LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR (CALCULATION REPORT)
Nama Proyek : Pekerjaan Perbaikan Jembatan dan Obstacle di Sicanang
Lokasi Jembatan PLTU Sicanang
Lokasi : Sicanang, Belawan
Pemilik Proyek : PT. Perusahaan Gas Negara (PGN)
1.Kronologi Perubahan Sistem Struktur
Setelah melakukan pengamatan ulang terhadap struktur Jembatan yang berlokasi di
Jembatan PLTU Sicanang, disimpulkan bahwa terjadi momen kritis di salah satu
bentang. Oleh karena itu disrankan untuk memindahkan salah satu
penyokong/perkuatan struktur ke posisi tersebut, karena dianggap lebih efisien.
Untuk kelengkapan data dalam pengajuan perubahan tersebut, berikut diuraikan
kondisi dan perilaku sistem struktur apabila dilakukan perubahan.
2. Metodologi Perhitungan
Analisis struktur dilakukan secara 3 dimensi untuk mendapatkan hasil yang optimal. Pertama-tama dilakukan analisis eigenvalue untuk menentukan mode dan perioda getaran yang dominan. Data periode getar dari analisis ini digunakan untuk
menentukan gaya gempa static berdasarkan respon spektra yang sesuai.
Analisis struktur 3 dimensi dengan memperhatikan efek torsi kemudian dilakukan untuk mendapatkan gaya-gaya dalam. Analisis dilakukan baik secara static maupun dinamik. Analisis struktur dilakukan dengan bantuan program SAP 2000.
3. Spesifikasi Bahan dan Penampang
Sesuai dengan data design awal tahun 1990, bahan yang digunakan adalah:
a. Beton untuk poer dan balok pengikat : K-175
c. Baja tulangan : U32
d. Rangka Baja : U32
Modulus Elastisitas Beton
Ec = 4700 x √ ʹ Pasal 10.5.1 SNI-03-2847-2002
Modulus Elastisitas Baja
Es = 200,000 MPa Pasal 10.5.2 SNI-03-2847-2002
Modulus Geser (G)
Nisbah Poisson
= 80,000 MPa
= 0.2 MPa
4. Spesifikasi Pembebanan
Beban Mati
Framework memberikan partisipasi massa berupa beban mati dengan rincian sebagai berikut:
Tabel 1. Perhitungan Beban Mati
Beban Lateral akibat Aliran Air
Tiang jembatan mengalami gaya lateral yang cukup besar akibat aliran sungai. Berikut perhitungan gaya lateral yang terjadi.
Tabel 2. Perhitungan Beban Lateral Akibat Aliran Air
Beban Angin
Beban garis merata tambahan arah horizontal pada permukaan jembatan akibat angin yang meniup pipa diatas jembatan dihitung dengan rumus:
Ab = 30%*1/2(a+b)*h
Dimana, Koefisien seret (Cw) = 1.5
Kecepatan angin (Vw) = 16.67 m/s
Dari perhitungan diperoleh nilai beban angin sebesar 98.59 kg pada setiap
tiang pancang.
Beban Gempa
Wilayah gempa : wilayah 4 (Medan) – tanah lunak
Analisa : Respon Spectra
Koefisien Gempa Dasar © : C = 0.34 untuk T = 0 detik
C = 0.85 untuk T = 0.2 – 1.0 detik
Gambar 3. Respons Spektrum Gempa Wilayah Gempa 4
Kategori Gedung
Faktor Keutamaan
I1 I2 I3
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan,
dan perkantoran 1.0 1.0 1.0
Monument dan bangunan monumental 1.0 1.6 1.6
Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio
dan televisi 1.4 1.0 1.4
Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas,
produk minyak bumi, asam, dan bahan beracun 1.6 1.0 1.6
Cerobong, tangki di atas menara 1.5 1.0 1.5
Catatan :
Untuk semua struktur bangunan gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan sebelum berlakunya standar ini, maka factor keamanan, I dapat dikalikan 80 %
2 , hal 2
5
x W t x
11448 4.
x
Berdasarkan SNI 03-1726-200 1 :
.
Ci = (wilayah gempa 4/ tanah lunak)
Ci =
Vi = g x Keq
Vi = 91 kg
Fi = V Ʃ
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2222
Beban akibat tumbukan kapal
Beban akibat tumbukan kapal yang menambat atau benda hanyutan sungai Beban yang terjadi pada kolom jembatan akibat tumbukan dari kapal yang menambat atau benda hanyutan yang ada di sungai
dihitung dengan rumus: Tef = M.Va2.d
Dimana: M = Massa benda hanyutan, misalkan 2 Ton
Va2 = Kecepatan aliran sungai (1.3 m/s)
D = Faktor jenis tiang jembatan
Tabel 4. Nilai pengaruh jenis tiang
Maka diperoleh gaya lateral yang terjadi pada pile akibat tumbukan kapal yang menambat sebesar 253.50 kg.
Rekapitulasi pembebanan yang terjadi pada jembatan adalah sebagai berikut:
Tabel 5. Rekapitulasi pembebanan
6. Analisis Struktur
6.1. Metode Analisis
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2323
Analisis komponen struktur harus mengikuti ketentuan berikut: semua komponen struktur rangka atau struktur menerus direncanakan terhadap pengaruh maksimum dari beban factor yang dihitung sesuai dengan metode
elastic, atau mengikuti peraturan khusus.
6.2. Model Struktur
Model analisis struktur dapat dilihat pada gambar 4 dimana analisis dilakukan dalam skala tiga dimensi. Kerangka struktur terdiri dari kolom, balok (poer), dan rangka baja (truss).
Gambar 4. Pemodelan Struktur pada SAP 2000
6.3. Analisis Vibrasi Bebas
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2424
Pembatasan waktu getar
alami
Menurut Peraturan Gempa (2002) waktu getar alami struktur dibatasi agar tidak terlalu fleksibel sehingga keamanan struktur terjamin. Khususnya untuk struktur ini, diharapkan untuk stabil, agar tidak mengganggu pipa distribusi gas diatasnya Pembatasan yang dilakukan yakni:
T < ξ x n
Wilayah gempa ξ
1 0.20 2 0.19 3 0.18 4 0.17 5 0.16 6 0.15
Tabel 6. SNI 03-1726-2002
T < ξ x n = 0.17 x n (untuk wilayah gempa IV)
Dimana n adalah jumlah lapis dari struktur bangunan yang ada, sedangkan T
adalah waktu getar struktur mode pertama (T-1) yang dominan.
Pola Ragam Gerak
(ref: SNI 03-1726-2002 pasal 7.1.1)
Hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya respons struktur jembatan terhadap pembebanan gempa yang dominan dalam rotasi, hasil analisis menunjukkan tiga moda pertama, dimana moda pertama (fundamental) berupa translasi dan dua moda berikut merupakan kombinasi translasi dan torsi.
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2525
(ref: SNI 03-1726-2002 pasal 7.2.1)
Jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respons ragam menurut metode ini harus sedemikian rupa, sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan respons total harus mencapai sekurang-kurangnya 90%.
Faktor Reduksi Kekuatan
Factor reduksi kekuatan φ yang digunakan pada perencanaan
struktur ini adalah:
1. Lentur tanpa beban aksial 0.80
2. Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur 0.80
3. Komponenstruktur dengan tulangan spiral 0.70
4. Komponen struktur lainnya 0.65
5. Geser dan Torsi 0.75
Analisis mekanika teknik untuk menentukan gaya dalam dilakukan dengan kombinasi beban sebagai berikut:
1. 1.4 DL
2. 1.2 DL + 1.6 LL + 0.8 WL
3. 1.2 DL + 1.6 RL + 0.8 WL
4. 1.2 DL + 0.5 LL
5. 1.2 DL + 0.5 RL
6. 1.2 DL + 1.3 WL + 0.5 LL
7. 1.2 DL + 1.3 WL + 0.5 RL
8. 1.2 DL + 1 QL
9. 0.9 DL + 1.3 WL
10. 0.9 DL + 1 QL
Analisis mekanika teknik untuk menentukan gaya pada pondasi dilakukan dengan kombinasi beban sebagai berikut:
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2626
2. 1.2 DL + 1.6 LL + 0.8 WL
3. 1.2 DL + 1.6 RL + 0.8 WL
4. 1.2 DL + 0.5 LL
5. 1.2 DL + 0.5 RL
6. 1.2 DL + 1.3 WL + 0.5 LL
7. 1.2 DL + 1.3 WL + 0.5 RL
8. 1.2 DL + 1 QL
9. 0.9 DL + 1.3 WL
10. 0.9 DL + 1 QL
7. Hasil Pemeriksaan
Dari Hasil Output Program SAP 2000 berupa nilai gaya-gaya dalam yang terjadi pada
Elemen Struktur, diperoleh data berikut:
2.1. Perhitungan Dimensi Boredpile dan Penulangan
Perhitungan dimensi Boredpile disesuaikan dengan tegangan izin dari mutu beton rencana. Struktur ini direncanakan menggunakan mutu beton K300. Maka perencanaan dimensinya adalah sebagai berikut:
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2727
Tabel 8. Perhitungan Penulangan Boredpile
Dari perhitungan diperoleh konfigurasi penulangan boredpile sebagai berikut:
8D16 untuk tulangan Longitudinal
Φ8-150 untuk tulangan geser (menggunakan tulangan spiral)
2.2. Perhitungan kedalaman pondasi terhadap Gaya Lateral dan Vertikal Perhitungan kedalaman pondasi yang dibutuhkan dapat dihitung dengan membandingkan gaya dalam yang terjadi dengan tegangan izin tanah (data sondir dan boring) yang tersedia. Perhitungan kedalaman boredpile yang dibutuhkan sesuai gaya lateral dan vertical yang terjadi adalah sebagai berikut
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2828
Tabel 10. Perhitungan kedalaman pondasi sesuai gaya vertikal yang terjadi
2.3. Perhitungan Dimensi Balok Poer dan Penulangan
Perhitungan dimensi Boredpile disesuaikan dengan tegangan izin dari mutu beton rencana. Struktur ini direncanakan menggunakan mutu beton K300. Maka perencanaan dimensinya adalah sebagai berikut:
Tabel 11. Perhitungan dimensi Balok Poer
Perhitungan penulangan balok poer menggunakan data luas irisan melintang hasil keluaran program SAP 2000.
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR 2929
Dari perhitungan tersebut diperoleh konfigurasi penulangan adalah sebagai berikut:
Pada balok pengikat boredpile 6D16 di bagian atas 6D16 di bagian bawah
Φ10-150 untuk tulangan geser
Pada pelat kopel sebagai berikut: 6D12 di bagian atas 6D12 di bagian bawah
Φ10-150 untuk tulangan geser
Gambar 10. Desain penulangan boredpile dan balok poer
