PERENCANAAN TIANG PANCANG UNTUK MOORING DOLPHIN PADA DERMAGA

Transkripsi

1 PERENCANAAN TIANG PANCANG UNTUK MOORING DOLPHIN PADA DERMAGA (Studi Kasus : Dermaga Penyebrangan Mukomuko, Bengkulu) oleh : Muhamad Ramadhan Y 1, Hikmad Lukman 2, Wagisam 3 Abstrak Mooring dolphin adalah bagian yang penting dan tidak terpisahkan pada konstruksi pelabuhan ataupun dermaga. Mooring dolphin memiliki berbagai macam jenis dan bentuk. Mooring dolphin berfungsi sebagai alat untuk menambat kapal yang berlabuh pada pelabuhan atau dermaga tersebut agar tidak bergeser jauh dari pelabuhan pada saat menerima gaya. Sehingga dengan demikian mooring dolphin yang terdiri dari tiga bagian utama yaitu, bollard, poer, dan tiang pancang yang direncanakan harus mampu menahan gaya-gaya yang bekerja.mooring dolphin pada dermaga penyebrangan kabupaten Mukomuko (Bengkulu) direncanakan melayani kapal sebesar 1000 DWT, dengan gaya tarik bollard sebesar 35 ton, direncanakan dengan dimensi poer 1,2 m x 3 m x 3 m, dengan total tiang pancang sebanyak buah yang terdiri dari dua tipe tiang yaitu tiang tipe A sebanyak 4 buah tiang vertikal, dan tiang tipe B sebanyak 4 buah tiang yang di pasang miring dengan kemiringan 12 H : 5 V, dan dengan gaya leteral ijin sebesar, ton dan daya dukung aksial ijin 1 tiang pancang sebesar 14,93 serta efesiensi tiang kelompok sebesar 79,67 ton. Didapat gaya-gaya pada tiang tipe A dengan gaya horisontal maksimum yaitu 24, 19 ton, dan gaya tarik yang terjadi pada tiang tipe B 5,31 ton. Gaya horisontal maksimum pada tiang tipe B sebesar 4,593 ton, dan gaya horisontal minimum sebesar 0,656 ton. Kata kata kunci : Mooring dolphin, bollard, poer, DWT 1 1. PENDAHULUAN Kapal sebagai sarana pelayaran mempunyai peran sangat penting dalam sistem angkutan laut. Hampir semua barang impor, ekspor dan muatan dalam jumlah sangat besar diangkut dengan kapal laut, walaupun diantara tempattempat dimana pengangkutan dilakukan terdapat fasilitas angkutan lain yang berupa angkutan darat dan udara. Hal ini mengingat kapal mempunyai kapasitas yang jauh lebih besar daripada sarana angkutan lainnya. Selain itu untuk angkutan barang antar pulau atau negara, kapal merupakan satu-satunya sarana yang paling sesuai. Untuk mendukung sarana angkutan laut tersebut, diperlukan prasarana yang berupa pelabuhan. Pelabuhan merupakan tempat pemberhentian (terminal) kapal setelah melakukan pelayaran. Di pelabuhan ini kapal melakukan berbagai kegiatan seperti menaik-turunkan penumpang, bongkar muat barang, pengisian bahan bakar dan air tawar, melakukan reparasi, mengadakan perbekalan, dan sebagainya. Untuk bisa melaksanakan berbagai kegiatan tersebut pelabuhan harus dilengkapi dengan fasilitas seperti pemecah gelombang, dermaga, peralatan tambatan dan fender, peralatan bongkar muat barang, gudanggudang, halaman untuk menimbun barang, perkantoran, ruang tunggu bagi penumpang, perlengkapan pengisian bahan bakar, dan penyediaan air bersih, dan lain sebagainya. Dolphin adalah konstruksi yang digunakan untuk bersandar kapal berukuran besar yang biasanya digunakan bersama-sama dengan pier dan wharf untuk mempendek panjang bangunan tersebut. Dolphin dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu dolphin penahan (breasting dolphin) dan dolphin penambat (mooring dolphin). Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 1

2 2 Dolphin penahan mempunyai ukuran yang lebih besar, karena direncanakan untuk menahan benturan kapal ketika berlabuh dan menahan tarikan kapal karena pengaruh tiupan angin, arus dan gelombang. Alat penambat ini dilengkapi dengan fender untuk menahan benturan kapal, dan bollard untuk menempatkan tali kapal, guna menggerakkan kapal sepanjang dermaga dan menahan tarikan kapal. Dolphin penambat tidak digunakan untuk menahan benturan, tetapi hanya sebagai penambat. Pelampung penambat diletakkan di belakang dermaga dan membentuk sudut sekitar 45 0 terhadap haluan dan buritan kapal. Pelampung penambat juga dilengkapi dengan bollard dan gaya tarik maksimal satu tali pengikat tidak lebih dari 50 ton. Menurut konstruksinya dolphin dapat dibedakan menjadi dolphin lentur dan dolphin kaku. Dolphin lentur terdiri dari suatau kelompok tiang dari kayu, besi atau beton yang di ikat dengan kabel baja. Dolphin lentur ini digunakan untuk menambatkan kapal-kapal kecil yang tidak lebih dari DWT, atau sebagai penahan benturan untuk melindungi dermaga atau untuk menahan kapal-kapal yang lebih besar agar tidak membebani dermaga dan strukturstruktur yang tidak dirancang untuk menahan beban benturan kapal. Untuk kapal-kapal besar ( DWT) maka digunakan dolphin kaku dengan platform digunakan untuk mengikat dan menahan kapal Dolphin kaku dapat terbuat dari tiang-tiang pancang kayu, beton atau sel turap. Biasanya tambahan ini dilengkapi dengan fender. Apabila kapal yang ditambatkan lebih besar lagi maka digunakan tambatan kapal yang dibuat dari plat beton tebal yang didukung oleh tiang-tiang baja yang dipancang secara vertikal dan miring. Tiang-tiang pancang dapat terbuat dari pipa atau besi profil. Untuk tambatan jenis ini dapat digunakan untuk menambatkan kapal berukuran sampai DWT. 2. METODELOGI PENELITIAN Demi tercapainya tujuan penulisan dan agar diperoleh data dan informasi yang dibutuhkan dalam pembahasan tugas akhir ini maka dilakukan pengambilan data melalui: Metode kepustakaan (library research) yaitu pengumpulan data secara teoritis melalui beberapa referensi perpustakaan dan buku-buku panduan lainhya erat hubungannya dengan permasalahan yang dibahas dalam penyusunan tugas akhir ini. Metode pengambilan data langsung dari lapangan (field research) yaitu data lapangan yang digunakan adalah data sekunder yang di peroleh dari PT. Bahana Nusantara. (Pengumpulan data telah dilakukan pada tahun 2013 oleh tim survei dari konsultan perencana yang bersangkutan, penulis memanfaatkan data-data dari hasil survei tersebut). Wawancara (Interview) dilakukan melalui konsultasi kepada konsultan perencana Sumber Data Sumber data pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Data sekunder Data-data sekunder yang dibutuhkan untuk perencanaan tiang pancang pada mooring dolphin adalah: Batimetri, Topografi, Data Pasang Surut, Data Arus, Data Angin, Data Kondisi Tanah. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Kapal Dermaga Penyebrangan Mukomuko direncanakan akan melayani kapal roro 1000 DWT. Berikut adalah data kapal yang akan digunakan pada proses desain dermaga : Tonnase : 1000 DWT Panjang (LOA) : 3 m Lebar (B) : 15,2 m Tinggi Kapal : m Draft : 4 m Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 2

3 3 Gaya Tarik Kapal : 35 ton Gambar 1. Rencana Elevasi Dermaga Perencanaan Mooring Dolphin Mooring dolphin dirancang hanya untuk menambat kapal dan menahan gaya tarik pada kapal. Gaya yang bekerja Pada Mooring Dolphin a. Beban Vertikal Berat Sendiri Struktur Dimensi Pelat Panjang (l) : 3 m Lebar (b) : 3 m Tebal (t) : 1,2 m BJ beton ԛ pelat : 2,4 t/m³ = σ beton x l x b x t = 2,4 x 3 x 3 x 1,2 = 25,92 ton Beban Hidup Direncanakan beban hidup yang bekerja pada struktur mooring dolphin sebesar P = 300 kg b. Beban Horisontal Gaya tarik Gaya tarikan kapal dalam arah meninggalkan mooring dolphin. Gaya ini sebesar 35 ton yang bekerja pada bollard yang berjarak 1,1 m dari pusat berat plat, sehingga menimbulkan momen sebesar : M = 35 x 1,1 = 3,5 t.m Gambar 2. Gaya tarikan kapal pada mooring dolphin Perhitungan beban mooring akibat gaya angin Beban maksimum mooring akibat gaya angin terjadi ketika arah angin membentuk sudut 90 o terhadap sumbu memanjang kapal. Sehingga gaya angin yang diperhitungkan disini adalah gaya angin yang bekerja di atas permukaan air. (tegak lurus dengan sumbu kapal dan sejajar sumbu kapal). Tinggi kapal di atas permukaan dipengaruhi oleh kapal dalam keadaan sarat penuh dan kosong. Bagian kapal yang terendam pada saat kapal kosong adalah sepertiga tinggi draft kapal. (Bambang Triatmodjo, Perencanaan Pelabuhan, 2009) Dengang rumus : Rw = 1,1. Q a. A w, maka R w = 1,1. 5,76 kg/ m. 332 m 2 = 2104 kg 2,104 ton Gaya angin dan tarikan kapal sejajar sisi memanjang mooring dolphin Komponen gaya tarikan kapal atau tiupan angin dalam arah memanjang mooring dolphin. Gaya ini berusaha untuk memuntir torsi mooring dolphin. Komponen gaya ini diperhitungkan sebesar 30% (Quinn, 1972) dari gaya tarik atau tiupan angin, yang bekerja di depan dolphin yang berjarak 1,5 m dari pusat dolphin. Gaya dan momen puntir yang ditimbulkan adalah : F h = 30% x 35 = 10,5 ton M p = 10,5 x 1,5 = 15,75 ton Perhitungan beban mooring dolphin akibat gaya arus Arus yang bekerja pada bagian kapal yang terendam air juga akan menyebabkan terjadinya gaya pada kapal yang kemudian diteruskan pada dermaga dan alat penambat (bollard). Dalam perhitungan gaya arus ini diambil gaya yang paling besar diantara pada arah sisi kapal dan pada arah haluan kapal. Perhitungan tekanan arus adalah sebagai berikut: Gaya tekanan karena arus yang bekerja dalam arah haluan : R f = 0,14. S S. V 2 R f = 0,14 x 60,x 0,49 2 = 2,044 kg Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 3

4 4 Gaya tekanan karena arus yang bekerja dalam arah sisi kapal : Rf = ½. p. C. V 2. B s Keterangan, Rf = ½ x 104,5 x 1,3 x 0,49 2 x 332 = 5415 kg 5,415 ton Perencanaan Tiang Pancang a. Menghitung Gaya Lateral Tiang (H) dengan Metode Broms Gaya lateral ijin Tiang pancang dapat dicari dengan menggunakan persamaan (9) : yo.kh.d H = [ 2β(e.β+1)] Dengan, y o = defleksi tiang maksimum, di rencanakan defleksi tiang sebesar 0,006 m kh = modulus subgrade horisontal (kn/m 3 ), didapat kh sebesar kn/m 3 D = diameter tiang (m),diameter t iang terencana 0,4 m. β = koefesien defleksi tiang dengan rumus persamaan (10) k D 4 h 4EI E = Jarak beban lateral tanah (m) Sehingga Tahanan Lateral Nominal Tiang H = yo.kh.d [ 2β(e.β+1)] 0, ,4 H = =,3 [ 2.0,629(12,5.0,629+1)] kn, ton b. Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT Kapasitas daya dukung tiang pancang secara empiris dari N hasil pengujian SPT menurut Meyerhoff dinyatakan dengan persamaan (1) : Q ult = 40 Nb. Ab + 0,3. N. As dengan, Nb = Nilai SPT disekitar tiang, dihitung dari D diatas dasar tiang sampai dengan 4 D dibawah dasar tiang. N = Nilai SPT rata-rata di sepanjang tiang Ab = Luas dasar tiang (m 2 ) = π 4 D2 = 0,1257 m 2 As = Luas selimut tiang (m 2 ) = π.d.l = 3,14. 0,4. 14 = 17, 593 m 2 Dari data yang diperoleh maka didapat nilai (N) SPT rata-rata disepanjang tiang 37,25, dan nilai (Nb) SPT di sekitar dasar tiang ( D di atas dasar tiang sampai dengan 4 D di bawah dasar tiang) didapat 50, sehingga : Q ult = 40 Nb. Ab + 0,3. N. As = , ,3. 37,25. 17,593 = 447,93 kn 44, 793 ton Q ijin = 44,793 = 14,931 ton 3 c. Menentukan Kedalaman Titik Jepit Tiang Pancang Direncanakan dimensi tiang : Diameter (D) = 0,40 m Tebal (t) = 0,012 m Perhitungan fixity point adalah sebagai berikut : D = 40 cm E = 2,1x10 6 kg/cm 3 I = cm 4 N SPT = 50 (merupakan nilai N-SPT dari permukaan tanah sampai dengan kedalaman Zr k h = 1,5 x 50 = 75 kg/cm 3 k D 4 h 4EI 1 Z r Zr = 1/0, = 136,96 cm 1,5 m Diambil fixity point 1,5 meter Panjang 1 tiang (L) = kedalaman + elevasi dermaga + fixity pont =, ,50 = 14 m Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 4

5 5 d. Menentukan Jumlah Tiang Pancang yang Dibutuhkan Untuk merencanakan jumlah tiang pancang pendukung mooring dolphin dihitung gaya-gaya vertikal dan horisontal serta momen gaya terhadap titik tengah pada sisi dasar mooring dolphin (titik O). Dicoba dengan menggunakan buah tiang pancang yang direncanakan dipasang vertikal sebanyak 4 buah dan 4 buah tiang di pasang miring. Gambar 3. Gaya horisontal dan vertikal terhadap titik O Gaya dan momen untuk tiap meter panjang diberikan dalam tabel berikut : Tabel 1. Gaya vertikal dan momen terhadap titik O No Jenis Beban Gaya Vertikal Lengan ke O 1 Berat Platform 25,92 ton Beban Hidup 0,3 ton 1 0,3 2 Berat Bollard 0,3 ton 1 0,2 V 26,52 ton M = 0,5 Tabel 2. Gaya horisontal dan momen terhadap titik O No Jenis Beban Gaya Horisontal Lengan ke O Momen ke O Momen ke O 1 Gaya Arus 5,415 ton 1,1 5,957 2 Gaya Angin 2,104 ton 1,1 2,314 2 Gaya Tarik 35 ton 1,1 3,50 H 42,514 ton M = 46,771 Didapat gaya vertikal dan horisontal serta momen sebagai berikut : V = 26,52 ton M = 46,77 ton H = 42,51 ton Kontrol jumlah tiang pancang yang mendukung mooring dolphin adalah n = P Q n = 26,52 = 1,776 buah tiang 14,931 e. Menghitung Efesiensi Tiang atau Kelompok Tiang Perhitungan efisiensi tiang atau kelompok dapat dicari dengan persamaan (19) : ɳ = 1 θ [ ( n 1) m +(m 1)n 90m.n keterangan : ɳ = Efisiensi kelompok tiang m = jumlah baris tiang n = jumlah tiang dalam 1 baris Θ = Arc tg D/S dalam derajat S = Jarak pusat ke pusat tiang (lihat gambar 2.20) D = Diameter tiang Sehingga, ɳ = 1 θ [ ( 3 1) 3 +(3 1)3 90x3x3 ] ] = 1- (21, x 0,014) = 0,677 Qtotal = ɳ. n. Q ijin = 0, ,931 = 79,67 ton > 26,52 ton... (Aman) f. Menghitung Gaya yang Terjadi pada Tiang terhadap Gaya Vertikal dan Horisontal Terdapat dua tipe tiang yang masingmasing memiliki fungsi untuk menahan tipe gaya dan momen. Kedua tipe tiang tersebut adalah sebagai berikut :Tiang tipe A yang terdiri dari 4 buah tiang vertikal yaitu tiang nomor 1, 3, 6, yang berfungsi untuk menahan berat platform, gaya tarikan kapal dan momen yang ditimbulkan oleh gaya tarikan kapal. Tiang tipe B terdiri dari 4 buah tiang miring yaitu tiang nomor 2, 4, 5, 7, dengan kemiringan 5(horisontal) : 12 (vertikal). Tiang ini berfungsi menahan gaya tarikan kapal dalam arah tegak lurus sisi memanjang dolphin dan momen puntir akibat komponen gaya sejajar sisi memanjang dolphin dari gaya tarik kapal. Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 5

6 Q ab = T = 42,51 = 5,31 ton < H ijin =, n ton 6 Gambar 4. Perencanaan Tiang Pancang Mooring Dolphin Gaya yang terjadi pada tiang terhadap gaya vertikal dan gaya tarikan kapal dapat dihitung dengan persamaan : Q v = V n Dimana Q v = gaya dukung satu tiang n = jumlah tiang Myx = momen terhadap sumbu x dan y x, y = jarak sumbu x dan y terhadap tiang pancang yang ditinjau x 2 = momen inersia dari kelompok tiang Tv = komponen gaya vertikal yang terjadi karena gaya tarikan kapal yang bekerja pada tiang miring. Kondisi ekstrim terjadi apabila gaya tarikan kapal bekerja tegak lurus sisi panjang dolphin. Gaya maksimum terjadi pada deretan tiang vertikal (tipe A). Q va = 26,52 + Myx x² + Tv n + 3,5 x 1 2x1x2² + 42,51 x (12/5) = 20, ton Dengan memperhitungkan berat sendiri tiang maka gaya yang terjadi pada tiang adalah : W tiang = σbaja. L. n. A Dimana, D D t A = 4 = 0,00754 m 2 Sehingga, = 750 x 14 x 4 x 0,00754 = 3,314 ton Q va = 20, + 3,314 = 24,19 ton < P ijin = 44,79 ton Gaya Tarik yang terjadi pada tiang tipe B Gambar 5. Pengaruh gaya horisontal pada tiang miring dan vertikal Apabila tarikan kapal terjadi dalam arah sejajar dengan sisi lebar dolphin, gaya tersebut akan ditahan oleh tiang tipe B. Gaya gaya yang bekerja pada setiap tiang adalah : Q ab = 35 x 13/5 2x1 + 2x0,5 = 30,33 ton < 44,79 ton Selain itu tiang tipe B bersama-sama dengan tiang tipe A menahan momen puntir yang ditimbulkan oleh gaya tarikan kapal dalam arah memanjang dolphin sebesar M p = 15,75 t.m. Momen inersia tiang tipe B terhadap sumbu x : M x = (2 x 1 2 ) + (2 x 1 2 ) = 4 m 2 Momen inersia tiang tipe B terhadap sumbu y : M y = (2 x 1 2 ) + (2 x 1 2 ) = 4 m 2 Momen inersia total : M x + M y = m 2 Gaya horisontal maksimum dan minimum yang terjadi pada tiang tipe B adalah : Q ab = Fh + Mpy = 10,5 n M 4 Q abmaks = 4,593 ton + 15,75. 1 Q abmin = 0,656 ton Gaya F h tersebut menyebabkan gaya desak pada deretan tiang di sebelah sisi kanan dan gaya tarik pada tiang di sisi kiri. Gaya tarik atau desak pada tiang miring adalah : F h = 4,593 x 13 = 11,94 ton < 44,79 ton 5 Gaya desak dengan memperhitungkan berat sendiri tiang : F ad = 4,593 x ,314= 15,25 ton < 5 44,79 ton Gaya tarik pada tiang : Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 6

7 7 F at = 0, 656 x KESIMPULAN = 1,70 ton <, ton Dari perhitungan yang telah dilakukan bahwa perencanaan tiang dapat disimpulkan sebagai berikut : Daya dukung lateral 1 tiang didapat sebesar, ton Daya dukung axial ultimit 1 tiang berdasarkan data SPT yaitu sebesar 44,79 ton, sedangkan daya dukung axial ijin 1 tiang didapat sebesar 14,931 ton. Jumlah tiang yang direncanakan dalam kelompok sebanyak tiang dengan menggunakan tiang berdiameter 40 cm. Didapat Efesiensi tiang kelompok sebesar 79,67 ton lebih besar dari gaya vertikal yg bekerja yaitu sebsar 26,52 ton. Di butuhkan tiang baja sepanjang 14 m hingga mencapai titik jepit tiang. Tiang-tiang terdari dari 2 tipe : 1. Tiang tipe A, yaitu tiang vertikal sebanyak 4 buah. 2. Tiang tipe B, yaitu tiang miring dengan kemiringan 5 (V): 12 (H) sebanyak 4 buah. Tiang Vertikal Gaya yang tarik yang terjadi pada tiang tipe A dengan memperhitungkan berat sendri tiang yaitu sebesar 24,19 ton < 44,79 ton. Tiang Miring Gaya tarik yang terjadi pada tiang B yaitu sebesar 5,75 ton <, ton.gaya horisontal maksimum yang terjadi pada tiang B sebesar 4,593 ton, dan gaya horisontal minimum 0, 656 ton. 5. SARAN Dari hasil perhitungan di atas sebaiknya diperlukan beberapa pemodelan tiang pancang untuk mendapatkan hasil perhitungan yang lebih baik lagi.dalam mencari panjang tiang pancang yang dibutuhkan untuk perencanaan mooring dolphin sebaiknya diperhitungkan kedalaman untuk untuk kolam putar sesuai dengan kapal dan draft kapal rencana yang akan digunakan nanti. Dari perhitungan efesiensi tiang kelompok didapat efesiensi tiang per kelompok lebih besar dari pada gaya vertikal yang bekerja, angka yang diperoleh aman, namun tidak efesien jumlah tiang yang digunakan, sehingga perhitungan jumlah tiang harus lebih diperhitungkan agar lebih efesien. DAFTAR PUSTAKA 1. Bowles, J.E., Analisis dan Desain Pondasi Edisi ke empat, Erlangga, Jakarta, Fundasi II, Fundasi Dangkal dan Fundasi dalam,gunadarma University. 3. Hardiyatmo, H.C, Analisis dan Perancangan Fondasi II, Gajah Mada University Press, Yogyakarta, Kramadibroto, S., Perencanaan Pelabuhan, Ganeca Exact, Bandung, Kramadibroto, S., Perencanaan Pelabuhan, Ganeca Exact, Bandung, Port and Harbour Research Institute, Technical Standards for Port and Harbour Facilities in Japan, Minitry of Transport, Japan, Sardjono, HS., Pondasi Tiang Pancang I, Sinar Wijaya, Surabaya, Sardjono, HS., Pondasi Tiang Pancang Jilid II, Sinar Wijaya, Surabaya, Triatmodjo, B., Pelabuhan, Beta Offset, Yogyakarta, Triatmodjo, B., Perencanaan Pelabuhan, Beta Offset, Yogyakarta, RIWAYAT PENULIS 1. Muhamad Ramadhan Yustiansyah, ST. Alumni (2015) Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor. Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan 7

8 2. Ir. Hikmad Lukman, MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor. 3. Ir. Wagisam. Staf Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor. Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan