STUDY PEMODELAN STRUKTUR SUBMERGED FLOATING TUNNEL

Transkripsi

1 Dosen Pembimbing: Endah Wahyuni, ST, MT, Ph.D. Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka STUDY PEMODELAN STRUKTUR SUBMERGED FLOATING TUNNEL Syayhuddin Sholeh

2 Latar Belakang Pendahuluan Submerged Floating Tunnel (SFT) atau Jembatan melayang dalam air adalah sebuah konsep baru di bidang infrastruktur transportasi. Konsep dari SFT adalah meletakkan sebuah struktur berbentuk tubular pada kedalaman tertentu dibawah permukaan air dengan menggunakan gaya apung Archimedes sebagai daya dukungnya (Mazzolani et al, 2009).

3 Latar Belakang BPPT telah membuat benda uji dan sudah menguji model yang diskala-kan tersebut dengan acuan model numerik yang sebelumnya telah dibuat dengan program SAP2000. Adanya uji model BPPT ini akan membuat uji pemodelan ini memiliki acuan untuk dijadikan perbandingan bagaimana pemodelan yang sesuai.

4 Latar Belakang Rumusan Masalah Ada beberapa masalah yang harus diselesaikan dalam tugas akhir ini, yaitu : Bagaimana karakteristik perairan yang ada di antara Pulau Panggang dan Pulau Karya? Bagaimana perhitungan beban akibat pengaruh kondisi perairan sesuai dengan karakteristik perairan tersebut? Bagaimana variasi pembebanan pada analisa numerik struktur SFT tersebut? Bagaimana me-skala-kan parameter desain yang sudah ada agar sesuai dengan model BPPT? Bagaimana tipe perletakan SFT dan memodelkan perletakan yang sesuai dengan model uji BPPT dalam analisa numerik? Bagaimana memodelkan tipe elemen untuk sling wire SFT yang sesuai dengan model uji BPPT dalam analisa numerik? Bagaimana perbandingan hasil analisa numerik dengan hasil uji model BPPT?

5 Latar Belakang Tujuan Tujuan dilakukan tugas akhir ini adalah : Mendapatkan karakteristik perairan yang ada di antara Pulau Panggang dan Pulau Karya. Mendapatkan hasil perhitungan beban akibat pengaruh kondisi perairan sesuai dengan karakteristik perairan tersebut. Mendapatkan variasi pembebanan pada analisa numerik struktur SFT tersebut. Mendapatkan parameter desain yang sudah diskala-kan agar sesuai dengan model BPPT. Mendapatkan tipe perletakan SFT yang sesuai dengan model uji BPPT dalam analisa numerik. Mendapatkan tipe elemen yang sesuai dengan sling wire model uji BPPT dalam analisa numerik. mendapatkan perbandingan hasil analisa numerik dengan hasil uji model BPPT.

6 Latar Belakang Manfaat Memberikan Solusi alternatif untuk pemodelan Submerged Floating Tunnel, sehingga pada nantinya akan menjadi referensi untuk penelitian lebih lanjut dan dapat di aplikasikan di seluruh perairan di Indonesia.

7 Tinjauan Pustaka Secara umum, gaya yang terjadi pada struktur SFT sama dengan prinsip hukum Archimedes dimana benda yang berada dalam air akan mendapat gaya tekanan ke atas dari air tersebut (Hong, 2010).

8 Diagram Alir Pengerjaan A Mulai Preliminary design struktur SFT Studi literatur Penelitian yang sudah dilakukan tentang SFT Peraturan-peraturan yang berlaku, baik SNI, BMS, API serta peraturan peraturan dan buku-buku yang berhubungan. OK Cek rasio gaya apung OK NOT OK NOT OK Analisa data: -Kondisi perairan kepulauan seribu Analisa Numerik Cek kekuatan struktur SFT -Geometri penampang selat antara 2 pulau. -Data perencanaan prototype SFT dari BPPT Menyekalakan SFT dan Beban yang Bekerja A Modeling Struktur SFT PVC B

9 Diagram Alir Pengerjaan B OK NOT OK Analisa perbandingan hasil Analisa numerik dengan prototipe uji dari BPPT Kesimpulan Selesai

10 Parameter Desain Geometri memanjang

11 Parameter Desain Data yang didapat dari BPPT adalah: Data Gelombang periode 100 tahunan Tinggi gelombang maksimum (H) = 4,99 m periode gelombang maksimum (T) = 16,35 s Tipe gelombang unbreaking wave Dari data di atas, ditentukan panjang gelombang dengan bantuan program SAP2000. dengan hasil panjang gelombang = 247,434 m

12 Parameter Desain Setelah ditemukan panjang gelombang mulai dihitung gaya dari gelombang tersebut terhadap SFT. Group Posisi z (m) jarak F w/c Group 1 (0 - (-2,27)) 2,27 13,1763 kn/m2 Group 2 Group 3 Group 4 Group 5 Group 6 Group 7 Group 8 ((-2,27)-(-4,45)) 2,18 ((-4,45)-(-5,73)) 1,28 ((-5,73)-(-6,72)) 0,99 ((-6,72)-(-7,5)) 0,78 ((-7,5)-(-8,28)) 0,78 ((-8,28)-(-9,27)) 0,99 ((-9,27)-(-10)) 0,73 12,784 kn/m2 20,170 kn/m2 24,440 kn/m2 29,650 kn/m2 28,334 kn/m2 21,071 kn/m2 26,675 kn/m2

13 Beban hidrostatis Parameter Desain

14 Beban hidrostatis Parameter Desain

15 Parameter Desain Beban Hidup Udl = 9,35Kn/m 2 Kel = 114,4 Kn/m Beban Mati Aspal = 1,86Kn/m 2 Bekisting = 0,91 Kn/m 2 Ballast = 1250kg/m2

16 Preliminary Design Dilakukan uji numerik kembali pada model SFT full scale, dikarenakan model acuan dan model uji buatan BPPT memiliki struktur sedikit berbeda

17 Preliminary Design Data struktur SFT memakai data acuan dari BPPT dalam pembuatan model, yaitu sebagai berikut (mutu baja BJ55): Balok Memanjang WF (Wide Flange) 250 x 125 x 5 x 8 Balok Melintang WF 300 x 200 x 8 x 12 Pengaku melintang besar tiap jarak 3m direncanakan dengan profil WF Pengaku melintang kecil diantara pengaku melintang besar tiap jarak 1m direncanakan dengan WF Pengaku memanjang direncanakan dengan profil WF tiap sudut Dinding baja yang digunakan adalah setebal 5cm.

18 Preliminary Design Data dari kabel strand adalah sebagai berikut : Sistem kawat untaian (strand) ganda VSL Diameter nominal 0,6 inch 15,24 mm Luas penampang nominal = 140 mm 2 Modulus elastisitas = 1,9 x 10 6 kg/cm 2 Tegangan putus (f pu ) = kg/cm 2 = 1860 MPa Kuat leleh (f py ) sebesar 1676 Mpa Dengan 58 strand kabel, luas nominal kabel adalah 80,857 cm 2.

19 Rasio Gaya Apung Kontrol Rasio Fasilitas SFT Berat Sendiri Panjang Jumlah Berat Total Balok memanjang 0,26 kn/m 122,72 m 3 94,617 kn Balok melintang 0,57 kn/m 3,2 m ,056 kn Plat kendaraan 2316,95 kn 122,72 m ,954 kn Berat tunnel 4635,58 kn 122,72 m ,585 kn Berat Ballast 12,50 kn/m2 122,72 m ,800 kn Beban UDL 56,13 kn/m 122,72 m ,171 kn Beban KEL 114,40 kn/m 3,2 m 1 475,904 kn Total 19429,087 kn Total Buoyancy 24216,496 kn ratio ( no traffic loads ) 2,0 ratio ( with traffic loads ) 1,2 Rasio gaya apung 1,2 OK!!

20 Hasil Running SAP2000 Tabel tegangan dinding KOMBINASI Kombinasi 1 (D+HS+W) Kombinasi 2 (D+L+HS+W) Tegangan (Mpa) Tegangan ijin (Mpa) Keterangan S11-178, OK S22-72, OK S12 69,4 374 OK S11-166, OK S22-65, OK S12 63, OK Tabel tegangan kabel KOMBINASI GAYA Gaya (ton) Tegangan (Mpa) Tegangan ijin (Mpa) Kombinasi , , Kombinasi -2 96, ,

21 Analisa Pemodelan Struktur

22 Analisa Pemodelan Struktur Pada pemodelan ini di buat 5 macam perletakan: Perletakan ujung bebas Perletakan sendi melingkar penampang Perletakan sendi Y-Z melingkar penampang Perletakan sendi di tengah penampang Perletakan sendi Y-Z di tengah penampang

23 Analisa Pemodelan Struktur

24 Analisa Pemodelan Struktur Dari 5 macam perletakan itu, setiap perletakan memodelkan model berikut: Memodelkan sling sebagai frame release M2-2 dan M3-3 Memodelkan sling sebagai cable tanpa initial tension dan dengan beban gelombang linear. Memodelkan sling sebagai cable tanpa initial tension dan dengan beban gelombang non-linear. Memodelkan sling sebagai cable dengan initial tension dan dengan beban gelombang linear. Memodelkan sling sebagai cable dengan initial tension dan dengan beban gelombang non-linear.

25 Analisa Pemodelan Struktur K1 - K4 K5 - K8 K9 - K12 A B C D K1 K2 K5 K6 K12 K11 K3 K4 konfigurasi kabel A K7 K8 konfigurasi kabel B K9 K10 konfigurasi kabel D

26 Analisa Pemodelan Struktur

27

28

29 Analisa Pemodelan Struktur Tabel Gaya Aksial Sling Pada Model SFT Ujung Bebas Gaya Aksial (kg) jenis model analisa K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 Hasil model BPPT, free floating 5,622 0,973 0,709 0,203 5,261 1,984 0,116 1,425 1,555 2,935 2,135 3,814 Frame, momen release, linear 6,690-4,880 7,260-8,350 9,510 1,210 6,880-1,700 6,730-3,560-1,140 7,330 Cable, no initial tension, linear 11,010 5,610 10,180 4,480 10,120 5,370 9,050 4,300 8,910 4,210 5,200 9,970 Cable, no initial tension, non-linear 8,870 5,610 38,650 4,480 5,370 5,370 6,100 4,300 6,500 4,210 5,200 5,200 Cable, initial tension, linear 8,150 1,090 7,860-3,450 7,620-1,810 7,000-2,410 7,020-2,300-1,700-7,660 Cable, initial tension, non-linear 6,030 2,790 36,460 2,200 2,900 2,900 4,080 2,300 4,640 2,360 2,980 2,980

30 Analisa Pemodelan Struktur Tabel Gaya aksial Sling pada model dengan perletakan ujung sendi melingkar Gaya Aksial (kg) jenis model analisa K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 Hasil model BPPT, sendi Y-Z 3,499 0,922 0,240 0,148 3,056 2,536 0,696 0,744 0,916 1,835 0,987 0,787 Frame, momen release, linear 6,860-0,410 7,560-3,170 7,710-1,020 7,200-3,860 6,560-3,820-1,210 7,320 Cable, no initial tension, linear 0,980 0,380 1,340 0,310 1,410 0,510 2,000 0,440 2,530 0,610 0,710 1,850 Cable, no initial tension, non-linear 1,050 0,380 1,490 0,310 1,510 0,510 2,220 0,440 2,800 0,610 0,710 1,960 Cable, initial tension, linear 0,770-0,440 1,160-0,910 1,140-0,660 1,750-1,370 2,220-1,640-0,790 1,520 Cable, initial tension, non-linear 2,380 1,160 2,800 0,710 2,710 0,890 3,360 0,200 3,760 0,290 0,680 3,010 *K3 dan K4 mengalami kerusakan sehingga buruk dalam pembacaan

31 Analisa Pemodelan Struktur

32 Kesimpulan Karakteristik Gelombang unbreaking wave. Perhitungan beban gelombang dari SAP2000 memakai teori linear airy. variasi pembebanan pada analisa model BPPT hanya satu yaitu kombinasi beban mati, beban gelombang dan beban hidrostatis. Penyekalaan data dapat dilakukan secara langsung atau dengan menyekalakan parameter dan kemudian dihitung seperti model full scale. Pemodelan kabel dengan menggunakan section frame menghasilkan gaya aksial tekan dan tarik, yang otomatis berbeda dengan hasil uji BPPT yang semuanya tarik. Pemodelan kabel menggunakan section cable tanpa diberi initial tension menghasilkan hanya gaya tarik pada semua sling, namun memiliki perilaku deformasi yang tidak wajar. Pemodelan cable dengan initial tension dan beban gelombang linear menghasilkan gaya aksial tekan dan tarik. Pemodelan cable dengan initial tension dan beban gelombang non-linear static menghasilkan gaya aksial tarik saja. Untuk perletakan ujung free floating, model kabel dengan section cable yang telah diberi initial tension dan dengan beban gelombang non-linear memiliki hasil yang paling mendekati dengan uji model BPPT Untuk perletakan ujung jepit Y-Z, model kabel dengan section cable yang telah diberi initial tension, beban gelombang nonlinear dan perletakan sendi melingkar, memiliki hasil yang paling mendekati dengan uji model BPPT jenis model analisa Gaya Aksial (kg) min max Hasil model BPPT, free floating 0,116 5,622 Cable, initial tension, non-linear 2,300 6,030 kesalahan 2,184 0,408 rasio kesalahan 0,950 0,068 rata-rata 0,509 jenis model analisa Gaya Aksial (kg) min max Hasil model BPPT, free floating 0,696 3,499 Cable, initial tension, non-linear 0,200 3,760 keslahan 0,496 0,261 rasio kesalahan 0,713 0,069 rata-rata 0,391

33 SEKIAN Terima Kasih