PEMODELAN STRUKTUR DERMAGA MENGGUNAKAN SISTEM PERLETAKAN METODE P-Y DAN SISTEM PERLETAKAN VIRTUAL FIXITY POINT

Transkripsi

1 Konferensi Nasional Teknik Sipil 12 Batam, September 2018 PEMODELAN STRUKTUR DERMAGA MENGGUNAKAN SISTEM PERLETAKAN METODE P-Y DAN SISTEM PERLETAKAN VIRTUAL FIXITY POINT Ignatius Sudarsono 1, Dani Setiawan 1 1 Jurusan Teknik Sipil Universitas Langlangbuana Bandung ignazsd@gmail.com ABSTRAK Indonesia adalah negara kepulauan dengan luas wilayah laut luas. Untuk menunjang kelancaran kegiatan transportasi laut, saat ini pemerintah sedang meningkatkan jumlah fasilitas struktur dan infrastruktur untuk transportasi laut. Sejumlah pelabuhan baru dibangun atau. Dengan dengan banyaknya pembangunan pelabuhan maka dibutuhkan suatu perencanaan struktur dermaga yang kuat dan efisien menahan gaya yang bekerja pada struktur. Analisa struktur atas dermaga dapat dimodelkan sebagai struktur dengan metode P-Y yang mana pada model struktur ini tiang pancang dimodelkan sebagai elemen-elemen dengan tumpuan pegas elastis. Model kedua adalah dengan metode titik jepit tak nyata (Virtual Fixity Point) yang terjepit pada suatu titik kedalaman tertentu dari dasar laut. Tipe tanah adalah tanah lunak, Kategori resiko IV dengan faktor keutamaan I = 1.5 dan percepatan gempa Ss=0.057 dan S1= Beban lainnya adalah beban hidroseanografi dan beban tumbukan kapal serta kombinasi pembebanannya. Dari hasil perhitungan kedua model dengan variasi tiga diameter tiang yaitu diameter diameter d1= 558 mm tebal 12 mm d2= 609 mm tebal 12 mm dan d3 = 650.mm tebal 10 mm tersebut diperoleh bahwa output deformasi dan rasio tegangan yang terjadi pada model dengan metode p-y curve hasilnya lebih besar dibandingkan dengan menggunakan metode virtual fixity point.namun untuk memperoleh hasil yang lebih teliti lagi maka perlu diperlukan analisa lebih lanjut terhadap variasi diameter tiang lainnya dengan berbagai data tanah lainnya seperti tanah sedang, keras dari tempat-tempat lain. Kata Kunci: Struktur Dermaga, metode P-Y, virtual Fixity Point 1. PENDAHULUAN Pelabuhan merupakan simpul transportasi laut yang menjadi fasilitas penghubung dengan daerah lain untuk melakukan aktivitas perdagangan. Pelabuhan memiliki peranan penting dalam perekonomian negara untuk menciptakan pertumbuhan ekonominya. Menurut Pasal 1 angka 1 Peraturan Pemerintah No. 69 Tahun 2001 tentang Kepelabuhanan, pelabuhan adalah tempat yang terdiri dari daratan dan perairan disekitarnya dengan batas tertentu sebagai tempat kegiatan pemerintahan dan kegiatan ekonomi yang dipergunakan sebagai tempat kapal bersandar, berlabuh, naik turun penumpang dan/atau bongkar muat barang yang dilengkapi dengan fasilitas keselamatan pelayaran dan kegiatan penunjang pelabuhan serta sebagai tempat perpindahan intra dan antar moda transportasi. Konstruksi dermaga ini mempunyai struktur atas berupa beton bertulang, dan bagian bawah pondasi tiang pancang pipa baja. Kekokohan dan kestabilan sebuah struktur tidak hanya ditentukan oleh kemampuan struktur atas (upper structure) dan menahan gaya-gaya yang bekerja. Selain kemampuan struktur atas, kekuatan struktur bawah (sub structure) juga harus diperhitungkan agar mampu mendukung seluruh beban yang ada baik karena gaya luar maupun karena berat struktur itu sendiri. Pada struktur dermaga, beban dominan tidak hanya berasal dari arah vertikal saja. Aktifitas kapal pada saat melakukan sandar dan tambat memberikan kontribusi beban arah horizontal yang cukup besar pada struktur dermaga. Dengan adanya beban-beban ini maka panjang pondasi tiang pancang tidak hanya ditentukan oleh daya dukung saja tetapi juga perlu memperhatikan kapasitas lateral yang dapat diterima oleh tiang pancang. Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam. Pondasi tiang pancang selain dirancang untuk menahan beban-beban aksial, juga dirancang untuk memperhitungkan beban lateral. Akibat adanya beban lateral yang bekerja pada tiang pancang mengakibatkan terjadinya defleksi dan deformasi. Untuk mengetahui besarnya deformasi yang terjadi pada tiang dapat dianalisis menggunakan metode p-y curve dan metode fixity point. SK - 85

2 SK TINJAUAN PUSTAKA Metode p-y Curve Metode p-y curve merupakan salah satu metode penyelesaian untuk menganalisis defleksi lateral pada tiang. Metode ini mendefinisikan hubungan beban lateral dan defleksi antara tanah dan tiang yang digambarkan dalam p-y curve. Sumbu-p adalah tahanan lateral tanah persatuan panjang tiang dan sumbu-y adalah defleksi lateral tiang. Rumus dasar dalam penyelesaian menggunakan metode p-y curve adalah sebagai berikut: Dengan, PPxx yy pp WW EEpp IIpp = beban aksial = defleksi lateral yang terjadi di kedalaman x pada panjang tiang L = soil resistance = beban lateral yang terdistribusi disepanjang tiang = modulus elastisitas tiang = momen inersia tiang Sumber: Prakash and Sharma, 1990) Gambar 1. a) Ilustrasi pembebanan lateral pada tiang, b) Defleksi yang terjadi pada tiang per kedalaman Dari hasil pengolahan data tanah didapatkan kurva P-Y dengan hasil sebagai berikut Metode Fixity Point Gambar 2. Kurva P-Y untuk tiang D=609 dengan data tanah BH-3 Desain dermaga dengan tiang pancang vertical dapat dibuat dengan menganalisa kerangka rigid dari tiang pancang dan konstruksi atas tanah. Dalam hal ini dapat diasumsikan bahwa tiang-tiang pancang ditetapkan pada di bawah permukaan dasar virtual. Ilustrasi fixity point dapat dilihat pada Gambar berikut ini:

3 SK - 87 Adapun persamaan untuk menentukan letakan jepitan tiang adalah: Dan nilai fixity point Zr = Keterangan : Zr Kh = Letak jepitan tiang (cm) = Koefisien sub grade reaction (kg/cm 3 ) = 0,15 N-SPT Permukaan dasar sampai kedalam sekitar. E = Modulus elastisitas (kg/cm 2 ) I = Momen inersia tiang (cm 4 ) D = Diameter tiang pancang (cm) Berdasarkan data-data tanah dihitug kedalaman titik jepit pada tiang struktur dengan hasil berikut : a) Kedalaman titik jepit virtual tiang diameter 558 sebesar 2.63 m b) Kedalaman titik jepit virtual tiang diameter 609 sebesar 2.76 m c) Kedalaman titik jepit virtual tiang diameter 650 sebesar 2.73 m Berikut adalah salah satu tabel perhitungan titik jepit virtual struktur: Tabel 1. Perhitungan Titik Jepit Virtual Fixity Point Kedalaman Titik Jepit tiang diameter m tebal 0,012 m Nilai SPT tanah dibawah dasar laut N 4 Koefisien subgrade reaction Kh Kh = 0,15.N 0,60 kg/cm 3 β =(Kh.D/(E.I))1/4 0,0036 Kedalaman titik jepit 1/β 1/β 2,76 m Jarak gaya horisontal ke dasar laut Jarak gaya horizontal ke titik jepit h h + 1/β 11,00 m 13,76 m Gambar 3. Visualisasi fixity point.

4 SK METODOLOGI Metode pengumpulan data antara lain pengumpulan data primer, data sekunder berupa data tanah, spesifikasi pile, referensi lainnya. Untuk pembebebanan pada struktur, beban yang bekerja pada struktur dermaga adalah beban mati (DL), beban hidup (LL), beban gempa (EQ), Beban tumbuk kapal (Berthing), Beban tarik pada mooring (M),beban angina (W), beban hidrostatis (H), beban gelombang (Wv) dan lainnya. Peraturan yang digunakan dalam perhitungan adalah peraturan-peraturan yang berlaku di Indonesia seperti SNI untuk gempa, SNI untuk desain beton bertulang atau referensi lain yang bias digunakan seperti OCDI dan lainnya. Perangkat lunak yang dipakai untuk pemodelan struktur adalah SAP 2000 untuk membantu memperoleh gaya dalam dan deformasi struktur. Selanjutnya untuk membantu pengolahan data hasil outputnya dibantu dengan perangkat lunak lain seperti MS Excel dan lain-lain. Gambar 4. Bagan Alir 4. PEMODELAN Dimensi pemodelan struktur yang dibuat adalah sesuai dengan kondisi sebenarnya. Panjang dermaga adalah 80 meter dan lebar 10 meter dimana panjang dermaga dibagi menjadi dua segmen masing-masing 40 meter. Pemodelan dibuat 3 model dengan tiga dimensi tiang yang berbeda yaitu diameter d1= 558 mm tebal 12 mm d2= 609 mm tebal 12 mm dan d3 = 650.mm tebal 10 mm. Parameter gempa yang digunakan adalah Tipe tanah adalah tanah lunak, Kategori resiko IV dengan faktor keutamaan I = 1.5 dan percepatan gempa Ss=0.057 dan S1=

5 SK - 89 Gambar 5. Dimensi Dermaga Segmen 1 Gambar 6. a)model dengan metode P-Y, b) Model dengan VFP 5. ANALISA HASIL PEMODELAN Pada makalah ini hasil yang diperbandingkan adalah deformasi dan unity ratio yang merepresentasikan kekakuan struktur dermaga. Deformasi ditinjau terhadap kedua arah yaitu arah x dana arah y global. Adapun hasilnya adalah sebagai berikut: Tabel 2 Perbandingan Deformasi dan Rasio Tegangan pada Tiang D= 558 mm t=12 mm Deformasi dan Rasio Tegangan Beban Kerja (Combo 3) p-y curve (mm) Metode Fixity point (mm) X 11, 63 2,12 Y 10,85 3,87 Rasio Tegangan R 0,64 0,33 Beban Kerja + Gempa Arah (Combo 10) X 11,08 2,74 Y 4,03 1,049

6 SK - 90 Gambar 7. Perbandingan Deformasi dan Rasio Tegangan pada Tiang D=558 mm t= 12 mm Tabel 3. Perbandingan Deformasi dan Rasio Tegangan pada Tiang D= 609 mm t=12 mm Deformasi dan Rasio Tegangan Beban Kerja (Combo 3) Metode p-y curve (mm) Fixity point (mm) Arah X 9,05 1,72 Arah Y 9,25 3,43 Rasio Tegangan R 0,52 0,289 Beban Kerja + Gempa Arah X 9,76 2,21 Arah (Combo 10) Arah Y 3,55 0,85 Gambar 8. Perbandingan Deformasi dan Rasio Tegangan pada Tiang D=609 mm t= 12 mm Tabel 4. Perbandingan Deformasi dan Rasio Tegangan pada Tiang D= 650 mm t=10 mm Metode Deformasi dan Rasio Tegangan p-y curve Fixity point (mm) (mm) Beban Kerja (Combo 3) Arah X 8,90 1,69 Arah Y 9,79 3,62 Rasio Tegangan R 0,53 0,32 Beban Kerja + Gempa Arah X 9,52 2,13 Arah (Combo 10) Arah Y 3,47 0,82

7 SK - 91 Gambar 8. Perbandingan Deformasi dan Rasio Tegangan pada Tiang D=650 mm t= 10 mm Keterangan : = Metode p-y curve = Metode fixity point Secara keseluruhan hasil analisis yang dilakukan terhadap struktur dengan diameter tiang pancang 558 mm dengan tebal 12 mm, 609 mm dengan tebal 12 mm dan 650 mm dengan tebal 10 mm menunjukan bahwa metode p-y curve menghasilkan output deformasi dan rasio tegangan yang lebih besar dibandingkan dengan hasil analisis dengan menggunakan metode virtual fixity point. 6. KESIMPULAN Berdasarkan analisa yang telah dlakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: a) Struktur yang dianalisis adalah dermaga dengan panjang 40m, lebar 10m dan elevasi dermaga 3.80 m LWS dengan pondasi tiang pancang kedalaman m LWS. b) Analisis dilakukan dengan dua cara yaitu dengan metode fixity point dengan panjang jepit 2.63 m, 2.76 m dan 2.73 m dari seabed, dan metode p-y curve dengan tinggi struktur p-y 14 m dari seabed. c) Hasil analisis terhadap model beban kerja dan dan model dengan beban kerja ditambah dengan gempa untuk kedua metode terhadap tiga variasi diameter didapat hasil deformasi dan rasio tegangan menggunakan metode p-y curve lebih besar dibandingkan dengan metode fixity point. d) Dari semua pemodelan menunjukan hasil bahwa deformasi dan rasio tegangan yang terjadi masih berada dibawah batas izin deformasi dan rasio tegangan Untuk memperoleh hasil analisa yang lebih baik, diperlukan analisa lebih lanjut terhadap variasi diameter tiang lainnya dengan berbagai data tanah lainnya seperti tanah sedang, keras dari tempat-tempat lain. DAFTAR PUSTAKA Triatmodjo, Bambang. (1996). Pelabuhan. Beta Offset. Yogyakarta.. Prakash, and Sharma. (1990). Pile Foundation in Engineering Practice. John Wiley & Sons, Inc. California

8 SK - 92 KONFERENSI NASIONAL TEKNIK SIPIL 12 (KoNTekS 12) Batam, September 2018