analisis struktur eksisting dermaga

4 - 1

Bab

4

4 Analisis Struktur Dermaga Eksisting

Penanganan Kerusakan Dermaga Studi Kasus Dermaga A – I Pelabuhan Palembang

4.1 Umum

Analsis struktur dermaga eksisting dengan menggunakan perangkat lunak Structural Analysis Program (SAP) 2000. Untuk mengetahui kehandalan struktur dermaga eksisting terhadap beban-beban operasional. Elemen struktur yang rusak tentunya mengalami pengurangan kekuatan. Perlu dilakukan estimasi seberapa besar pengurangan kekuatan yang terjadi dengan mengacu pada standar yang berlaku (jika ada) atau dengan melakukan judgment dikaitkan dengan seberapa parah kerusakan yang terjadi.

SAP2000 memiliki kemampuan untuk memodelkan struktur portal 2 dimensi maupun 3 dimensi berdasarkan metode analisis linear dan non linear pada kondisi beban statis dan dinamis. Selain itu SAP2000 memiliki antarmuka pengguna grafis (Graphical User Interface/GUI) yang memungkinkan penyusunan model lebih interaktif.

Analisis struktur Dermaga A - I Pelabuhan Palembang dilakukan dalam 2 tahap:

1. Tahap pertama adalah analisis struktur untuk kondisi yang ada (eksisting), tujuannya adalah untuk mencari gaya-gaya dalam yang bekerja sebagai akibat adanya gaya-gaya operasional dan gaya lingkungan yang bekerja.

2. Tahap kedua adalah pengecekan kapasitas penampang berdasarkan data properti mekanik yang diperoleh dari survei material & struktur dermaga.

Input yang diperlukan berupa geometri struktur eksisting dan properti mekanik dari struktur dermaga eksisting diperoleh dari hasil survei kondisi alinyemen dermaga dan survei material & struktur dermaga.

4.2 Model Struktur Dermaga A – I

Langkah awal melakukan analisis struktur dengan SAP2000 adalah membuat model struktur. Model struktur untuk Dermaga A - I dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Bagian 1, sepanjang 280 meter : Dermaga A-G.

2. Bagian 2, sepanjang 100 meter : Dermaga H.

3. Bagian 3, sepanjang 100 meter : Dermaga I.

Sketsa layout Dermaga A - I Pelabuhan Palembang dapat dilihat pada Gambar 4.1.

4 - 2

Gam

bar

4.1

P

embag

ian m

odel

str

ukt

ur

Der

mag

a A –

I.

4 - 3

Komponen struktur yang dimodelkan dalam SAP2000 adalah balok, dan tiang pancang. Komponen struktur yang letaknya paling atas adalah pelat lantai. Pelat lantai ditopang oleh balok melintang dan memanjang, sedangkan balok melintang dan memanjang ditopang oleh tiang pancang. Komponen struktur poer (pile cap) tidak dapat dimodelkan dalam peragkat lunak SAP2000.

Asumsi penjepitan diperoleh dari kebiasan yang biasa digunakan yaitu panjang tiang pancang di atas mudline ditambah 4 meter.

Adapun kriteria kapal yang dilayani adalah sebagai berikut :

• Ukuran kapal yang dilayani : 10.000 DWT

• Draft maksimum kapal : -7,00 m LWS

• Length Over All : 137 m

• Overall Width : 19,9 m

4.3 Beban Operasiona & Beban Lingkungan

4.3.1 Beban Hidup

Beban hidup yang biasa bekerja pada dermaga sehari-hari adalah 2,5 ton/m2. Beban ini merupakan beban merata diseluruh lantai dermaga. Beban merata pada lantai dermaga didistribusikan ke balok melintang dan memanjang seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Distribusi beban hidup pada balok.

Selain beban merata, struktur juga menerima beban terpusat akibat truck dan crane. Truck yang digunakan merupakan truck dengan berat 26 ton ketika kondisi penuh. Sementara mobile crane yang digunakan memiliki bobot 50 ton.

Gambar 4.3 Truck 26 ton.

4 - 4

Gambar 4.4 Crane 50 ton.

Beban truck sebesar 26 ton dibagi kedalam 4 titik roda, sehingga masing-masing roda menanggung beban sebesar 6,53 ton. Beban mobile crane sebesar 50 ton dibagi kedalam 6 titik roda, sehingga masing-masing roda menanggung beban sebesar 8,26 ton.

4.3.2 Beban Berthing

A. Prosedur Perhitungan

Gaya berthing adalah gaya yang diterima dermaga saat kapal sedang bersandar pada dermaga. Gaya maksimum yang diterima dermaga adalah saat kapal merapat ke dermaga dan membentur dermaga pada sudut 10° terhadap sisi depan dermaga (The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan, 2002). Gaya benturan diterima dermaga dan energinya diserap oleh fender pada dermaga. Besar energi tersebut dapat dihitung sesuai dengan ketentuan The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan (OCDI), 2002 sebagai berikut:

2

2s

e m s cM VE C C C C⋅

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ........................................................................(4.1)

dimana :

E = Energi berthing (kNm).

Ms = Massa kapal (ton).

V = Kecepatan kapal saat membentur dermaga (m/s).

Ce = Koefisien eksentrisitas.

Cm = Koefisien massa virtual.

Cs = Koefisien kekasaran (nilai standar 1).

Cc = Koefisien konfigurasi penambatan (nilai standar 1).

4 - 5

Gambar 4.5 Berthing kapal.

• Koefisien Eksentrisitas (Ce)

Koefisien eksentrisitas adalah koefisien yang mereduksi energi yang disalurkan ke fender.

21

1eC

lr

=⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠

....................................................................................... (4.2)

Jarak l ditentukan dari :

1 (0,5 ) cosl ek Lppα θ= − ........................................................................ (4.3)

2 0,5 (1 ) cosl e k Lppα θ= + − .................................................................... (4.4)

r adalah jari-jari girasi, ditentukan dengan :

( )br C Lpp= +0,19 0,11 .......................................................................... (4.5)

Dimana :

LefLpp

α = ............................................................................................. (4.6)

Catatan : Lef adalah panjang bagian kapal yang mengalami kontak dengan fender besarnya antara 0,33 sampai dengan 0,5 Lpp.

cose

Lpp θ=

Jarak Fender .................................................................................. (4.7)

θ = Sudut antara kapal dengan dermaga.

4 - 6

cosk

eLpp θ=

Jarak antara titik kontak kapal dengan fender terdekat ......................... (4.8)

Catatan : nilai dari k berkisar antara 0-1.

Untuk k=0,5 pakai harga l1 atau l2 yang memberikan Ce terbesar.

Untuk k<0,5 pakai harga l1.

Untuk k>0,5 pakai harga l2.

bCLppBd

∇= ........................................................................................ (4.9)

Cb = Koefisien blok.

∇ = Volume air yang dipindahkan oleh kapal (m3).

Lpp = Length between perpendicular.

B = Lebar kapal (m).

d = Draft kapal saat penuh.

• Koefisien Masa Virtual (Cm)

Koefisien masa virtual dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

12m

b

dCC Bπ

= + × ................................................................................... (4.10)

Gambar 4.6 Dimensi-dimensi pokok kapal.

• Koefisien Softness (Cs)

Koefisien softness merupakan koefisien yang mempengaruhi energi bentur yang diserap oleh lambung kapal. Nilai koefisien softness diambil sebesar 1 (OCDI, 2002).

4 - 7

• Koefisien Konfigurasi penambatan (Cc)

Koefisien konfigurasi penambatan merupakan koefisien yang diambil dari efek massa air yang terperangkap antara lambung kapal dan sisi dermaga. Nilai koefisien konfigurasi penambatan bergantung pada jenis struktur derrnaga, adapun besar CC sebagai berikut (OCDI, 2002):

a) Cc = 1 untuk jenis struktur dermaga dengan pondasi tiang.

b) 0,8 < Cc < 1 untuk jenis struktur dermaga dengan dinding penahan.

B. Perhitungan Gaya Berthing Dermaga A - I

Perhitungan gaya berthing Dermaga A – I dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Perhitungan Gaya Berthing

Parameter Nilai Satuan Ukuran Kapal 10.000 DWT Length Overall (Loa) 137 m Molded Breadth (B) 19,9 m Full load draft (d) 8,2 m Length Perpendicular (Lpp) 128 Massa Kapal (Ms) 13996 Ton Sudut Kapal- Dermaga (θ) 10 derajat Kecepatan Berthing (V) 0,075 m/s Volume (∇ ) 13655 m3 Cm 1,99 Cb 0,65 r 30 k 0,50 α 0,5 e 0,03 l2 2 l1 29,5 Ce 0,99 Cs 1 Cc 1 E 77,9 kNm

Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa energi kinetik akibat berthing kapal adalah sebesar 77,9 kNm atau setara dengan 8 tonm. Hasil pengamatan di lapangan vender yang digunakan adalah vender berbentuk “V” dengan tinggi 0,4 m dan panjang 2 m. Untuk mengetahui reaction force yang dihasilkan perhatikan katalog fender di bawah ini.

4 - 8

Tabel 4.2 Persentase Defleksi, Energi, dan Gaya Reaksi pada Fender

Designed 45% Maximum 50%

Reaction Energy

Abs. Hull

Pressure Reaction

Energy Abs.

Force ton

ton.m ton/m2 Force ton

ton.m

V1 34,20 4,56 110,00 46,20 5,36 V2 30,00 4,00 96,00 40,50 4,70 V3 22,50 3,00 72,00 30,40 3,53

1,0

V4 15,00 2,00 48,00 20,30 2,35 V1 51,30 6,84 110,00 69,30 8,04 V2 45,00 6,00 96,00 60,80 7,05 V3 33,80 4,50 72,00 45,60 5,30

1,5

V4 22,50 3,00 48,00 30,50 3,53 V1 68,40 9,12 110,00 92,40 10,70 V2 60,00 8,00 96,00 81,00 9,40 V3 45,00 6,00 72,00 60,80 7,06

2,0

V4 30,00 4,00 48,00 40,60 4,70 V1 85,50 11,40 110,00 116,00 13,40 V2 75,00 10,00 96,00 101,00 11,80 V3 56,30 7,50 72,00 76,00 8,83

2,5

V4 37,50 5,00 48,00 50,80 5,88 V1 103,00 13,70 110,00 139,00 16,10 V2 90,00 12,00 96,00 122,00 14,10 V3 67,50 9,00 72,00 91,20 10,60

3,0

V4 45,00 6,00 48,00 60,90 7,05 V1 120,00 16,00 110,00 162,00 18,80 V2 105,00 14,00 96,00 142,00 16,50 V3 78,80 10,50 72,00 106,00 12,40

3,5

V4 52,50 7,00 48,00 71,10 8,23

Sumber : Katalog produsen.

Dari katalog tersebut dapat dilihat bahwa yang mampu menahan energi sebesar 8 tonm adalah vender 400 x 2000 dengan grade V2. Kolom disebelah kiri menunjukan bahwa saat terjadi defleksi sebesar 45 % akan dihasilkan gaya reaksi sebesar 60 ton.

Sketsa fender yang dimaksud dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Deflection Perfor mance

Rubber Grade

Length m

4 - 9

Gam

bar

4.7

G

ambar

fen

der

.

4 - 10

4.3.3 Gaya Mooring

Mengacu pada OCDI, gaya tarik yang dialami oleh bollard ke semua arah dapat diperoleh dari Tabel 4.3 di bawah.

Tabel 4.3 Gaya Tarik pada Bollard

Ukuran Kapal (GT) Gaya Tarik pada

Bollard (kN)

200 < GT < 500 150 500 < GT < 1.000 250

1.000 < GT < 2.000 250 2.000 < GT < 3.000 350 3.000 < GT < 5.000 350 5.000 < GT < 10.000 500 10.000 < GT < 20.000 700 20.000 < GT < 50.000 1.000 50.000 < GT < 100.000 1.000

Kapal yang dilayani Dermaga A – I, adalah kapal dengan ukuran 10.000 DWT. Untuk mengkonversi satuan DWT menjadi DT bisa digunakan persamaan berikut ini :

log log= +DT 0,55 0,899 DWT ................................................................ (4.11)

3=DT

GT m2,83

........................................................................................(4.12)

Hasil perhitungan diperoleh bahwa 10.000 DWT setara dengan 5.000 GT, sehingga gaya tarik bollard adalah sebesar 500 kN.

4.3.4 Gaya Arus


Untuk mengestimasi gaya arus digunakan persamaan gaya gesek pada persamaan Morison sebagai berikut :

20

12D DF C AU= ρ ....................................................................................(4.13)

Dimana :

FD = Gaya gesek (kN).

CD = Koefisien gesek.

0ρ = Masa jenis air (t/m3).

A = Luas proyeksi objek dalam arah arus (m2).

U = Kecepatan arus (m/s).

Gaya arus bekerja pada tiang pancang yang berada di bawah permukaan air.

Nilai koefisien gesek (CD) sesuai dengan OCDI dapat dilihat pada Tabel 4.4.

4 - 11

Tabel 4.4 Nilai Koefisien Gesek

B. Perhitungan Gaya Arus Dermaga A – I

Pada Dermaga A – I terdapat tiga jenis tiang pancang, antara lain : tiang pancang diameter 0,3 m (persegi), tiang pancang diameter 0,4 m (persegi) dan tiang pancang 0,5 m (bulat). Perhitungan gaya arus untuk ketiga macam tiang pancang dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Perhitungan Gaya Arus Dermaga A - I

Jenis Tiang Pancang CD 0ρ A (m2)

U (m/s)

FD (kN/m)

Persegi 0,4 m 2 1025 0,4 2 1,39 Persegi 0,3 m 2 1025 0,3 2 1,04 Bulat 0,5 m 1 1025 0,5 2 0,87

Gaya arus dikenakan pada tiang pancang merata sepanjang tiang pancang tersebut. Kondisi sebenarnya gaya gesek akibat arus berubah terhadap kedalaman karena besar kecepatan arus berubah terhadap kedalaman. Dalam permodelan diasumsikan bahwa arus seragam terhadap kedalaman, diambil arus maksimum pada permukaan yaitu sebesar 2 m/s.

4 - 12

4.3.5 Gaya Angin


Perhitungan gaya angin mengacu pada SNI 1727-1989 : “Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung”. Untuk menghitung gaya akibat angin dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

212

P AV= ρ ....................................................................................(4.14)

Dimana :

P = Gaya akibat angin (kN/m).

ρ = Masa jenis udara (t/m3).

A = Luas proyeksi objek dalam arah arus (m2).

V = Kecepatan angin (m/s).

B. Perhitungan Gaya Angin Dermaga

Gaya angin yang diperoleh merupakan beban merata yang dikenakan pada balok memanjang sepanjang dermaga. Perhitungan gaya angin adalah sebagai berikut :

Diketahui :

ρ = 1,25 kg/m3

V = 7,2 m/s

A = 4,6 m2

P = = =21.1,25.4,6.7,2 149N 0,149kN

2 ..............................................(4.15)

4.3.6 Beban Gempa


Beban gempa dasar diperhitungkan berdasarkan Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung, Departemen Pekerjaan Umum, 1981. Pendekatan yang dilakukan merupakan analisa beban statik ekivalen.

Gaya gempa struktur dermaga dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

1 tIV = C WR

....................................................................................(4.16)

Dimana

V = Gaya geser horizontal akibat gempa.

C1 = Koefisien gempa dasar yang merupakan fungsi lokasi dan jenis tanah.

I = Faktor kepentingan struktur.

R = Faktor reduksi.

Wt = Berat total struktur.

4 - 13

Gam

bar

4.8

D

aera

h g

empa

Indones

ia.

4 - 14

B. Perhitungan Gaya Gempa

Lokasi studi berada di kota Palembang yang merupakan zona gempa dua. Langkah pertama yang dilakukan adalah mencari perioda getar alamiah dari struktur, perioda getar alamiah struktur dapat dilihat pada Tabel 4.6. Perioda getar diperoleh dengan melakukan analisis struktur dengan SAP2000.

Tabel 4.6 Perioda Alami Struktur

Struktur T (detik) Dermaga A-G (bagian 1) 3,9 Dermaga H (bagian 2) 2,0 Dermaga I (bagian 3) 2,7

Penentuan jenis tanah sesuai dapat dilihat pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7 Jenis-jenis Tanah

Jenis tanah

Kecepatan rambat gelombang geser rata-

rata, sv (m/det)

Nilai hasil Test Penetrasi Standar

rata-rata

N

Kuat geser niralir rata-rata

uS (kPa)

Tanah Keras

sv > 350 N > 50 uS > 100

Tanah Sedang 175 < sv < 350 15 < N < 50 50 < uS < 100

sv < 175 N < 15 uS < 50

Tanah Lunak atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn > 40 % dan Su < 25 kPa

Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi.

Diketahui bahwa rata-rata nilai SPT di lokasi kajian adalah sebesar 37, mengacu pada Tabel 4.7 dapat disimpulkan bahwa tanah di lokasi kajian termasuk kedalam jenis tanah sedang. Untuk tanah sedang waktu getar alami sudut (Tc) adalah sebesar 0,6 detik. Dari Tabel 4.6 diketahui bahwa waktu getar alami struktur (T) lebih besar dari pada waktu getar alami sudut (Tc). Sehingga C1 dapat dirumuskan sebagai berikut :

1ArCT

= ..................................................................................(4.17)

Dimana :

C1 = Koefisien gempa dasar yang merupakan fungsi lokasi dan jenis tanah.

Ar = Pembilang dalam persamaan hiperbola Faktor Respons Gempa C pada Spektrum Respons Gempa Rencana.

T = Perioda alamaiah struktur.

Nilai dari Ar dapat dilihat pada Tabel 4.8.

4 - 15

Tabel 4.8 Spektrum Respons Gempa Rencana

Tanah Keras

Tc = 0,5 det.

Tanah Sedang

Tc = 0,6 det.

Tanah Lunak

Tc = 1,0 det.

Wilayah Gempa

Am Ar Am Ar Am Ar

1

2

3

4

5

6

0,10

0,30

0,45

0,60

0,70

0,83

0,05

0,15

0,23

0,30

0,35

0,42

0,13

0,38

0,55

0,70

0,83

0,90

0,08

0,23

0,33

0,42

0,50

0,54

0,20

0,50

0,75

0,85

0,90

0,95

0,20

0,50

0,75

0,85

0,90

0,95

Berdasarkan jenis tanah sedang dan lokasi studi berada pada zona gempa 2 maka nilai Ar adalah 0,23. Perhitungan gaya gempa untuk tiga bagian permodelan dapat dilihat pada Tabel 4.9. I diambil sebesar 1,5 (bangunan lain) sementara R diambil sebesar 3,5 (rangka pemikul momen).

Tabel 4.9 Perhitungan Beban Gempa

Struktur I R C1 Wt

(kN) Vx

(kN) Vy

(kN) Dermaga A-G (bagian 1) 1,5 3,5 0,059 56781 10,32 478,37 Dermaga H (bagian 2) 1,5 3,5 0,115 27262 36,31 223,94 Dermaga I (bagian 3) 1,5 3,5 0,085 20386 28,62 148,85

4.3.7 Kombinasi Pembebanan

Berikut ini adalah kombinasi pembebanan yang digunakan untuk memperoleh besar gaya struktur yang bekerja pada elemen-elemen struktur :

1. 1,4 DL + 1,4 CR

2. 1,2 DL + 1,6 LL

3. 1,2 DL + 1 LL + 1 EQX + 0,3 EQY

4. 1,2 DL + 1 LL – 1 EQX + 0,3 EQY

5. 1,2 DL + 1 LL + 1 EQX - 0,3 EQY

6. 1,2 DL + 1 LL + 0,3 EQX +1 EQY

7. 1,2 DL + 1 LL - 0,3 EQX + 1EQY

8. 1,2 DL + 1LL + 0,3 EQX - 1EQY

9. 1,2 DL + 1,6 LL + 1,2 CR + 1,2 BRT + 0,8 WNX + 0,8 WNY

10. 1,2 DL + 1,6 LL + 1,2 CR + 1,2 BRT - 0,8 WNX +0,8 WNY

11. 1,2 DL + 1,6 LL + 1,2 CR + 1,2 BRT + 0,8 WNX - 0,8 WNY

12. 1,2 DL + 1,6 LL + 1,2 CR + 1,2 MRNG + 0,8 WNX + 0,8 WNY

13. 1,2 DL + 1,6 LL + 1,2 CR + 1,2 MRNG - 0,8 WNX + 0,8 WNY

4 - 16

14. 1,2 DL + 1,6 LL + 1,2 CR + 1,2 MRNG + 0,8 WNX - 0,8WNY

Keterangan :

DL = Beban mati.

LL = Beban hidup.

CR = Beban arus.

MRNG = Beban mooring.

EQX = Beban gempa tegak lurus alinyemen dermaga.

EQY = Beban gempa sejajar alinyemen dermaga.

WNX = Beban angin tegak lurus alinyemen dermaga.

WNY = Beban angin sejajar alinyemen dermaga.

4.4 Pemodelan Struktur 3D

4.4.1 Dermaga A-G (bagian 1)

Model struktur 3D Dermaga A-G (bagian 1) dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.9 Model Dermaga A – G (bagian 1).

Gaya dalam dermaga A-G (bagian 1) dapat dilihat pada Tabel 4.10.

4 - 17

Tabel 4.10 Gaya Dalam Pemodelan 3D Dermaga A-G (Bagian 1)

P V M Elemen Code

KN KN KN-m B0.4x0.5P-AG10 118,03 375,93 285,91 -370,02 -396,93 -485,40 B0.4x0.5P-AG135 268,11 402,61 427,75 -411,24 -454,95 -526,32 B0.4x0.5P-AG270 268,11 481,59 427,75 -411,24 -468,19 -727,71 B0.55x0.5L-AG10 141,07 446,80 315,77 -350,59 -384,79 -522,89 B0.55x0.5L-AG135 153,83 436,76 303,08 -252,00 -351,28 -486,30 B0.55x0.5L-AG270 44,23 444,33 305,31 -373,11 -351,26 -522,70 B0.75x0.5L-AG10 85,27 247,50 510,58 -278,97 -377,66 -263,25 B0.75x0.5L-AG135 94,93 219,76 498,45 -89,98 -367,18 -301,23 B0.75x0.5L-AG270 170,84 195,83 517,72 -287,04 -412,14 -424,66 B0.75x0.5P-AG10 226,36 302,85 496,09 -3804,63 -326,26 -512,60 B0.75x0.5P-AG135 3499,42 369,88 539,83 -4244,42 -343,85 -538,42 B0.75x0.5P-AG270 853,43 342,64 516,20 -1324,62 -373,89 -798,43 B1.17x0.65P-AG10 5513,38 504,66 880,99 -474,92 -489,49 -839,36 B1.17x0.65P-AG135 5542,51 503,75 870,54 -4574,85 -487,65 -826,21 B1.17x0.65P-AG270 1903,48 601,24 822,73 -1223,33 -564,18 -1175,64 K 0.3-AG 42,12 3,01 7,64 -252,30 -3,07 -8,12 K 0.4-AG-10 2439,05 24,82 193,05 -2483,37 -24,82 -193,07 K 0.4-AG-135 1343,10 77,81 106,81 -1374,75 -13,75 -1198,26 K 0.4-AG-270 6627,08 70,98 659,96 -6732,48 -88,85 -688,12

4 - 18

4.4.2 Dermaga H (bagian 2)

Model struktur 3D Dermaga H (bagian 2) dapat dilihat pada Gambar 4.9.

Gambar 4.10 Model Dermaga H (bagian 2).

Tabel 4.11 Gaya Dalam Pemodelan 3D Dermaga H (Bagian 2)

P V M Elemen Code

KN KN KN-m B0.3x0.65L-H 6,677 200,955 133,3554 -18,092 -188,693 -111,05 B0.3x0.75L-H 6,285 200,955 133,3554 -134,385 -188,693 -111,05 B0.3x0.75P-H 29,209 340,602 108,9915 -21,32 -340,746 -188,757 B0.4x0.65P-H 18,831 340,602 172,9378 -55,939 -340,746 -313,54 B0.4x0.65L-H 10,063 200,955 133,3554 -4,864 -188,693 -111,05 B0.4x0.75L-H 8,395 200,955 133,3554 -22,05 -188,693 -111,05 B0.56x2.2P-H 481,004 340,602 209,6729 -249,897 -340,746 -701,958 B0.67x0.65P-H 72,939 340,602 250,8952 -86,312 -546,228 -280,699 B0.6x0.75P-H 16,181 340,602 108,9915 -13,757 -340,746 -188,757 K0.4 -123,151 3,084 53,695 -2008,93 -8,374 -58,9073 K0.5 -164,368 6,783 78,3376 -2655,25 -11,221 -80,9594

4 - 19

4.4.3 Dermaga I (bagian 3)

Model struktur 3D Dermaga I (bagian 3) dapat dilihat pada Gambar 4.11.

Gambar 4.11 Model Dermaga I (bagian 3).

Tabel 4.12 Gaya Dalam Pemodelan 3D Dermaga I (Bagian 3)

P V M Elemen Code

KN KN KN-m Balok Melintang 3D 100,854 262,672 147,9098 -113,263 -277,97 -383,761 Balok Memanjang 3D 80,764 182,281 131,0175 -74,817 -203,875 -166,189 K0.4 241,933 23,822 185,8523 -1332,45 -25,384 -176,771

4.5 Pengecekan Kapasitas Penampang

4.5.1 Prosedur Pengecekan Kapasitas Penampang

A. Perhitungan Kapasitas Lentur

Berikut ini adalah diagram tegangan dan regangan yang terjadi pada suatu elemen balok.

4 - 20

h

d1

Tulangan Tekan

Tulangan Tarik

es1c2

Cs1

Cc

T=Asfy

d

0.003 0.85fc’

a2=C2ß0.5a2

h

d1

Tulangan Tekan

Tulangan Tarik

es1c2

Cs1

Cc

T=Asfy

d

0.003 0.85fc’

a2=C2ß0.5a2

Gambar 4.12 Diagram tegangan dan regangan balok beton bertulang.

Algoritma perhitungan kapasitas lentur balok secara ringkas adalah sebagai berikut :

1. Menentukan Mu (momen ultimate) baik positif maupun negatif. Mu diperoleh dari perhitungan analisis struktur berdasarkan beban kerja (applied load).

2. Menghitung Mn’ perlu.

Mn’ perlu = uMφ

....................................................................... (4.18)

φ = 0,8 ...................................................................................(4.19)

3. Asumsikan nilai C.

4. Hitung nilai a.

a = β x C .................................................................................(4.20)

Dimana : β = 0,85.

5. Cek apakah tulangan tekan telah leleh atau belum.

1'sC d

Cε −

= ×0,003 ...................................................................(4.21)

Apabila 's yε ε< maka tulangan tekan telah leleh, apabila 's yε ε≥ maka tulangan

tekan telah leleh.

6. Hitung kuat tekan akibat beton (Cc).

'cC fc a b= × × ×0,85

Dimana : fc’ = Mutu beton.

7. Hitung kuat tekan akibat tulangan tekan (Cs). Perhitungan kuat tekan akibat tulangan tergantung pada kondisi tulangan tekan telah leleh atau belum leleh (poin nomor 5).

4 - 21

a. Kondisi Leleh ( 's yε ε≥ )

1s y sC f A= × .......................................................................(4.22)

Dimana : 1sA = Luas tulangan tekan.

fy = Tegangan leleh baja.

b. Kondisi Sebelum Leleh ( 's yε ε< )

1s s sC f A= × .......................................................................(4.23)

Dimana : 1sA = Luas tulangan tekan.

fs = 's sEε × .......................................................(4.24)

Es = Modulus elastisitas baja.

8. Hitung kuat tarik akibat tulangan tarik.

2y sT f A= × ............................................................................(4.25)

Dimana : 2sA = Luas tulangan tarik.


9. Harus dipenuhi persyaratan resultan gaya yang bekerja adalah sama dengan nol ( 0H =∑ ). Sehingga :

c sT C C= + ...........................................................................(4.26)

c sT C CT

− +≤ 0,02 ............................................................(4.27)

Apabila persamaan (4.27) maka kembali ke poin 3 kemudian ulangi poin 4 sampai dengan poin 9, lakukan terus iterasi nilai C sampai persamaan (4.27) terpenuhi.

10. Hitung kapasitas lentur penampang (Mn) dengan menggunakan persamaan di bawah ini.

( ) 1( )n c sM C d a C d d= × − × + −0,5 ............................................(4.28)

Apabila Mn > Mn’ maka kapasitas penampang mencukupi.

B. Perhitungan Kapasitas Geser

Berikut adalah algoritma perhitungan kapasitas geser penampang balok beton.

1. Menentukan Vu (gaya geser ultimate) baik positif maupun negatif. Vu diperoleh dari perhitungan analisis struktur berdasarkan beban kerja (applied load).

2. Menghitung Vn’ perlu.

Vn’ perlu = u

s

Vφ

......................................................................(4.29)

sφ = 0,75 .............................................................................(4.30)

4 - 22

3. Menghitung kapasitas geser sebagai kontribusi beton.

'cV fc b d= × × ×1

6 ...............................................................(4.31)


4. Menghitung kapasitas geser sebagai kontribusi tulangan sengkang.

y vs

f A dV

s× ×

= ....................................................................(4.32)

Dimana : fy = Tegangan leleh baja.

5. Cek concrete crushing.

max2 '3sV fc b d= × × × .............................................................(4.33)

Apabila Vsmax < Vs maka akan terjadi concrete crushing atau kehancuran tiba-tiba. Hal seperti ini bias ditanggulangi dengan memperbesar ukuran penampang beton.

6. Menghitung kapasitas geser total.

Vn = Vs + Vc ........................................................................(4.34)

Apabila Vn > Vn’ maka kapasitas penampang mencukupi.

C. Perhitungan Kapasitas Kolom

Kolom adalah elemen struktur yang menahan kombinasi beban gaya aksial (biasanya tekan) dan momen lentur. Terdapat dua tipe keruntuhan yang terjadi pada kolom antara lain :

1. Keruntuhan tarik.

2. Keruntuhan tekan.

Berhubung ada dua tipe keruntuhan yang bergantung pada kombinasi beban aksial (Pn) dan momen (Mn) maka interaksi antara momen Pn & Mn menghasilkan diagram interaksi keruntuhan sebagai berikut :

CompressionFailur

αeb

balanced failure

TensionFailur

φMn

Po

Pnmax

Mn

(Mnb,Pnb)

tan α = Mu/Pn=e

e>eb tension failuree<eb compression failure

A B

C

D

E

φkPnmax

φk=0,7

0,1fc’Ag

Kekuatan Nominal

DesainCompressionFailur

αeb

balanced failure

TensionFailur

φMn

Po

Pnmax

Mn

(Mnb,Pnb)

tan α = Mu/Pn=e

e>eb tension failuree<eb compression failure

A B

C

D

E

φkPnmax

φk=0,7

0,1fc’Ag

Kekuatan Nominal

Desain

Gambar 4.13 Diagram interaksi.

Untuk desain kolom, selama kombinasi Pn & Mn mempunyai koordinat didalam failure surface desain dapat diterima.

4 - 23

Berikut ini adalah algoritma pengecekan kapasitas kolom dengan membuat diagram interaksi.

A A

Pot A-A

As

As’

Plastic Centroid

Pn

0,003

εs

εs’

0,85 fc’

CsCc

T

d

b

d’d” c aA A

Pot A-A

As

As’

Plastic Centroid

Pn

0,003

εs

εs’

0,85 fc’

CsCc

T

d

b

d’d” c a

Gambar 4.14 Beban kombinasi lentur dan aksial.

1. φk Pnmax (Poin A)

Pnmax = 0,8 (0,85 fc’Ag + Ast fy) ..............................................(4.35)



Ag = Luas penampang kolom.

Ast = Luas tulangan total.

2. Kondisi Balanced (Poin C)

a. Hitung Cb menggunakan persamaan sebagai berikut :

600

600by

C df

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠

..............................................................(4.36)

b. Hitung nilai a.

ab = β x C .........................................................................(4.37)

c. Lakukan perhitungan seperti pada poin 5 sampai dengan poin 8 pada perhitungan kapasitas lentur.

d. Hitung Pnb dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Pnb = Cc + Cs – T ................................................................(4.38)

e. Hitung Mnb dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Mnb = Ccx(d”-0,5ab)+ Ccx(d”-d’) – Tx(d-d”) ...........................(4.39)

f. Hitung φ Mnb dan φ Pnb.

4 - 24

3. φ Mnb (Poin E)

Analisis dilakukan dengan asumsi As’=0 (pengaruh terhadap Mn relatif kecil).

a. Hitung nilai a.

's yA f

afc b

×=

× ×0,85 ..............................................................(4.40)

b. Hitung Mn dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

2n s yaM A f d⎛ ⎞= × × −⎜ ⎟

⎝ ⎠ .......................................................(4.41)

c. Hitung φ Mn.. 4. Titik antara B dan C

Ambil suatu nilai C yang lebih besar dari Cb (daerah compression failure). Lakukan perhitungan seperti pada kondisi balance (poin b sampai dengan f).

5. Titik D saat 0,1 fc’Ag = φPn

Ambil suatu nilai C sehingga diperoleh nilai φPn = 0,1 fc’Ag. Lalu hitung nilai φ Mn dengan persamaan (4.39).

4 - 25

4.5.2 Hasil Perhitungan Kapasitas Penampang Balok

Tabel 4.13 Resume Perhitungan Kapasitas Penampang (Bagian 1)

P V M Mn φMn Vn φVnKN KN KN-m KN-m KN-m KN KN

B0.4x0.5P-AG10 118,03 375,93 285,91 527,84 422,272 OK-370,02 -396,93 -485,40 -405,97 -324,78 GAGAL

B0.4x0.5P-AG135 268,11 402,61 427,75 549,8 439,84 OK-411,24 -454,95 -526,32 -407,98 -326,38 GAGAL

B0.4x0.5P-AG270 268,11 481,59 427,75 543,94 435,152 OK-411,24 -468,19 -727,71 -400,87 -320,7 GAGAL

B0.55x0.5L-AG10 141,07 446,80 315,77 553,38 442,704 OK-350,59 -384,79 -522,89 -410,16 -328,13 GAGAL

B0.55x0.5L-AG135 153,83 436,76 303,08 541,56 433,248 OK-252,00 -351,28 -486,30 -410,05 -328,04 GAGAL

B0.55x0.5L-AG270 44,23 444,33 305,31 562,11 449,688 OK-373,11 -351,26 -522,70 -408,18 -326,54 GAGAL

B0.75x0.5L-AG10 85,27 247,50 510,58 715,62 572,496 OK-278,97 -377,66 -263,25 -446,15 -356,92 OK

B0.75x0.5L-AG135 94,93 219,76 498,45 718,67 574,936 OK-89,98 -367,18 -301,23 -449,37 -359,5 OK

B0.75x0.5L-AG270 170,84 195,83 517,72 738,52 590,816 OK-287,04 -412,14 -424,66 -443,17 -354,54 GAGAL

B0.75x0.5P-AG10 226,36 302,85 496,09 707,37 565,896 OK-3804,63 -326,26 -512,60 -434,61 -347,69 GAGAL

B0.75x0.5P-AG135 3499,42 369,88 539,83 749,26 599,408 OK-4244,42 -343,85 -538,42 -453,83 -363,06 GAGAL

B0.75x0.5P-AG270 853,43 342,64 516,20 725,11 580,088 OK-1324,62 -373,89 -798,43 -455,31 -364,25 GAGAL

B1.17x0.65P-AG10 5513,38 504,66 880,99-474,92 -489,49 -839,36

B1.17x0.65P-AG135 5542,51 503,75 870,54-4574,85 -487,65 -826,21

B1.17x0.65P-AG270 1903,48 601,24 822,73-1223,33 -564,18 -1175,64 OK

1937

1947

1549,6

1557,6

1902 1521,6 OK

OK

662,87

738,66

713,87

301,27

292,35

236,58

246,85

290,06

OK

327,49

316,00

GAGAL

GAGAL

GAGAL

190,48

220,02

213,89

238,63

OK

OK

GAGAL

GAGAL

GAGAL

GAGAL

GAGAL

GAGAL

GAGAL

GAGAL

984,88

951,83

389,8

436,65

421,33

883,83

329,13

386,75

383,03

401,69

Elemen Code Status Status

GAGAL287,27

293,36

253,97

285,19

318,17

315,44



B0.3x0.65L-H 6,677 200,955 133,3554-18,092 -188,693 -111,0499

B0.3x0.75L-H 6,285 200,955 133,3554-134,385 -188,693 -111,0499

B0.3x0.75P-H 29,209 340,602 108,9915-21,32 -340,746 -188,7571

B0.4x0.65P-H 18,831 340,602 172,9378-55,939 -340,746 -313,5398

B0.4x0.65L-H 10,063 200,955 133,3554-4,864 -188,693 -111,0499

B0.4x0.75L-H 8,395 200,955 133,3554-22,05 -188,693 -111,0499

B0.56x2.2P-H 481,004 340,602 209,6729-249,897 -340,746 -701,9583

B0.67x0.65P-H 72,939 340,602 250,8952-86,312 -546,228 -280,6994

B0.6x0.75P-H 16,181 340,602 108,9915-13,757 -340,746 -188,7571

553,792

3065,6

496,864

553,816

386,904

401,184

467,344

448,8

692,24

3832

621,08

692,27

483,63

501,48

584,18

561

OK

OK

OK

OK 538,88 404,16 OK

415,34 332,272 OK

OK

OK

OK

OK

1570 1594,00 OK

499,22 374,42 GAGAL

372,27 279,20 OK

434,3 325,73 OK

390,4 292,80 GAGAL

377,05 282,79 GAGAL

331,04 248,28 OK

386,21 289,66 OK

StatusElemen Code Status



Balok Melintang 3D 100,854 262,672 147,9098-113,263 -277,97 -383,7605

Balok Memanjang 3D 80,764 182,281 131,0175-74,817 -203,875 -166,1887

OK

OK

328,94

352,53

263,152

282,024

348,56 261,42 GAGAL

409,13 306,85 OK

Elemen Code Status Status

4 - 26

4.5.3 Hasil Perhitungan Kapasitas Penampang Tiang Pancang

Gambar 4.15 Kapasitas tiang pancang 0,4 m x 0,4 m (AG-10).


4 - 27


Gambar 4.18 Kapasitas tiang pancang 0,4 m x 0,4 m (H).

4 - 28

Gambar 4.19 Kapasitas tiang pancang diameter 0,5 (H).

Gambar 4.20 Kapasitas tiang pancang 0,4 m x 0,4 m (I).

analisis struktur eksisting dermaga

Documents