LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT (JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU PERENCANAAN STRUKTUR BAB 6 PERENCANAAN STRUKTUR Jetty/ Dermaga Waikeka merupakan pelabuhan laut didesain untuk melayani kapal 1000 DWT. Jetty/ Dermaga Waikeka terletak di Kecamatan Kepala Madan Kabupaten Buru Selatan Provinsi Maluku. Desain pelabuhan ini dirancang sebaik mungkin agar tidak terjadi kegagalan konstruksi dan optimalisasi biaya sehingga dicapai suatu konstruksi yang aman, nyaman dan ekonomis. Sebelum melaksanakan pembangunan fasilitas Jetty/ Dermaga Waikeka ini, perlu dilakukan perhitungan terhadap struktur bangunan tersebut, agar mampu menahan beban-beban yang terjadi pada saat konstruksi tersebut digunakan. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dilakukan perhitungan terhadap konstruksi, dan disajikan dalam suatu Laporan Perhitungan Konstruksi Fasilitas Jetty/ Dermaga Waikeka. 6.1 PERENCANAAN STRUKTUR DERMAGA 6.1.1 Karakteristik Kapal Sesuai dengan perencanaan operasionalnya, Jetty/ Dermaga Waikeka dibagun untuk memenuhi fungsi sebagai dermaga bongkar muat barang dan penumpang, yang mana rencana tipe kapal maksimum yang nantinya akan beraktifitas di dermaga ini adalah kapal kargo dengan kapasitas maksimum 1.000 DWT. Berdasarkan acuan yang telah ada sebelumnya, kapal dengan kapasitas ini memiliki kriteria dan karakteristik sebagai berikut: a. Kapal : 1000 DWT b. Panjang : 63,1 m c. Lebar / Breadth : 10,3 m d. Sarat / Draft : 3.6 m e. Moulded Depth : 5.0 m VI - 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
BAB 6
PERENCANAAN STRUKTUR
Jetty/ Dermaga Waikeka merupakan pelabuhan laut didesain untuk melayani
kapal 1000 DWT. Jetty/ Dermaga Waikeka terletak di Kecamatan Kepala Madan
Kabupaten Buru Selatan Provinsi Maluku.
Desain pelabuhan ini dirancang sebaik mungkin agar tidak terjadi kegagalan
konstruksi dan optimalisasi biaya sehingga dicapai suatu konstruksi yang aman,
nyaman dan ekonomis. Sebelum melaksanakan pembangunan fasilitas Jetty/
Dermaga Waikeka ini, perlu dilakukan perhitungan terhadap struktur bangunan
tersebut, agar mampu menahan beban-beban yang terjadi pada saat konstruksi
tersebut digunakan.
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dilakukan perhitungan terhadap
konstruksi, dan disajikan dalam suatu Laporan Perhitungan Konstruksi Fasilitas
Jetty/ Dermaga Waikeka.
6.1 PERENCANAAN STRUKTUR DERMAGA
6.1.1 Karakteristik Kapal
Sesuai dengan perencanaan operasionalnya, Jetty/ Dermaga Waikeka dibagun
untuk memenuhi fungsi sebagai dermaga bongkar muat barang dan
penumpang, yang mana rencana tipe kapal maksimum yang nantinya akan
beraktifitas di dermaga ini adalah kapal kargo dengan kapasitas maksimum
1.000 DWT. Berdasarkan acuan yang telah ada sebelumnya, kapal dengan
kapasitas ini memiliki kriteria dan karakteristik sebagai berikut:
a. Kapal : 1000 DWT
b. Panjang : 63,1 m
c. Lebar / Breadth : 10,3 m
d. Sarat / Draft : 3.6 m
e. Moulded Depth : 5.0 m
VI - 1
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
f. Kecepatan Merapat : 0,15 m/det
Berdasarkan data tersebut di atas, selanjutnya dapat ditentukan desain dermaga
yang paling sesuai untuk diaplikasikan pada Jetty/ Dermaga Waikeka yang
mana, data tersebut dipaparkan dalam kriteria dermaga berikut ini.
6.1.2 Karakteristik Dermaga
Dengan mengacu pada karakteristk dan data rencana kapal pengguna
pelabuhan pada paparan sebelumnya di atas, berikut adalah penentuan desain
dermaga yang akan diaplikasikan pada Jetty/ Dermaga Waikeka. Desain
tersebut adalah seperti paparan di bawah ini.
a. Dimensi : 35 x 8 m2
b. Lantai : Beton K-350
c. Balok : Beton K-350
d. Balok Precast : Beton K-350
e. Poer : Beton K-350
f. Tiang Pancang : Tiang Baja D = 457,2 mm, t = 12 cm
g. Elevasi Lantai : + 3,50 m LWS
h. Desain Kedalaman : - 5,00 m LWS
6.1.3 Karakteristik Mutu Bahan
Beberapa kriteria kekuatan bahan yang akan digunakan untuk perencanaan
struktur dermaga ini adalah sebagai berikut :
Berat Isi material
• Beton bertulang : 2,40 t/m3.
• Beton rabat : 2,30 t/m3
• Aspal : 2,20 t/m3
• Batuan masif : 2,60 t/m3
• Kayu : 1,03 t/m3
• Baja : 7,85 t/m3
• Tanah : Sesuai hasil penyelidikan di laboratorium.
Mutu Bahan
• Beton : K-350
VI - 2
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
• Baja tulangan : U-24 dan U-32
• Tiang pancang : baja ASTM 252-55
Tegangan yang diijinkan
• Beton : 300 kg/cm2
• Baja : 1400 kg/cm2
Modulus Elastis
• Baja, : 2,1 x 106 kg/cm2
• Beton : 2,0 x 105 kg/cm2
Final Set
• Alat Pancang : K - 35
• Berat Ram : 3,50 ton
• Tinggi jatuh : 2,00 meter
• K (Elastis Rebound) : 1,00 cm
6.1.4 Referensi Perencanaan
Dalam pekerjaan Perencanaan Pembangunan Fasilitas Jetty/ Dermaga Waikeka
ini, dipakai beberapa referensi perencanaan yang mana sumber referensi dan
peraturan-peraturan yang digunakan untuk analisis dan perencanaan dermaga
adalah sebagai berikut :
• Peraturan Pembebanan Indonesia (1983)
• Peraturan Beton Indonesia SNI (1991)
• Peraturan Perencanaan Bagunan Baja Indonesia (1983)
• Standar Teknis Untuk Sarana-Sarana Pelabuhan di Jepang (1985)
• Design and Construction of Port and Marine Structure, A def Quin
Gaya lateral akibat gempa harus mampu dipikul oleh struktur, untuk itu maka
struktur dermaga dimodelkan beserta tiang pancangnya. Dalam melakukan
VI - 3
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
pemodelan, tiang pancang diasumsikan terjepit (fixed) pada elevasi
tertentu.Posisi jepit (fixity point) tiang pancang dihitung berdasarkan faktor
kelenturan (flexibility factor β) tiang pancang yang dihitung berdasarkan rumus
sebagai berikut:
SPTNkEIDk
h
h
−×=
=
15.04
.4β
Analisis perhitungan terhadap virtual fix point disajikan pada tabel berikut ini.
Tabel 6.1. Analisis Virtual Fix Point
Bila digunakan tiang dengan diameter 457,2 mm dengan ketebalan 12 mm, maka
panjang tekuk adalah 11,57 m.
6.1.6 Pembebanan
6.1.6.1 Beban Horizontal
Energi tumbukan kapal sewaktu merapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut:
Tebal lapisan lumpur, N<2 (TL) = 50 cm
N = dibawah permukaan dasar laut =
Kh = modulus subgrade reaction 0.15N = kg/cm3E = modulus elastisitas tiang = kg/cm2D = Diameter tiang (cm) =I = Momen inersia tiang (cm4) =t = Tebal cincin tiang (cm) =Elevasi Lantai Dermaga = cm LWSTebal Lantai + Balok Dermaga = cmel.p = elevasi atas pile head = cm LWSt. p = tebal pile head = cm LWSel.dl = kedalaman dasar laut = cm LWSH v = panjang tiang vertikal pada model struktur (cm)
= TL + el. p - t. p + D + el. Dl + 1/β
45.72
1.40 47,909 0.002674 374 1,170
1.10 38,398 0.002826 354
1,193 1.20 41,612 0.002770 361 1,157 1,180
1,126 1.00 35,138 0.002889 346 1,142 1,164
Hb(cm)
350 70
Kedalaman Titik Jepit Tiang (1/β) dan Panjang Tiang Pada Model Dermaga
1,104
D(cm) t(cm)
2,100,000
3
0.45
280
I(cm4) β(cm-1) 1/β(cm) Hv(cm)
80 500
VI - 4
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Ef = g
DTxV2
2
x Ce x Cm x Cs x Cc
Dimana :
Ef = energi tumbukan kapal (ton.m)
DT = diplacement tonnage kapal (ton)
V = kecepatan sandar (m/dt)
g = percepatan gravitasi (9,8 m/dt2)
Ce = eccentricity factor (untuk dermaga Ce = 0.5)
Cm = virtual mass factor
Cs = softness factor = 1,0
Cc = berth configuration factor = 1,0 (struktur tiang terbuka)
• Displacement Tonnage dari kapal kargo yang sandar dihitung dengan
formula
→ log (GT) = 0.541 (DWT)
Virtual Mass Factor
Cm = 1 + π2
x CbxB
d
Dimana :
Cb = blok koefisien (= Ws / Lpp x B x d x Wo)
d = maksimum draft kapal (m)
B = lebar kapal (m)
Lpp = panjang perpendicular kapal (m)
Wo = berat jenis air laut = 1,03 t/m³
Besarnya energi benturan kapal terhadap dermaga dapat dilihat pada tabel di
bawah ini.
Tabel 6.2. Besarnya Energi Benturan Kapal Terhadap Dermaga
VI - 5
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Energi benturan kapal tersebut nantinya akan diserap oleh konstruksi fender,
dimana besarnya gaya yang diserap oleh fender mengikuti persamaan :
F = 2 x E / d
= 2 x 1.77 / 0.9
= 3.9 ton
dimana :
E : Energi benturan kapal
d : Faktor deformasi fender (untuk jenis karet diambil = 0.9)
6.1.6.2 Beban Angin
Beban angin untuk desain bangunan dermaga berdasarkan Shore Protection
Manual (SPM, 1984) diambil sebesar 40 kg/m² atau kecepatan angin 100 km/jam.
Distribusi beban ini diperhitungkan sesuai dengan luas bidang kapal yang
terkena angin pada saat sandar di dermaga.
Items UnitGeneral
Cargo 1000 DWT
DWT ton 1,000Displacement Tonnage ton 1,766LOA Length of Overall m 63.1Lpp Length of Perpendicular m 62.7Width m 10.3Moulded Depth m 5.0Full Loaded Draft m 3.6Empty Loaded Draft m 1.6DT/Displacement Tonnage (standard ton 1,766Displacement Volume m3 1,715Ce=1/(1+(l/r)2) (l=r) 0.50Cm = 1 + { (π/2) x d/(CbxB)} 1.74Cb=DT/(LppxBxd) 0.74Cs(=1.0) 1.00Cc(=1.0) 1.00V Berthing Velocity m/s 0.15Berthing Energy Ef=(DTxV2/2)xCexCmxCsxCc
kN.m 17.33
Ef/g(=9.8 m/dt2) t.m 1.77
VI - 6
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
6.1.6.3 Gaya Tarik Bollard
Gaya tarik bollard diambil dari Standard Design Criteria for Port in Indonesia 1984,
yaitu sesuai tabel di bawah ini.
Tabel 6.3. Kriteria Gaya Tarik Bollard
Gross Tonnage Tractive Force on Bollard
(ton)
Tractive Force on Bitt
(ton)
200 - 500 15 10
501 - 1000 25 15
1001 - 2000 35 15
2001 - 3000 35 25
3001 - 5000 50 35
5001 - 10000 70 50
Sumber : Standard Design Criteria for Port in Indonesia 1984
Dari tabel di atas, maka konstruksi bollard yang digunakan adalah Bollard 25
ton. Dengan kata lain, beban yang dipikul satu bollard adalah sebesar 25 ton.
Namun dalam pelaksanaannya, beban bollar terbagi menjadi 2 jenis beban, yakni
beban vertikal dan beban horizontal. Dimana besarnya beban vertikal adalah
sebesar 1,5 kali kapasitas dan besarnya beban horizontal sebesar 1 kali kapasitas.
6.1.6.4 Faktor Gempa
Beban gempa pada dermaga direncanakan dinamis menggunakan design
spectrum response menurut standar kriteria desain untuk pelabuhan di
Indonesia. Peraturan Perencanan Tahan Gempa Indonesia mengacu ke SNI 1726-
2002.
VI - 7
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Gambar 6.1. Zona Gempa
Berdasarkan wilayah zona gempa maka Jetty/ Dermaga Waikeka terletak
di wilayah gempa 5, untuk penetapan jenis tanah berdasarkan tabel di bawah ini.
Tabel 6.4. Jenis - Jenis Tanah
Jenis Tanah Kecepatan Rambat
Gelombang Geser Rata-Rata
Nilai Hasil Test
Penetrasi Standar
Rata-Rata
Tanah Keras V s ≥ 350 N_
≥ 50
Tanah Sedang 175 ≤ V s < 350 15 ≤N_
< 50
Tanah Lunak V s < 175 N_
< 15
Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi
Berdasarkan data di atas didapatkan N = 15,35 maka jenis tanah di Jetty/
Dermaga Waikeka adalah tanah keras.
Sedangkan faktor percepatan gempa untuk berbagai jenis tanah dapat dilihat
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Wilayah
Gempa
Percepatan
puncak
batuan dasar
(‘g’)
Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’)
Tanah
Keras
Tanah
Sedang
Tanah
Lunak
Tanah
Khusus
1
2
3
4
5
6
0,03
0,10
0,15
0,20
0,25
0,3
0,04
0,12
0,18
0,24
0,28
0,33
0,05
0,15
0,23
0,28
0,32
0,36
0,08
0,20
0,30
0,34
0,36
0,38
Diperluka
n evaluasi
khusus di
setiap
lokasi
Berdasarkan kuat geser, gaya gempa harus dihitung dengan formula V = µ.W,
yang mana µ = ZIKCS dan W adalah berat dari struktur dan peralatan
permanent.
Faktor reduksi dari beban hidup merata diambil sebesar 50 %. Selanjutnya gaya
gempa dihitung dengan persamaan berikut:
Hg = µ × W
W = DL + 50 % LL
6.1.6.5 Gaya Arus
Gaya arus diperhitungkan dengan menggunakan persamaan berikut:
Pc = c.A.vc2
Di mana:
Pc = Gaya arus yang bekerja pada struktur tiang pancang
A = Luas penampang tiang dalam air yang terkena gaya arus
c = Nilai koefisien yang besarnya 0.85 – 1.00 kN.s2/m4.
Vc = Kecepatan arus (m/det)
Ilustrasi gaya arus yang bekerja pada struktur dermaga adalah sebagai berikut:
VI - 9
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Gambar 6.2. Gaya Arus Yang Bekerja Pada Tiang Pancang Dermaga
Maka didapat besarnya gaya arus ini adalah sebesar Pc = 0,52 kN/m.
6.1.6.6 Gaya Gelombang
Analisis gaya gelombang pada perhitungan ini akan menggunakan formula
Morison seperti berikut ini:
Dimana
dF = gaya per meter kedalaman
dFD = komponen gaya geser per meter kedalaman
dF1 = gaya inertia per meter kedalaman
D = 0.4572 m (Pile diameter)h = 5 m (Maximum water depth)c = 0.9 kNs2/m4 (Empirical coefficient)A = 2.87 m2 (Area of projection under water structure in the direction of current)Vc = 1 m/s (Current velocity)
Pc = 2.585 kN (Force acting in the direction)
Pressure Due to Current:pc = 0.52 kN/m
VI - 10
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
cD = koefisien geser
cM = koefisien gaya inertia
ρ = berat jenis air laut
D = diameter tiang pancang
Ilustrasi pemodelan sistem gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan
seperti berikut:
Gambar 6.3. Pemodelan Sistem Gaya Gelombang
Perhitungan nilai gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan seperti
uraian berikut:
VI - 11
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Maka gaya gelombang untuk pelabuhan ini didesain sebesar 1,23 ton.
Dari perhitungan di atas, dapat dibuat table beserta grafik dari besarnya gaya
gelombang dan momen yang bekerja pada tiang sebagai berikut:
Fi = 1234.668 sin (kx1-σt)Fd = 351.8598 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)Mi = 4404.3 sin (kx1-σt)Md = 1685.27 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)
Total Wave Force on Pile Member : Fi + FdTotal Moment on Pile Member : Mi + Md
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
A Data Pasut HWS : 1.00 m MSL : 1.00 m LWS : 0.00 m Elv. Dermaga : 3.50 m
B Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000 tonPanjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Tinggi kapal : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 m Free Board : D1 : 1.68 m Kec. Merapat kapal : v : 0.30 m/det
C Rumus Tumbukan kapalE = Ws.V2/(2.g).Ce.Cm.Cs.Cc dengan :E : Energi Tumbukan Kapal (ton-m)Ws : Displacement Tonase (ton)V = V sin a : Kec. Merapat Kapal tegak lurus dermaga (m/det)Ce : Koef. EksentrisitasCm : Koef. Massa HidrodinamicCs : Koef. Kekakuan (1)Cc : Koef. Konfigurasi Rapat Kapal (1)g : Kec. Gravitasi (m/det2)
Batasan kecepatan kapal merapat Ukuran Kapal : 100 - 500; 500 - 10000; 10.000 - 30.000 ; > 30.000Kec. (Pelabuhan) : 0,25; 0,15; 0,15; 0,12 m/detKec. (Laut Terbuka) : 0,30; 0,20; 0,15; 0,15 m/detRumus konstanta tumbukan kapal Cm = 1 + p/(2.Cb) . (d/B)dengan :Cb : Koef. Blok Kapald : Draft Kapal (m)
Fender
Arah Tambat
Bollard
v tambat
θ
v tambat kapal
θ
v sin θ
VI - 27
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
d : Draft Kapal (m)B : Lebar Kapal (m)Ce = 1/(1+(l/r)2)dengan :l : Jarak sisi sejajar dermaga dari titik gravitasi kapal
s/d titik tumbukan kapalr : Sudut Longitudinal Girasi Kapal (m)Batasan nilai l (bidang tumbukan kapal)Dermaga & Jetty : 1/4 LoaDolphin : 1/6 LoaCb = Ws/(d.Lpp.B.Wo)dengan :Ws : Displacement Tonase (ton)d : Draft Kapal (m)Lpp : Panjang kapal (efektif haluan-buritan) (m)B : Lebar Kapal (m)Wo : Berat isi air lau 1.03 t/m3
l = 1/4 Loa : 15.77 mv : 0.30 m/detSudut sandar kapal (a) : 15 derajatv sin a : 0.078 m/detDicariCb : 0.84Cm : 1.49r/Lpp : 0.260r : 15.04Ce : 0.48Grafik l Vs Loa = Ce : 0.50Cs : 1.00Cc : 1.00E : 0.36 ton-m
D Reaksi Pada Portal Akibat Tumbukan KapalType fender : SV 200H-1000LRubber Grade : V4Deflection desained : 45.00 %E/A : 0.42 ton-mR/F : 7.50 tonE : 0.36 ton-mR/F(tl) : 7.30 tonDipasang type SV 200H - 1500 L, reaksi gaya tumbukan kapal :R/F(tl) : 10.95 ton
VI - 28
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
6.1.10 Analisis Gaya Tarik Bollard Terhadap Dermaga
E Analisa Kekuatan Tiang Pondasi Akibat Tumbukan Kapal
Analisa reaksi tiang terhadap gaya H tegak lurus dermagaGaya tumbukan kapal didistribusikan 45o pada dermagaGaya horisontal tumbukan kapal ini diterima oleh npt = 3 portal Portal tengah menerima 0.5 bagian gayaPortal sisi menerima 1/2 gaya dari portal tengah 0.25 bagian gayaGaya horisontal yang diterima 1 portal tengah H 1 = 5.48 tonGaya horisontal yang diterima 1 portal sisi H 2 = 2.74 ton
D Analisa gaya yang diterima oleh portal dermagaGaya angin diterima portal dgn tiga tiang tegak (Kond.kosong)Jumlah tiang tegak ntt = 3 tiang tegakGaya diterima 1 portal max H1 = 5.48 tonGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/n= 1.83 ton
H ijin = - ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!!
4.0 1.0 4.0
1.0
1.0
3.0
3.0
Balok Memanjang Dermaga
Balok Melintang Dermaga
Tiang pancang miring sejajar dermaga
VI - 29
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
A Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000 tonPanjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Depth : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 mKec. Merapat kapal : v : 0.20 m/detGaya tarik bollard : BLd : 15.00 ton
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
6.1.11 Analisis Gaya Angin Terhadap Dermaga
C Analisa gaya yang diterima oleh portal dermagaJumlah bollard terpasang = 9.00 buahGaya tarik setiap bollard = 15.00 tonGaya tarik total bollard Hbld = 135.00 tonJumlah tiang tegak = 56.00 tiangGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/ntt = 2.41 ton
H ijin = 2.11 ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!!
4.0 1.0 4.0
1.0
1.0
3.0
3.0
RBd
Tiang miring sejajar dermaga
VI - 31
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
A Data AnginArah dominan : SelatanKec. Max : 100.00 km/jam
27.78 m/detSudut datang angin (a) : 90.00 drj
B Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000 tonPanjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Depth : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 mKec. Merapat kapal : v : 0.20 m/det
0.80D Persamaan gaya angin terhadap bidang tegak lurus kapal
Rw = 0.5.p.C.U2.(A.cos2 a + B. sin2 a)dengan :Rw : Resultan gaya angin (Kg)p : Kerapatan udara
Bollard Rw/arah angin
kapa l
VI - 32
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
6.1.12 Analisis Gaya Arus Terhadap Dermaga
Ab : Luas penampang depan kapal kondisi kosong Ab = 3,017. DWT0,510 (di atas permukaan air)Bb : Luas penampang sisi kapal kondisi kosong Bb = 7,641. DWT0,533 (di atas permukaan air)Af : Luas penampang depan kapal kondisi penuh Af = 2,763. DWT0,490 (di atas permukaan air)Bf : Luas penampang sisi kapal kondisi penuh Bf = (D-df).Loa (di atas permukaan air)U : Kec. Angina : Sudut arah angin dengan center line kapalC : Koef. Tekanan anginC = 1,325 - 0,05.cos 2 a - 0,35.cos 4 a - 0,175.cos 6 a (untuk general cargo)
DicariR(b) : 16,562.20 (Kondisi Kosong)R(f) : 4,450.43 kg (Kondisi penuh)Bidang sentuh kapal pada fender = 1/4 Loa = l kgl : 15.77lf (antar fender) : 4.00 mJml fender penahan (n) : 4.94 m buahGaya diterima 1 fender = R(b)/n: 4,140.55 4.00 (Kondisi Kosong)Rwb 4.14 kg (Kondisi Kosong)Gaya diterima 1 fender = R(f)/n: 900.26 ton (Kondisi penuh)Rwf 0.90 ton (Kondisi penuh)
E Analisa gaya yang diterima oleh portal dermagaGaya angin diterima portal dgn tiga tiang tegak (Kond.kosong)Jumlah tiang tegak ntt = tiang tegakGaya diterima 1 portal Rwb = 3 tonGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/ntt = 4.14 ton
H ijin = 1.38 ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!!
Gaya angin diterima portal dgn tiga tiang tegak (Kond.penuh)Jumlah tiang tegak ntt = tiang tegakGaya diterima 1 portal Rwb = 3 tonGaya horisontal per tiang Htt = Rwb/ntt = 0.90 ton
H ijin = 0.30 ton Htt > H ijin, perlu tiang miring !!! -
4.0 1.0 4.0
1.0
1.0
3.0
3.0
Rw Rw
Tiang miring sejajar dermaga
VI - 33
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
6.2 PERENCANAAN STRUKTUR TRESTLE
6.2.1 Kriteria Trestle
A Data ArusArah dominan : SelatanKec. Max : 0.25 m/detSudut Datang () : 90.00 drj
B Data KapalJenis Kapal : PerintisDWT : 1,000.00Panjang kapal : Loa : 63.10 m Panjang kapal : Lpp : 57.84 m Full Draft : df : 2.90 m Depth : D : 4.58 m Lebar kapal : B : 10.94 m Kec. Merapat kapal : v : 0.30 m/det
C Persamaan Gaya Tekan Arus Pada KapalR1 = 0.5.p.C.U2.B.dengan :R1 : Resultan gaya angin (Kg)p : Air Density B' f : Luas penampang sisi kapal di bawah muka air kondisi penuhB' f = 3,495. DWT0,608
B' b : Luas penampang sisi kapal di bawah muka air kondisi kosongB' b = 1,404. DWT0,627
U : Kec. ARUS() : Sudut arah angin dengan center line kapalC : Koef. Tekanan ArusDiketahui p : 104.50 kgfs2/m4
B' f : 233.05 m2 (Kondisi penuh)B' b : 106.75 m2 (Kondisi kosong)U : 0.25 m/det() : 90.00 drjC : 4.50 (grafik Shibata Marine Product, page DS-12)DicariR(f) : 3,424.73 kg (Kondisi penuh)R(b) : 1,568.72 kg (Kondisi kosong)Bidang sentuh kapal pada fender = 1/4 Loa = ll : 15.77 mlf (antar fender) : 4.00 mJml fender penahan : 4.94 9.00 buahGaya diterima 1 fender : 381 kg (Kondisi penuh)
0.38 ton (Kondisi penuh)Gaya diterima 1 fender : 317 kg (Kondisi kosong)
0.32 ton (Kondisi kosong)
VI - 34
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Kriteria perencanaan trestle sebagai berikut:
a. Dimensi : 40 x 6 m2 (1 segmen)
b. Lantai : Beton K-350
c. Balok : Beton K-350
d. Balok Precast : Beton K-350
e. Poer : Beton K-350
f. Tiang Pancang : Tiang Baja D = 457,2 mm, t = 12 cm
g. Elevasi Lantai : + 3,50 m LWS
h. Desain Kedalaman : - 3,00 m LWS
6.2.2 Virtual Fix Point
Gaya lateral akibat gempa harus mampu dipikul oleh struktur, untuk itu maka
struktur trestle dimodelkan beserta tiang pancangnya. Dalam melakukan
pemodelan, tiang pancang diasumsikan terjepit (fixed) pada elevasi
tertentu.Posisi jepit (fixity point) tiang pancang dihitung berdasarkan faktor
kelenturan (flexibility factor β) tiang pancang yang dihitung berdasarkan rumus
sebagai berikut:
SPTNkEIDk
h
h
−×=
=
15.04
.4β
Analisis perhitungan terhadap virtual fix point disajikan pada tabel berikut ini.
Tabel 6.7. Analisis Virtual Fix Point
VI - 35
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Bila digunakan tiang dengan diameter 457,2 mm dengan ketebalan 12 mm, maka
panjang tekuk adalah 9,57 m.
6.2.3 Pembebanan
6.2.3.1 Beban Vertikal
a. Beban Mati
Beban mati dihitung dengan pendekatan berat struktur beton (upper
structure) yang disokong oleh tiang pancang. Struktur beton ini terdiri
dari hunch, kepala tiang, beton isian serta selimut tiang bila
menggunakan beton. Selimut tiang yang menggunakan bahan polimer
tidak diperhitungkan, karena ringan.
Perhitungan beban mati dilakukan dengan menghitung volume beton
keseluruhan dan kemudian dihubungkan dengan berat jenis beton
(2,40 ton/m3) untuk mendapatkan berat struktur.
1) Kepala Tiang Tipe 2
a. Tinggi kepala tiang : 0,80 m
Tebal lapisan lumpur, N<2 (TL) = 50 cm
N = dibawah permukaan dasar laut =
Kh = modulus subgrade reaction 0.15N = kg/cm3E = modulus elastisitas tiang = kg/cm2D = Diameter tiang (cm) =I = Momen inersia tiang (cm4) =t = Tebal cincin tiang (cm) =Elevasi Lantai Dermaga = cm LWSTebal Lantai + Balok Dermaga = cmel.p = elevasi atas pile head = cm LWSt. p = tebal pile head = cm LWSel.dl = kedalaman dasar laut = cm LWSH v = panjang tiang vertikal pada model struktur (cm)
= TL + el. p - t. p + D + el. Dl + 1/β
80 300
D(cm) t(cm)
2,100,000
3
0.45
280
I(cm4) β(cm-1) 1/β(cm) Hv(cm)
904
Kedalaman Titik Jepit Tiang (1/β) dan Panjang Tiang Pada Model Trestle
350 70
Hb(cm)
922 1.00 35,138 0.002889 346 942 960
989 1.20 41,612 0.002770 361 957 976
45.72
1.40 47,909 0.002674 374 970
1.10 38,398 0.002826 354
VI - 36
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
b. Lebar kepala tiang : 1,30 m
c. Panjang kepala tiang : 1,30 m
d. Berat beton : 2,40 ton/m3
e. Volume kepala tiang : 0,80 m x 1,3 m x 1,3 m x 2,40 ton/m3
: 3,24 ton
b. Beban Hidup :
1) Beban merata = 1,50 t/m2
2) Beban merata (kondisi gempa) = 0,75 t/m2
3) Beban Merata (bergerak) = 0,50 t/m2
4) Beban Merata (bergerak, kondisi gempa) = 0,25 t/m2
5) Beban Roda = T-20
Komposisi beban truk T-20 adalah seperti gambar berikut :
Gambar 6.20. Komposisi Beban Truk T-20
6.2.3.2 Faktor Gempa
Beban gempa pada trestle direncanakan dinamis menggunakan design spectrum
response menurut standar kriteria desain untuk pelabuhan di Indonesia.
Peraturan Perencanan Tahan Gempa Indonesia mengacu ke SNI 1726-2002.
VI - 37
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Gambar 6.21. Zona Gempa
Berdasarkan wilayah zona gempa maka Jetty/ Dermaga Waikeka terletak di
wilayah gempa 5, untuk penetapan jenis tanah berdasarkan tabel di bawah ini.
Tabel 6.8. Jenis - Jenis Tanah
Jenis Tanah Kecepatan Rambat
Gelombang Geser Rata-Rata
Nilai Hasil Test
Penetrasi Standar
Rata-Rata
Tanah Keras V s ≥ 350 N_
≥ 50
Tanah Sedang 175 ≤ V s < 350 15 ≤N_
< 50
Tanah Lunak V s < 175 N_
< 15
Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi
Berdasarkan data di atas didapatkan N = 15,01 maka jenis tanah di Jetty/
Dermaga Waikeka adalah tanah keras.
Sedangkan faktor percepatan gempa untuk berbagai jenis tanah dapat dilihat
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Wilayah
Gempa
Percepatan
puncak
batuan dasar
(‘g’)
Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’)
Tanah
Keras
Tanah
Sedang
Tanah
Lunak
Tanah
Khusus
1
2
3
4
5
6
0,03
0,10
0,15
0,20
0,25
0,3
0,04
0,12
0,18
0,24
0,28
0,33
0,05
0,15
0,23
0,28
0,32
0,36
0,08
0,20
0,30
0,34
0,36
0,38
Diperluka
n evaluasi
khusus di
setiap
lokasi
Berdasarkan kuat geser, gaya gempa harus dihitung dengan formula V = µ.W,
yang mana µ = ZIKCS dan W adalah berat dari struktur dan peralatan
permanent.
Faktor reduksi dari beban hidup merata diambil sebesar 50 %. Selanjutnya gaya
gempa dihitung dengan persamaan berikut:
Hg = µ × W
W = DL + 50 % LL
6.2.3.3 Gaya Arus
Gaya arus diperhitungkan dengan menggunakan persamaan berikut:
Pc = c.A.vc2
Di mana:
Pc = Gaya arus yang bekerja pada struktur tiang pancang
A = Luas penampang tiang dalam air yang terkena gaya arus
c = Nilai koefisien yang besarnya 0.85 - 1.00 kN.s2/m4.
Vc = Kecepatan arus (m/det)
Ilustrasi gaya arus yang bekerja pada struktur trestle adalah sebagai berikut:
VI - 39
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Gambar 6.22. Gaya Arus Yang Bekerja Pada Tiang Pancang Trestle
Maka didapat besarnya gaya arus ini adalah sebesar Pc = 0,86 kN/m.
6.2.3.4 Gaya Gelombang
Analisis gaya gelombang pada perhitungan ini akan menggunakan formula
Morison seperti berikut ini:
Dimana
dF = gaya per meter kedalaman
dFD = komponen gaya geser per meter kedalaman
dF1 = gaya inertia per meter kedalaman
cD = koefisien geser
D = 0.4572 m (Pile diameter)h = 3 m (Maximum water depth)c = 0.9 kNs2/m4 (Empirical coefficient)A = 2.87 m2 (Area of projection under water structure in the direction of current)Vc = 1 m/s (Current velocity)
Pc = 2.585 kN (Force acting in the direction)
Pressure Due to Current:pc = 0.86 kN/m
VI - 40
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
cM = koefisien gaya inertia
ρ = berat jenis air laut
D = diameter tiang pancang
Ilustrasi pemodelan sistem gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan
seperti berikut:
Gambar 6.23. Pemodelan Sistem Gaya Gelombang
Perhitungan nilai gaya gelombang pada tiang pancang ini diberikan seperti
uraian berikut:
VI - 41
LAPORAN KAJIAN SURVEY DAN DESAIN PERENCANAAN INFRASTRUKTUR LAUT
(JETTY / DERMAGA) KAB. BURU SELATAN – PROVINSI MALUKU
PERENCANAAN STRUKTUR
Maka gaya gelombang untuk pelabuhan ini didesain sebesar 1,19 ton.
Dari perhitungan di atas, dapat dibuat table beserta grafik dari besarnya gaya
gelombang dan momen yang bekerja pada tiang sebagai berikut:
Fi = 1187.809 sin (kx1-σt)Fd = 400.631 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)Mi = 2186.124 sin (kx1-σt)Md = 1087.028 cos (kx1-σt). cos(kx1-σt)
Total Wave Force on Pile Member : Fi + FdTotal Moment on Pile Member : Mi + Md