STUDI PERENCANAAN PEMBANGUNAN STRUKTUR ATAS DERMAGA PENYEBERANGAN DI SUNGAI KAPUAS KELURAHAN MURUNG KERAMAT KECAMATAN SELAT KABUPATEN KAPUAS PROVINSI KALIMANTAN TENGAH Imroatus Sholikhah1, Prima Hadi Wicaksono2, Andre Primantyo Hendrawan2 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Tenik Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Tenik Universitas Brawijaya Email:
[email protected] ABSTRAK Kelurahan Kuala Kapuas yang dikelilingi oleh sungai, menuntut adanya sistem transportasi yang efektif dan efisien guna menunjang kelancaran kegiatan masyarakat. Sehingga dibangunlah dermaga penyeberangan di Sungai Kapuas Kelurahan Murung Keramat Kecamatan Selat Kabupaten Kapuas Provinsi Kalimantan Tengah. Perencanaan detail struktur atas dermaga penyeberangan di Sungai Kapuas diawali dengan analisa pembebanan gaya-gaya yang bekerja pada dermaga. Gaya yang bekerja dibagi menjadi dua bagian yaitu gaya dari arah vertikal dan gaya dari arah horizontal. Momen dan gaya geser yang dihasilkan akibat kombinasi pembebanan pada tiap penampang akan dilanjutkan dengan perhitungan detail struktur pembetonan bagian atas dermaga yang berupa pelat dan balok. Dalam studi ini, perhitungan momen dan gaya geser ultimit pada balok, menggunakan program bantu berupa STAAD PRO. Perencanaan detail struktur atas dermaga menghasilkan dimensi pelat dengan ketebalan 26,5 cm dan balok dengan ukuran 300 x 500 cm. Kata kunci: detail struktur dermaga penyeberangan, momen, gaya geser, balok, pelat ABSTRACT Kuala Kapuas Village, which is surrounded by a river, demands effective and efficient transportation system in order to help the continuity of the public activity. That is the purpose of the development of the dock in Kapuas River, Murung Keramat Village, Kapuas Regency, Central Kalimantan Province. Detail planning for upper structure of the dock in Kapuas river was started by analyzing loads which worked in dock. The loads which worked were divided into two parts, namely vertical and horizontal loads. Moment and shear force resulted by the combination of forces of each section would be continued by detail calculation of the concrete structure of upper dock in the form of slab and beam. In the study, the calculation of moment and shear force of the beam used STAAD PRO program. These were the result of the detail planning for upper structure of the dock showed that the thickness of slab was 26.5 cm, and the size of the beam was 300x500 cm. Keywords: detail structure of the dock, moment, shear force, beam, slab
1. PENDAHULUAN
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Masih banyaknya sungai-sungai besar yang ada di Provinsi Kalimantan Tengah, menjadikan sungai sebagai salah satu sarana transportasi air yang patut diperhitungkan disamping sarana transportasi darat di daerah tersebut. Dalam mewujudkan sistem transportasi yang efektif dan efisien untuk menunjang kelancaran mobilitas manusia, barang dan jasa diperlukan sarana dan prasarana transportasi seperti dermaga/pelabuhan sebagai tempat kegiatan pemerintahan dan kegiatan ekonomi dipergunakan sebagai tempat bersandar, berlabuh, naik turun penumpang dan/atau bongkar muat barang yang dilengkapi dengan fasilitas keselamatan pelayaran dan kegiatan penunjang pelabuhan serta tempat perpindahan intra dan antar moda transportasi. Agar konstruksi sesuai dengan aspek-aspek teknis maka perlu dilakukan perencanaan teknis detail pembangunan dermaga penyeberangan di Sungai Kapuas Kelurahan Murung Keramat ini.
Dimensi Dermaga Bentuk dermaga yang digunakan adalah dermaga bentuk jetty dengan layout seperti gambar berikut di bawah ini.
2. METODOLOGI Pada studi ini menggunakan data berupa data topografi, bathymetri, pasang surut, data spesifikasi kapal dan data hasil penyelidikan tanah di laboratorium. Datadata yang digunakan pada dasarnya menggambarkan karakteristik lokasi perencanaan dermaga. Dalam pengerjaan studi ini, menggunakan program bantu TideComp untuk peramalan data pasang surut selama beberapa tahun kedepan. Analisa pembebanan mengacu pada perencanaan pembebanan pada jembatan. Perhitungan dimensi struktur penampang pelat dan balok menggunakan metode perhitungan secara analitik dan menggunakan program bantu STAAD PRO untuk perencanaan tulangan pada balok.
Gambar 1. Tampak atas rencana layout dermaga dan kapal yang sandar pada dermaga.
Gambar 2. Tampak samping dermaga dan kapal yang bersandar pada saat kondisi pasang dan surut. Kapal rencana yang akan melewati dermaga adalah jenis kapal angkutan penyeberangan sarana angkutan sungai dan danau dengan kriteria sebagai berikut: bobot mati (DWT) = 20 ton panjang total (Loa) = 16,6 m lebar kapal (beam) = 6,22 m sarat (draft) = 0,45 m Dermaga direncanakan dengan kriteria sebagai berikut: panjang = 20 m lebar =7 m tebal pelat = 26,5 cm balok = 30 x 50 cm poer = 70 x 70 cm diameter tiang = 30 cm Untuk beton bertulang pada bangunan yang dianalisis pada studi ini menggunakan mtu bahan:
f’c = 35 MPa fy = 400 MPa Es = 2 x 105 Rencana Pembebanan Pelat Berat sendiri QMS =bxhxγ = 25,44 kN/m MMS = (1/12) x QMS x L2 = 38,29 kNm VMS
= (1/2) x QMS x L = 54,06 kN Beban mati tambahan QMA = b x hr x γw = 1,96 kN/m MMA = (1/12) x QMA x L2 = 2,95 kNm VMA = (1/2) x QMA x L = 4,17 kN Beban kendaraan PTT = (1 + DLA) + T = 10,15 kN MTT = (1/8) x PTT x L = 5,39 kNm VTT = (1/2) x PTT = 5,08 kN Beban angin TEW = 0.0012 x CW x VW² x Ab = 1,108 kN PEW = (1/2) x h / Х x TEW = 0,65953 kN QEW = PEW / b = 0,16488 kN/m MEW = (1/12) x QEW x L2 = 0,248 kNm VEW = (1/2) x QEW x L = 0,350 kN Beban pejalan kaki PTP = (1 + DLA) + Tp = 1,19 kN MTP = (1/8) x P x L = 0,45 kNm VTP = (1/2) x P = 0,43 kN Beban lajur
arah melintang dermaga dengan lebar jalur > 5,5 m Sumber: RSNI T-02-2005 q = [ 5,5 x q x 100% + (b - 5,5) x q x 50% ] / b = 7,59 kN/m2 p = [ 5,5 x p x 100% + (b - 5,5) x p x 50% ] / b = 41,34 kN/m MTD = (1/12) x qTD x L2 + (1/8) x p x (1+DLA) x L = 42,18 kNm VTD = (1/2) x qTD x L + (1/2) x p x (1+DLA) = 45,08 kN Beban akibat gaya rem TTB = 5% x (q x L + p) = 4,36 kN Tabel 1. Rekapitulasi perhitungan kombinasi pembebanan pada pelat Kombinasi Momen Gaya Pembebanan Geser (kNm) (kN) 1 156.55 173.39 2 156.26 172.97 3 155.74 172.63 4 146.85 164.26 5 80.63 92.25 6 132.71 160.93 7 66.50 88.93 Maksimum 156.55 173.39 Rencana Penulangan Pelat Ly = 4,25 m Lx = 4,00 m Ly/Lx = 1,06 → pelat dua arah Faktor bentuk distribusi tegangan beton β1 = 0,85 – 0,005 x (f’c – 30) / 7 = 0,846 Menghitung rasio tulangan seimbang/balance 𝛽1 𝑥 0,85 𝑥 𝑓𝑐′ 600 𝑥 𝑓𝑦 (600 + 𝑓𝑦) 𝜌𝑏 = 0,03777 𝜌𝑏 =
Gambar 3. Penyebaran beban D pada
Faktor tahanan momen maksimum
Rmax = 0,75 x ρb x fy x [1 - ½ x 0,75 x ρb x fy / (0,85 x f’c)] = 9,1735 Momen nominal rencana
= 1,55 x 109 mm3 Modulus keruntuhan lentur beton
𝑀𝑢 𝑀𝑛 = ф
𝑓𝑟 = 0,7 𝑥 √𝑓′𝑐 𝑓𝑟 = 4,141 MPa
= 195,69 kNm Faktor tahanan momen Rn = Mn x 10⁶ / (b x d²) = 4,2335 Rn < Rmax (4,2335 < 9,1735) → perhitungan OK Rasio tulangan yang diperlukan ρ
=
0,85 𝑥 𝑓′ 𝑐 𝑓𝑦
𝑥 (1 − √
1 − 2 𝑥 𝑅𝑛 0,85 𝑥 𝑓′𝑐
)
ρ = 0,01147 Luas tulangan yang diperlukan As = ρ x b x d = 2465,59 mm2 Sehingga digunakan D–22 untuk tulangan utama pelat. Jarak tulangan yag diperlukan 1 𝐷2 𝑥 𝑏 𝑠= 𝜋𝑥 4 𝐴𝑠 𝑠 = 154,17 mm
Luas tulangan terpakai 1 𝐷2 𝑥 𝑏 𝐴𝑠 = 𝜋 𝑥 4 𝑠 𝐴𝑠 = 3801,327 mm2
Tulangan bagi/susut arah melintang diambil 20 % tulangan pokok Asb = 20 % x As = 760,265 mm2 Digunakan D–13 untuk tulangan bagi/susut pelat. Jarak tulangan yag diperlukan 1 𝐷2 𝑥 𝑏 𝑠= 𝜋𝑥 4 𝐴𝑠𝑏 𝑠 = 174,587 mm
Jarak tulangan yang digunakan yaitu 150 mm, sehingga digunakan tulangan D13-150 Kontrol Lendutan Pelat Syarat: Lendutan total yang terjadi (δtot) harus < (L/240). Inersia bruto penampang pelat Ig = (1/12) x b x h3
Nilai perbandingan modulus elastisitas n = Es / Ec = 7,193 Jarak garis netral terhadap sisi atas beton c = n x As / b = 27,342 mm Inersia penampang retak yang ditransformasikan ke beton Icr = (1/3) x b x c³ + (n x As) x (d - c)² = 9,70 x 108 mm4 Momen retak Mcr = fr x Ig / yt = 4,85 x 107 Nmm Momen maksimum akibat beban (tanpa faktor beban) Ma = (1/8) . Q . L2 + (1/4) . P . L = 1,79 x 108 Nmm Inersia efektif untuk perhitungan lendutan Ie = (Mcr / Ma)³ x Ig + [ 1 – (Mcr / Ma)³ ] x Icr = 9,81 x 108 mm4 Lendutan elastis seketika akibat beban mati dan beban hidup δe = [ (5/384) x Q x L⁴ + (1/48) x P x L³ ] / (Ec x Ie) = 10,776 mm Rasio tulangan pelat lantai dermaga ρ = As / (b x d) = 0,01768 Faktor ketegantungan waktu untuk beban mati (jangka waktu > 5 tahun) λ = ζ / (1 + 50 ρ) = 1,062 Lendutan jangka panjang akibat rangkak dan susut δg = λ x (5/384) x Q x L⁴ / (Ec x Ie) = 4,812 mm Lendutan total pada pelat lantai dermaga
δtot = δe + δg = 15,588 mm δtot < L/240 (15,588 < 16,667) → pelat aman terhadap lendutan.
Beban Berthing dan Fender Energi sandar (berthing forces) 𝐸=
𝑊 𝑥 𝑉2 𝑥𝐶𝑚 𝑥 𝐶𝑒 𝑥 𝐶𝑠 𝑥 𝐶𝑐 2𝑔
Kemudian memasukkan unsur dimensi poer (70 x 70 cm) dan diameter tiang pancang (30 cm) dengan mengacu pada masterplan SID dan DED Dermaga Penyeberangan Selat di Sungai Kapuas. Tabel 2. Kombinasi beban untuk perhitungan momen dan gaya geser pada balok yang diinputkan dalamSTAAD PRO
= 0,08830 kN/m Gaya tambat (mooring forces) Gaya akibat angin Rw = 1,1 x Qa x Aw = 0,19844 kN/m Gaya akibat arus dalam arah haluan kapal Rf = 0,14 x S x V2 = 0,09388 kN/m Gaya akibat arus dalam arah sisi kapal Rf = 0,5 x p x C x V² x B = 0,07928 kN/m Fender yang digunakan adalah fender tipe FV004-1-1 dan boulder yang akan digunakan adalah jenis drum bollard dengan kapasitas 25 ton.
Gambar 4. Bentuk fender Bridgestone Super-Arch berbagai tipe Sumber: Bambang Triatmodjo (1996, 289) Rencana Pembalokan Dermaga Analisa perhitungan momen dan gaya geser pada balok menggunakan program bantu berupa STAAD PRO dengan memasukkan beban-beban yang terjadi pada pelat kemudian mendistribusikannya pada tiap-tiap balok melintang maupun memanjang.
Gambar di bawah ini merupakan tampilan hasil running program STAAD PRO.
Gambar 5. Tampilan 3D struktur dermaga (balok, poer dan tiang)
Gambar 6. Grafik bending-Z dan bending-Y pada konstruksi dermaga akibat pembebanan kombinasi I
Rn
Gambar 7. Grafik shear-Z dan shear-Y pada konstruksi dermaga akibat pembebanan kombinasi I Hasil running program STAAD PRO didadpatkan nilai sebagai berikut: Mu+ = 96,10 kNm Mu- = 162,17 kNm Vu = 187,73 kN Rencana Penulangan Balok Tulangan momen positif Momen positif nominal rencana Mn = Mu+ / Ø = 120,13 kNm Faktor tahanan momen Rn = Mn x 10⁶ / (b x d²) = 2,27 Rasio tulangan yang diperlukan ρ = 0,85 x fc' / fy x { 1 – √[1 – 2 x Rn / ( 0,85 x fc' )] } = 0,00591 Luas tulangan yang diperlukan As = ρ x b x d = 744,61 mm² Jumlah tulangan yang diperlukan n = As / (π/4 x D²) = 3,70 Sehingga digunakan tulangan 4D − 16 Momen nominal Mn = As x fy x (d - a/2) x 10⁻⁶ = 132,92 kNm Tahanan momen balok Ø x Mn = 106,34 kNm Syarat: Ø x Mn ≥ Mu+ (106,34 > 96,10) → perhitungan OK Tulangan momen negatif Momen negatif nominal rencana Mn = Mu+ / Ø = 202,71 kNm Faktor tahanan momen
= Mn x 10⁶ / (b x d²) = 3,83 Rasio tulangan yang diperlukan ρ = 0,85 x fc' / fy x { 1 – √[1 – 2 x Rn / ( 0,85 x fc' )] } = 0,01029 Luas tulangan yang diperlukan As = ρ x b x d = 1296,25 mm² Jumlah tulangan yang diperlukan n = As / (π/4 x D²) = 6,45 Sehingga digunakan tulangan 7D − 16 Momen nominal Mn = As x fy x (d - a/2) x 10⁻⁶ = 225 kNm Tahanan momen balok Ø x Mn = 180,00 kNm Syarat: Ø x Mn ≥ Mu+ (180 > 162,17) → perhitungan OK Tulangan geser daerah tumpuan Kuat geser beton Vc = (√ fc') / 6 x b x d x 10⁻³ = 124,24 kN Tahanan geser beton Ø x Vc = 93,18 kN Syarat: Vu < Ø x Vc, karena Vu > Ø x Vc (187,73 > 93,18) → diperlukan tulangan geser Tahanan geser sengkang Ø x Vs = Vu - Ø x Vc = 94,55 kN Kuat geser sengkang Vs = 126,06 kN Digunakan sengkang berpenampang ф 12 Luas tulangan geser sengkang Av = ns x π/4 x ф ² = 226,19 mm² Jarak sengkang yang diperlukan s = Av x fy x d / (Vs x 10³) = 180,86 mm Jadi digunakan sengkang ф 12 – 150 pada daerah tumpuan.
4. KESIMPULAN
Gambar 8. Detail tulangan balok pada daerah tumpuan Tulangan geser daerah lapangan Gaya geser ultimit rencana Vu = (2/3) x 187,73 = 125,15 kN Tahanan geser sengkang Ø x Vs = Vu - Ø x Vc = 31,97 kN Kuat geser sengkang Vs = 42,63 kN Digunakan sengkang berpenampang ф 12 Luas tulangan geser sengkang Av = ns x π/4 x ф ² = 226,19 mm² Jarak sengkang yang diperlukan s = d/2 = 210 mm Jadi digunakan sengkang ф 12 – 200 pada daerah lapangan.
Gambar 9. Detail tulangan balok pada daerah lapangan
Dari hasil analisa data dan perhitungan didapat hal- hal sebagai berikut: 1. Pasang dan surut pada perencanaan dermaga, digunakan sebagai acuan untuk menentukan elevasi dermaga. Rasio data pasang surut hasil survey dan peramalan dengan TideComp adalah 1,386. Elevasi hasil peramalan dengan TideComp, yaitu: el. HHWL = + 7,03 m el. LLWL = + 4,43 m Elevasi rencana bangunan dermaga el dermaga saat pasang = + 8,03 m el dermaga saat surut = + 5,43 m Diketahui kapal rencana 20 DWT dengan spesifikasi: Panjang kapal = 16,6 m Lebar kapal = 6,22 m Tinggi kapal = 1,14 m Sarat (draft) = 0,45 m 2. Pembangunan dermaga penyeberangan di Sungai Kapuas Kelurahan Murung Keramat Kecamatan Selat Kabupaten Kapuas adalah jenis dermaga jetty dengan spesifikasi : Panjang = 20,0 m Lebar = 7,0 m .3. Struktur dermaga dengan dimensi akhir sebagai berikut : Tebal plat = 26,5 cm Balok = 30 x 50 cm Mutu beton = 35 MPa Mutu baja = 400 MPa Dari hasil perhitungan perencanaan pelat, balok dan fender diperoleh: - Mu pelat = 156,55 kNm - Vu pelat = 173,39 kN - Mu+ balok = 96,10 kN - Mu balok = 162,17 kN - Vu balok = 187,73 kNm - Faktor tahanan momen pada pelat Syarat: R rencana harus < R maksimum
-
-
-
-
-
R maks > Rn = 9,1735 > 4,2335 → perhitungan OK Momen rencana balok Syarat: M rencana harus > M ultimit Mr > Mu+ = 106,34 > 96,10 → perhitungan OK Mr > Mu- = 180,00 > 162,17 → perhitungan OK Tulangan pada pelat tulangan utama = D 16 - 50 tulangan bagi = D 10 - 50 Tulangan pada balok tulangan utama tekan = 4 D 16 tulangan utama tarik = 7 D 16 tulangan geser tumpuan = φ 12 – 150 tulangan geser lapangan = φ 12 – 200 Fender dengan spesifikasi: Jenis fender Tipe FV004-1-1 Jumlah fender = 2 buah Panjang = 3,8 m Tebal = 0,6 m Boulder direncanakan sebanyak dua buah dengan tipe drum bollard yang mempunyai kapasitas 25 ton.
DAFTAR PUSTAKA Arif, Muhammad Fakhry. 2016. Perencanaan Detail Struktur Dermaga TUKS PT. Petrokimia Gresik (Persero). Skripsi. Tidak dipublikasikan. Malang: Universitas Brawijaya. Asroni, Ali. 2010. Balok dan Pelat Beton Bertulang. Yogyakarta: Graha Ilmu. Ilham, M. Noer. 2011. Contoh Perhitungan Struktur Jembatan dan Struktur Bangunan Gedung. Yogyakarta: Blogger. http://mnoerilham.blogspot.co.id/ 011/07/noerilham2010.html. (diakses 20 Mei 2016)
RSNI T-02-2005. Standar Pembebanan untuk Jembatan. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. SKBI – 1.3.28.1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya. Jakarta: Yayasan Badan Penerbit PU. SNI 03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Triatmodjo, Bambang. 1996. Pelabuhan. Yogyakarta: Beta Offset. Triatmodjo, Bambang. 2010. Teknik Pantai. Yogyakarta: Beta Offset. Vis W.C. dan Gideon H. Kusuma. 1993. Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang. Jakarta: Erlangga.
