JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 1 Modifikasi Struktur Jetty Dermaga PT. Petrokimia Gresik dengan Metode Beton Pracetak Peri S. Made, Irawan. Djoko dan Untung. Djoko Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: made.peri.mp@gmail.com, djoko_i@ce.its.ac.id dan djoko@ce.its.ac.id Abstrak Dalam pengerjaan pembetonan upper structure dermaga yang mana pengerjaannya di laut dengan tingkat kesulitan yang relatif tinggi membutuhkan metode yang inovatif dan solutif untuk meningkatkan efisiensi kerja yang lebih lebih tinggi tanpa mengurangi mutu yang telah direncanakan. Pemilihan metode beton pracetak merupakan salah satu alternatifuntuk pengerjaan pembetonan upper structure dermaga. Pada prinsipnya penggunaan metode beton pracetak ini adalah memindahkan sebagian besar pekerjaan pembetonan yang dilakukan di laut menjadi di darat. Tugas akhir ini membahas mengenai modifikasi struktur dermaga PT. Petrokimia Gresik dengan metode beton pracetak pada elemen pelat, balok dan pile cap, sedangkan untuk pondasi tiang menggunakan tiang pancang baja. Metode beton pracetak yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah half slab, u-shell beam dan pile cap pracetak. Dari hasil analisa yang dilakukan penulis, didapat kesimpulan biaya yang diperlukan untuk jetty dermaga eksisting adalah Rp. 102.495.269.312,00, untuk jetty dermaga eksisting penyamaan safety factor pondasi (SF = 3) adalah Rp. 136.344.750.283,54 dan biaya untuk jeety dermaga hasil modifikasi penulis adalah 134.861.585.580,01. Dengan data tersebut maka dengan safety factor yang sama (SF = 3) jetty modifikasi memerlukan biaya yang lebih murah dibandingkan jetty dermaga eksisting. Kata Kunci Beton pracetak, Half slab, Pile cap pracetak, U- shell beam, Jetty Dermaga. I. PENDAHULUAN ERMAGA merupakan salah satu fasilitas pelabuhan, Ddimana mempunyai fungsi sebagai sarana tambatan bagi kapal bersandar untuk bongkar/muat barang maupun penumpang. Selain itu di dermaga juga dilakukan kegiatan untuk mengisi bahan bakar untuk kapal, air bersih, saluran untuk air kotor/limbah yang akan diproses lebih lanjut di pelabuhan. Tipe konstruksi dermaga dibagi menjadi 2 (dua) kelompok yaitu konstuksi dinding terbuka ( open pier ) dan konstruksi dinding tertutup ( kade atau vertical wall / quay wall ). Dermaga quay wall terdiri dari struktur yang sejajar pantai, berupa tembok yang berdiri diatas pantai, konstruksi sheet pile baja/beton atau caisson beton. Dermaga quay wall biasanya dibangun pada pantai yang tidak landai shingga kedalaman yang diinginkan tidak terlalu jauh dari garis pantai. Sedangkan dermaga dengan konstruksi open pier dikenal juga sebagai jetty pier merupakan bangunan dermaga yang didukung tiang pancang yang menonjol di atas tanah dasar laut hingga di bawah balok atau poer. Struktur open pier dibedakan antara yang seluruhnya ditopang tiang pancang tegak dan kombinasi tiang antara tiang pancang tegak dan miring. Untuk jetty pier dalam pengerjaan pembetonan upper structure dermaga yang mana pengerjaannya dilakukan di la \ut dengan tingkat kesulitan yang relatif tinggi membutuhkan cara yang inovatif dan solutif untuk meningkatkan efisiensi kerja yang lebih tinggi tanpa mengurangi mutu yang telah direncanakan. Dengan kondisi seperti itu maka pemilihan metode beton pracetak merupakan salah satu alternatif untuk pengerjaan pembetonan upper structure dermaga. Metode ini cukup efisien dan kualitas mutunya lebih terkontrol kesesuaian dengan perencanaan.pada prinsipnya penggunaan metode beton pracetak ini adalah memindahkan sebagian besar pekerjaan pembetonan yang dilakukan di laut menjadi di darat. Berdasarkan pada permasalahan di atas, maka dalam tugas akhir ini penulis memodifikasi jetty yang telah dibangun dengan sistem beton pracetak. Struktur jetty yang diajadikan obyek dalam tugas akhir ini adalah jetty pada dermaga PT. Petrokimia Gresik. Jetty di dermaga PT. Petrokimia Gresik dibangun dengan sistem beton pracetak pada pelat dan balok dermaga. Sistem pelatnya adalah pelat half slab dan balok pracetak biasa. Dengan memakai beban dermaga yang sama penulis akan memodifikasi metode pengerjaan dermaga dengan sistem pracetak half-slab, balok u-shell, pile cap pracetak dan tiang pancang pracetak untuk dibandingkan anggaran yang dibutuhkan dalam pembangunan dermaga tersebut sesuai dengan HSPK yang berlaku. Tujuan yang hendak dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah Tujuan umum : Merencanakan struktur jetty pada dermaga PT. Petrokimia Gresik dengan metode beton pracetak (halfslab, u-shell beam, pile cap precat dan tiang pancang). Rincian tujuan : 1. Dapat merencanakan struktur bawah ( pile cap dan pondasi tiang pancang) yang kuat untuk menopang dermaga PT. Petrokimia Gresik. 2. Dapat menentukan dimensi dari elemen beton pracetak (half slab, u-shell beam, pile cap pracetak dan tiang pancang pracetak). 3. Dapat menghitung kekuatan elemen beton pracetak (half slab, u-shell beam dan pile cap pracetak) pada proses pengangkatan, pengangkutan,dan overtopping.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 2 4. Dapat menghitung kekuatan struktur jetty saat monolit untuk menahan beban gravitasi dan beban lateral. 5. Dapat menentukan sambungan tiang pancang dengan pile cap, balok pile cap balok, pelat balok pelat dan pelat dengan pelat. 6. Dapat membuat gambar teknik dari hasil perhitungan perencanaan. 7. Dapat menghitung RAB untuk pembuatan dermaga PT.Petrokimia dengan system beton pracetak. Untuk menghindari penyimpangan pembahasan dari masalah yang telah diuraikan diatas, maka dalam Tugas Akhir ini diperlukan pembatasan masalah yang meliputi : 1. Tidak mengevaluasi layout dan alinyemen jetty pada dermaga PT. Petrokimia Gresik, sehingga tetap menggunakan layout dermaga yang sudah ada. 2. Tidak mengevaluasi dimensi jetty pada dermaga (panjang dan lebar jetty ). 3. Data denah pembalokan jetty memakai denah eksisting dari jetty dermaga PT. Petrokimia Gresik. 4. Data tanah, angin, gelombang, arus, pasang surut, kapal, gempa serta peta bathymetri memakai data hasil survei oleh PT. Hutama Karya selaku kontraktor pembangunan dermaga PT. Petrokimia Gresik. II. URAIAN PENELITIAN Tahapan dalam pengerjaan tugas akhir Modifikasi Struktur Dermaga PT. Petrokimia Gresik dengan Metode Beton Pracetak (half-slab, u-shell beam, pile cap pracetak dan tiang pancang pracetak) adalah sebagai berikut A. Pengumpulan Data Pada tahap ini penulis mengumpulkan terlebih dahulu datadata yang akan digunakan sebagai acuan dalam perencanaan.data yang diperlukan antara lain data dermaga eksisting, data tanah, data angin, data arus, data gempa dan data kapal. B. Pembebanan Jetty Pembebanan untuk perencanaan pelat, balok dan pile cap pada jetty mengacu pada OCDI ( The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan), sedangkan untuk perencanaan pondasi tiang mengacu pada RSNI T-02-2005. Beban pada jetty antara lain berat sendiri struktur, beban hidup, beban tumbukan kapal, beban fender, beban boulder dan beban fender. C. Pemodelan Jetty pada Program Bantu Untuk memudahkan perhitungan gaya dalam yang bekerja pada struktur jetty digunakan program bantu anaslisa stuktur. Pemodelan jetty pada program bantu dapat dilihat pada gambar 1. Gambar 1. Pemodelan jetty pada program bantu analisa struktur. D. Perencanaan Struktur Atas Jetty Pada perencanaan struktur atas jetty, merencanakan dimensi dan tulangan dari pelat dan balok berdasarkan gaya hasil analisa model dengan program bantu. Untuk perencanaan pelat, direncanakan dengan sistem pelat satu arah dimana perencanaannya mengacu pada SNI 03-2847-2002 pasal 11.5.2.1 Untuk perencanaan tulangan balok mengacu pada SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.4.1 E. Perhitungan Daya Dukung Tanah Pada perhitungan daya dukung tanah dengan pondasi tiang pancang menggunakan metode Luciano Decourt Q l = Q p + Q s (1) Q l = daya dukung tanah maksimum (ton) Q p = resistance ultime di dasar pondasi (ton) Q s = resistance ultime akibat lekatan lateral (ton) Q p = q p A p = (N p k) A p (2) N p = harga rata-rata SPT sekitar 4B diatas dan dibawah dasar tiang K = koefisien karakteristik tanah - 12 t/m 2 = untuk lempung - 20 t/m 2 = untuk lanau berlempung - 25 t/m 2 = untuk lanau berpasir - 40 t/m 2 = untuk pasir Ap = luas penampang dasar tiang (m 2 ) q p = tegangan ujung tiang (t/m 2 ) Q s = q s A s (3) Dimana: q s = tegangan akibat lekatan lateral (t/m 2 ) A s = luas selimut tiang yang terbenam (m 2 )
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 3 F. Kontrol Stabilitas Pondasi Tiang Pondasi tiang dikontrol stabilitasnya terhadap gaya aksial dan gaya lateral. Untuk kontrol gaya aksial, kapasitas tiang dengan nilai SF=2 harus lebih besar dibandingkan denga gaya aksial yang bekerja. Perumusan kapasitas aksial tiang adalah sebagai berikut 2 EI min Qv = ( π (4) Z e) 2 f + dimana : Qv = Kapaitas aksial tiang E = Modulus elastisitas tiang I = Inersia penampang tiang Untuk kontrol gaya lateral, kapasitas tiang dengan nilai SF=2 harus lebih besar dibandingkan dengan gaya lateral yang bekerja. Perumusan kapasitas lateral tiang adalah sebagai berikut Q H = 2Mu (e+zf) (5) Mu = σ u Z dimana : Q H = Kapasitas lateral tiang σ u = Tegangan ultimate tiang Z = Section modulus G. Perencanaan Elemen Pracetak Pada perencanaan elemen przcetak menggunakan mutu beton f c = 35 MPa dan mutu tulangan fy = 490 MPa Half Slab adalah pelat yang menggunakan beton pracetak sebagai dasarnya dan beton konvensional sebagai topping/penutupnya..half slab yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah half slab dengan permukaan rata seperti pada gambar 2 Gambar 3. Perspektif balok U Shell Gambar 4.Desain penampang balok U-Shell H = Tinggi balok B = Lebar balok h 1 = Tinggi balok U-Shell h 2 = Tinggi overtopping = tinggi pelat b = Lebar bagian dalam balok U-Shell t 1 = Tebal dasar balok U-Shell t 2 = Tebal lapisan atas dinding balok U-Shell t 3 = Tebal lapisan bawah dinding balok U-Shell m : h1 = Kemiringan permukaan dinding dalam balok U- Shell Pile cap pracetak berbentuk selimut pile cap dengan ketebalan tertentu, didalamnya talah dipasang tulangan untuk menahan tekanan beton lateral pada saaat pengecoran (overtopping).bentuk pile cap dapat dilihat pada gambar 5 Gambar 2.Half Slab dengan permukaan rata Balok U-Shell adalah balok yang menggunakan beton pracetak sebagai wadahnya dan beton konvesional sebagai isinya. Bentuk wadahnya menyerupai huruf U dimana sudah terpasang tulangan lentur dan geser pada balok serta tulangan untuk pengangkatan.balok U-shell yang digunakan dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4 Gambar 5.Desain bentuk pile cap pracetak
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 4 H. Perencanaan Sambungan Elemen Pracetak Sambungan yang digunakan adalah sebagai berikut : a. Sambungan antar pelat pracetak Gambar 6. Desain sambungan antar pelat pracetak b. Sambungan antar pelat pracetak - balok praccetak pelat pracetak Gambar 7. Desain sambungan pelat pracetak balok pracetak pelat pracetak c. Sambungan balok pracetak pile cap pracetak balok pracetak dan tiang pancang III. HASIL PERENCANAAN Berdasarkan perhitungan pada bab bab sebelumnya diperoleh kesimpulan sebagai berikut : A. Struktur Jetty Dermaga PT. Petrokimia Gresik dengan spesifikasi : - Tebal pelat : 500 mm - Dimensi balok : 700 x 1600 mm2 - Dimensi pile cap : 3 x 3 x 1,5 m3 - Diameter tiang pancang : 1.500 mm - Panjang tiang perlu : 55,5 m B. Dimensi Pracetak a. Pelat pracetak Spesifikasi dari pelat pracetak adalah sebagai berikut : - Tebal pracetak : 350 mm - Tebal pelat : 500 mm - Tulangan tumpuan : D19-300 mm - Tulangan lapangan : φ 14 125 mm Gambar 8. Desain sambungan balok pracetak - pile cap pracetak balok pracetak dan tiang pancang I. Metode Pelaksanaan Analisa kekuatan elemen pracetak dilakukan saat pengangkatan umur 3 hari, penumpukan umur 3 hari dan pengecoran kembali 14 hari dengan ketentuan persyaratan yang dipakai adalah : M y σ = fr I (6) σ = Tegangan ijin M = Momen yang terjadi akibat beban saat pengangkutan dengan faktor kejut 1,5 I = Inersia penampang y = Jarak lapisan luar ke garis titik berat penampang fr = Syarat batas retak Gambar 9. Pelat Pracetak b. Balok Pracetak Spesifikasi dari balok pracetak adalah sebagai berikut : - Tinggi balok : 1600 mm - Lebar balok : 700 mm - Tulangan tumpuan atas : 16 D 25 - Tulangan tumpuan bawah : 9 D 25 - Tulangan lapangan atas : 9 D 25 - Tulangan lapangan bawah : 14 D 25 - Tulangan geser : φ12 150 - Tulangan torsi : 8 D 25 J. Perhitungan Rencana Anggaran Biaya Tahap akhir dari pengerjaan tugas akhir ini adalah penyusunan biaya yang diperlukan untuk pembangunan dermaga PT. Petrokimia Gresik dengan metode beton pracetak menggunakan Harga Satuan Pokok Kegiatan ( HSPK ) yang berlaku.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 5 Spesifikasi dari pondasi tiang pancang baja adalah sebagai berikut : - Mutu baja : BJ 50 - Diameter luar tiang : 1500 mm - Tebal tiang : 15 mm Beban aksial maksimum yang bekerja pada tiang adalah 1813,95 ton, maka kedalaman yang dibutuhkan dengan daya dukung tanah yang memenuhi adalah 39m sesuai pada tabel 1 Daya dukung tanah (Q L ) sesuai dengan persamaan (1). Tabel 1 Daya dukung tanah Gambar 10. Balok Pracetak c. Pile Cap Pracetak Spesifikasi dari pile cap pracetak adalah sebagai berikut : - Lebar pile cap : 3000 mm - Panjang pile cap : 3000 mm - Tinggi pile cap : 1500 mm - Tulangan lentur arah x : D25 300 mm - Tulangan lentur arah y : D25 300 mm - Tulangan geser : D25 250 mm Kedalaman Qp Qs Q L µq L m (ton) (ton) (ton) (ton) 1 25.24494 0 25.24494 22.08932 2 26.50719 0 26.50719 23.19379 3 27.48894 0 27.48894 24.05282 4 28.27433 0 28.27433 24.74004 5 28.91693 0 28.91693 25.30232 6 29.45243 0 29.45243 25.77088 7 30.72115 0 30.72115 26.88101 8 35.07105 0 35.07105 30.68717 9 40.50842 0 40.50842 35.44487 10 43.22711 0 43.22711 37.82372 11 45.94579 0 45.94579 40.20257 12 48.66448 0 48.66448 42.58142 13 51.38316 0 51.38316 44.96027 14 54.10185 0 54.10185 47.33912 15 56.82054 0 56.82054 49.71797 16 74.492 0 74.492 65.1805 17 98.96017 0 98.96017 86.59015 18 137.0218 0 137.0218 119.8941 19 180.5207 0 180.5207 157.9557 20 228.6415 0 228.6415 200.0613 21 278.6653 0 278.6653 243.8321 22 335.7577 0 335.7577 293.788 23 701.7608 18.45686 720.2177 630.1905 24 834.9764 43.4587 878.4351 768.6307 25 977.7074 71.27488 1048.982 917.8595 26 1125.196 101.1593 1226.355 1073.061 27 915.8573 132.2087 1048.066 917.0578 28 1044.995 165.6068 1210.602 1059.277 29 1155.442 201.3565 1356.798 1187.198 30 1257.392 240.1573 1497.55 1310.356 31 1342.351 280.6228 1622.974 1420.102 32 1420.513 322.0132 1742.527 1524.711 33 1491.879 365.0138 1856.893 1624.781 34 1559.846 411.7903 1971.636 1725.182 35 1091.507 458.7286 1550.236 1356.456 36 1119.728 505.7964 1625.524 1422.334 37 1141.576 552.9694 1694.546 1482.727 38 1161.604 600.229 1761.833 1541.604 39 1182.883 647.5608 1830.444 1601.639 40 1201.659 694.9534 1896.613 1659.536 Gambar 11. Pile Cap Pracetak C. Dimensi Pondasi Tiang
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 6 D. Model Sambungan dari gambar diatas dermaga hasil modifikasi lebih mahal dibandingkan dengan anggaran biaya yang diperlukan dalam dermaga eksisting dengan nilai safety factor pada pondasinya dua. Namun bila demaga eksisting dikonversikan ke safety factor pondasinya tiga maka dermaga modifikasi memiliki biaya yang lebih murah. Gambar 12. Sambungan Pelat Balok Pile Cap Tiang Pancang E. Kontrol Struktur a. Kontrol Kapasitas Aksial Maksimum Tiang Sesuai dengan persamaan (4) didapat kapasitas aksial tiang sebesar 1.800 ton dan beban yang bekerja 785 ton. Dengan demikian didapatkan nilai SF = 2,29, sehingga tiang pancang dapat merima beban aksial dari struktur jetty. b. Kontrol Kapasitas Lateral Maksimum Tiang Sesuai dengan persamaan (4) didapat kapasitas lateral tiang sebesar 42,835 ton dan beban yang bekerja 20,09 ton. Dengan demikian didapatkan nilai SF = 2,13, sehingga tiang pancang dapat merima beban lateral dari struktur jetty. c. Kontrol Retak Dari hasil perencanaan retak yang terjadi adalah 0,2 mm lebih kecil dari retak ijin pada SNI 03-2847-2002 pasal 12.6.4 yaitu sebesar 0,3 mm UCAPAN TERIMA KASIH Penulis P.S. mengucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa, kedua orang tua, keluarga besar, dosen dan karyawan Teknik Sipil FTSP ITS, sahabat, saudara SIPIL 2009 dan semua pihak yang ikut andil dalam terbentuknya hasil penulisan tugas akhir ini.atas semua pertolongan, bantuan, bimbingan baik dalam bentuk iman, keyakinan, doa, materi maupun moril yang telah diberikan kepada penulis sehingga penelitian tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan cukup baik. DAFTAR PUSTAKA [1] ACI 318-05.Appendix D. Chapter 5.2 [2] Badan Standarisasi Nasional.1971. Pereturan Beton Bertulang Indonesia. Bandung, Indonesia. [3] Badan Standarisasi Nasional.2002. Tentang Beton Pracetak. Bandung, Indonesia. [4] Bogazici dan Kocaeli University.2006. Ductile Connections in Precast Concrete Moment Resisting Frames. PCI Journal [5] Elliot, Kim.2002. Precast Concrete Struktures.Great Britain : Butterworth-Heineman. [6] Gibb,A.G.F.John Wiley and Son. 1999. Off-Site fabrication. New York. USA [7] Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan. The Overseas Coastal Area Development Institut of Japan (OCDI). Kasumigaki, Chiyoda-ku, Tokyo, 100-0013, Japan. [8] Wahyudi, Herman. 2012. Daya Dukung Pondasi Dangkal. Surabaya, ITS Press. [9] C. J. Kaufman, Rocky Mountain Research Lab., Boulder, CO, komunikasi pribadi, (1995, May). F. Rencana anggaran biaya yang diperlukan Dari hasil perhitungan, diperlukan biaya sebesar Rp. 11.093.895.138,05 untuk struktur atas jetty dermaga dan Rp. 123.767.690.441,96 untuk struktur bawah jetty. Sehingga toatal biaya yang diperlukan adalah Rp. 134.861.585.580,01 G. Perbandingan RAB yang diperlukan antara dermaga eksisting dengan dermaga modifikasi Perbandingan rencana anggaran biaya dermaga eksisting dan dermaga hasil modifikasi dapat dilihat pada gambar 13. Rp140,000,000,000.00 Rp120,000,000,000.00 Rp100,000,000,000.00 Rp80,000,000,000.00 Rp60,000,000,000.00 Rp40,000,000,000.00 Rp20,000,000,000.00 Rp- 1 2 3 Gambar 13. Diagram rekapitulasi keseluruhan biaya. Banguna n Atas 1. Eksistin g SF 2 2. Eksistin