutuhkan bahan pelindung anti korosi. Kerugiannya adalah kekuatan bahan rendah dan bila terlalu berat akan menyulitkan pengangkatan, tidak bisa menembus lapisan tanah keras (maksimum SPT < 40), bila dipancangkan lebih dari 15 m cenderung pecah atau meleset di bagian bawah, posisi sambungan akan banyak dan merupakan titik terlemah menghadapi gaya horizontal setempat tetapi kuat terhadap gaya vertikal dalam hal ini berupa tekanan.




3.

Tiang Pancang Baja, dengan berbagai tipe yang ada dapat dipilih sesuai kondisi tanah setempat, selama pipa baja dengan sepatu dapat

menembus SPT < 60 blow/10 cm sedang baja profil dapat menembus

hingga SPT =125. Penggunaan pipa baja berdiameter besar akan

mampu bertahan terhadap tekanan gelombang.

2.5.2 Perhitungan Pondasi Tiang Pancang

1.

Cek Kekuatan Tiang Pondasi tiang pancang dikatakan aman terhadap defleksi dan momen

yang bekerja apabila memiliki safety factor lebih besar dari 1 dimana safety factor ini didapat dari perbandingan momen tahanan tiang (Mu) dengan momen yang terjadi. 2.

Perhitungan Kedalaman Pemancangan Untuk menentukan kedalaman pemancangan tiang pada pondasi

dermaga dihitung menggunakan acuan yaitu besarnya beban aksial yang terjadi. Data yang digunakan dalam tahap perhitungan ini yaitu data SPT. Dengan cara coba-coba (trial and error) dihitung besarnya nilai daya dukung lapisan tanah. Hasil dari perhitungan tersebut kemudian dibandingkan dengan nilai reaksi vertikal yang dialami tiang akibat gayagaya luar yang bekerja. Untuk mengetahui kedalaman pemancangan berdasarkan data SPT digunakan rumus sebagai berikut:

Gambar 2.12. Komponen Daya Dukung Tiang




(2.10)

(2.11)

Dimana :

Qs = Daya dukung selimut/skin resistance (ton) As = Keliling tiang x panjang tiang (m2)

N = Nilai SPT tanah

(2.12)

Dimana :

Qb

= Daya dukung base pondasi

Ab

= (m2)

Pb

= Tahanan ujung dasar (lihat Tabel 2.8)

Tabel 2.8 Nilai Pb

N < 15

Jenis

N > 15

Tanah

Ton/ft2

Ton/m2

Ton/ft2

Ton/m2

Pasir

4N

40N

60+2(N-15)

600+20(N-15)

Lanau

2,5N

25N

37,5+1,25(N-

375+12,5(N-

15)

15)

lempung

2N

20N

3- + (N-15)

300+10(N-5)

Sumber: Teknik Pondasi 2 oleh Hari Cristiadi

3.

Penentuan Jenis Tiang Untuk dapat mengetahui apakah tiang termasuk kategori tiang

pendek (Short Pile) atau tiang panjang (Long Pile) dapat digunakan rumus sebagai berikut:

Tiang panjang :

(2.12)

Tiang pendek : 1 <

(2.13)

Dimana: l

= panjang tubuh pondasi yang tertanak di dalam tanah (m)

k

= Koefisien kekakuan tanah dalam arah melintang (kg/cm3)




D

EI = Kekuatan lentur tubuh pondasi

4.

= Diameter pondasi (m)

Kontrol Kedalaman Terhadap Beban Lateral Faktor yang digunakan untuk mengontrol kedalaman pemancangan

adalah nilai T yang dihitung dengan persamaan berikut :

(2.14)

Dimana:

T

= Faktor kekakuan tiang

Ep

= Modulus elastisitas dari material tiang

Ip

= Momen inersia tiang bulat =

D

= Diameter tiang (m)

h

= Koefisien variasi modulus

h didapat dari Tabel 2.9 berikut) Tabel 2.9. h berdasarkan jenis tanah

Jenis Tanah

h (Kn/m3)

Lempung Terkonsolidasi Normal Lunak

111 3517

Lempung Terkonsolidasi Normal Organik

111 277

Sumber: Teknik Pondasi 2 oleh Hari Cristiadi

Setelah didapat nilai faktor kekakuan tiang (T) maka sesuai yang diisyaratkan bahwa kedalaman pemancangan harus lebih besar dari

Selain mampu menahan gaya aksial dan momen, sebuah pondasi tiang juga harus mampu menahan gaya horizontal. Gaya horizontal yang diijinkan dipikul oleh satu pondasi tiang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Untuk tiang yang terbenam dalam tanah: (2.15)




Untuk tiang yang sebagian di atas tanah

(2.16)

Dimana:

D

= Diameter tiang pancang (m)

E

= Modulus elastisitas (ton/m2)

l

= Momen inersia penampang (m4) =

k

= Koefisien modulus reaksi subgrade:

-

Untuk lempung lunak, k1 = 0 50 (lb/in2)

-

Untuk lempung kaku, k1 = 85 (lb/in2)

-

Untuk lempung sangat kaku, k1 = 170 (lb/in2)

(1 lb/in2 = 277 kN/m3)

5.

=

h

= Panjang tiang di atas tanah (m)

= Perpindahan kepala tiang Untuk keadaan gempa

Untuk keadaan normal

Kontrol Terhadap Tekuk Akibat gaya-gaya yang bekerja pada satu tiang, maka tiang bisa

mengalami lentur dan tekuk. Faktor yang menentukan untuk mendapatkan panjang ekivalen tiang yang dianggap berdiri bebas dengan terjepit di dasarnya adalah modulus elastisitas tanah E dan harga faktor kekakuan R dan T. Dan untuk menghitung beban aksial kritis yang menyebabkan tekuk adalah: Untuk Free Head Piles: (2.17)

Untuk Fixed Head Piles: (2.18)




Untuk tiang pancang yang digunakan adalah long pile, maka:

Free head pile defleksi

sebesar: (2.19)

Fixed head pile 1,5 mempunyai defleksi

sebesar:

(2.20)

Dimana K K

modulus of subgrade untuk long pile:

dihitung berdasarkan rumus :

K K0 = Kh = (2.21)

Dimana:

K0 diambil = Kb = K1

berikut:

Dan menurut Brooms harga-harga

dan

ditampilkan pada Tabel

2.10 dan Tabel 2.11 dibawah ini: Tabel 2.10. Nilai

Shearing Strength (KN/m2) < 27

0,32

27 107

0,36

> 107

0,40

Sumber: Manual Pondasi Tiang Edisi 3 Prof. Paulus P. Rahardjo




Tabel 2.11. Nilai

Material Forming

Pile

Baja

1,00

Beton

1,15

Kayu

1,30

Sumber: Manual Pondasi Tiang Edisi 3 Prof. Paulus P. Rahardjo

6.

Kontrol Terhadap Defleksi (Lendutan) Untuk mengetahui seberapa besar lendutan yang terjadi pada tiang

seperti gambar 2.13 adalah sebagai berikut: Untuk free head piles (2.22)

Untuk fixed head pile (2.23)

Gambar 2.13. Gaya Lateral Pada Pondasi Tiang

Sedangkan untuk beban dan mekanisme defleksi dapat dilihat pada Gambar 2.14 berikut ini :

Gambar 2.14. Defleksi pada kepala tiang akibat beban vertikal dan lateral




7.

Perhitungan Settlement Untuk perhitungan settlement atau penurunan tiang tunggal pada tanah kohesif digunakan metode semi empiris dan metode empiris

yang ditunjukkan pada persamaan-persamaan berikut ini: 1.

Metode Semi Empiris (2.24)

Dimana: St = Total penurunan tiang tunggal (m)

Ss = Penurunan akibat beban vertikal (m) Nilai Ss dihitung dengan menggunakan persamaan (2.25)

Dimana: Qpa

= Daya dukung ujung dibagi dengan FK (ton)

s

= 0,5

Qfa

= Skin resistance dibagi FK (ton)

L

= Kedalaman tiang (m)

Ap

= Luas tiang (m2)

Ep

= Modulus elastisitas beton (t/m2)

Sp

= Penurunan di ujung tiang akibat beban (m) (2.26)

Dimana: Cp

= Koefisien (Vessic 1977) (terdapat pada Tabel 2.12)

Qpa

= Daya dukung ujung dibagi dengan FK (ton)

B

= Diameter tiang (m)

qp

=

(ton/m2)




Tabel 2.12. Nilai Koefisien Cp

Soil Type

Driven Pile

Bored Pile

Sand

0,02 0,04

0,09 0,18

Clay

0,02 0,03

0,03 0,06

Silt

0,03 0,05

0,02 0,12

Sumber : Piel Foundation In Engineering Practice

Sharma

Sps

= Penurunan tiang akibat penurunan di sepanjang P tiang (m)

(2.27)

Dengan: Cs Df 2.

= = Kedalaman tiang (m)

Metode Empiris (2.28)

Dimana: St

= Besarnya penurunan (m)

Qva

= Qa = daya dukung izin (ton)

L

= Panjang tiang (m)

Ap

= Luas tiang (m2)

Ep

= Modulus Elastisitas beton (t/m2)

Adapun persyaratan tiang tersebut dapat dikatakan aman terhadap penurunan settlement adalah nilai penurunan tersebut harus kurang dari 1 inchi atau 2,54 cm.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents