LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0) Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan. Bab 6

LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0) Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

Bab 6

Penulangan

Bab 6

Penulangan Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0) Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

6.1. Teori Dasar Perhitungan Kapasitas Lentur 6.1.1. Asumsi Dasar Dalam Teori Tegangan Lentur Berdasarkan SNI Pasal 12.2 dijelaskan asumsi-asumsi yang dipakai dalam teori lentur sebagai berikut : Plane sections remain plane . Regangan baja sama dengan regangan beton pada level yang sama (Kompatibiltas) , εs = εc pada level yang sama. Tegangan pada beton dan baja dapat ditentukan dari diagram tegangan - regangan σ−ε yang berlaku. Peraturan Tambahan Berdasarkan SNI 12.2.6 Tegangan tarik beton diabaikan dalam perhitungan kuat lentur. Beton diasumsikan mencapai tegangan batas bila εc (regangan beton) = εcu (regangan ultimit) = 0.003. Hubungan tegangan-regangan beton dapat diasumsikan berbentuk parabola, persegi, trapesium atau bentuk lainnya asalkan memberikan prediksi kekuatan yang sama. Apabila kita tinjau Gambar 6.1a dan 6.1b dan mengasumsikan batang-batang tulangan tarik dinaikkan tegangannya hingga mencapai titik leleh sebelum beton pada sisi tekan balok mengalami kehancuran maka setelah tegangan tekan beton mencapai 0,50 fc’, tegangan ini tidak lagi berbanding lurus dengan jarak dari sumbu netral atau sebagai garis lurus. Sebaliknya tegangan bervariasi seperti ditunjukkan Gambar 6.1c dan 6.1d. Diagram tekan yang berbentuk lengkung ini digantikan dengan diagram persegi dengan tegangan rata-rata 0.852 fc’. Diagram persegi dengan ketinggian a, jarak a = β1c dimana β1 diperoleh dari pengujian. Diagram persegi dengan ketinggian a ini diasumsikan mempunyai titik berat yang sama dan besar yang sama dengan diagram lengkung. Asumsi ini akan mempermudah dalam melakukan perhitungan kuat lentur secara teoritis atau kuat lentur nominal balok beton bertulang. Berdasarkan Peraturan SNI 03-2847 pasal 12.2(7), nilai β1 ditentukan sebagai berikut :

Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0) ■ Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

6-1

Untuk fc’ ≤ 30 Mpa

β1 = 0.85 untuk fc` ≤ 30 MPa Untuk fc’ > 30 Mpa

 f c − 30  7

β1 = 0.85 − 0.05 * 

  ≥ 0.65 

Gambar 6.1 Distribusi Tegangan-Regangan pada Penampang Balok

Zona tekan dapat dimodelkan dengan blok tegangan ekivalen seperti Gambar berikut ini

Gambar 6.2 Pemodelan Zona Tekan dengan Blok Tegangan Ekivalen


6-2

6.1.2. Perhitungan Kuat Lentur Balok Beton Bertulang A. Persyaratan Analisis Balok Beton Bertulang 1. Hubungan Regangan-Regangan Tegangan pada suatu titik harus bersesuaian dengan regangan yang terjadi menurut diagram tegangan-regangan yang berlaku. 2. Keseimbangan Gaya dalam harus seimbang dengan gaya luar (eksternal forces). Dengan meninjau kopel tekan dan tarik (Gambar 6.3) pada penampang balok beton bertulang maka bisa dihitung kuat lentur nominal.

Gambar 6.3 Kopel tekan dan tarik yang menghasilkan momen nominal

Dari Gambar 6.3 di atas, pada kondisi keseimbangan terdapat gaya-gaya sebagai berikut :

∑F

x

=0 ⇒

T=C

As f y = 0.85 f c ab

∑M =0

a  ⇒ T d −  = M n 2 


6-3

Perhitungan kuat lentur nominal (tulangan leleh) adalah sebagai berikut :

T = As f y C = 0.85 f c ' ab a=

As f y 0.85 f c b

a  M n = As f y  d −  2  Keterangan : As

= Luas tulangan

fy

= Kuat leleh spesifikasi dari tulangan

fc’

= Tegangan tekan spesifikasi dari beton

Mn

= Momen nominal

Metode perhitungan kuat lentur nominal dijabarkan secara sederhana dengan langkahlangkah sebagai berikut : 1. Menghitung gaya tarik total T = As f y . 2. Menyamakan gaya tekan total C = 0.85 fc ' ab dengan As f y sehingga bisa dihitung nilai a. Dalam persamaan ini ab adalah luas daerah yang diasumsikan menerima tekan sebesar 0,85 fc ' . Gaya tekan C dan gaya tarik T harus sama besar untuk mempertahankan keseimbangan gaya pada penampang. 3. Menghitung jarak antara titik berat T dan C. Untuk penampang persegi, jarak ini sama dengan d − a . 2 4. Menghitung Mn yang besarnya sama dengan T atau C dikalikan jarak antara pusat - pusat titik beratnya.


6-4

6.1.3. Flowchart Penulangan Lentur

data – data: f’c (MPa), fy (MPa), b (mm), d (mm), Mu (Nmm)

tentukan ρmax tulangan tunggal & ρmin

ρ1 = ρ max = 0, 75 *

0, 00255 * β 1* f ' c fy * ( 0, 003 + fy / 200000 )

1, 4

ρ min =

fy

tentukan ρ untuk memikul MU

fy −

ρ=

( fy 2 −2 Ru / φ*m* fy ) m * fy Tidak

ρ > ρ min

penampang perbesar

Ya

Tidak

ρ < ρ max

tulangan tunggal As = ρ * b *d

Ya SELESAI

tulangan rangkap

Tentukan Mu1 yg dpt dipikul oleh ρ

1

dan tentukan As1 & Mu sisa

Mu1 = φ * ρ1 * b * d * d * fy (1 − 0,5 ρ1m ) dimana m = fy / (0,85 * f’c) As1 = ρ1 * b * d Mu sisa = Mu – Mu1

cek tulangan tekan sudah / belum leleh:

K=

0, 85 * f ' c * β 1* d fy * d

*

600 600− fy


6-5

Ya

tulangan tekan sudah leleh f’s = fy

ρ - ρ’ atau ρ1 >= K Tidak tulangan tekan belum leleh

  

ε ' s = 0, 003 1 −

0, 85 * f ' c * β 1* d 

ρ1 * fy * d

 

f ' s = ε ' s * 200000

tentukan A’s = As2

A's =

Mu − Mu1

φ * f ' s ( d − d ')

cek thd ρmax Tidak penampang diperbesar

ρ ≤ 0, 75 * ρb + ρ '* f ' s / fy

ρ ≥ 1, 4 / fy Tidak Ya

penampang diperkecil

cek thd Mu yg dipikul tulangan terpasang

Mu = φ

( ( As * fy − A ' s * f ' s )( d − a / 2 ) + A ' s * f ' s ( d − d ')) Tidak Mu bekerja < Mu

jumlah tulangan diperbanyak

Ya SELESAI

Gambar 6.4 Flowchart Penulangan Lentur


6-6

6.2. Teori Dasar Perhitungan Kapasitas Geser Apabila pada balok hanya bekerja gaya geser maka dikatakan bahwa balok memikul geser murni. Besarnya gaya geser terfaktor = Vu. Dimana: Vu

= 1,2 Vd + 1,6 Vl

Vd

= gaya geser akibat beban mati

Vl

= gaya geser akibat beban hidup

Gaya geser yang dapat dipikul beton = Vc

Vc =

1 6

f ' c * bw * d (satuan N), SKSNI T-15-1991 ps.3.4.3 ayat 1

Dimana: satuan f’c adalah MPa satuan bw adalah mm ( lebar badan balok untuk balok T) satuan d adalah mm ( tinggi efektif balok – h – d’, dimana d’= selimut beton)

Apabila Vu ≥ φ.Vc maka penampang harus ditulangi geser dimana φ = faktor reduksi kekuatan – 0,6 (untuk geser).

Menurut SKSNI T-15-1991 pasal 3.4.3 ayat 2: Nilai Vc yang lebih teliti dapat ditentukan dengan persamaan:

1 Vc =  7

f ' c + 120 ρ w .

Vu * d   * bw * d Mu 

dan Vc ≤ 0, 3 f ' c * bw * d dan

Vu * d ≤1 Mu

Dimana: Mu

= momen terfaktor yang bekerja pada lokasi gaya geser Vu

Vu

= gaya geser terfaktor

ρw

= As/(bw.d)


6-7

Apabila Vu < φ.Vc dan Vu ≥ ½. φ. Vc maka penampang ditulangi oleh tulangan geser minimum berupa sengkang dengan luas = Av.

Av =

bw.s 3 fy

(SKSNI T-15-1991, persamaan 3.4-14) Dimana: s

= jarak sengkang (mm)

fy

= tegangan leleh baja tulangan (MPa)

Av

= luas sengkang (mm2)

bw

= lebar badan balok

Catatan : sengkang dapat dipasang 2 penampang (Av = 2 * 0,25 * 22/7 * DS * DS) dimana DS = diameter sengkang. Atau 3 penampang (Av = 3 * 0,25 * 22/7 * DS * DS) Catatan : sengkang dapat dipasang 2 penampang (Av = 2 * 0,25 * 22/7 * DS * DS) dimana DS = diameter sengkang. Atau 3 penampang (Av = 3 * 0,25 * 22/7 * DS * DS)

Tulangan sengkang 2 penampang

Tulangan sengkang 3 penampang

Jenis tulangan geser pada balok ada 2 yaitu: a. tulangan sengkang b. tulangan miring


6-8

TULANGAN SENGKANG 1. LUAS SENGKANG (Av)

Luas sengkang Av =

Vs * s fy * d

Dimana:

Vs = s d d’

Vu

φ

− Vc (satuan N)

= jarak sengkang (mm) = h – d’ = selimut beton (mm)

Catatan: biasanya diameter sengkang yang dipergunakan adalah 6 mm, 8 mm, 13 mm di mana mutu baja untuk φ < 13 mm adalah BJTP24 dan φ > 13 mm adalah BJTD40. SKSNI T-15-1991 membatasi kuat leleh rencana untuk sengkan = 400 MPa (ps 3.4.5 ayat 2) 2. JARAK SENGKANG (s) • Jika Vs ≤ 1/3 (√f’c) . bw .d maka jarak sengkang adalah nilai terkecil antara d/2 dan 600 mm. • Jika Vs > 1/3 (√f’c) . bw .d maka jarak sengkang adalah nilai terkecil antara d/4 dan 300 mm.

Catatan: biasanya jarak sengkang dibatasi 75 mm ≤ s ≤ 300 mm dan jika s <75 mm maka sengkang dapat dipasang 3 penampang atau 4 penampang dan jika s > 300 mm maka diameter sengkang dapat diperkecil atau diambil saja 300 mm.

Catatan: Jika Vs > 2/3 (√f’c) . bw .d maka tinggi penampang diperbesar (SKSNI T-15-1991 ps. 3.4.5 ayat 6 point 8)


6-9

6.2.1. Flowchart Perhitungan Kapasitas Geser data – data: b (mm), h (mm), selimut beton DD (mm), gaya geser terfaktor (Vu, N), diameter sengkang DS (mm), mutu beton f’c (MPa), mutu baja (fy, MPa), φ = 0,6

Vc =

1

* f 'c *b*d

6

Vs = Vu

/ φ − Vc Ya

Vs ≥ 2 / 3

tinggi penampang diperbesar

f 'c *b * d Tidak

Tidak

Tidak

Vu ≥ φVc

Vu ≥ 1/ 2φVc

Ya

Ya

tak perlu tul. geser

tulangan geser minimum

A * fy*d s= v Vs

s=

V dimana V = u * V s c φ

3* Av * fy b

A = 2 * 0, 25 * 22 / 7 * DS * DS v

A = 2 * 0, 25 * 22 / 7 * DS * DS v

cek thd s maksimum

Vs ≤ 1/ 3 f ' c * b * d


6-10

Tidak

s max pilih terkecil antara d/2 dan 600

s max pilih terkecil antara d/4 dan 300

s = s max atau diameter sengkang diperkecil

s >= s max Tidak

s < 75

Ya

penampang sengkang dijadikan 3 atau 4 penampang

Tidak

s <= 300

diameter sengkang diperkecil

Ya

SELESAI

Gambar 6.5 Flowchart Perhitungan Kapasitas Geser

6.2.2. Punching Shear Tipe keruntuhan geser yang perlu dicek dalam desain pelat yaitu geser dua arah (punching shear). Punching shear yang dicek adalah terhadap roda truk T45. Beban roda T45 yang diambil adalah yang terbesar yaitu 100 kN dengan luas area 500 mm x 200 mm. Skema Pembebanan T45 dapat dilihat pada Gambar 6.6. Geser dua arah diasumsikan kritis pada penampang vertikal berjarak d/2 dari sekeliling muka kolom.


6-11

Gambar 6.6 Tributari area geser Desain geser dua arah untuk kondisi tanpa transfer momen adalah sebagai berikut :

Vu ≤ Vn Dimana Vu dihitung sesuai luas tributari geser yang ditinjau

Vn = Vc + Vs Pada desain pelat, Vs umumnya 0. Sedangkan Vc diambil sebagai nilai terkecil dari : a.

1 1  ' Vc =  +  fc b0 d 6 3 β c  

b.

 α d 1 Vc =  s +  fc' b0 d  12bo 6 

c.

Vc =

1 ' fc b0 d 3

Dimana :

βc = rasio sisi terpanjang dan sisi terpendek kolom αs = 40 untuk kolom interior = 30 untuk kolom tepi = 20 untuk kolom sudut b0 = panjang/keliling penampang kritis d

= tinggi efektif penampang


6-12

6.3. Desain Penulangan 6.3.1. Penulangan Pelat A. Dermaga 1) Cek Ketebalan Pelat Agar lendutan tidak perlu diperhitungkan maka tebal pelat minimum harus memenuhi persyaratan (SKSNI T-15-1991) berikut :

Gambar 6.7 Persyaratan Tebal Pelat Minimum

Dalam perhitungan ini, diambil asumsi pelat satu ujung menerus. Diketahui L pelat tebal minimum

= 4,5 = 4,5 / 24 = 0,1875 m

Pada perhitungan digunakan tebal pelat 0,4 m (> 0,1875 m OK!) 2) Punching Shear Perhitungan punching shear pada pelat dapat dilihat seperti berikut : Beton

K 300

f'c

24,9 Mpa

fy

240 Mpa

Tebal PELAT

400 mm

Selimut beton

80 mm

d

320 mm

d/2

160 mm


6-13

100 mm 100 mm

500 mm

200 mm Gambar 6.8 Penampang kritis akibat beban roda T45

lebar

362,5 mm

panjang

662,5 mm

βc

1,827 mm

bo

2050 mm

αs yang diambil adalah untuk kolom interior =40 Perhitungan Vc Vc1 1160,467 kN Vc2

2310,989 kN

Vc3

1108,184

Vc terkecil = 1108,184 kN Φ = 0,6 ΦVc

= 664,916 kN

Vu = 1,6 * 100 kN = 160 kN Vu < ΦVc Karena Vu < ΦVc, pelat yang didesain kuat terhadap beban roda T45.


6-14

• Punching Shear Terhadap Kaki Kontainer 2 Tumpuk Punching shear pelat juga perlu dicek terhadap kaki container 2 tumpuk.

d/2

d/2

Drop panel

d/2

Gambar 6.9 Tributari area geser

Beton f'c Tebal Pelat Selimut beton d d/2

K 300 24,9 400 75 325 162,5

Mpa mm mm mm mm

Penampang kritis lebar

312,5 mm

panjang βc bo αs interior

332,4 mm 1,064 1290 mm 40

Perhitungan Vc Vc1

1004,081 kN

Vc2

2105,568 kN

Vc3

697,3511 kN

Vc terkecil 697,3511 kN Φ

= 0,6

ΦVc

= 418,4107 kN

Vu

= 171,45 kN

Vu < ΦVc Karena Vu < ΦVc, pelat yang didesain kuat terhadap beban kaki kontainer 2 tumpuk. Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0) ■ Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

6-15

• Punching Shear Terhadap Pile Cap

Punching shear pelat juga perlu dicek terhadap pile cap.

d/2

d/2

Drop panel

d/2


Beton f'c Tebal Pelat Lebar Pile cap Selimut beton d d/2

K 300 24,9 400 1700 80 320 160

Mpa mm mm mm mm mm


17162,5 mm


17162,5 mm 1 68650 mm 40

Perhitungan Vc Vc1

55666,46 kN

Vc2

20312,38 kN

Vc3

37110,97 kN


= 0,6

ΦVc

= 12187,43 kN

Vu

= 450 kN

Vu < ΦVc Karena Vu < ΦVc, pelat yang didesain kuat terhadap beban pile cap. Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0) ■ Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

6-16

3) Penulangan Perhitungan penulangan menggunakan asumsi pelat di atas 2 tumpuan sederhana.

Panjang pelat (p) Lebar pelat (l) Tebal pelat (t) ρbeton beban hidup

= 4,5 m =1m = 0,4 m = 2,4 t/m3 = truk T45 + 1 container box = 4 ton/m2

Beban Mati qDL = ρbeton * l * t = 2,4 * 1 * 0,4 = 0,96 ton/m Beban Hidup qLL = 4 ton/m2 * 1 m = 4 ton/m Beban Ultimate qU = (1,2 * qDL) + (1,6 *qLL) = 7,552 ton/m Momen MU = (1/8) * qU * l2 = (1/8) * qU * (panjang pelat)2 = 19,116 tonm Penulangannya dibantu dengan software CONCAD.


6-17


6-18

Dari hasil analisis di atas didapat tulangan D19 dengan jarak 150 mm. Berikut adalah ilustrasi penulangan pelat:

Gambar 6.11 Ilustrasi Penulangan Pelat Dermaga


6-19

B. Trestle 1) Cek Ketebalan Pelat Agar lendutan tidak perlu diperhitungkan maka tebal pelat minimum harus memenuhi persyaratan (SKSNI T-15-1991) berikut :

Gambar 6.12 Persyaratan Tebal Pelat Minimum

Dalam perhitungan ini, diambil asumsi pelat satu ujung menerus. Diketahui L pelat tebal minimum

= 4,5 = 4,5 / 24 = 0,1875 m

Pada perhitungan digunakan tebal pelat 0,35 m (> 0,1875 m OK!) 2) Punching Shear Perhitungan punching shear pada pelat dapat dilihat seperti berikut : Beton

K 300

f'c

24,9 Mpa

fy

240 Mpa

Tebal PELAT

350 mm

Selimut beton

80 mm

d

270 mm

d/2

135 mm


6-20

100 mm 100 mm

500 mm

200 mm Gambar 6.13 Penampang kritis akibat beban roda T45

lebar

337,5 mm

panjang

637,5 mm

βc

1,888 mm

bo

1950 mm

αs yang diambil adalah untuk kolom interior =40 Perhitungan Vc Vc1

918,195 kN

Vc2

1703,874 kN

Vc3

871,96

Vc terkecil = 871,96 kN Φ

= 0,6

ΦVc

= 535,17 kN

Vu

= 1,6 * 100 kN = 160 kN

Vu < ΦVc Karena Vu < ΦVc, pelat yang didesain kuat terhadap beban roda T45.


6-21

• Punching Shear Terhadap Pile Cap

Punching shear pelat juga perlu dicek terhadap pile cap.

d/2

d/2

Drop panel

d/2


Beton f'c Tebal Pelat Lebar Pile cap Selimut beton d d/2

K 300 24,9 350 1700 80 270 165

Mpa mm mm mm mm mm


17137,5 mm


17137,5 mm 1 68650 mm 40

Perhitungan Vc Vc1

47033,77 kN

Vc2

16935,82 kN

Vc3

31355,85 kN


= 0,6

ΦVc

= 10161,49 kN

Vu

= 46764 kN

Vu < ΦVc Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0) ■ Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

6-22

Karena Vu < ΦVc, pelat yang didesain kuat terhadap beban pile cap. 3) Penulangan Perhitungan penulangan menggunakan asumsi pelat di atas 2 tumpuan sederhana.

Panjang pelat (p) Lebar pelat (l) Tebal pelat (t) ρbeton beban hidup

= 4,5 m =1m = 0,35 m = 2,4 t/m3 = truk T45 + 1 container box = 4 ton/m2

Beban Mati qDL = ρbeton * l * t = 2,4 * 1 * 0,35 = 0,84 ton/m Beban Hidup qLL = 4 ton/m2 * 1 m = 4 ton/m Beban Ultimate qU = (1,2 * qDL) + (1,6 *qLL) = 7,408 ton/m Momen MU = (1/8) * qU * l2 = (1/8) * qU * (panjang pelat)2 = 18 ,7515 tonm Penulangannya dibantu dengan software CONCAD.


6-23


6-24

Dari hasil analisis di atas didapat tulangan D19 dengan jarak 150 mm. Berikut adalah ilustrasi penulangan pelat:

Gambar 6.15 Ilustrasi Penulangan Pelat Trestle


6-25

6.3.2. Penulangan Balok A. Dermaga 1) Balok Melintang Tulangan Lentur Penulangan balok melintang dermaga menggunakan besar momen yang diperoleh dari hasil analisis 2D dermaga melintang pada SAP, yang telah dilakukan sebelumnya. Perhitungannya dibantu dengan menggunakan software CONCAD. Ilustrasi dimensi penampang balok melintang dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 6.16 Ilustrasi Dimensi Balok Melintang Dermaga

Menghitung ρmin

ρmin =

1,4 = 0,0033 fy

Dari rasio ρmin dilakukan perhitungan penulangan tunggal dengan bantuan software CONCAD. Perhitungan ini untuk memeriksa apakah dengan tulangan tunggal kapasitas lentur balok sudah memenuhi. Berikut adalah hasil pengecekan dengan software CONCAD:


6-26


6-27

Menghitung As perlu Dari perhitungan didapat nilai ρ = ρmin

As perlu = ρ × b × d

As perlu = 0, 0033 x600 x925

As perlu = 1831,5mm 2

Menghitung jumlah tulangan yang diperlukan Coba D25 sehingga n =

As perlu As

=

1831,5 =4 490,9

Pengecekan jarak antar tulangan

b- 2c -(n × d) ≥ 25 mm n-1 a 60,9412 c= = = 71, 695 mm β 0,85 1 b- 2c -(n × d) 600 − 2 ( 71, 695 ) − ( 4 × 25 ) = = 118,87 mm n-1 4 −1 118,87 mm > 25 mm sehingga tulangan dipasang 1 lapis


6-28

Pengecekan kapasitas penampang ØMn

= 69,5 ton-m

Mu

= 49,42 ton-m

Karena ØMn > Mu maka dengan pemasangan tulangan 4D25 sudah mampu menahan momen ultimate yang terjadi di penampang balok melintang dermaga. Dari hasil perhitungan dengan CONCAD, balok diberi tulangan diameter 25 mm sebanyak 4 buah. Ilustrasi pemasangan tulangan dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 6.17 Ilustrasi Tulangan Balok Melintang Dermaga


6-29

LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0) Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan. Bab 6

Recommend Documents