2.8 Primary Load dan Load Combination
2.8.1 Primary load (beban pokok)
Beban primer merupakan beban pokok dari hasil analisis pembebanan dari data – data lingkungan, data struktur dan data kapal.
a. Dead load (beban mati)
Beban mati merupakan beban sendiri dari struktur, beban sendiri akan secara otomatis dihitung oleh program STAAD Pro V8i. Beban mati breasting dolphin ditentukan dari berat jenis dari material yang digunakan.
- Baja : 7.85 ton/m3
- Beton : 2.40 ton/m3
b. Superimposed load (beban mati tambahan)
Beban mati tambahan berasal dari peralatan tambahan yang sudah ditentukan dengan mengacu pada dokumen “Detailed Engineering Design Sersive - Port Facilities at Lubuk Tutung” antara lain :
- Bollard = 30 kN
- Fender = 30 kN
c. Live load (beban hidup)
Mengacu pada API-RP 2A, “Recommended Practice for Planning, Designing, Constructing of Fixed Offshore Platform”.Beban hidup dianalogikan sebagai beban personil. Beban hidup terdistribusikan secara merata di atas dek sebesar 1.5 kN/m2.
d. Current load (beban arus)
Kecepatan arus yang digunakan dalam analisis pembebanan adalah 0.4 m/s. Beban arus dihitung dengan proyeksi terhadap tiang pancang dengan mengacu pada OCDI (Technical Standards and Commentaris for Port and Harbour Facilities in Japan), 2002 dengan perhitungan sebagai berikut :
FC = FCD + FCI 2. 48
Dimana :
FCD = Drag force (gaya seret)
FCI = Inersia force (gaya kelembaman) Drag force (gaya seret)
Besarnya gaya seret akibat beban arus dapat dihitung dengan persamaan beriku :
FCD = ½ x γw x CD x A x VC2 2. 49
Dimana :
CD = Koefisien seret
A = Area proyeksi (Diameter + Marine growth)
VC2 = Kecepatan arus
Inertia force (gaya kelembaman)
Besarnya gaya inersia akibat beban arus dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
FCI = ½ x ρw x CI x A x VC2 2. 50
Dimana :
CI = Koefisien inersia
e. Wind load (beban angin)
Beban angin yang bekerja pada struktur deck dan tiang pancang dihitung dengan mengacu pada BS 5400 : Part 2 Clausul 5.3 Wind load : 1978 dengan perhitungan sebagai berikut :
Wind loadat deck (beban angin pada dek)
qv = qw x dh x CD 2. 51
Dimana :
VA2 = Kecepatan angin
qw = Dynamic pressure head (0.613 VA2)
dhdeck = Tinggi dek
CD = Koefisien seret pada dek
Wind loadat pile (beban angin pada tiang)
qv = qw x dh x CD 2. 52
Dimana :
Dhpile = Tinggi tiang di atas permukaan air
CD = Koefisien seret tiang
f. Wave load (beban gelombang)
Pendekatan sederhana untuk menghitung gaya gelombang pada struktur adalah dengan mengasumsikan bahwa gaya gelombang maksimum dapat digambarkan sebagai gaya statik ekivalen dikarenakan oleh bentuk gelombang seperti yang ditunjukan pada gambar 2. 7.
Gambar 2. 6Bentuk patahan gelombang (Sumber : Pile design and construction, M.
Tomlinson and John Woodward, 2007)
Gaya seret dan gaya inersia mendesak struktur dengan partikel air yang berpindah pada garis edar eliptikal. Menurut Wiegel et al, Reid dan Breatschneider, Dailey dan Stephen memungkinkan menghitung kecepatan partikel air u pada titik tertentu yang memiliki kordinat x secara
horizontal dari puncak gelombang dan z secara vertikal diatas dasar laut. Kecepatan partikel air dapat dihubungkan dengan kecepatan kenaikan puncak gelombang (kecepatan gelombang c) dan dinyatakan dengan (u/c)2 dan 1/g x du/dt untuk variasi perbandingan x dan z hingga tinggi h dari cekungan gelombang diatas dasar laut.
Newmark mengurangi persamaan pada British Standard (BS 6349 – 1, Klausul 39.44), yang menyatakan persamaan Morison menjadi persamaan yang lebih sederhana sebagai berikut :
f = fD + fI 2. 53
= [(7.8 x CD x h) x [(u / c)2]+ [(8x CM x D) x (1/g x du/dt)]
Dimana :
CD = Koefisien seret tiang
CM = Koefisien inersia tiang
h = Tinggi cekungan gelombang dari dasar laut
(u/c)2 = Kecepatan partikel air gelombang seret
(1/g) x (du/dt)`= Kecepatan partikel air gelombang inersia
g. Berthing load (beban tambat kapal)
Beban tambat kapal adalah beban yang diterima struktur saat kapal bersandar pada struktur. Beban maksimum yang diterima struktur adalah saat kapal merapat ke struktur dan membentur struktur pada sudut 10o terhadap sisi depan struktur. Beban benturan diterima struktur dan
energinya diserap oleh fender pada struktur, asumsu yang digunakan adalah kapal ditambatkan dengan bantuan tug boat dan membentur 1 fender.
Gambar 2. 7 Gambaran variabel penyandaran kapal (Sumber :Berthing Loads in
Structural Design Validation of Partial Factors , G. Versteegt, 2013)
Besar energi yang diserap oleh fender dapat dihitung sesuai dengan ketentuan OCDI (Technical Standards and Commentaris for Port and Harbour Facilities in Japan), 2002sebagai berikut :
Cek displacemnt dari kapal dengan perhitungan sebagai berikut :
MD = 1.687 x DWT 0.969 2. 54
Cek Berthing energy dan dimensi fender desain sebagai berikut :
E = 0.5 x MD x VB2 x CM x CE x CS x CC 2. 55 Dimana :
LOA = Panjang kapal
LBP = Panjang garis air
DK = Draft kapal
CB = Koefisien blok kapal [MD / ( LBP x BK x DK x γW)]
α = sudut sandar
VB = Kecepatan sandar mudah dengan area perairan
terlindung
= [ ( 392.6 x 13.8 ) – ( 11.8 x MD 0.397) ] / ( 13.8 + MD0.397)
CS = Koefisien kehalusan sandar
CC = Koefisien konfigurasi struktur dengan struktur terbuka
CM = Koefisien massa hydrodinamis {1 + [ ( 2 x DK ) / BK ) ]}
KC = Jari – jari girasi kapal[ ( 0.19 x CB ) + 0.11] LBP
x = Jarak titik tabrak kapal dan struktur dengan ujung
kapal {arc tan [ ( 0.5 x BK ) / ( 0.25 x LOA ) ]}
R
=
Jari – jari pusat massa kapal dan titik tabrak kapalterhadap struktur [( 0.25 x LOA ) / cos x]
φ = Sudut antara V dan R{90o – α – [ α sin ( BK / 2 R ) ]}
CE = Koefisien eksentrisitas {[KC2 + (R2 cos2φ) ] / (KC2 + R2)}
Sehingga besarnya energi sandar abnormal adalah :
EA = EB x SF 2. 56
SF = Faktor keamanan
h. Mooring load (beban sandar kapal)
Beban sandar kapal dihitung dengan mengacu pada BS 6349-4, Maritime Structure Part 4 : Code of Practice for design of fendering and Mooring Systems, 1994 dengan perhitungan sebagai berikut :
Beban sandar akibat arus (arah transversal)
FTC = CTC x CCT x ρW x AT x VC2x 10 – 4 2. 57 Dimana :
CTC = Gaya arus transversal
CCT = Faktor koreksi kedalaman
AT = Proyeksi area transversal [LBP x DK (loaded)]
Beban sandar akibat arus (arah longitudinal)
FLC = CLC x CCL x ρW x AL x VC2x 10 – 4 2. 58 Dimana :
CLC = Gaya arus longitudinal
CCL = Faktor koreksi kedalaman
AL = Proyeksi area longitudinal [BK x DK (loaded)]
Beban sandar akibat angin (arah transversal)
FTW = CTW x ρU x AT x VW2x 10 – 4 2. 59 Dimana :
CTW = Gaya angin transversal
AT = Proyeksi area transversal (LOA x FK)
pU = Massa jenis udara
Beban sandar akibat angin (arah longitudinal)
FLW = CLW x ρU x AL x VW2x 10 – 4 2. 60 Dimana :
CLW = Gaya angin longitudinal
AT = Proyeksi area longitudinal (BK x FK)
Total beban sandar kapal arah transversal
FT = FTC + FTW 2. 61
Total beban sandar kapal arah longitudinal
FL = FLC + FLW 2. 62
i. Seismic load (beban gempa)
Analisis gempa dilakukan dengan Dynamic Response Spectrum Analysis Method. Beban gempa mengacu pada SNI 1726-2012. Dalam perumusan kriteria desain seismik suatu bangunan di permukaan tanah atau penentuan amplifikasi besaran percepatan gempa puncak dari batuan dasar ke permukaan tanah untuk suatu situs, maka situs tersebut harus diklasifikasi terlebih dahulu. Profil tanah diklasifikasi berdasarkan profil tanah lapisan 30 m paling atas.
Besarnya total geser dasar seismik dihitung dengan rumus sebagai berikut :
V = [ SDS / ( R / Ie ) ] x W 2. 63
Dimana :
C1 = Koefisien respons seismik
W = Berat seismik efektif
SDS = Parameter percepatan spektrum respons desain dalam
rentang periode pendek [( 2 / 3 ) x ( Fa x SS )]
Fa = Koefisien situs
SS = Paramter respons spektral percepatan gempa (MCER)
terpetakan periode pendek, T = 0.2 detik
R = Faktor modifikasi respons
Ie = Faktor keutamaan gempa