ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR PERPANJANGAN DERMAGA SERBA GUNA DI PELABUHAN TULEHU PROVINSI MALUKU ABSTRAK

Transkripsi

1 ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR PERPANJANGAN DERMAGA SERBA GUNA DI PELABUHAN TULEHU PROVINSI MALUKU Manuel Taihuttu NRP: Pembimbing: Olga Catherina Pattipawaej, Ph.D. ABSTRAK Pelabuhan Tulehu merupakan pelabuhan yang letaknya sangat strategis di Kabupaten Maluku Tengah, karena pelabuhan ini merupakan jalur utama sistem transportasi laut masuk dan keluar ke Kota Ambon. Pelabuhan Tulehu perlu adanya pengembangan fasilitas sehingga dapat mendukung kelancaran kegiatan bongkar muat barang dan naik turunnya penumpang. Pengembangan yang dilakukan di Pelabuhan Tulehu adalah perpanjangan dermaga serba guna, sesuai bertambahnya jumlah kapal. Analisis perpanjangan dermaga di Pelabuhan Tulehu dilakukan perbandingan antara analisis struktur perpanjangan dermaga yang telah dibangun dengan hasil analisis desain baru. Analisis yang dilakukan pada kedua desain struktur tersebut terhadap beberapa bagian pada struktur atas. Struktur atas yang dianalisis adalah pelat lantai dermaga, balok dermaga, pile cap dermaga, kolom dermaga. Hasil perhitungan analisis didapatkan bahwa desain struktur yang sudah ada memiliki struktur yang sangat kuat. Desain struktur yang baru dilakukan dengan mengurangi ukuran dan jumlah material struktur atas. Desain struktur baru kuat dan lebih ekonomis. Kata kunci: Analisis Pelabuhan, Dermaga, Desain Pelabuhan ix

2 ANALYSIS AND DESIGN STRUCTURE OF EXTENSION DOCK IN TULEHU HARBOR IN MOLLUCAS PROVINCE Manuel Taihuttu NRP: Supervisor: Olga Catherina Pattipawaej, Ph.D. ABSTRACT Tulehu Harbor is a strategy port in the Center of Mollucas because this harbor is the main line of sea transport system into and out to Ambon City. Tulehu Harbor should have the development facilities so that can support the loading and unloading of the goods and passengers. The development of Tulehu harbor is an extension dock based on the increasing the number of ships. Analysis of the extension dock at Tulehu Harbor will be done by comparison between the exsisting of extension dock and the proposed of the extension dock. Analysis is conducted for the upper structure by both the existing and the proposed of the extension dock. The upper structures is analyzed such as a plate of the floor, beam, pile cap, and column. The result of the analysis is obtained that the existing of the extension dock has the strong structure. The proposed of the extension dock is done by decreasing the size of the uppere structure and the number of material for the upper structure. The proposed of the extension dock gives the strong and more economical. Keywords: Port and Harbor Analysis, Port and Harbor, Design Port and Harbor x

3 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN... iii PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN... iv SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR... v SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR... vi KATA PENGANTAR... vii ABSTRAK... ix ABSTRACT... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR NOTASI... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xxiv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Penelitian Maksud dan Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Metodologi Pengumpulan Data Sistematika Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Teori Angin Teori Pasang Surut Teori Gelombang Teori Dermaga Umum Tipe Dermaga Pemilihan Tipe Pier Tipe Kapal yang beroperasi Struktur dan Dermaga Tipe Pier Ukuran Dermaga Pier Pembebanan pada Dermaga Teori Struktur Beton Bertulang Pelat Lantai Balok Beton Bertulang Tiang Pancang BAB III DATA LINGKUNGAN, PEMBEBANAN DAN ANALISIS DERMAGA AWAL Data Angin Peramalan Gelombang Fetch Efektif Peramalan Gelombang di Laut Dalam sekitar Pelabuhan Periode Ulang Gelombang di Laut Dalam Data Pasang Surut xi

4 3.4 Data Operasional Pelabuhan Karakteristik Kapal Elevasi Lantai Rencana Dermaga Dimensi Dermaga Panjang Dermaga Tipe Pier Lebar Dermaga Tipe Pier Lebar Kolam Dermaga Tipe Pier Pembebanan Dermaga Beban Vertikal Beban Horisontal BAB IV ANALISIS DERMAGA AWAL DAN DESAIN STRUKTUR DERMAGA Analisis Struktur Dermaga Awal Analisis Pelat Dermaga Awal Analisis Balok Dermaga Awal Analisis Pile cap Dermaga Awal Analisis Tiang Pancang Dermaga Awal Desain Struktur Perpanjangan Dermaga Pemodelan Material Beton dan Baja Pemodelan Balok dan Tiang Pancang Pemodelan Pelat Lantai Dermaga Pembebanan Kombinasi Pembebanan Hasil Desain Struktur Perpanjangan Dermaga Hasil Lendutan Struktur Hasil Gaya Dalam Struktur Analisis Desain Dermaga Akhir Penulangan Balok Analisis Kapasitas Material Tiang Pancang Analisis Pile cap Analisis Pelat Dermaga Akhir BAB V SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sketsa Definisi Gelombang Teori Airy Gambar 2.2 Tampak Melintang Pelabuhan... 8 Gambar 2.3 Tipe Dermaga... 9 Gambar 2.4 Dermaga Tipe a) Wharf, b) Pier, c) Jetty Gambar 2.5 Pier tipe terbuka Gambar 2.6 Pier dua tambatan Gambar 2.7 Pier empat tambatan Gambar 2.8 Pembebanan Truk Gambar 2.9 Jari-jari putaran di sekeliling pusat berat kapal Gambar 2.10 Ss, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-target (MCE R ) kelas situs SB Gambar 2.11 S 1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-target (MCE R ) kelas situs SB Gambar 2.12 Penentu Nilai f Gambar 2.13 Nilai kc untuk kolom dengan ujung-ujung ideal Gambar 3.1 Meteorological Data Information Gambar 3.2 Frequency Count Gambar 3.3 Frequency Distribution Gambar 3.4 Wind Rose Gambar 3.5 Graph Gambar 3.6 Fetch Efektif di lokasi Pelabuhan Tulehu Gambar 3.7 Dimensi Kapal di Pelabuhan Tulehu Gambar 3.8 Elevasi Lantai Dermaga Gambar 3.9 Illustrasi Bollard Gambar 3.10 Beban pelat pada struktur Gambar 3.11 Benturan kapal pada dermaga Gambar 3.12 Penentu Panjang Gelombang Gambar 3.13 Kurva Respon Spektrum Gambar 4.1 Denah Pelat Dermaga Gambar 4.2 Penyebaran beban roda kendaraan Gambar 4.3 Lebar bentang pelat Gambar 4.4 Lebar bentang pelat Gambar 4.5 Lebar bentang pelat Gambar 4.6 Lebar bentang pelat Gambar 4.7 Lebar bentang pelat Gambar 4.8 Lebar bentang pelat Gambar 4.9 Pelat dua arah 5 x 5 m Gambar 4.10 Beban Ban Belakang Truk pada balok Gambar 4.11 Tampak Belakang dari Desain Dermaga Gambar 4.12 Tampak Depan dari Desain Dermaga Gambar 4.13 Tampak Atas dari Desain Dermaga Gambar 4.14 Tampak Samping Kanan dari Desain Dermaga Gambar 4.15 Tampak 3 Dimensi dari Desain Dermaga Gambar 4.16 Pemodelan Material Beton Bertulang dalam SAP2000v Gambar 4.17 Pemodelan Material Baja dalam SAP2000v xiii

6 Gambar 4.18 Pemodelan Penampang Balok Memanjang 500/ Gambar 4.19 Pemodelan Penampang Balok Melintang 400/ Gambar 4.20 Pemodelan Penampang Tiang Pancang Baja Gambar 4.21 Input Pelat 1 pada Dermaga Gambar 4.22 Input Pelat 2 pada Dermaga Gambar 4.23 Input Pelat 3 pada Dermaga Gambar 4.24 Input Pelat 4 pada Dermaga Gambar 4.25 Input Pelat 5 pada Dermaga Gambar 4.26 Input Pelat 6 pada Dermaga Gambar 4.27 Input Beban Hidup pada Pelat Dermaga Gambar 4.28 Input Beban akibat Gelombang Gambar 4.29 Pemodelan Beban akibat Gelombang Gambar 4.30 Input Beban Sandaran Kapal pada Dermaga Gambar 4.31 Pemodelan Beban Sandaran Kapal pada Dermaga Gambar 4.32 Input Beban Tarikan Kapal Gambar 4.33 Pemodelan Beban Tarikan Kapal pada Dermaga Gambar 4.34 Pemodelan Respons Spektrum Wilayah Tulehu Gambar 4.35 Input Kombinasi Pembebanan Struktur Dermaga Gambar 4.36 Lendutan terbesar arah-x Gambar 4.37 Lendutan terbesar arah-y Gambar 4.38 Lendutan terbesar arah-z Gambar 4.39 Gaya dalam yang timbul akibat adanya pembebanan Gambar 4.40 Penomoran Balok pada SAP2000v Gambar 4.41 Denah Pelat Dermaga Desain Akhir Gambar 4.42 Lebar bentang pelat 1 Desain Gambar 4.43 Lebar bentang pelat 2 Desain Gambar 4.44 Lebar bentang pelat 3 Desain Gambar 4.45 Lebar bentang pelat 4 Desain Gambar 4.46 Lebar bentang pelat 5 Desain Gambar 4.47 Lebar bentang pelat 6 Desain Gambar 4.48 Pelat dua arah 4,4 x 5 m xiv

7 DAFTAR TABEL Tabel 2.2 Dimensi kapal penumpang (Ferry) Tabel 2.3 Dimensi Kapal Ikan l Tabel 2.4 Kecepatan kapal (V) saat merapat pada dermaga Tabel 2.5 Koefisien situs Fa Tabel 2.6 Koefisien situs Fv Tabel 2.7 Koefisien gempa jenis struktur bangunan non gedung Tabel 2.8 Momen Pelat Persegi Akibat Beban Merata Tabel 3.1 Kecepatan dan Tekanan Angin Skala Beaufort Tabel 3.2 Fetch Efektif Tabel 3.3 Peramalan gelombang di laut dalam untuk arah Utara (0 ) Tabel 3.4 Peramalan gelombang di laut dalam untuk arah Timur Laut (45 ) Tabel 3.5 Peramalan gelombang di laut dalam untuk arah Timur Tabel 3.6 Peramalan gelombang di laut dalam untuk arah Tenggara Tabel 3.7 Peramalan gelombang di laut dalam untuk arah Selatan Tabel 3.8 Hasil Periode Ulang Tinggi Gelombang (H sr ) Tabel 3.9 Pasang Surut Perairan Tulehu Bulan Mei Tabel 3.10 Bollard Tabel 3.11 Gaya reaksi dan energi diserap per meter panjang dan defleksi 45% dari fender V Tabel 3.12 Data Kecepatan, Arah, dan Tanggal terjadi Angin Terbesar Tabel 3.13 Data Kecepatan, Arah, dan Tanggal terjadi Arus Terbesar Tabel 3.14 Klasifikasi situs Tabel 3.15 Respon Spektrum Tabel 4.1 Profil Tiang Pancang berdiameter 508 mm Tabel 4.2 Rekapitulasi Desain Dermaga Awal Tabel 4.3 Lendutan terbesar arah-x pada dermaga Tabel 4.4 Lendutan terbesar arah-y pada dermaga Tabel 4.5 Lendutan terbesar arah-z pada dermaga Tabel 4.6 Gaya dalam terbesar pada balok memanjang Tabel 4.7 Gaya dalam terbesar pada balok melintang Tabel 4.8 Gaya dalam terbesar pada tiang pancang dermaga Tabel 4.9 Profil Tiang Pancang berdiameter 610 mm Tabel 4.10 Rekapitulasi Desain Dermaga Akhir Tabel 4.11 Persentase selisih desain balok Tabel 4.12 Persentase selisih desain tiang pancang xv

8 DAFTAR NOTASI λ ø α kelangsingan komponen struktur tekan faktor reduksi kekuatan Amplitudo gelombang, m α m Nilai rata-rata α pada perhitungan ketebalan pelat arah sumbu-x dan sumbu-y α x Nilai rata-rata α m untuk sumbu-x α y Nilai rata-rata α m untuk sumbu-x σ Frekuensi gelombang, detik -1 η fluktuasi muka air terhadap muka air diam ϒ berat jenis tanah, ton/m 3 ϒ beton berat jenis beton, ton/m 3 ϒ o berat jenis air laut, ton/m 3 ρ ρ b ρ maks ρ min ρ perlu ω x Ω 0 Rasio tulangan Penurunan persamaan untuk menentukan rasio tulangan maksimum Rasio tulangan terbesar Rasio tulangan terkecil Rasio tulangan pada struktur Penurunan persamaan untuk menghitung gaya axial nominal pada tiang pancang Faktor kuat-lebih sistem xvi

9 2n a B1 a B2 Penurunan persamaan untuk menentukan S D Tinggi penampang balok memanjang untuk menentukan ketebalan pelat, mm Tinggi penampang balok melintang untuk menentukan ketebalan pelat, mm Ac Luas kapal yang terendam air, m 2 Ag Luas penampang tiang pancang, mm 2 As Luas penampang tulangan pada komponen struktur, mm 2 Av Luas penampang tulangan sengkang pada balok, mm 2 Aw proyeksi bidang yang tertiup angin, m 2 b B1 b B2 Lebar penampang balok memanjang untuk menentukan ketebalan pelat, mm Lebar penampang balok melintang untuk menentukan ketebalan pelat, mm B kapal Lebar kapal, m b o Bp Bpl Bw c C Cb Cc Cd Keliling bidang kerja geser two way action Lebar Dermaga, m Lebar dermaga lama, m Lebar Balok, mm jarak tempat truk di dermaga, m Kecepatan Rambat Gelombang, m/det Koefisien blok kapal Koefisien bentuk dari tambatan Faktor pembesaran defleksi xvii

10 Ce Cm Cs d d eff Koefisien eksentrisitas Koefisien massa Koefisien kekerasan draft kapal, m tebal efektif balok, mm d gudang Panjang gudang, m D DL D t E EB E eb E es Eg F Fa fc F D Feff diameter tulangan, mm Beban mati Diameter tiang pancang, m Modulus Elastisitas, MPa Energi benturan sandaran kapal, ton.m modulus elastisitas balok, MPa modulus elastisitas pelat, MPa Beban Gempa Gaya reaksi dari benturan kapal ke fender, ton Koefisien situs untuk perioda pendek Kekuatan tekan beton, MPa Gaya drag per panjang dari pile, ton Fetch Effektif, m F fender Gaya reaksi akibat benturan kapal yang terjadi pada struktur, ton Fi F maks Gaya inersia per panjang dari pile, ton Gaya maksimum, ton xviii

11 fu Fv fy Tegangan putus baja, MPa Koefisien situs untuk perioda 1 detik Tegangan leleh baja, MPa g percepatan gravitasi, m/det 2 GT h H H sr I Bobot Kapal, ton Tebal pelat dermaga, mm Tinggi gelombang, m Tinggi gelombang periode ulang, m Faktor keutamaan bangunan k Angka gelombang, m -1 K D Ki L l arah.x l arah.y LL LM Lo Loa Lp lp Penurunan persamaan untuk menentukan F D dan M D Penurunan persamaan untuk menentukan Fi dan Mi Panjang Gelombang, yaitu jarak antara dua puncak gelombang yang berurutan, m Panjang pelat untuk arah-x Panjang pelat untuk arah-y Beban hidup yang terjadi pada struktur bangunan Lengan momen, m Panjang Gelombang di laut dalam, m Panjang total kapal, m Panjang dermaga, m Jarak sepanjang permukaan air dermaga dari pusat berat kapal sampai titik merapat kapal, m xix

12 Lpp Lr LS Ly Lx n n kapal M D Mi M lap M lx M ly Panjang kapal yang terendam air, m Beban Pekerja Lebar kolam dermaga atau lebar slip, m Panjang bentang pelat terbesar Panjang bentang pelat terkecil Jumlah tulangan Jumlah kapal merapat di dermaga Momen inersia per panjang dari pile, ton.m Momen drag per panjang dari pile, ton.m Momen yang terjadi pada daerah lapangan Momen lapangan arah sumbu-x pada pelat, ton.m Momen lapangan arah sumbu-y pada pelat, ton.m M maks Momen maksimum yang terjadi akibat gelombang, ton.m Mn Mo Mp M tump M tx M ty Mu Pu Kuat lentur nominal balok, N.mm Momen maksimum yang terjadi akibat momen merata pada balok, ton.m Momen lentur pada tiang pancang, MPa Momen yang terjadi pada daerah tumpuan Momen tumpuan arah sumbu-x pada pelat, ton.m Momen tumpuan arah sumbu-y pada pelat, ton.m Momen lentur, N.mm Beban aksial terfaktor, ton Qa Tekanan angin, kg/m 2 xx

13 Qc Tekanan arus, kg/m 2 q DL Pembebanan pada struktur akibat beban mati, ton/m 2 r kapal R Ra R arus Re Rw r x S S 1 Sa SA Saa SB SC S D1 jari-jari putaran di sekeliling pusat berat kapal pada permukaan air Koefisien modifikasi respons Beban Hujan Gaya mooring akibat arus, kg Bilangan Reynolds Gaya mooring akibat angin, kg jari-jari girasion, cm Jarak antar tulangan, mm Parameter respons spektral percepatan gempa MCE R terpetakan untuk perioda 1,0 detik Spektrum respons desain kelas situs untuk wilayah yang memiliki jenis tanah bebatuan keras Lebar kerja maksimum, m kelas situs untuk wilayah yang memiliki jenis tanah bebatuan kelas situs untuk wilayah yang memiliki jenis tanah keras, sangat padat dan batuan lunak Parameter percepatan spektral desain untuk perioda 1 detik S D SD S DS SE Penurunan persamaan untuk menentukan M D kelas situs untuk wilayah yang memiliki jenis tanah sedang Parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek kelas situs untuk wilayah yang memiliki jenis tanah lunak xxi

14 SF Si S M1 S MS Ss t T T g kelas situs untuk wilayah yang memiliki jenis tanah khusus yang membutuhkan investigas geoteknik spesifik Penurunan persamaan untuk menentukan Mi Parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek Parameter respons spektral percepatan gempa MCE R terpetakan untuk perioda pendek Waktu lamanya gelombang yang terjadi di laut, detik Periode gelombang, yaitu interval waktu yang diperlukan oleh partikel air untuk kembali pada kedudukan yang sama dengan kedudukan sebelumnya, detik Perioda natural dari struktur, detik u roda Lebar penyebaran beban roda dengan sudut 45 V 0 v1 Vc1 Vc V DL Gaya lintang pada balok, ton viskositas kinematis fluida, m 2 /det Kuat geser two way action Kecepatan angin, m/detik Gaya lintang akibat beban mati yang terjadi pada balok, ton V kapal Kecepatan kapal pada saat membentur dermaga, m/detik V LL V lap Gaya lintang akibat beban hidup yang terjadi pada balok, ton Gaya lintang di daerah lapangan V maks Gaya horizontal yang terjadi pada tiang pancang akibat gelombang, ton V n Kuat geser penampang tiang pancang, ton xxii

15 v roda Panjang penyebaran beban roda dengan sudut 45 Vu W Ww x z Gaya geser, ton Berat kapal, ton Beban Angin Panjang fetch, m kedalaman dasar laut, m Zx Nilai modulus penampang tiang pancang baja, mm 3 xxiii

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran L.1 Gambar Penulangan Pelat Desain Awal Lampiran L.2 Gambar Penulangan pada Balok Memanjang Desain Awal Lampiran L.3 Gambar Penulangan pada Balok Melintang Desain Awal Lampiran L.4 Gambar Penulangan Pile cap 1 Desain Awal Lampiran L.5 Gambar Penulangan Pile cap 2 Desain Awal Lampiran L.6 Gambar Penulangan Pile cap 3 Desain Awal Lampiran L.7 Gambar Penulangan Pelat Desain Akhir Lampiran L.8 Gambar Penulangan pada Balok Memanjang Desain Akhir Lampiran L.9 Gambar Penulangan pada Balok Melintang Desain Akhir Lampiran L.10 Gambar Penulangan Pile cap 1 Desain Akhir Lampiran L.11 Gambar Penulangan Pile cap 2 Desain Akhir Lampiran L.12 Gambar Penulangan Pile cap 3 Desain Akhir xxiv