EVALUASI STRUKTUR EKSISTING DERMAGA

Transkripsi

1 BAB IV EVALUASI STRUKTUR EKSISTING DERMAGA 4.1 UMUM Pada bab ini akan dibahas tentang perhitungan struktur eksisting dari dermaga Jamrud Utara. Dari perhitungan ini akan dikontrol stabilitas eksternal saja. Pondasi dari dermaga Jamrud Utara ini adalah pondasi caisson. Tujuan dari perhitungan ini untuk mendapatkan kemampuan maksimum dari pondasi caisson, sehingga dapat diketahui batas maksimum beban yang dapat diterima oleh pondasi caisson. 4.2 PEMBEBANAN - Crane bentang melintang 16 meter dengan beban tiap roda 38 ton - Beban forklift 68 ton/kendaraan, dengan paling banyak 3 kendaraan per segmen 40 meter caisson - Gaya tarik bolder 0 ton, 50 ton, 70 ton dan 100 ton/bolder/segmen caisson - Beban surcharge 0 t/m 2, 2 t/m 2, 4 t/m 2, 6 t/m 2, 8 t/m 2, 10 t/m 2. Untuk lebih jelasnya model pembebanan dapat dilihat pada gambar STABILITAS EKSTERNAL Momen Penahan Momen penahan disini memperhitungkan kekuatan caisson dan kekuatan dari tanah yang dibagi persegmen untuk mempermudah perhitungan. IV - 1

2 qo = (variabel ) t / m O Gambar 4.1 Gambar posisi pembebanan Penentuan Titik O Pada Caisson Titik O terletak pada dasar caisson, sehingga dihitung juga pada dasar bentang mana terletak titik O tersebut. Dengan asumsi titik O terletak pada tengah dasar abutmen jika tanah penahan caisson sangat lunak, dimana nilai N (SPT) = 0. Dan titik O terletak pada tepi dasar caisson jika tanah penahan caisson sangat keras dengan nilai N (SPT) = 50. Dari asumsi diatas dengan interpolasi akan didapatkan jarak titik O adalah 275 cm (jadi Yo = 2.75 m dari titik tengah dasar caisson) dengan N (SPT) = 25 (data tanah BD 2 - BL 2) Perhitungan Berat Abutmen, Berat Tanah dan Momen yang Bekerja Dengan pembagian segmen seperti pada gambar 4.2 sebelumnya maka dapat dihitung momen penahan yang bekerja pada caisson dan tanah akibat adanya berat sendiri (caisson dan tanah). IV - 2

3 Gambar 4.2 Pangkalan Jamrud Utara Perhitungan data tanah BD 1 BL 1 Tabel 4.1 Perhitungan berat caisson dan momen pada data tanah BD 1 BL 1 ( N = 50 ) W = A. A γ Y γ o M 0 = W x Y 0 Segmen ( t / m 3 ( m 2 ( t / m ) ( m ) ( tm ) ) ) 1 ( pasir ) ( beton ) ( pile cap ) Jumlah IV - 3

4 Tabel 4.2 Perhitungan berat tanah dan momen pada data tanah BD 1 BL 1 ( N = 50 ) W = A. γ M 0 = W x Y 0 A γ Y o Segmen ( t / m 3 ( m 2 ) ) ( t / m ) ( m ) ( tm ) Jumlah Dari perhitungan tabel 4.1 dan tabel 4.2 maka jumlah momen penahan BD 1 BL 1 sebesar 1568,07 tm dan berat total BD 1- BL1 sebesar 244,28 t. Perhitungan data tanah BD 2 BL 2 Tabel 4.3 Perhitungan berat caisson dan momen pada data tanah BD 2 BL 2 ( N = 25 ) W = A. A γ Y γ o M 0 = W x Y 0 Segmen ( t / m 3 ( m 2 ( t / m ) ( m ) ( tm ) ) ) 1 ( pasir ) ( beton ) ( pile cap ) Jumlah IV - 4

5 Tabel 4.4 Perhitungan berat tanah dan momen pada data tanah BD 2 BL 2 ( N = 25 ) W = A. γ M 0 = W x Y 0 A γ Y o Segmen ( t / m 3 ( m 2 ) ) ( t / m ) ( m ) ( tm ) Jumlah Dari perhitungan tabel 4.3 dan tabel 4.4 maka jumlah momen penahan BD 2 BL 2 sebesar 920,49 tm dan berat total BD 2- BL 2 sebesar 247,73 t. Kondisi kritis antara data tanah BD 1 BL 1 dan data tanah BD 2 BL 2 adalah pada kondisi data tanah BD 2 BL 2, jadi momen penahan dan berat total yang digunakan sesuai dengan data tanah BD 2 BL Perhitungan Tanah Aktif dan Momen Guling Tekanan tanah aktif adalah tekanan tanah langsung yang bekerja pada struktur akibat tiap lapisan tanah serta pengaruh kedalaman tanah. Posisi muka air tanah disini juga sangat berpengaruh karena dapat menambah tekanan tanah aktif total yang bekerja pada struktur. IV - 5

6 qo = (variabel ) t / m2 LAYER 1st (DRY) sat = 1.5 t/m3 d = 1.11 t/m3 C' = 0 ' = 26 LOOSE SILTY SAND LAYER 2nd (WET) ' = 0.6 t/m3 sat = 1.6 t/m3 C' = 0 ' = 29 = 10 LOOSE SILTY SAND O Gambar 4.3 Pembagian layer tanah disamping caisson Layer Φ δ cos δ Table 4.5 Koefisien tekanan tanah aktif sin δ cos Φ sin Φ cos ωδ sin ωδ ωδ tg Φ ε Kaγ Kaq Kac δ =. 3 cos ωδ = sin ωδ = cos cos sin = sin ωδ = sin -1 0,680 = 42, = (dalam radian) Ka c = 1 1 x Kaq tg cos IV - 6

7 cos sin.cos 2. tg. Ka q =.( e ) 1 sin Ka didapat bedasarkan harga (Tabel 4.6) Tabel 4.6 Koefisien tekanan tanah aktif dan pasif untuk = = 0 (Caquot & Kerisel, 1966) Nilai ,81 0,65 0,53 0,44 0,37 0,31 0,26 0,22 0,185 0,155 0,99 0,98 0,97 0,95 0,93 0,90 0,86 0,80 0,73 0,64 0,81 0,66 0,54 0,44 0,36 0,3 0,25 0,2 0,16 0,13 1,08 1,16 1,24 1,33 1,44 1,56 1,68 1,8 1,7 1,6 0,82 0,67 0,56 0,45 0,37 0,3 0,25 0,2 0,16 0,13 1,15 1,3 1,49 1,7 1,93 2,20 2,5 2,8 3,2 3,6 0,84 0,7 0,59 0,49 0,41 0,33 0,27 0,22 0,17 0,13 1,19 1,42 1,70 2,04 2,46 3,0 3,7 4,6 5,8 7,5 0,88 0,75 0,64 0,52 0,46 0,39 0,32 0,26 0,2 0,16 1,22 1,52 1,89 2,38 3,03 4,02 5,55 8, ,94 0,81 0,72 0,64 0,56 0,48 0,4 0,34 0,27 0,22 1,24 1,59 2,06 2,72 3,61 5,25 8,0 12, ,04 1,06 1,05 1,04 1,02 0,98 0,94 0,88 0,82 0,72 1,26 1,66 2,2 3,04 4,26 6,56 10,7 18, Keterangan : Harga Ka pada baris pertama Harga Kp pada baris kedua Harga dan adalah 0 IV - 7

8 Beban-beban yang akan mempengaruhi perhitungan tekanan tanah aktif adalah beban merata dan gaya horizontal akibat bolder. Beban merata yang mungkin terjadi adalah 0 t/m 2, 2 t/m 2, 4 t/m 2, 6 t/m 2, 8 t/m 2, 10 t/m 2. sedangkan untuk gaya horizontal yang mungkin terjadi adalah 0 t, 50 t, 70 t, 100 t. Dalam perhitungan tekanan tanah aktif berikut ini, akan diambil salah satu contoh perhitungan dengan menggunakan beban merata (qo) 4 t/m 2 dan gaya horizontal (H) 70 t. Perhitungan Tegangan Tanah Aktif Tiap Layer adalah : Layer 1 (kering) = q x Kaq + x h x Ka ab = 4 x x 0 x 0.35 = 1.09 t/m 2 cd = 4 x x 0.6 x 0.35 = 1.33 t/m 2 Layer 2 (basah) = (q + h) x Kaq + x h x Ka ef = ( ) x x 0 x 0.28 = 1.05 t/m 2 gh = ( ) x x 13.7 x 0.28 = 3.74 t/m 2 Muka air tanah = w x hw = 1 x 3.1 = 3.1 t/m 2 Momen Guling adalah momen yang bekerja akibat tekanan tanah aktif yang bekerja pada struktur. Momen Guling yang terjadi ditabelkan pada tabel 4.7 dibawah ini : IV - 8

9 Tabel 4.7 Perhitungan momen guling tanah aktif Segmen P h Ea yo Mo t/m 2 m t m tm Jumlah Keterangan: P = tegangan tanah aktif yang terjadi h = ketinggian lapisan tanah Ea = tegangan tanah aktif x ketinggian lapisan tanah Yo = letak titik arah tegangan aktif bekerja terhadap titik O Mo = besar momen guling yang terjadi akibat tekanan tanah aktif = (Ea x Yo) Tabel 4.8 Perhitungan momen guling bolder E boulder yo Mo t m tm 3,5 14,3 50,05 E bolder = gaya horisontal (H) x 2/ (panjang caisson) Yo = jarak permukaan dermaga dengan seabed Mo = E boulder x Yo Momen Guling total = 308, ,05 = 358,17 tm E total = 54,9 + 3,5 = 58,4 t IV - 9

10 4.3.3 Kontrol Terhadap Guling (Overtuning) Dalam perhitungan kontrol guling berikut ini beban-beban yang bekerja sama dengan perhitungan tekanan tanah akttif yaitu beban merata (qo) 4 t/m 2 dan gaya horizontal (H) 70 t. Untuk perhitungan dengan bebanbeban lainnya maka akan ditampilkan dalam bentuk grafik. Kontrol guling di cek terhadap titik O. SF = MomenPenahan MomenGuling 1.5 SF = ( berat _ caisson. x. Yo) ( berat _ tan ah. x. Yo) Momen _ guling 1.5 SF = = OK!!! LOKASI JAMRUD UTARA Gaya Tarik Bolder, t/m' pada elevasi -10.6m LWS 3.50 Overturning Safety Factor H=0 H=50 H=70 H= Surcharge (qo), t/m2 Gambar 4.4 Grafik stabilitas terhadap guling (overtuning) IV - 10

11 O qo = (variabel ) t / m2 a b c 1 2 d e f g h Gambar 4.5 Diagram tekanan tanah aktif LAYER 1st (DRY) LAYER 2nd (WET) sat = 1.5 t/m3 d = 1.11 t/m3 C' = 0 ' = 26 LOOSE SILTY SAND ' = 0.6 t/m3 sat = 1.6 t/m3 C' = 0 ' = 29 = 10 LOOSE SILTY SAND Kontrol Terhadap Geser (Horisontal Diplacement) IV - 11

12 Sama seperti perhitungan tekanan tanah aktif dan kontrol guling, berikut ini akan diambil salah satu perhitungan dengan menggunakan beban merata (qo) 4 t/m 2 dan gaya horizontal (H) 70 t. Untuk perhitungan dengan beban-beban lainnya maka akan ditampilkan dalam bentuk grafik. SF = a. B W.tan 1.5 P SF = 246. x.tan 25 46, = OK!!! Dimana : a B W = karakteristik adhesi antara tanah dan caisson = lebar pondasi = komposisi vertikal = W caisson + tanah = 246 t P = komposisi horisontal = 58,4 t = faktor lekatan / hambatan antara tanah dan pondasi = 25 0 (tanah pasir kelempungan) (diperoleh dengan mengabaikan nilai a, menurut Terzaghi) IV - 12

13 LOKASI JAMRUD UTARA 2.50 Horizontal Displacement Safety Factor H=0 H=50 H=70 H=100 Gaya Tarik Bolder, t/m' pada elevasi -10.6m LWS Surcharge (qo), t/m2 Gambar 4.6 Grafik stabilitas terhadap geser (horisontal displacement) Kontrol Terhadap Daya Dukung Tanah (Bearing Capacity) Perhitungan Beban Kombinasi Kombinasi pembebanan maksimum atau terkritis serta batasanbatasan yang diijinkan terjadi pada existing caisson Jamrud Utara adalah: - crane bentang 16 meter dengan beban roda 38 ton dapat beroperasi diatas dermaga caisson. - beban forklift maximum yang bekerja = 68 ton/kendaraan, dengan paling banyak 3 (tiga) kendaraan per segmen 40 meter caisson. - surchage maximum = 10 t/m 2. - berat sendiri dari pondasi caisson = 246 x 40 = t 1(akibat crane) = P1 section = 38. x = 1,382 t/m 2 2(akibat forklift) = P2 section = 68. x = 0,464 t/m 2 IV - 13

14 3(akibat surcharge) = q o = 10 t/m 2 4(akibat berat sendiri) = W section = kombinasi = = 1, = 33,742 t/m 2 = 22,36 t/m Daya Dukung Tanah Cek type pondasi D 15 = 1,364 < 4 (pondasi dangkal) B 11 L B ,64 < 10 (pondasi tidak menerus) jadi pondasi caisson termasuk pondasi dangkal, dengan dasar pondasi segi empat. Karakteristik tanah yang diambil adalah lapisan tanah di bawah pondasi caisson : = 0.7 t/m 3 N = C = 0 Nc = = 37 0 Nq = harga-harga N, Nc dan Nq di dapat dari tabel Caquot & Kreisel berikut ini Tabel 4.9 Harga-harga N, Nc, Nq dari CAQUOT & KERISEL Nc N Nq IV - 14

15 q ult = B B B 1-0,2. γ.. N γ 1 0,2.C. N L 2 L c γ. D. N q = ,7..84, ,68 0, , = 308, ,62 = 627,63 t/m 2 SF = q ult kombinasi 627,63 18,6 > 2,5 OK!!! 33, Perhitungan Settlement Besarnya penurunan segera : 2 1 v Si cf.. q. B E Dimana : E = young s modulus = koefisien poisson B = lebar pondasi q = beban merata Cf = koefisien bentuk pondasi Berdasarkan tabel 4.8. koefisien bentuk pondasi cf (beradasrkan nilai L/B) adalah : L/B = 40 / 11 = 3.64 Cf = 1,53 (dimana direncanakan pondasi kaku) IV - 15

16 Tabel 4.10 Koefisien bentuk pondasi C f L/B Pondasi Pondasi Flexible kaku Di tepi Di tengah Tanah dibawah caisson (pondasi dangkal) adalah tanah pasir, sesuai dengan tabel 4.9 sehingga didapatkan koefisien koefisien sebagai berikut : E = KN/m2 = 4000 t/m2 = 0,3 Tabel 4.11 Beberapa harga E dan n (DAS B. M) Jenis Tanah Young Modulus Koef POISSON Pasir lepas KN/m Pasir agak padat Pasir padat KN/m Pasir berlanau Lempung lembek KN/m Lempung agak kaku Lempung keras KN/m2 - Besar beban merata yang diterima pada bagian bawah caisson adalah sebesar reaksi perletakan ditambah dengan berat struktur caisson ; q kombinasi = 33.75t/m2 2 1 v Si cf.. q. B E 1 (0,3) Si 1, IV - 16

17 Si 0,1272 m Si cm Perhitungan Kelongsoran (Sliding) Kontrol sliding pada struktur caisson perlu dilakukan untuk mengetahui apakah struktur caisson tersebut aman terhadap bahaya longsor (sliding) atau tidak. Dalam perhitungan sliding digunakan program bantu xstable, dimana program ini memberikan angka keamanan tertentu berdasarkan input data yang dimasukkan. Untuk menegtahui lebih jelasnya perhitungan kontrol terhadap sliding dapat dilihat pada Lampiran sekaligus output data dari program stable. Berdasarkan output tersebut di dapatkan bahwa safety factor sebesar 1,63. IV - 17