PERENCANAAN DERMAGA PLTU KAPASITAS KAPAL 5000 DWT

Transkripsi

1 PERENCANAAN DERMAGA PLTU KAPASITAS KAPAL 5000 DWT Daniel Rivandi Siahaan Pembimbing : Ir. DAUD RAHMAT. W, M.Sc ABSTRAK Jetty adalah salah satu infrastruktur utama dalam sistem pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Bangunan ini berfungsi sebagai penyalur batubara dari kapal ke rumah pembangkit yang nantinya akan diubah menjadi energi listrik. Berbagai metode telah dikembangkan oleh insinyur dan ilmuwan untuk menyelesaikan masalah pembebanan yang dipikul oleh jetty. Peraturan dan publikasi ilmiah telah dipublikasikan selama lebih dari 50 tahun untuk membantu pihak-pihak yang terlibat dari mulai tahap desain sampai masa konstruksi. Pada tugas akhir ini penulis akan mendesain struktur jetty dengan menggunakan peraturan OCDI 1991 dan SNI serta menggabungkan data lapangan dan teknik yang umum dilakukan pada analisis struktur, mekanika tanah, mekanika gelombang dan struktur beton bertulang. Jetty yang akan didesain berlokasi di Simeulue Propinsi Aceh. Dari hasil analisis gaya dalam struktur didapatkan perbedaan sebesar 9,16 persen sampai 90,63 persen antara desain awal dan desain akhir untuk balok, sementara untuk tiang pancang didapatkan perbedaan P-M ratio sebesar 56,4 persen. Beberapa penyederhanaan telah dilakukan dikarenakan oleh keterbatasan dalam tinjauan lingkungan. (kata kunci : Analisa struktur, mekanika tanah, mekanika gelombang, struktur beton bertulang) viii

2 STEAM POWER PLANT JETTY DESIGN THE CAPACITY OF 5000 DWT BARGE Daniel Rivandi Siahaan Pembimbing : Ir. DAUD RAHMAT. W, M.Sc ABSTRACT Jetty is one of most important structure in steam power plant. It delivers coals from barge to steam power house which will be transformed in to electricity by the steam turbine. Many technical methods have been developed by engineers and scientists in order to solve different types of load acting on jetty structures. Codes and articles have been published for over past 50 years to give assistance for those who involved in the design process till the construction phase. In this particular final project the author shall delivere a design of jetty structure using OCDI 1991 and SNI by combining field data with an appropriate technics as have commonly used in structural analysis, soil mechanics, wave mechanics and design of concrete structure. The jetty structure will be objected to be part of steam power plant infrastructure located in Simeulue District Aceh province. Based on the internal force calculation results, the margins of diffrence are aproximately from 9,16 percent till 90,63 percent between preliminary and final design of beam, meanwhile margin of difference for pile foundations is 56,4 percent. Many simplifications have been conducted due to the limitations of environmental engineering judgement though.. (keywords : Structural analysis, soil mechanics, wave mechanics,design of concrete structure) ix

3 DAFTAR ISI Halaman Judul i Lembar Pengesahan.ii Pernyataan Orisinalitas Laporan Tugas Akhir iii Pernyataan Publikasi Laporan Tugas Akhir... iv Surat Keterangan Tugas Akhir v Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir..vi Kata Pengantar..vii Abstrak...vii Abstract..ix Daftar Isi..x Daftar Gambar xvi Daftar Tabel..xix Daftar Notasi.xxi Daftar Lampiran..xxiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Permasalahan Tujuan Penulisan Pembatasan Masalah Penulisan Sistematika Penulisan Lisensi Perangkat Lunak Metodologi Penulisan... 4 BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP Umum Komponen Sipil Komponen Mekanikal Komponen Elektrikal Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Uap... 9 x

4 2.2.1 Cara Kerja Boiler Sistem Pembakaran BAB III DASAR TEORI Teori Dermaga Umum Pemilihan Tipe Jetty Tinjauan Topografi Daerah Pantai Jenis Kapal yang dilayani Jenis Dermaga Kriteria Desain Jetty Panjang Jetty LebarJetty KedalamanDermaga Pembebanan Dermaga Beban Horizontal Gaya Benturan Kapal Gaya Mooring Akibat Angin Gaya Mooring Akibat Arus Gaya Tarikan Kapal pada Dermaga Beban Gelombang Beban Gempa Beban Vertikal Beban Mati Beban Hidup Kombinasi Pembebanan Material Dasar Teori Umum Teori Mekanika Gelombang Teori Gelombang Linier Parameter Gelombang Syarat Batas Persamaan Solusi Teori Gelombang Linier xi

5 Kecepatan, Percepatan Dan Perpindahan Partikel Air Teori Gaya Gelombang Gaya Seret (Drag Force) Gaya Inersia (Inertia Force) Gaya Morrison Total Gaya Angkat (Lift Force) Teori Peramalan Gelombang Dan Analisa Pasang Surut Peramalan Gelombang (Hindcasting) AnalisaPasangSurut Teori Beton Bertulang Pelat Lantai Balok Beton Bertulang Ketentuan Dimensi Balok Ketentuan Tulangan Longitudinal Balok Ketentuan Tulangan Transversal Balok Persyaratan Kuat Geser Pile Cap Beton Bertulang Tiang Pancang Penyaluran Tulangan Teori Pondasi Tiang Pancang Umum Syarat-syarat dalam Perencanaan Pondasi Tiang PerhitunganDayaDukungTiang Daya Dukung Tiang Daya Dukung Tiang Berdasarkan Cara Statis Daya Dukung Tiang Berdasarkan Uji Pembebanan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir xii

6 Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data N-SPT Daya Dukung Lateral Tiang Analisis Tiang pada Tanah non Kohesif 105 BAB IV DATA LINGKUNGAN, PEMBEBANAN DAN DESAIN AWAL Analisa Pasang Surut Analisa Data Angin Peramalan Gelombang Data Sondir Tanah Perencanaan Kapal Desain Perencanaan Elevasi Deck Jetty Berdasarkan Data Pasang Surut Dimensi Jetty, Trestle, dan Mooring dolphin Pembebanan Jetty, Trestle dan Mooring dolphin Beban Mati (keseluruhan) Beban Gaya Gelombang Beban Truk Beban Berthing (Berlabuh Kapal) Beban Mooring (Tarikan Kapal) Beban Gempa Desain Awal Jetty, Trestle dan Mooring dolphin Desain Awal Jetty Desain Awal Pelat Jetty Desain Awal Balok Memanjang Jetty Desain Awal Balok Melintang Jetty Desain Awal Fender Jetty Desain Awal Tiang Pancang Jetty Penulangan Pile cap jetty Desain Awal Trestle Desain Awal Mooring dolphin Pemilihan bollard Resume Desain Awal xiii

7 BAB V DESAIN, ANALISIS DAN PEMBAHASAN STRUKTUR JETTY, TRESTLE DAN MOORING DOLPHIN Desain Struktur Jetty, Trestle, dan Mooring dolphin Data Struktur Data Struktur Jetty Data Struktur Trestle Data Struktur Mooring dolphin Analisa Struktur Properti Material Pemodelan Penampang Profil Pemodelan Pelat Lantai Pembebanan Beban Mati Beban Gaya Gelombang Beban Truk Beban Berthing Beban Mooring Beban Gempa Kombinasi Pembebanan Hasil Analisis Lendutan Struktur Gaya Dalam Balok Tiang Pancang Reaksi Perletakan Penulangan Balok Kontrol Kapasitas Tiang Pancang Baja Penulangan pile cap jetty Hubungan balok pile cap dan tiang pancang Pembahasan BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran xiv

8 DAFTAR PUSTAKA xv

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Sistem boiler Gambar 2. 2 Primary & secondary air duct system (warna biru) gambar 3. 1 tampak melintang jetty pelabuhan barang gambar 3. 2 pelabuhan barang potongan (general cargo) gambar 3. 3 pelabuhan barang peti kemas gambar 3. 4 pelabuhan barang curah gambar 3. 5 lebar pelabuhan/dermaga barang curah kering gambar 3. 6 pembebanan truk t gambar 3. 7 ruang tinjau kubus dalam fluida gambar 3. 8 sketsa profil gelombang air gambar 3. 9 klasifikasi gelombang sesuai tipe perairan gambar ilustrasi pergerakan partikel air untuk perairan dangkal dan dalam 45 gambar ilustrasi perbedaan fasa antara kecepatan dan percepatan partikel air gambar grafik menentukan gaya angkat gambar kurva pasang surut gambar tegangan dan regangan pada penampang beton bertulang gambar pelat yang menumpu pada 2 tepi memikul beban terpusat gambar persyaratan tulangan longitudinal balok gambar persyaratan sambungan lewatan tulangan longitudinal gambar persyaratan tulangan transversal komponen struktur lentur gambar perencanaan geser balok gambar detail kaitan untuk penyaluran kait standar gambar kriteria umum pemilihan tipe pondasi gambar beberapa jenis pengunaan pondasi tiang gambar beberapa tipe tiang pancang berdasarkan perpindahan volume tanah gambar panjang dan beban maksimum untuk berbagai macam tipe tiang yang umum dipakaidalam praktek (carson, 1965) gambar (a) dan (b) end/point bearing piles (c) friction piles gambar satuan perlawanan geser tiang pada tanah pasir (granuler) gambar skema uji pembebanan gambar hubungan antara pembebanan dan total penurunan (b) hubungan antara pembebanan dan penurunan netto gambar skema keruntuhan tiang pendek pada tanah non kohesif gambar skema keruntuhan tiang panjang bebas pada tanah non kohesif gambar skema keruntuhan tiang pendek ujung jepit pada tanah non kohesif xvi

10 gambar skema keruntuhan tiang panjang ujung jepit pada tanah non kohesif Gambar 4. 1 Grafik Hasil Pengukuran Pasang Surut Simeulue..110 Gambar 4. 2 Grafik probabilitas elevasi penting pasang surut Simeulue Gambar 4. 3 Perhitungan panjang fetch untuk Simeulue Gambar 4. 4 Waverose total berdasarkan data angin Belawan Gambar 4. 5 Data Sondir Lokasi S-8 PLTU Simeulue Gambar 4. 6 Data N-SPT Lokasi BH-9 PLTU Simeulue Gambar 4. 7 Ukuran Kapal Rencana Gambar 4. 8 Elevasi Deck Jetty Gambar 4. 9 Konfigurasi Pembebanan Truk Gambar Spektrum Response Gempa Simeulue Gambar Penyebaran beban roda Gambar Dimensi Pelat Jetty Gambar Pelat menerima 2 beban roda Gambar Pelat dengan satu beban roda Gambar Pelat pre-cast jetty Gambar Potongan memanjang pelat pre-cast jetty Gambar Potongan melintang pelat pre-cast jetty Gambar Skema pembebanan balok memanjang jetty Gambar Desain awal penulangan balok memanjang jetty Gambar Desain awal potongan melintang balok memanjang jetty Gambar Skema pembebanan balok melintang jetty Gambar Desain awal penulangan balok melintang jetty Gambar Desain awal potongan balok melintang jetty Gambar Fender tipe AN Gambar Skema jarak antar fender Gambar Grafik radius bow vs ukuran kapal Gambar Grafik hubungan antara My / (Kpd4 ) dan Hu/Kpd Gambar Grafik hubungan D dengan (EI)3/5(Kh)2/5/QaD Gambar Bollard tipe MSB Gambar 5. 1 Tampak Atas Jetty Trestle dan Mooring dolphin Gambar 5. 2 Tampak Samping Jetty, Trestle dan Mooring dolphin Gambar 5. 3 Tampak Depan Jetty, Trestle dan Mooring dolphin Gambar 5. 4 Tampak 3 dimensi Jetty, Trestle dan Mooring dolphin Gambar 5. 5 Pemodelan Material Beton Bertulang Gambar 5. 6 Pemodelan Material Baja Gambar 5. 7 Pemodelan Profil Balok 400/ Gambar 5. 8 Pemodelan Tiang Pancang Baja Gambar 5. 9 Pemodelan pelat lantai Gambar Input beban gaya gelombang Gambar Beban Gaya Gelombang Gambar Pemodelan jalur truk Gambar Jalur truk pada trestle dan jetty xvii

11 Gambar Pemodelan truk 3 as Gambar Pemodelan kelas truk Gambar Mendefinisikan beban truk Gambar Mendefinisikan analysis case truk Gambar Pemodelan Beban Berthing Gambar Pemodelan Beban Berthing pada jetty Gambar Mendefinisikan beban mooring Gambar Pemodelan beban mooring pada mooring dolphin Gambar Pemodelan spektrum response wilayah gempa Simeulue Gambar kombinasi pembebanan Gambar Lendutan maksimum arah-x jetty Gambar Lendutan maksimum arah-y jetty Gambar Lendutan maksimum arah-x trestle Gambar Lendutan maksimum arah-y trestle Gambar Lendutan maksimum mooring dolphin arah-x Gambar Lendutan maskimum mooring dolphin arah-y Gambar Gaya dalam yang timbul akibat pembebaban Gambar Penulangan longitudinal balok memanjang jetty Gambar Potongan melintang balok memanjang jetty Gambar Gaya-gaya pada balok akibat gempa ke arah kanan Gambar Gaya-gaya pada balok akibat gempa ke arah kiri Gambar Diagram gaya geser balok akibat gaya gempa arah kanan Gambar Penulangan sengkang balok memanjang jetty Gambar Potongan melintang balok memanjang jetty Gambar Penampang melintang tiang panjang jetty Gambar Denah kelompok tiang pancang Gambar Detail hubungan balok, pile cap dan tiang pancang xviii

12 DAFTAR TABEL Tabel 3. 1 Nilai Apron standar Tabel 3. 2 Kedalaman jetty berdasarkan draft kapal Tabel 3. 3 Gaya tarikan kapal Tabel 3. 4 Standar Material Baja OCDI Tabel 3. 5 Rangkuman Teori Gelombang Linier Tabel 3. 6 Panjang penyaluran batang ulir dan kawat ulir Tabel 3. 7 Faktor panjang penyaluran Tabel 3. 8 Nilai kc untuk kolom dengan ujung-ujung ideal Tabel 4. 1 Data pengukuran Pasang Surut Simeulue Tabel 4. 2 Deskripsi Komponen Pasut Tabel 4. 3 Data Konsituen Pasut Simeulue Tabel 4. 4 Jenis Pasang Surut Tabel 4. 5 Data Kejadian angin terbesar tahun Tabel 4. 6 Perhitungan Fetch efektif Simeulue Tabel 4. 7 Tinggi Gelombang Terbesar Tahunan Tabel 4. 8 Resume Hasil Analisis Gelombang Ekstrem Perioda Ulang Tabel 4. 9 Dimensi Kapal Curah Tabel Reaksi Fender tipe AN Tabel Dimensi Kapal Tabel Kapasitas An Arch Fender Tabel Dimensi fender tipe AN Tabel Nilai Kh untuk Tanah nonkohesif (pasir, kerikil) Tabel Dimensi Bollard tipe MSB Tabel Rekapitulasi desain awal struktur Tabel 5. 1 Lendutan maksimum arah-x jetty Tabel 5. 2 Lendutan maksimum arah-y jetty Tabel 5. 3 Lendutan maksimum arah-x trestle Tabel 5. 4 Lendutan maksimum arah-y trestle Tabel 5. 5 Lendutan maksimum arah-x mooring dolphin Tabel 5. 6 Lendutan maksimum arah-y mooring dolphin Tabel 5. 7 Gaya dalam maksimum balok jetty Tabel 5. 8 Gaya dalam maksimum balok trestle Tabel 5. 9 Gaya dalam maksimum balok mooring dolphin Tabel Gaya dalam maksimum tiang pancang jetty Tabel Gaya dalam maksimum tiang pancang jetty Tabel Gaya dalam maksimum tiang pancang jetty Tabel Reaksi perletakan maksimum jetty Tabel Reaksi perletakan maksimum trestle Tabel Reaksi perletakan maksimum mooring dolphin xix

13 Tabel Penulangan balok Tabel Rekapitulasi desain akhir struktur Tabel Persentase selisih desain balok Tabel Persentase selisih desain tiang pancang xx