BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.1 UMUM Dalam bab ini akan dibahas tentang dasar teori yang dipergunakan dalam perencanaan pengembangan Dermaga Jamrud Utara di Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya. Perlu diketahui bahwa Dermaga Jamrud Utara ini merupakan dermaga General Cargo yang struktur dermaga lamanya menggunakan pondasi caisson.. PERHITUNGAN STRUKTUR EKSISTING Dalam perhitungan Struktur eksisting ini hanya digunakan perhitungan stabilitas eksternal saja. Perhitungan stabilitas eksternal pondasi Caisson meliputi kontrol terhadap guling (Overturning), geser (Horizontal Displacement), kelongsoran (Sliding), penurunan (Settlement) dan daya dukung (Bearing Capacity). Output dari perhitungan stabilitas eksternal tersebut berupa Safety Factor (SF). Safety factor (SF) adalah angka keamanan terhadap suatu kontrol stabilitas, dalam hal ini adalah kontrol stabilitas pondasi Caisson terhadap guling, geser, kelongsoran, penurunan dan bearing capacity. Pada umunya besarnya angka keamanan adalah > 1,5. Apabila hasil perhitungan didapat < 1,5 maka suatu struktur tersebut dapat dikatakan tidak aman, sehingga harus dilakukan suatu perencanaan ulang. Prinsip dasar perhitungan stabilitas eksternal adalah : (Gambar.1) Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 1

2 q o (t/m ) q l Gambar.1 Gaya gaya yang bekerja pada Caisson..1 Perhitungan Guling (Overturning) MomenPenahan SF = MomenGuling SF 1 W. d H h E h E h 4 P d E h 3 5 E 4 h 6.. Perhitungan Geser (Horizontal Displacement) SF E 1 E G E E 3 4 dengan G = (P + W) tan H..3 Perhitungan Kelongsoran (Sliding) SF Momen penahan Momen penggerak proses perhitungan menggunakan program STABLE, untuk cross check akan diberikan salah satu contoh perhitungan manual. Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II -

3 ..4 Perhitungan Penurunan (Settlement) St = Si + Sc 1 v dengan Si = C f E * q * B Cc * H ; Sc = log1 1 e o o'..5 Perhitungan Daya Dukung (Bearing Capacity) ql SF ( P W )/ luasdasarcaisson dengan ql B B B 1 0, '.. N 1 0, C'. Nc D. ' N L L q Keterangan : 0 ' Ka = Koefisien tekanan tanah aktif = tan 45 tabel-tabel γ sat = Berat volume tanah jenuh air (t/m 3 ) atau dari γ = Berat volume tanah efectif (t/m 3 ), dengan γ = γ sat - γ w γ w = Berat volume air(t/m 3 ) = Sudut geser dalam tanah efectif ( 0 ) = Sudut kontak geser antara dasar Caisson dan tanah ( 0 ). E = Modulus young v = Koefisien poisson B = Lebar pondasi C f Si Sc Cc H e o σ o Δσ = Koefisien bentuk pondasi = Immedeately settlement = Consolidation settlement = Cpresion index = Tebal lapisan compresible = Angka pori awal = Tegangan efektif overbourden = Tegangan yang bekerja di atas permukaan tanah Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 3

4 .3 BANGUNAN ATAS.3.1 Perencanaan Plat Dermaga.3.1.a Perhitungan Momen Plat Asumsi perhitungan-perhitungan yang dipakai adalah perletakan jepit elastis. - Perhitungan momen akibat beban terbagi rata : Mlx = Mtx = q. lx. x Mly = Mty = q. lx. x dimana : Mlx, Mly = momen lentur plat per satuan panjang di lapangan arah bentang lx, ly (tm). Mtx, Mty = momen lentur plat per satuan panjang di tumpuan arah bentang lx, ly (tm). q Lx = beban total terbagi rata pada plat (t/m 1 ). = ukuran bentang terkecil plat, bentang yang memikul plat dalam satu arah (m). x = koefisien pada tabel PBI Perhitungan momen akibat beban terpusat bx by a1x + a x + a 3 lx ly M = bx lx by + + a 4 ly dimana : lx = bentang pendek plat ly = bentang panjang plat bx = ukuran beban w arah bentang pendek (m) Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 4

5 by = ukuran beban w arah bentang panjang Mx = momen positif maksimum arah bentang pendek My = momen positif maksimum arah bentang panjang (m) w = beban terpusat (ton) a 1, a, a 3, a 4 = koefisien yang tergantung dari lx/ly dan derajat jepit masing- masing sisi (Tabel VI KBI Ir. Sutami) Pada beban terpusat yang bergerak, penulangan didimensi berdasarkan momen maksimum yang didapat, diambil tetap sepanjang seluruh pelat (tepi-tepi). Lebar pembesian ini tidak tergantung pada tempat beban dan ditentukan dengan rumus-rumus sebagai berikut : bx by bx. by Sx ( 0.4 C lx lx ly lx. ly Sx = lebar jalur dimana pembesian menahan momen My harus dipasang bx by bx. by Sy ( 0. 4 C lx lx ly lx. ly Sy = lebar jalur dimana pembesian menahan momen Mx harus dipasang bx by bx. by Six ( 0. 6 C lx lx ly lx. ly Six = lebar jalur dimana pembesian menahan momen Miy harus dipasang bx by bx. by Siy ( 0. 6 C lx lx ly lx. ly Siy = lebar jalur dimana pembesian menahan momen Mix harus dipasang Dimana : Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 5

6 C 1 dan C = koefisien yang tergantung pada keadaan derajat jepit dan sisi plat C 1 = 0, jika kedua sisi sejajar lx ditumpu bebas C 1 = 0.1, jika kedua sisi sejajar ly dijepit dan lainnya ditumpu bebas C = 0, jika kedua sisi sejajar lx ditumpu bebas C = 0.1, jika kedua sisi sejajar ly dijepit dan lainnya ditumpu bebas.3.1.b Distribusi Beban Pelat Pada Balok Plat yang membebani balok harus didistribusikan terlebih dahulu sesuai dengan area yang dipikul, distribusi beban pelat dermaga dan trestle terbagi atas : Beban Pelat q Lx ( t/m, Kg/m ) P = ½ q lx Ly Beban Segitiga : q eq P = ½ q lx A B VA P P P VB P = ½.P. ½.lx = ¼ p lx Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 6

7 VA = VB = P = ¼ p lx M max = VA. ½ lx P. 1/3. (1/ lx) = 1/4.p.lx ½ lx ¼.p.lx.1/6lx = ¼.p.lx.1/3lx = 1/1. p. lx = 1/1. ½.q.lx = 1/4.q lx 3 M max eq = M max 1/8. q eq.lx = 1/4.q lx 3 q eq = /3.p Sehingga untuk beban segitiga : Q eq = /3.P = /3 p.q.lx = 1/3.q.lx Beban Trapesium : q eq A B P = ½ lx VA P P P P VB ½ lx ly - lx ½ lx M max P = ½.p.1/.lx = ¼.lx.p = ¼.lx.1/.q.lx = 1/8.q.lx P = ½.p.(ly-lx) = ½.q.lx.(ly-lx) M max = Va.1/.ly P {1/.(ly-lx) + 1/3.1/.lx} P.1/4.(ly-lx) Va = Vb = P + P = ¼.lx.P + ½.p.(ly-lx) = ¼.lx.P + ½.p.lx ½.p.(ly-1/lx) = ½.p.ly ½.p.lx = ½.P.(ly-1/.lx) = ½.P.(ly-1/.lx). ½ ly ¼.P.lx{1/.(ly-lx) + ½ lx} ½.P.(lylx).1/4.(ly-1/.lx)) = ¼.P.ly(ly-1/.lx) ¼.P.lx.(ly-1/.lx) 1/8.P.(ly-1/.lx) M max ed = 1/8.q eq.ly = ¼.P.lx.(1/ly-1/3.lx) 1/8.P.ly 1/8.P.ly.lx + 1/1.P.lx 1/8.P.ly + ¼.ly.lx 1/8.P.lx M max ed = 1/8.q eq ly 1/8.q = 1/8.P.ly 1/4.P.lx eq.ly Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 7

8 1 lx q eq = P{1- } 3 ly Jadi untuk beban trapesium : 1 lx 1 lx q eq = P{1- } = ½.q.lx{1- } 3 ly 3 ly.3.1.c Penulangan Plat Perhitungan tulangan pada plat berdasarkan PBI 1971 : Ca = dengan : h nxm bx ' b a o nx ' b A min = 1 au, dimana : M = momen lentur akibat beban kerja B = lebar penampang balok persegi, lebar badan penampang balok T H = tinggi manfaat penampang ( ht selimut beton Ф sengkang ½ Ф tulangan ) n = angka ekivalen antara satuan luas dengan satuan luas beton ( PBI 1971 Pasal ) Eb = modulus elastisitas beton berdasarkan PBI 1971 pasal ( 6400 ' bk (kg/cm )),untuk beban mati Ea = modulus elastisitas beton menurut PBI 1971 pasal (,1 x 10 6 (kg/cm )) Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 8

9 σ bk = mutu beton (kg/cm ), PBI 1971 tabel 4..1 σ a = tegangan tarik baja yang diijinkan, PBI 1971 tabel ( σ a = 0.33 σ bk ) σ b = tegangan tarik baja yang diijinkan, PBI 1971 tabel Apabila τ b + τ b > τ bm, maka ukuran penampang harus diperbesar sedemikian rupa sehingga memenuhi persyaratan sebagai berikut: τ b + τ b < τ bm deng an : τ b D = bx 7 xht 8 τ b D =, b xht 6 3 untuk ht > b ht 0,45 b dimana : D = gaya lintang Mt = momen puntirakibat beban kerja τ b τ b = tegangan geser punter beton akibat beban kerja τ bm = tegangan lentur beton akibat beban kerja = tegangan geser beton yang diijinkan untuk balok dengan tulangan geser, menurut PBI 1971 tabel Sebagai tulangan geser dipakai sengkang dengan luas efektif As dan jarak As dan tulangan miring dengan luas efektif Am. Perumusan yang digunakan untuk menghitung tulangan geser berdasarkan PBI 1971 (rumus ). τ s + τ m > τ t Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 9

10 As a s, a b s m A. ( Sin Cos m a a m b Dimana : τ b τ m Ф = tegangan geser yang dapat dikerahkan oleh sengkang = tegangan geser yang dapat dikerahkan oleh miring = sudut kemiringan tulangan miring terhadap sumbu memanjang Balok.3.1.d Kontrol Retak Lebar retak maksimum untuk beton di luar bangunan yang tidak terlindungi dari hujan dan terik matahari langsung, kontinu berhubungan air dan tanah atau berada dalam lingkungan agresif adalah 0,01 cm Lebar retak pada pembebanan tetap akibat beban kerja, PBI 1971 pasal dapat dihitung dengan rumus dibawah ini : W ( C C C D C ).( a ) 10 p p x dimana : w = lebat retak yang terjadi (cm) α = koefisien yang tergantung pada jenis batang tulangan 1, untuk batang polos ω p, C 3, C 4, C 5 = koefisien retak yang diambil dari table PBI 1971 c = tebal penutup beton d = diameter batang polos, yang harus diganti dengan diameter pengenal d p menurut PBI 1971 pasal apabila dipakai batang yang diprofilkan A = luas tulangan tarik(cm ) σ a = tegangan tarik baja yang bekerja ditempat retak (kg/cm ) h = tinggi manfaat (cm) bo = lebar balok persegi atau lebat balok T (cm) y = jarak garis netral terhadap tepi yang tertekan (cm) Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 10

11 .3. Perencanaan Balok Dermaga Langkah langkah perencanaan balok meliputi : 1) Seperti perencanaan plat lantai yang telah diuraikan diatas, penentuan lay out tipikal harus ditetapkan terlebih dahulu. ) Dihitung pembebanan akibat distribusi beban plat pada balok. 3) Dengan bantuan program bantu SAP 000, akan diperoleh besarnya momen pada balok tersebut 4) Perhitungan penulangan balok dilakukan setelah besarnya momen diperoleh dari langkah no.3, dilanjutkan dengan perhitungan kontrol dimensi balok, perencanaan tulangan geser dan kontrol retak balok tersebut..3.3 Perencanaan Balok Fender Langkah langkah perencanaan balok meliputi : 1. Seperti perencanaan plat lantai yang telah diuraikan diatas, penentuan lay out tipikal harus ditetapkan terlebih dahulu.. Analisa balok fender seperti perhitungan balok kantilever dengan gaya tumbukan kapal pada ujung balok fender sebagai kondisi paling kritis sebagai beban. 3. Pada perhitungan momen, posisi perletakan balok (e), diasumsikan berada pada bidang sejajar poer bagian atas karena diasumsikan tidak monolit dengan poer. 4. Perhitungan penulangan balok dilakukan setelah besarnya momen diperoleh dari langkah no.3, dilanjutkan dengan perhitungan tulangan utama dan geser serta kontrol retak balok tersebut..4 BANGUNAN BAWAH Pada bagian ini, perencanaan meliputi pemilihan tiang pancang, perhitungan daya dukung, kontrol kekuatan bahan dan kalendering. Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 11

12 .4.1 Pemilihan Tiang Pancang Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan tiang pancang yang dipergunakan di struktur bangunan bawah dermaga adalah Diusahakan dengan harga yang termurah Kemampuan menembus lapisan tanah keras tinggi, untuk menghindari terjadinya tekuk. Mampu menahan pemancangan / pemukulan yang keras, agar tidak hancur ketika pemancangan berlangsung. Dalam Tugas Akhir ini, jenis tiang pancang yang dipergunakan adalah tiang pancang baja. Dengan kriteria pemilihan sebagai berikut : Tabel.1 Kriteria Pemilihan Tiang Pancang No Spesifikasi Tiang Pancang Beton Baja Kayu 1 N-Nilai SPT maksimal yang dapat ditembus < 50 > 50 < 50 Ked. Pemancangan Terbatas Bebas Terbatas 3 Berat Tiang Cukup ringan Lebih ringan Ringan 4 Mobilisasi Mudah Mudah Mudah 5 Pelaksanaan Relatif mudah Relatif mudah Relatif sulit karena terlalu bnyk sambungan 6 7 Pengangkatan Tiang Penyambungan Semakin panjang Relatig mudah Relatif mudah karena Relatig mudah Semakin panjang Relatif sulit yaitu semakin sulit dengan pengelasan cukup ringan dengan pengelasan semakin sulit dengan sambungan baut 8 Harga tiang Cukup murah mahal mahal 9 10 Biaya transportasi Biaya pemeliharaan Cukup mahal karena cukup murah lebih murah karena mahal karena perlu Cukup mahal karena cukup murah dihitung berdasar berat dihitung berdasar volume proteksi anti karat dihitung berdasar berat 11 ketahanan thd korosi baik kurang baik baik 1 Faktor kesalahan teknis ada,yaitu ujung tiang retak Hampir tidak ada ada,yaitu ujung tiang retak pecah saat pemancangan pecah saat pemancangan Momen mak. Yang Terbatas, dari data WIKA Relatif besar terbatas 13 mampu dipikul Piles bahwa ukuran maks. f 60 cm kelas C Mmaks 9 tm.4. Perhitungan Daya Dukung Tiang Perhitungan Daya Dukung Tanah untuk hasil soil test SPT dipergunakan perumusan dari Metode LUCIANO DECORT (Daya Dukung Pondasi Dalam, Dr. Ir. Herman Wahyudi): Q l = Q p + Q s Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 1

13 dimana : Q l = daya dukung tiang maksimum Q p = resistance ultimate di ujung tiang Q s = resistance ultimate akibat lekatan lateral Q Q ad = L SF Q p = q p.a p = (N p K).A p Q s = q s.a s = N s 3 x1. A s Dimana : K : koefisien karakteristik tanah Np : harga rata-rata SPT disekitar 4B diatas hingga 4B dibawah dasar pondasi q p : tegangan diujung tiang A p : luas penampang di ujung tiang = ¼ D A s N s : keliling tiang x panjang tiang yang terbenam =.D.L : harga rata-rata sepanjang tiang yang terbenam dengan batasan 3 N 50 q s : tegangan lekatan lateral (t/m ) SF : angka keamanan.4.3 Kekuatan Bahan Kontol bahan yang dilakukan meliputi kontrol terhadap tegangan, gaya horizontal, tekuk. Berdasarkan Buku Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi oleh Suyono Sosrodarsono, Perumusan yang dipergunakan sebagai berikut : o Kontrol Lendutan y = dimana : Hu ( e zf ) 1EI 3, untuk fixed-headed pile. Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 13

14 Hu E I = gaya horizontal maksimum yang diterima tiang = Elastic modulus dari material tiang pondasi = momen inersia tiang pancang o Kontrol Tekuk Tekuk dapat terjadi pada tiang pancang saat tiang pancang mencapai tanah keras lapisan pertama. Oleh karena itu, perlu dilakukan kontrol tekuk terhadap tiang pancang dengan perumusan sebagai berikut : Hu = x Mu / ( e + Zf), untuk kondisi ujung tiang fixed dengan : Mu = σ x z dimana : σ = Tegangan tiang z = Modulus Elastisitas tiang Zf = Kedalaman titik jepit tiang.4.4 Kalendering Berdasarkan Buku Daya Dukung Pondasi Dalam oleh Dr.Ir.Herman Wahyudi, Perumusan yang dipergunakan adalah formula dari Hiley sebagai berikut :. W. H W n Wp Qu x, R 1. Ru c S W Wp sf dimana : Qu = Daya Dukung Ultimate (Ton) W = Berat Pemukul H = Tinggi jatuh pada ram S = Penurunan tiang rata-rata pada 3 set terakhir dengan 10 pukulan di setiap setnya (cm). α = efesiensi of hammer n = coefisien of restitution Wp = weight of pile Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 14

15 C = Total temporary compression (C1 + C + C3) = 17 mm C1 = Temporary compression of cushion (pile head & cap) C = Temporary compression of pile C3 = Temporary compression of soil Perencanaan Detail Pengembangan Dermaga Jamrud Utara II - 15