5
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1. Tinjauan Pustaka
Dalam merencanakan suatu pekerjaan struktur dermaga, diperlukannya mengetahui dan mencari penelitian-penelitian terdahulu yang dapat membantu dalam perencanaan dermaga kapal tanker pelabuhan dobo, Maluku ini. Penelitian- penelitian terdahulu yang sesuai dengan perencanaan dermaga, yaitu:
1. Penelitian I – Nandira dan Kamaludin, (2016)
Penelitian berjudul “Evaluasi Struktur Atas Dermaga 1.000 DWT terhadap Berbagai Zona Gempa Berdasarkan Pedoman Tata Cara Perencanaan Pelabuhan Tahun 2015” dalam penelitian ini, mengkaji tentang evaluasi desain dermaga dengan kapasitas 1000 DWT untuk kapal penumpang dan barang.
Persamaan penelitian I dengan penelitian yang akan dilakukan yaitu membahas perencanaan desain struktur desain dermaga dan mengkaji respon struktur terhadap gempa. Adapun perbedaan penelitian I dengan penelitian yang akan dilakukan, yaitu dari pokok pembahasan. Penelitian I membahas mengenai perencanaan dermaga dengan kapasitas 1.000 DWT untuk penumpang dan kargo.
Sedangkan pada penelitian ini membahas mengenai perencanaan dermaga minyak dengan kapasitas 10.000 DWT untuk kapal tanker.
2. Penelitian II - Primandani, Enggar Rindu (2008)
Penelitian berjudul “Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deckon Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan” dalam penelitian ini, dilakukannya perencanaan dan analisis terhadap struktur dermaga dan trestle tipe deckon pile yang didesain kuat terhadap beban-beban yang bekerja padanya baik beban mati, beban hidup, dan beban lingkungan.
Persamaan penelitian II dengan penelitian yang akan dilakukan yaitu membahas perencanaan desain struktur dermaga dan mengkaji pembebanan yang akan diterima dermaga. Adapun perbedaan penelitian II dengan penelitian yang akan dilakukan, yaitu dari ruang lingkup. Penelitian II membahas mengenai perencanaan dermaga dan difokuskan hanya struktur trestle. Sedangkan pada penelitian ini membahas mengenai perencanaan dermaga yang meliputi trestle, mooring dolphin, bresting dolphin, fender dan bollard.
6
3. Penelitian III - Utami, Adita (2016)
Penelitian berjudul “Perencanaan Dermaga Island Berth Untuk Kapal Tanker 85.000 DWT Untuk Loading Oil Product: Bbm Ron 85 Di Tersus Pt Badak Ngl, Bontang” dalam penelitian ini, dilakukan perencanaan dermaga island berth yang mencakup perencanaan fasilitas laut, perencanaan struktur dermaga, dan perencanaan alat-alat yang digunakan untuk proses bongkar muat.
Persamaan penelitian III dengan penelitian yang akan dilakukan yaitu membahas perencanaan desain struktur desain dermaga minyak untuk kapal tanker.
Adapun perbedaan penelitian III dengan penelitian yang akan dilakukan, yaitu dari topik pembahasan. Penelitian III membahas mengenai perencanaan dermaga dan aktivitas bongkar muat minyak dengan kapasitas 85.000 DWT untuk kapal tanker.
Sedangkan pada penelitian ini hanya membahas mengenai perencanaan dermaga minyak dengan kapasitas 10.000 DWT untuk kapal tanker.
2.2. Peraturan yang digunakan
Dalam melakukan perencanaan dermaga dobo pada tugas akhir ini, dibutuhkan suatu panduan dalam proses pengerjaannya. Panduan yang digunakan antara lain:
1. Harbour Approach Channels Design Guidelines PIANC (2014). Digunakan untuk menentukan ukuran kapal yang akan direncanakan.
2. The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan (OCDI) digunakan untuk penentuan dimensi kapal kargo
3. Diktat Kuliah Perencangan Dermaga Pelabuhan Harman Ajiwibowo (2017).
Digunakan untuk referensi tinjauan pustaka
4. Guidelines for the design of fenders systems PIANC (2002). Digunakan untuk perhitungan energi yang terjadi pada fender
5. Standar Nasional Indonesia (SNI) f digunakan untuk perhitungan detail penulangan pada pelat dan balok
6. Diktat Mata Kuliah Rekayasa Pondasi II Muhrozi (2002). Digunakan untuk perhitungan struktur bawah dermaga
7. Standar Nasional Indonesia (SNI) 1726-2012 Standart Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung
7 2.3. Landasan Teori
2.3.1. Pelabuhan
Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 61 tahun 2009, pelabuhan merupakan kawasan yang terdiri atas daratan dan perairan dengan batasan eksluskif sebagai kawasan aktivitas pemerintahan dan kegiatan usaha yang dimanfaatkan menjadi kawasan kapal bersandar, naik turun penumpang, bongkar muat barang, terminal, kawasan yang mencakup fasilitas keselamatan dan keamanan pelayaran, serta aktivitas pelabuhan sebagai tempat transportasi intramoda dan antarmoda. Pelabuhan terdiri atas beberapa komponen yang berguna dalam menjalankan fungsinya, komponen – komponen tersebut terdapat kawasan perairan dan daratan, seperti terlihat pada Gambar 2.1 di bawah ini:
Gambar 2.1 Komponen Pelabuhan
(Diktat Kuliah Perancangan Dermaga Pelabuhan, 2017)
Di wilayah perairan terdapat 2 komponen, yakni harbour dan berth. Harbour ialah perairan pelabuhan yang terlindung dan menyediakan akomodasi yang digunakan untuk muat dan bongkar barang, naik dan turun penumpang, pengisian bahan bakar, dan perbaikan kapal. Sedangkan berth ialah perairan daerah kapal bersandar guna aktivitas bongkar muat. Sedangkan di wilayah daratan terdiri atas 3 komponen, yakni berth structure, yard, dan apron. Berth structure ialah wilayah kapal bersandar guna aktivitas bongkar muat dan dilengkapi dengan peralatan tambat yakni bollard dan fender. Yard ialah area penyimpanan muatan kapal untuk
8
sementara. Sedangkan apron ialah daerah antara garis sandar (berth line) dan yard yang berguna untuk proses bongkar muat kapal.
Ditinjau dari segi penggunaannya, terdapat beberapa jenis pelabuhan. Jenis – jenis pelabuhan tersebut, antara lain:
1. Pelabuhan Perikanan 2. Pelabuhan Minyak 3. Pelabuhan Penumpang 4. Pelabuhan Campuran
Dikarenakan keterbatas waktu dalam mengerjakan tugas akhir ini, penulis hanya memfokuskan pembahasan dengan jenis pelabuhan minyak.
2.3.2. Pelabuhan Minyak
Pelabuhan minyak merupakan suatu pelabuhan yang direncanakan spesifik terhadap muatan bahan cair seperti minyak dan gas alam cair (LNG). Biasanya, lokasi pelabuhan minyak lebih privasi daripada pelabuhan lainnya. Hal ini dikarenakan terdapat fasilitas-fasilitas penting pada pelabuhan minyak.
Dermaga merupakan suatu fasilitas penting pelabuhan minyak yang dimanfaatkan sebagai tempat kapal tanker bersandar dan tempat dilakukannya bongkar muat minyak. Bentuk dan dimensi dermaga pada pelabuhan minyak bergantung pada jenis dan ukuran kapal tanker yang bersandar pada dermaga tersebut. Dermaga pada pelabuhan minyak biasanya berbentuk jetty dengan beberapa komponen seperti trestle, mooring dolphin, breasting dolphin, fender dan bollard. Dermaga pada pelabuhan minyak harus direncanakan sedemikian rupa agar kapal dapat merapat dan melakukan proses bongkar muat minyak dengan aman, cepat, dan lancar.
9 Gambar 2.2 Pelabuhan Minyak
(Buku Perencanaan Pelabuhan, Bambang Triatmodjo, 2017) 2.3.3. Dermaga Jetty
Dermaga Jetty adalah jenis dermaga yang memiliki struktur terbuka dan terdapat tiang-tiang penyangga atau tiang pancang sebagai pondasinya. Jenis dermaga tipe ini akan memberikan area tambat yang lebih luas dibandingkan dengan tipe dermaga lainnya. Pada umumnya, dermaga jetty berlokasi menjorok ke laut. Sehingga sisi depan jetty berada pada kedalaman yang cukup untuk kapal bersandar. Biasanya, sisi depan jetty sejajar dengan garis pantai dan dihubungkan dengan daratan oleh jembatan (trestle). Kapal yang bersandar biasanya ditambatkan pada mooring dolphin dan disandarkan pada breasting dolphin. Pada jetty, terdapat peredam energi kapal yang disebut fender dan tambatan tali kapal yang disebut bollard. Dermaga jetty diilustrasikan pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.3 Dermaga Jetty
(Diktat Kuliah Perancangan Dermaga Pelabuhan, 2017)
10
2.3.4. Perencanaan Dimensi Dermaga Jetty
Pada perencanaan dimensi dermaga, terdapat beberapa indikator penting, yaitu:
A. Panjang Dermaga
Berdasarkan peraturan yang terdapat pada The Overseas Coastal Area Development Institut of Japan (OCDI) menjelaskan bahwa When a berth serves a single target vessel, the standard length is determined by adding the required lengths of the bow and stern mooring open to the entire length of the target vessel.
Gambar 2.4 Ilustrasi Panjang Dermaga (OCDI, 1987)
Sehingga dapat disimpulkan bahwa panjang dermaga rencana adalah penjumlahan dari panjang maksimum kapal rencana (LOA) dan setengah lebar kapal pada bagian depan (bow) dan belakang kapal (stern). Seperti terlihat pada gambar 2.4 dengan asumsi kapal bertambat tepat di tengah dari lebar kapal maka panjang dermaga dapat dihitung dengan persamaan:
L1 = LOA+ (2 x 0,5B) ……….. (2.1) Keterangan:
L1 : Panjang dermaga
LOA : Panjang keseluruhan kapal rencana B : Lebar kapal rencana
Selain menggunakan perhitungan di atas, di dalam OCDI terdapat tabel dengan panjang serta kedalaman kapal yang pada umumnya digunakan untuk kapal jenis tertentu, dalam hal ini penulis meninjau kapal tanker.
11 Tabel 2.1 Panjang dan Kedalaman Dermaga untuk Kapal Tanker (OCDI)
Kapasitas Kapal
(DWT) Panjang dermaga (m) kedalaman perairan dermaga (m)
1.000 80 4,5
2.000 100 5,5
3.000 110 6,5
5.000 130 7,5
10.000 170 9
15.000 190 10
20.000 210 11
30.000 230 12
50.000 270 14
70.000 300 16
90.000 300 17
B. Lebar Dermaga
Carl A. Thoresen dalam bukunya Port Designer’s Handbook (2003), menyebutkan The apron's width will range from 15 to 50 meters, depending on the loading and unloading equipment, trucks, cranes, and other factors. The different sections of the apron's width for a berth with crane will be measured:
WB= W + C + Tr ……….… (2.2)
a. The distance from the birth line to the waterside crane rail (W) must be at least 2.5 m and must include the crane, bollards, gangway, and other ship utilities.
b. The distance between crane rails (C) ranges from 10 meters (ordinary freight crane) to 35 meters (heavy lift crane) (container crane).
c. The width of the traffic space (Tr) at the back of the landslide crane rail and the boundary between the apron and the main can range from 5 to 15 meters.
C. Elevasi Dermaga
Pada perencanaan elevasi dermaga, elevasi dermaga harus didesain agar tidak terkena rembesan air laut ataupun tenggelam. Pada OCDI bagian VIII chapter 2 dikatakan bahwa penentuan elevasi dermaga dapat didesain dengan penambahan terhadap freeboard (kondisi lingkungan) dan setengah dari tinggi gelombang.
Sehingga perhitungan elevasi dermaga dapat ditulis dengan:
12
HB= 0,5 + H + 𝑓𝑟𝑒𝑒𝑏𝑜𝑎𝑟𝑑 ……… (2.3)
Gambar 2.5 Ilustrasi Elevasi Dermaga
(Diktat Kuliah Perancangan Dermaga Pelabuhan, 2017) D. Kedalaman Dermaga
Pada OCDI Part VII Chapter 2 dikatakan bahwa The standard berth depth is calculated by multiplying the maximum draft of the target vessel by an appropriate keel clearance. A number of around 10% of the maximum draft is regarded as a benchmark for the keel clearance.
Berdasarkan aturan OCDI diatas, dapat disimpulkan bahwa kedalaman minimal dermaga (h) adalah penjumlahan dari draft kapal terbesar (D) dan 10% dari draft kapal terbesar tersebut. Sehingga dapat ditulis persamaan:
h = D + (10% x D) ………..……… (2.4) E. Kebutuhan Loading Platform
Loading Platform yang terbuat dari pelat merupakan bagian dari dermaga dan berfungsi sebagai tempat aktivitas bongkar muat peralatan seperti alat muat, peralatan keselamatan seperti pemadam kebakaran, tower gangways, dan barang- barang lainnya.
Jarak yang diperlukan untuk menentukan dimensi loading platform berdasarkan jarak minimum Marine Loading Arm (MLA). Ukuran loading platform secara umum adalah 24 x 18 m2.
F. Kebutuhan Breasting Dolphin
Breasting dolphin adalah bagian konstruksi dermaga yang menyerap energi kinetik kapal yang bersandar, menahannya di tempat, dan mengikat garis
13 permukaan kapal. Karena harus menyerap EK kapal, Breasting Dolphin harus fleksibel. Rumus untuk menghitung jarak antara dua Breasting Dolphins adalah:
Jarak 𝑏𝑟𝑒𝑎𝑠𝑡𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑜𝑙𝑝ℎ𝑖𝑛 = 0.3 𝑥 LoA kapal terbesar …………... (2.5) G. Kebutuhan Mooring Dolphin
Mooring dolphin adalah elemen konstruksi dermaga yang membantu menahan pergerakan kapal dan mengikat kapal. Mooring dolphin harus ditambatkan 35–50 meter di belakang breasting dolphin, dengan sudut vertikal sedikit lebih dari 300 derajat. Rumus untuk menghitung jarak antara mooring dolphin adalah:
Jarak 𝑚𝑜𝑜𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑜𝑙𝑝ℎ𝑖𝑛 = 0.8 𝑥 LoA kapal terbesar ……….… (2.6) 2.3.5. Pembebanan Pada Dermaga
Beban-beban yang bekerja pada struktur sebuah dermaga terdiri dari beban vertikal maupun beban horizontal. Beban vertikal merupakan gaya yang bekerja pada dermaga secara vertikal, baik beban mati ataupun hidup. Sedangkan beban horizontal merupakan gaya yang bekerja pada dermaga secara horizontal. Seperti beban gelombang, beban arus, beban berthing kapal, beban mooring kapal dan beban gempa. Adapun penjelasan beban-beban tersebut, yaitu:
A. Pembebanan Arah Vertikal 1. Beban Mati (Dead Load)
Menurut ASCE 7-05, beban mati adalah beban sendiri dari struktur dermaga. Berat seluruh komponen konstruksi bangunan gedung, seperti dinding lantai (pelat), atap, langit-langit, tangga, partisi, dan lain-lain, disebut sebagai beban mati.
Beban plat, beban balok, beban pilecap, beban tiang pancang, beban berat fender, dan beban bollard didefenisikan sebagai beban mati pada perencanaan dermaga. Program SAP2000 digunakan untuk menghitung berat pelat, balok, dan tiang secara otomatis. Sedangkan untuk menghitung berat pilecap, fender, dan bollard. digunakan persamaan dibawah ini digunakan
W = ρ x g x V ………..….… (2.7)
14
Dimana,
𝑊 : Berat benda (kN)
𝜌 : Rapat massa benda (kg/m3) 𝑔 : Percepatan gravitasi (9,81 m/s2) 𝑉 : Volume benda (m3)
2. Beban Hidup (Live Load)
Menurut ASCE 7-05, beban hidup adalah beban yang berasal dari penggunaan dan letak suatu struktur dan tidak termasuk beban konstruksi atau lingkungan.
Pada dermaga secara umumnya, yang dimaksud dengan beban hidup adalah Beban manusia, serta beban bongkar muat, merupakan contoh beban hidup. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menentukan beban hidup menggunakan metode Uniformly Distributed Load (UDL):
UDL = 𝑊
𝐴 …...………..……. (2.8)
Dimana,
W : Beban (kN)
A : Area Proyeksi bidang Pembebanan (m2) B. Pembebanan Arah Horizontal
1. Beban Gelombang
Terdapat potensi ketinggian gelombang akan melebihi elevasi dermaga di beberapa titik, oleh karena itu gaya gelombang terhadap tepi dermaga harus dipertimbangkan. Puncak gelombang seharusnya berada di sisi atas tepi dermaga, seperti yang terlihat di bawah ini:
15 Gambar 2.6 Beban Gelombang Bekerja pada Dermaga
(Diktat Kuliah Perancangan Dermaga Pelabuhan, 2016) Gaya gelombang pada tepi dermaga, seperti diatur pada OCDI adalah, P = ρgH
2 cosh(kh)= [(sin k(h + s + t) − sinh(h + s))] .……... (2.9) Dimana,
𝑔 : Percepatan gravitasi (m/s2) 𝐻 : Tinggi gelombang rencana (m) 𝑘 : Bilangan gelombang
𝑠 : Elevasi – HWS - t (m) ℎ : Kedalaman perairan (m) 𝜌 : Massa jenis air laut (ton/m3)
𝑃 : Gaya gelombang pada tepi lantai dermaga (kN/m) 𝑡 : Tebal pelat lantai dermaga (m)
2. Beban Arus
Beban yang dihasilkan oleh arus diatur pada OCDI pada Pada Part II Chapter 7. Disebutkan bahwa “The following equations must be used to compute the drag and lift forces induced by currents operating on a part or structure that is submerged or near the sea surface.”
Gaya Seret, 𝐹𝐷 = 1
2 𝐶𝐷 ρ A𝑈2 .……... (2.10) Gaya Angkat,
𝐹𝐿 = 1
2 𝐶𝐿 ρ 𝐴𝐿𝑈2 .……... (2.11)
16
Dimana,
𝐹𝐷 : Gaya seret pada objek searah arus (kN) 𝐶𝐷 : Koefisien Seret
𝜌 : Massa jenis air laut (ton/m3) 𝐴 : Luas proyeksi searah arus (m2) 𝑈 : Kecepatan arus (m/s)
𝐹𝐿 : Gaya angkat pada objek searah arus (kN) 𝐶𝐿 : Koefisien angkat
𝐴𝐿 : Luas proyeksi searah arus (m2) 3. Beban Berthing
Beban berlabuh adalah berat yang diterima dermaga saat kapal bersandar padanya. Ketika sebuah kapal merapat ke dermaga dan membenturnya pada sudut 10o ke tepi depan dermaga, dermaga menerima gaya paling besar.
Dermaga menerima energy tumbukan, dan energy tersebut diserap oleh fender di dermaga. Prosedur berlabuh dermaga digambarkan dalam diagram di bawah ini.
Gambar 2.7 Ilustrasi Tambat Kapal (Fentek Marine Fendering System, 2002)
Beban yang muncul dari proses berthing berdasarkan OCDI Part II Chapter 2, yaitu:
𝐸𝑓 = 𝑊2𝑔𝑠𝑉2 𝐶𝑒𝐶𝑚𝐶𝑠𝐶𝑐 ... (2.12) Dimana,
𝐸𝑓 : Energi Berthing (kJ = kNm) W𝑆 : Dispacement tonnage (ton) 𝑉 : Kecepatan Tambat (m/s)
17 𝐶𝑒 : Faktor Eksentrisitas
𝐶𝑚 : Faktor Massa Virtual
𝐶𝑆 : Faktor Kehalusan (nilai standar = 1.0)
𝐶𝐶 : Faktor Konfigurasi Tambat (nilai standar = 1.0)
Hubungan antara ukuran kapal dan kecepatan tambat (V) dapat dilihat pada table di bawah ini:
Tabel 2.2 Ukuran Kapal dan Kecepatan Tambat (OCDI)
Untuk faktor massa virtual (Cm) berdasarkan OCDI adalah:
Cm = 1 + π
2Cb x d
B ... (2.13) Dengan Cb adalah:
Cb = 𝑉′
LppBd ... (2.14) Dimana,
Cb : Koefisien block
V’ : Volume air yang dipindahkan oleh kapal (m3) LPP : Panjang tegak lurus (m)
B : Lebar kapal (m) d : Draft kapal (m)
Tabel hubungan antara jenis kapal dan koefisien block (Cb) dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
18
Tabel 2.3 Hubungan antara jenis kapal dan koefisien block (OCDI)
Vessel Type Range of Cb
Tanker/bulk 0,72 - 0,85
Container 0,65 - 0,70
Ro-Ro 0,65 - 0,70
Passenger 0,65 - 0,70
Dry Cargo/combi 0,60 - 0,75
Ferry 0,50 - 0,65
Untuk Faktor eksentrisitas (Ce) berdasarkan OCDI adalah:
Ce = 1
1+(𝑙 𝑟)2
... (2.15)
Dimana l dan r, adalah:
l : Jarak antara titik kapal bersandar ke fasilitas mooring (m).
r : Radius putar kapal secara vertikal (m).
Energi sandar kapal yang dihitung sebelumnya, berdasarkan katalog Fentek Marine Fendering System, harus ditingkatkan dengan faktor keamanan, yang tercantum dalam tabel di bawah ini:
Tabel 2.4 Faktor Keamanan Tambat (Marine Fendering System)
Type of Berth Impact Vessel Factor Abnormal Impact
Tanker and Bulk Cargo Largest 1,25
Smallest 1,75
Container Largest 1,5
Smallest 2
General Cargo 1,75
Ro-Ro and Ferries 2 or higher
Tugs, Work Boats, etc. 2
Setelah didapatkan energi berthing yang telah dikalikan dengan faktor keamanan kemudian ditentukan fender yang akan digunakan. Fender yang akan digunakan dapat dipilih pada katalog Fentek maupun katalog fender lainnya.
Pada katalog Fentek diatur mengenai jarak minimum antar fender dengan persamaan, yaitu:
S ≤ 2 √𝑅2− (𝑅𝑏− 𝑃𝑢 + 𝛿𝑓+ 𝐶)2... (2.16)
19 Dimana,
𝑆 : Jarak antar titik tengah fender (m) 𝑅𝐵 : Radius bow (m)
𝑃𝑈 : Proyeksi fender dalam keadaan tidak tertekan (m) 𝛿𝐹 : Defleksi fender (m)
𝐶 : Jarak kebebasan Fender
Gambar 2.8 Katalog Fender (Fentek Marine Fendering System, 2002) 4. Beban Mooring
Mooring adalah mekanisme tambat kapal yang menggunakan tali atau kabel pada bollard agar kapal tidak terlalu banyak bergerak saat ditambatkan.
Arus dan angina menjadi faktor pergerakan kapal. Pergerakan tersebut mengakibatkan gaya pada bollard. Jenis-jenis gerakan kapal dapat terlihat pada ilustrasi dibawah ini:
20
Gambar 2.9 Arah Pergerakan Kapal (British Standard 639 Chapter 1, 2001)
Total pergerakan kapal, pergerakan angin, dan arus menciptakan beban tambat di dermaga. Grafik di atas menunjukkan ilustrasi arah gaya:
𝑅𝐿𝑀𝐴𝑋 = 𝑅𝐿𝐶+ 𝑅𝐿𝑊... (2.17) 𝑅𝑇𝑀𝐴𝑋 = 𝑅𝑇𝐶+ 𝑅𝑇𝑊... (2.18) Dengan keterangan, yaitu:
𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 : Gaya total maksimum arah longitudinal 𝑅T𝑚𝑎𝑥 : Gaya total maksimum arah tranversal 𝑅𝐿𝐶 : Gaya arah longitudinal akibat arus 𝑅𝐿𝑊 : Gaya arah longitudinal akibat angin 𝑅𝑇𝐶 : Gaya arah tranversal akibat arus 𝑅𝑇𝑊 : Gaya arah tranversal akibat angin
Gambar 2.10 Ilustrasi Arah Gaya Angin dan Arus (Diktat Kuliah Perancangan Dermaga Pelabuhan, 2017)
21 Perhitungan beban mooring akibat arus bila mengacu kepada OCDI dapat diperhitungkan dengan menggunakan persamaan, yaitu:
RLC= 0,0014 x S x Vx2... (2.19) RTC= 1
2 𝜌 𝑉𝑦2 𝐶 𝐵 ... (2.20) Dimana,
𝑆 : Luas kapal yang tenggelam dalam keadaan penuh (m2) 0,85 × Panjang Kapal Keseluruhan × Lebar Kapal 𝑉𝑥 : Kecepatan arus sejajar pantai (m/s)
𝑉𝑦 : Kecepatan arus tegak lurus pantai (m/s) 𝜌 : Massa jenis air (kg/m3)
𝐵 : Proyeksi luqas lambung kapal di bawah permukaan air (m2) Length between perpendiculars × Draft Kapal
𝐶 : Koefisien tekanan arus
Nilai koefisien tekanan arus, dapat dihasilkan dari grafik di bawah ini:
Gambar 2.11 Grafik Koefisien Tekanan Arus (OCDI Part II Chapter 2, 1987)
Perhitungan beban mooring akibat angin dengan mengacu terhadap OCDI, yaitu
RLW= 1
2 𝜌𝑎 𝑈2 𝐴𝐿 𝐶𝑋 ... (2.21) RTW= 1
2 𝜌𝑎 𝑈2 𝐴𝑇 𝐶𝑌 ... (2.22)
22
Dimana,
𝜌𝑎 : Massa jenis angin (kg/m3)
𝑈 : Kecepatan angin maksimum (m/s)
𝐴𝐿 : Luas permukaan kapal diatas permukaan air memanjang (m2)
𝐴𝑇 : Luas permukaan kapal diatas permukaan air melintang (m2) 𝐶𝑋 : Koefisien gesek arah memanjang
𝐶𝑌 : Koefisien gesek arah melintang
Untuk koefisien gesek arah memanjang, dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.12 Koefisien Gesek (OCDI Part II Chapter 2)
Setelah didapatkan gaya mooring total, maka pemilihan bollard dengan mengacu pada katalog yang ada. Pemilihan bollard dilakukan dengan menentukan bollard yang sanggup untuk menahan beban mooring yang terjadi.
23 Gambar 2.13 Contoh Katalog Bollard
(Diktat Kuliah Perancangan Dermaga Pelabuhan, 2017)
Setelah menentukan jenis bollard yang ingin digunakan, maka hal yang diperlukan selanjutnya adalah perkiraaan (approximate) jarak antar bollard.
Perkiraan ini terdapat pada buku Port designer’s handbook oleh Carl A Thoressen, yaitu:
Tabel 2.5 Beban Bollard dan Perkiraan Jarak Antar Bollard Deadwight Tonnage
(DWT)
Beban Bollard (kN)
Perkiraan jarak antar bollard (m)
1.000 100 5-10
5.000 200 10-15
10.000 300 15
15.000 500 20
30.000 600 20
50.000 800 20-25
100.000 1.000 25
200.000 1.500 30
24
5. Beban Gempa
Beban gempa mengacu terhadap Standar Nasional Indonesia SNI 03- 1726-2002 mengenai Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. Pada perencanaan ini, digunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) struktur beton bertulang. Hal ini dikarenakan lokasi kota dobo yang memiliki resiko gempa tinggi.
Analisis pembebanan gempa yang digunakan adalah analisis dinamik yaitu menggunakan respon spektrum yang dihitung secara tiga dimensi dengan menggunakan program SAP 2000 Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya beban gempa antara lain:
1. Faktor keutamaan struktur (I) 2. Faktor reduksi gempa (R)
3. Faktor respon gempa (C) yang ditentukan berdasarkan zona gempa dan jenis tanah.
4. Beban vertikal struktur atau massa dari beban sendiri dan beban dari luar.
Faktor keutamaan struktur (I) digunakan untuk memperbesar beban gempa rencana, agar sistem struktur mampu untuk memikul beban gempa dengan periode ulang yang lebih panjang.
Faktor I adalah suatu koefisien yang diadakan untuk memperpanjang waktu ulang dari kerusakan bangunan yang lebih penting, untuk mengamankan penanaman modal. Bangunan dermaga adalah bangunan penting yang harus tetap berfungsi setelah terjadi gempa, jadi faktor keutamaan struktur bangunan dermaga (I) yaitu 1 - 1,4.
Faktor Reduksi Beban Gempa (R) Beban lateral ditangani oleh rangka penahan momen terutama melalui mekanisme lentur dalam sistem struktur dermaga ini, yang dilengkapi dengan rangka ruang penahan beban gravitasi lengkap. Biasanya untuk sistem rangka beton bertulang dengan tahanan momen tertentu. Faktor reduksi gempa maksimum (Rm) adalah 8.
Faktor Spektrum Respon Gempa (C) Koefisien spektrum respon gempa (C) digunakan untuk menjamin bahwa konstruksi suatu bangunan dapat menahan beban gempa yang dapat menyebabkan kerusakan struktur. Diagram spektrum respon gempa digunakan untuk menentukan besarnya faktor respon
25 gempa. Diagram spektrum respons gempa dipilih dan digunakan berdasarkan zona gempa dan jenis tanah.
Penentuan Zona Gempa Faktor area seismik (Z) digunakan untuk memperhitungkan dampak beban gempa di wilayah tertentu. Zona gempa ditentukan berdasarkan lokasi pembangunan dermaga yaitu di Dobo, Maluku, dan berdasarkan peta wilayah seismik, Dobo, Maluku termasuk dalam zona D.
2.3.6. Perhitungan Struktur Atas Dermaga
Pada perencanaan struktur atas dermaga, yang melibatkan perencanaan pelat, balok memanjang dan melintang menggunakan perangkat lunak SAP 2000 V19.0, dengan mangaplikasikan peraturan SNI 2847 2002 pasal 12.2.7.3
Gambar 2.14 Perhitungan balok lantai dan pelat (SNI 2847, 2002)
Dalam menentukan dimensi awal balok yang akan dilakukan, penentuan dimensi dilakukan dengan persamaan yang ada di SNI 2847:2013, yaitu:
26
Gambar 2.15 Penentuan Dimensi Balok dan Pelat (SNI 2847, 2013)
A. Perhitungan Balok Tulangan
Pada perhitungan balok, terdapat 3 tahapan, yakni:
1. Perhitungan Tulangan
Adapun tahapan – tahapan dalam perhitungan tulangan, yaitu:
Menghitungan faktor distribusi tegangan beton (𝛽1) β1 = 0,85−0,05∗(fc′−30)
7 ... (2.23)
Menghitung rasio tulangan pada kondisi balance (ρb) ρb =
β1∗0,85∗ (Fc′
Fy)∗600
600+fy ... (2.24)
Menghitung faktor tahanan momen maksimum (Rmax) Rmax = 0,75 x ρb x fy x [1−0,5 x 0,75 x ρb x fy
(0,85 x fc′) ] ...
(2.25)
Menghitung faktor reduksi kekuatan lentur (ф)
Untuk momen lentur pada perhitungan tulangan balok, digunakan nilai sebesar 0,8
Menghitung jarak tulangan terhadap sisi luar beton (ds) ds = ts+ ф + D
2 ... (2.26)
Menghitung jumlah tulangan dalam satu baris (ns) ns = (b−2 x ds
25+D ) ... (2.27)
Menghitung jarak horizontal pusat ke pusat antar tulangan (x)
27 x = (b−ns x D−2 x ds
ns−1 ) ... (2.28)
Menghitung jarak vertical pusat ke pusat antar tulangan (y) y = D + 25 ... (2.29)
2. Tulangan Momen Positif dan Negatif
Adapun tahapan – tahapan dalam perhitungan tulangan momen positif dan negatif, yaitu:
Menghitung momen positif atau negatif nominal rencana (Mn) Mn = Mu+
ф ... (2.30)
Memperkirakan jarak pusat tulangan lentur ke sisi beton (d’) Diperkirakan jarak pusat tulangan lentur yang akan digunakan
Menghitung tinggi efektif balok (d)
d = h − d′ ... (2.31)
Menghitung faktor tahanan momen (Rn) Rn = Mn x 106
(b x d2) ... (2.32)
Menghitung rasio tulangan yang diperlukan (ρ) ρ = 0,85 fc′
fy[1 − √(0,85 f1−2 Rn
c′)] ... (2.33)
Menghitung rasio tulangan minimum (ρ𝑚𝑖𝑛) ρmin =1,4f
y ... (2.34)
Menghitung luas tulangan yang diperlukan (As)
As = ρ x b x d ... (2.35)
Menghitung jumlah tulangan yang diperlukan (n) n =πAs
4x D2 ... (2.36)
Menghitung luas tulangan yang terpakai (As) As = n x π
4 x D2 ... (2.37)
28
Menghitung jumlah baris tulangan (nb) nb= n
ns ... (2.38)
Menghitung letak titik berat tulangan d′= ∈[ni x yi]
n ... (2.39)
Mengecek syarat dengan melakukan perbandingan antara titik berat tulangan dengan jarak pusat tulangan lentur yang diperkirakan
Syarat = d’ < d’ (Perkiraan)
Menghitung tiitk efektif balok (d)
d = h − d′ ... (2.40)
Menghitung jarak ketika terjadi pergeseran (a) a = As∗fy
0,85 x b x f c′ ... (2.41)
Menghitung momen nominal (Mn) Mn = As x fy x (d − a
2) x 10−6 ... (2.42)
Menghitung tahanan momen balok
tahanan momen balok = ф x Mn ... (2.43)
Mengecek syarat dengan melakukan perbandingan antara tahanan momen balok dengan momen positif atau negatif yang terjadi (Mn+, Mn-)
Syarat = tahanan momen balok ≥ Mu+, Mu−... (2.44) 3. Tulangan Geser
Adapun tahapan – tahapan dalam perhitungan tulangan momen positif dan negatif, yaitu:
Menentukan gaya geser ultimate rencana (Vu), faktor reduksi kekuatan geser (ф), dan tegangan leleh tulangan geser (fy)
Menghitung kuat geser beton (Vc) Vc = √fc′
6 x b x d x 10−3 ... (2.45)
29
Menghitung tahanan geser beton
tahanan geser beton = ф x Vc ... (2.46)
Menghitung kuat geser sengkang (Vs) Vs =Vu−ф x Vc
ф ... (2.47)
Menghitung tahanan geser sengkang
ф x Vs ... (2.48)
Mengasumsi jumlah sengkang berpenampang yang digunakan
Menghitung luas tulangan geser sengkang (Av) Av = ns x π
4 x P2 ... (2.49)
Menghitung jarak sengkang maksimum (smax) smax= d
2 ... (2.50)
Menghitung jarak sengkang yang diperlukan (s) s =Av x fy x d
(Vs x 103) ... (2.51) B. Perhitungan Penulangan Pelat Lantai
Adapun tahapan – tahapan dalam perhitungan tulangan, yaitu:
Menghitungan faktor distribusi tegangan beton (𝛽1) β1 = 0,85−0,05∗(fc′−30)
7 ... (2.52)
Menghitung rasio tulangan pada kondisi balance (ρb) ρb =
β1∗0,85∗ (Fc′
Fy)∗600
600+fy ... (2.53)
Menghitung faktor tahanan momen maksimum (Rmax) Rmax = 0,75 x ρb x fy x [1−0,5 x 0,75 x ρb x fy
(0,85 x fc′) ] ... (2.54)
Menghitung faktor reduksi kekuatan lentur (ф)
Untuk momen lentur pada perhitungan tulangan balok, digunakan nilai sebesar 0,8
30
Menghitung jarak tulangan terhadap sisi luar beton (ds) ds = ts+ ∅
2 ... (2.55)
Menghitung tebal efektif plat lantai (d)
d = h − ds ... (2.56)
Peninjauan lebar (asumsi) plat lantai
Menghitung momen nominal rencana (Mn) Mn = Mu
ф ... (2.57)
Menghitung faktor tahanan momen (Rn) Rn = Mn x 106
(b x d2) ... (2.58)
Menghitung rasio tulangan yang diperlukan (ρ) ρ = 0,85 fc′
fy[1 − √(0,85 f1−2 Rn
c′)] ... (2.59)
Menghitung rasio tulangan minimum (ρ𝑚𝑖𝑛)
ρmin = 0,0025 ... (2.60)
Menghitung luas tulangan yang diperlukan (As)
As = ρ x b x d ... (2.61)
Menghitung jarak tulangan yang diperlukan (s) s = π
4 x ф2x b
As ... (2.62)
Menghitung jarak tulangan maksimum (smax)
smax= 2 x h ... (2.63)
Menghitung luas tulangan yang terpakai (As) As = π
4 x ∅2xb
s ... (2.64) 2.3.7. Perhitungan Struktur Bawah Dermaga
A. Tiang Pancang
Kayu, beton pracetak, beton prategang, pipa baja bulat atau persegi dengan atau tanpa sepatu tiang, pita baja berbentuk pipa, profil baja berbentuk I atau H dengan atau tanpa penutup beton, tiang baja berulir, dan bahan lainnya adalah
31 contoh bahan tiang pancang. Berikut ini adalah penjelasan tentang jenis-jenis tiang pancang:
1. Tiang Pancang Kayu, secara eksklusif digunakan pada dermaga untuk kapal kecil di bawah 100 DWT, mampu memasuki tanah dengan SPT maksimum 25 dan kedalaman 15 m, dan memiliki umur konstruksi hanya 15 tahun jika dirawat dengan baik. Dengan harga kayu yang berkualitas baik makin mahal, sehingga tiang ini menjadi semakin jarang digunakan.
2. Tiang pancang beton, baik pracetak maupun prategang memiliki keuntungan karena murah dan tidak memerlukan perawatan anti korosi. Kekurangannya adalah kekuatan materialnya rendah, dan jika terlalu berat akan sulit untuk diangkat. Juga tidak akan menembus lapisan tanah keras (maksimal SPT 40), dan jika tiang pancang lebih dari 15 meter, maka akan pecah atau tergelincir di bagian bawah. Titik koneksi akan banyak, dan mereka akan menjadi titik terlemah dalam menghadapi kekuatan. Dalam skenario ini, gaya horizontal kuat terhadap gaya vertikal dalam bentuk kompresi.
3. Tiang Pancang Baja, Pipa baja dengan sepatu dapat menembus SPT 60 pukulan/10 cm, sedangkan baja profil dapat menembus hingga SPT = 125, tergantung pada kondisi tanah setempat. Pipa baja berdiameter besar digunakan untuk menahan tekanan gelombang.
Tiang pancang dipilih berdasarkan parameter kekuatan lentur pada tahap desain awal. Persyaratan tiang pancang harus memenuhi persamaan (2.65). Gaya lateral terbesar yang terjadi pada dermaga, yaitu gaya lateral akibat berthing, digunakan sebagai pondasi untuk desain. Karena kapasitas tarik beton cukup rendah, dan pilar desain cukup tinggi di atas dasar laut, elemen tiang akan mengalami momen lentur yang besar, beton tidak dipilih sebagai bahan tiang. Baja digunakan untuk material tiang pancang berdasarkan persyaratan yang diberikan dari KHI (2013).
∅Mn ≥ Mu ... (2.65)
32 Dimana,
∅ = Faktor Reduksi (0,9 untuk kriteria luntur) 𝑀𝑛 = Kapasitas Lentur (kN.m)
𝑀𝑢 = Momen Lentur Ultimit (kN.m)
Kapasitas lentur penampang dihitung dengan persamaan (2.66). Maka nilai awal modulus penampang yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
Mn = fy x Z ... (2.66) Z ≥ Mu
Fy x ∅ ... (2.67) Langkah perancangan tiang pancang berdasarkan kriteria kekuatan lentur adalah sebagai berikut.
1. Perhitungan Beban Ke Tiang Pancang
Beban berlabuh adalah beban yang berfungsi sebagai dasar untuk perencanaan tiang. Energi berlabuh (berthing) yang diproyeksikan pada kapal akan diteruskan ke beban lateral dermaga melalui fender sebesar reaksi fender tersebut.
2. Pemilihan Tiang Pancang dan Perhitungan Fixity point
Nilai modulus penampang diperlukan sebagai nilai acuan untuk pemilihan spesifikasi tiang menggunakan kriteria kuat lentur. Untuk menghitung modulus penampang yang diperlukan, momen ultimit yang bekerja harus ditentukan terlebih dahulu. Fixity point adalah tempat terjadinya momen akhir tiang. Fixity point adalah kedalaman di dalam tanah di mana tiang terus mengalami deformasi lateral. Sebuah klem dapat dianggap sebagai kondisi berbaring di titik fiksasi. Kondisi perletakan di fixity point dapat dianggap sebagai jepit.
Sifat-sifat tiang harus dipertimbangkan saat menentukan fixity point. fixity point dianggap tiga meter dari dasar laut karena tiang pancang belum dipilih. fixity point dihitung menggunakan rumus yang disediakan oleh OCDI (2002), yang diberikan dalam persamaan (2.68) dan (2.69) berikut.
𝑍𝑓 = 1,8 T ... (2.68) T = √𝐸𝐼
nh
5 ... (2.69)
33 Dengan Keterangan:
𝑍𝑓 = Kedalaman fixty point (m) T = Stiffness Factor
nh = Koefisien modulus variasi tanah
𝐸 = Modulus elastisitas tiang pancang (N/cm2) 𝐼 = Momen inersia tiang pancang (cm2)
3. Perhitungan Momen Ultimit Aksial
Beban lateral lengan sebenarnya dapat dihitung setelah memperoleh nilai fixity point. Untuk memastikan bahwa kondisi dalam persamaan terpenuhi, Momen ultimit dapat dibandingkan dengan kapasitas tiang pancang dengan menggunakan persyaratan pada persamaan (2.65).
II.3.7. Kombinasi Pembebanan
Kombinasi pembebanan bertujuan untuk mencapai kondisi pembebanan paling kritis pada struktur seperti yang dijelaskan dalam SNI 03-1727-2013.
Kombinasi pembebanan harus memperhitungkan gaya-gaya yang dapat menambah atau mengurangi pengaruh beban kerja, yaitu:
1. 1,4 DL
2. 1,2 DL + 1,6 LL + 0.5 BL 3. 1,2 DL + 1,2 MF
4. 1,2 DL + 1 QX + 0,2 BL 5. 1,2 DL + 1QY + 0.2 MF Dengan keterangan, yaitu:
DL = Dead Load (Beban Mati) LL = Live Load (Beban Hidup) MF = Mooring Force (Beban Tambat) BL = Berthing Load (Beban Benturan)
QX = Earthquake Load X (Beban Gempa Arah X) QY = Earthquake Load Y (Beban Gempa Arah Y)
34
