DESAIN STRUKTUR PERPANJANGAN DERMAGA B CURAH CAIR PELINDO I DI PELABUHAN DUMAI, RIAU

(1)

DESAIN STRUKTUR PERPANJANGAN DERMAGA B CURAH CAIR PELINDO I

DI PELABUHAN DUMAI, RIAU

Shinta Ayuningtyas

Program Studi Teknik Kelautan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung

Jl. Ganeca No. 10, Bandung 40132 email: shinta.ayuningtyas@gmail.com

Kata kunci: dermaga, desain, perpanjangan struktur, deck on pile

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan produsen minyak sawit terbesar kedua di dunia. Provinsi Riau merupakan provinsi di Indonesia yang memiliki area perkebunan kelapa sawit paling luas. Luasnya area perkebunan kelapa sawit di Provinsi Riau menghasilkan sumber daya kelapa sawit yang terus meningkat. Meningkatnya produksi kelapa sawit ini berdampak pada turut meningkatnya jumlah ekspor CPO (crude palm oil), yang merupakan produk kelapa sawit, melalui Pelabuhan Dumai, Riau. Meningkatnya kebutuhan Provinsi Riau untuk ekspor CPO melalui Pelabuhan Dumai mengakibatkan terjadinya penambahan jumlah kapal yang akan tambat dan berlabuh di Dermaga B curah cair. Pehitungan menunjukkan bahwa dengan jumlah kapal tersebut, apabila bongkar muat satu kapal berlangsung selama satu hari, BOR (berth occupancy ratio) Dermaga B curah cair eksisting Pelabuhan Dumai pada tahun 2020 akan menyentuh angka 75%, sedangkan pada keadaan ideal, suatu dermaga yang beroperasi memiliki BOR sebesar 60%. Untuk menurunkan BOR Dermaga B hingga mencapai nilai ideal, perlu diadakan perpanjangan dermaga.

Gambar 1 Lokasi Perpanjangan Dermaga B

Pelabuhan Dumai

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah menentukan desain dan melakukan analisis struktur pada perpanjangan Dermaga B curah cair dengan tipe deck on pile di Pelabuhan Dumai, Riau yang direncanakan.

TEORI DAN METODOLOGI

Penentuan desain struktur perpanjangan Dermaga B dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan kriteria-kriteria desainnya. Kriteria desain meliputi data lingkungan (pasang surut, peta batimetri, data tanah, gelombang, arus, angin), data kapal rencana yang akan dilayani, dimensi (kedalaman perairan minimum, elevasi dermaga, panjang dermaga, lebar dermaga), serta material yang akan digunakan pada struktur dermaga. Pada Tugas Akhir ini, data lingkungan yang digunakan merupakan data sekunder. Data kapal rencana ditentukan dengan merujuk pada Rencana Induk Pelabuhan Dumai. Dimensi struktur dermaga ditentukan dengan mempertimbangkan kondisi eksisting Dermaga B, fasilitas yang beroperasi di atas dermaga, dan kebutuhan jumlah sandar kapal agar nilai BOR bersifat ideal. Material yang digunakan dipilih dengan mempertimbangkan rekomendasi SNI 03-2847.

Langkah desain yang selanjutnya dilakukan adalah penentuan geometri dan perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada struktur dermaga. Geometri yang ditentukan terdiri dari ukuran komponen-komponen dermaga (tiang pancang, balok, pile cap, plat) serta konfigurasinya. Gaya-gaya yang bekerja pada struktur dermaga adalah gaya berthing, gaya mooring, beban-beban mati (berat fasilitas di atas dermaga dan berat sendiri), beban-beban hidup (berat fasilitas kendaraan dan aliran minyak), serta beban lingkungan (gaya gelombang, gaya arus, gaya gempa).

(2)

2 Perhitungan gaya berthing ditentukan dengan

besarnya energi berthing yang pada prinsipnya adalah energi kinetik kapal saat bersandar. Rumus energi berthing adalah sebagai berikut.

( ) Keterangan:

= energi berthing kapal (kN-m) = massa kapal (T)

= kecepatan berthing (m/s) = faktor eksentrisitas = faktor virtual mass

= faktor softness (nilai standar = 1) = faktor berth configuration (nilai = standar = 1)

Gaya mooring dihitung atas pengaruh arus dan angin. Perumusan gaya mooring akibat angin ditunjukkan dengan rumus berikut.

Keterangan:

= gaya angin longitudinal (kN) = gaya angin transversal (kN) = koefisien gaya angin

= longitudinal

= koefisien gaya angin

= transversal

= massa jenis angin ( ) = luas proyeksi longitudinal = kapal di atas air ( )

= kecepatan angin (m/s)

Perumusan gaya mooring akibat arus ditunjukkan dengan rumus berikut.

Keterangan:

= gaya arus longitudinal (kN) = gaya arus transversal (kN) = koefisien gaya arus

= longitudinal

= faktor koreksi kedalaman gaya

= arus longitudinal

= koefisien gaya arus transversal = faktor koreksi kedalaman gaya

= arus transversal

= massa jenis air laut ( )

= length between perpendicular

= (m)

D = draught kapal (m) = kecepatan arus (m/s)

Beban mati dan beban hidup berupa fasilitas ditentukan berdasarkan beratnya yang diketahui. Beban lingkungan berupa gaya gelombang dan gaya arus ditentukan dengan gaya Morison, serta beban lingkungan berupa gaya gempa ditentukan dengan menggunakan data sekunder berupa spektral gempa.

Dengan kriteria desain, geometri, dan gaya-gaya pada dermaga yang telah dihitung, langkah desain selanjutnya adalam memodelkan struktur dermaga dengan perangkat lunak SAP2000. Pengecekan kelayakan struktur ditentukan dengan menganalisis beberapa tinjauan output yang dihasilkan oleh perangkat lunak, seperti UCR (unity check ratio) tiang pancang, defleksi, dan kelangsingan tiang pancang. Output-output lain dari perangkat lunak seperti reaksi perletakan dan gaya dalam selanjutnya digunakan untuk merencanakan tulangan komponen beton.

Perencanaan tulangan komponen beton dilakukan dengan perhitungan dan prosedur sistematis yang merujuk pada SNI 03-2847. Output perangkat lunak SAP2000 berupa gaya dalam digunakan untuk merencanakan tulangan lentur maupun geser. Output berupa reaksi perletakan digunakan sebagai parameter keruntuhan komponen beton akibat punching shear.

DASAR DESAIN DAN PEMODELAN

Struktur perpanjangan Dermaga B berukuran panjang 200 meter dan lebar 18 meter. Struktur perpanjangan Dermaga B terdiri dari 4 modul dengan jarak dilatasi antar modul sebesar 5 centimeter. Pemodelan dengan perangkat lunak SAP2000 dilakukan terhadap satu modul dengan mempertimbangkan semua kondisi yang mungkin terjadi. Geometri modul yang dimodelkan adalah seperti ditunjukkan pada layout model pada Gambar 2 dan Tabel 1.

(3)

Gambar 2 Layout Model Struktur Dermaga

Gambar 3 Potongan Melintang Model Struktur

Dermaga

Tabel 1 Geometri Struktur Model Dermaga

Panjang 50 m Lebar 18 m Elevasi lantai 4,5 m (LLWL) Kedalaman fixity point -19,71 m (LLWL)

Geometri komponen-komponen dermaga yang digunakan ditunjukkan pada Tabel 2 berikut.

Tabel 2 Geometri Komponen Dermaga Tiang pancang baja Diameter 813 mm Tebal 11,9 mm Panjang 24,21 m Balok beton Penampang 600 mm × 800 mm Penampang 1000 mm × 1200 mm

Plat beton Tebal 40 cm

Pile cap beton 1500 mm × 1500 mm × 1500 mm 2000 mm × 2000 mm × 1500 mm 3500 mm × 2000 mm × 3500 mm

Fasilitas struktur perpanjangan Dermaga B yang digunakan untuk menahan beban akibat aktivitas kapal adalah

- fender SCN 2000 E3.0 dari Fentek - bollard tee 80 T dari Trelleborg

Material yang digunakan pada struktur dermaga adalah material beton dan baja sebagai berikut.

- material beton K-450 dengan kuat tekan 37,35 MPa

- material baja A36 untuk tiang pancang dan material baja dengan kuat tarik 𝑓 4 MPa untuk tulangan

Struktur perpanjangan Dermaga B direncanakan untuk dapat melayani kapal desain berupa tanker 25.000 DWT.

Gambar berikut menujukkan tampak hasil pemodelan struktur dermaga.

Gambar 4 Tampak Atas Modul Struktur

Dermaga

Gambar 5 Tampak Samping Modul Struktur

Dermaga

Gambar 6 Tampak Depan Modul Struktur

(4)

4

HASIL DAN ANALISIS

Analisis struktur dermaga tahap pertama adalah pengecekan hasil UCR yang terjadi pada tiang pancang baja. Hasil pengecekan UCR pada Gambar 3 dan Tabel 3 menunjukkan bahwa modul struktur perpanjangan Dermaga B memenuhi keamanan karena nilai UCR tertinggi tidak lebih daripada 1.

Gambar 7 Hasil UCR pada Tiang Pancang Baja

Tabel 3 Rangkuman Hasil Pengecekan UCR

Ekstrim

Frame Section UCR Combination

168 Pile813mm 0,647402 COMBO3.9 137 Pile813mm 0,59862 COMBO3.9 206 Pile813mm 0,589723 COMBO3.7 191 Pile813mm 0,584812 COMBO3.9 138 Pile813mm 0,556714 COMBO3.9 Keterangan Load Case

COMBO3.9: Beban Mati, Gaya Gelombang y-, Gaya Arus y-, Berthing 3

Analisis struktur dermaga tahap kedua adalah pengecekan besarnya defleksi yang terjadi pada ujung tiang pancang baja. Hasil pengecekan defleksi arah sumbu-x pada Gambar 8 dan Tabel 4 menunjukkan bahwa modul struktur perpanjangan Dermaga B memenuhi keamanan karena besarnya defleksi tertinggi tidak lebih daripada defleksi izin yang diberikan oleh SNI 03-2847 berikut.

4

Gambar 8 Peta Defleksi Arah Sumbu-x

Tabel 4 Rangkuman Hasil Pengecekan Defleksi

Ekstrim Arah Sumbu-x

Joint Defleksi (m) Combination 149 0,043471 COMBO4.1 155 0,043345 COMBO4.1 148 0,043298 COMBO4.1 176 0,043298 COMBO4.1 152 0,043259 COMBO4.1 Keterangan Load Case

COMBO4.1: Beban Mati, Gaya Gelombang x+, Gaya Arus x+, Mooring x+ SpL

Hasil pengecekan defleksi arah sumbu-y pada Gambar 9 dan Tabel 5 menunjukkan bahwa modul struktur perpanjangan Dermaga B memenuhi keamanan karena besarnya defleksi tertinggi tidak lebih daripada defleksi izin yang diberikan oleh SNI 03-2847 berikut.

4

(5)

Tabel 5 Rangkuman Hasil Pengecekan Defleksi

Ekstrim Arah Sumbu-y

Joint Defleksi (m) Combination 174 -0,08903 COMBO3.9 172 -0,088966 COMBO3.9 173 -0,088961 COMBO3.9 175 -0,088615 COMBO3.9 33 -0,088615 COMBO3.9 Keterangan Load Case

Tahap analisis yang selanjutnya dilakukan adalah pengecekan kelangsingan tiang pancang. Syarat kelangsingan yang harus dipenuhi adalah

. Dengan mengetahui properti tiang pancang, maka nilai dapat diketahui sebesar

4 √ ⁄ 4( )

4

⁄ ( )

Selanjutnya, pengambilan output berupa reaksi perletakan dan gaya dalam dilakukan sebagai bahan input untuk perencanaan tulangan dan pengecekan punching shear komponen beton. Output berupa reaksi perletakan digunakan untuk mengetahui gaya-gaya yang terjadi pada perletakan jepit di ujung bawah tiang pancang. Gaya reaksi perletakan dalam arah sumbu-z (dalam perangkat lunak SAP2000 dinotasikan dengan F3) selanjutnya digunakan untuk mengecek punching shear pada pile cap. Output berupa gaya dalam pada balok ditinjau untuk menentukan desain tulangan lentur dan sengkang.

Tabel 6 Ringkasan Hasil Pengecekan Reaksi

Perletakan Ekstrim Arah Sumbu-z

Joint Rekasi Perletakan F3 (N) Combination 18 1.998.659,3 COMBO3.9 18 1.894.223,5 COMBO3.3 26 1.838.290,93 COMBO3.7 1 1.809.430,94 COMBO3.9 192 1.780.317,28 COMBO3.7

Keterangan Load Case

COMBO3.3: Beban Mati, Gaya Gelombang x+, Gaya Arus x+, Berthing 3

Tabel 7 Rangkuman Hasil Gaya Dalam Ekstrim

pada Komponen Balok Jenis

Balok

Jenis Gaya Dalam

Nilai Satuan Kombinasi

Balok Melintang V2+ 534.304,73 N COMBO2 V2- 534.304,73 N COMBO2 M2+ 753.251.980,00 N-mm COMBO3.8 M2- 761.940.760,00 N-mm COMBO3.8 M3+ 232.124.900,00 N-mm COMBO3.9 M3- 365.364.070,00 N-mm COMBO3.9 Balok Memanjang V2+ 679.716,75 N COMBO2 V2- 679.716,75 N COMBO2 M2+ 629.957.380,00 N-mm COMBO3.7 M2- 888.980.930,00 N-mm COMBO3.7 M3+ 495.142.570,00 N-mm COMBO4.1 M3- 702.247.510,00 N-mm COMBO4.1 Balok Berthing V2+ 720.222,11 N COMBO3.9 V2- 388.549,10 N COMBO4.4 M2+ 527.086.230,00 N-mm COMBO3.8 M2- 529.573.730,00 N-mm COMBO3.8 M3+ 1.021.769.090,00 N-mm COMBO3.9 M3- 1.407.074.530,00 N-mm COMBO3.9 Balok Kantilever V2+ 192.917,31 N COMBO2 V2- 192.917,31 N COMBO2 M2+ 1.037.900,00 N-mm COMBO8.1 M2- 1.037.900,00 N-mm COMBO8.1 M3+ 15.064,37 N-mm COMBO3.9 M3- 96.458.660,00 N-mm COMBO2 Tabel 8 Rangkuman Hasil Gaya Dalam Ekstrim

pada Komponen Plat Jenis Plat Jenis

Gaya Nilai Satuan Kombinasi

Plat Tengah M11 29558,83 N-mm/mm COMBO3.9 M22 61537,65 N-mm/mm COMBO3.9 Plat Tepi Memanjang M11 29828,4 N-mm/mm COMBO4.1 M22 36136,51 N-mm/mm COMBO2 Plat Tepi Melintang M11 26880,95 N-mm/mm COMBO5.7 M22 55697,44 N-mm/mm COMBO3.9 Plat Sudut M11 22151,28 N-mm/mm COMBO2 M22 26558,1 N-mm/mm COMBO2

Dengan menggunakan gaya dalam yang terdapat pada Tabel 7 dan Tabel 8, maka penulangan komponen balok, plat, dan pile cap dapat dihitung dengan merujung pada SNI 03-2847 dan SNI 07-2052. Gaya-gaya dalam tersebut

(6)

6 merupakan beban ultimate yang selanjutnya

dibandingkan terhadap beban nominal dari masing-masing penampang komponen beton. Rangkuman hasil perencanaan penulangan adalah sebagai berikut.

a. Balok

- Balok memanjang

dimensi penampang: mm

tulangan lentur atas: baja ulir φ25 mm, 2 buah

tulangan lentur bawah: baja ulir φ25 mm, 5 buah

tulangan geser: baja polos φ19 mm, spasi 200 mm

- Balok melintang

dimensi penampang: 4 mm

- Balok berthing

tulangan lentur samping: baja ulir φ36 mm, 4 buah

- Balok kantilever

dimensi penampang: mm

b. Plat

- Plat tengah

dimensi penampang: 4 4 mm

tulangan arah panjang: baja ulir φ22 mm, 7 buah, spasi 616 mm

tulangan arah lebar: baja ulir φ22 mm, 11 buah, spasi 560 mm

- Plat tepi memanjang

tulangan arah panjang: baja ulir φ16 mm, 16 buah, spasi 400mm

- Plat tepi melintang

dimensi penampang: 4 4 mm

- Plat sudut

c. Pile cap - Pile cap 1

dimensi: mm tulangan arah panjang: baja ulir φ29 mm, 12 buah

tulangan arah lebar: baja ulir φ29 mm, 12 buah

- Pile cap 2

dimensi: mm tulangan arah panjang: baja ulir φ29 mm, 15 buah

- Pile cap 3

dimensi: 35 mm tulangan arah panjang: baja ulir φ36 mm, 24 buah

(7)

tulangan praktis: baja polos φ32 mm, 32 buah

KESIMPULAN

1. Perpanjangan Dermaga B Pelindo I di Pelabuhan Dumai merupakan dermaga yang melayani bongkar muat curah cair komoditas CPO (crude palm oil), dengan kapal rencana berupa tanker 25.000 DWT.

2. Perpanjangan Dermaga B Pelindo I di Pelabuhan Dumai berukuran panjang 200 meter dan lebar 18 meter. Struktur perpanjangan Dermaga B terdiri dari 4 modul dengan jarak dilatasi antar modul sebesar 5 centimeter. Geometri masing-masing modul adalah sebagai berikut.

- panjang: 50 m; - lebar: 18 m;

- elevasi lantai: 4,5 m (LLWL);

- kedalaman fixity point: -19,71 m (LLWL).

3. Struktur perpanjangan Dermaga B dirancang untuk dapat menahan kombinasi-kombinasi pembebanan yang bekerja, yang terdiri dari beban-beban berikut.

- beban mati (berat sendiri struktur, berat pile cap, berat loading arm, berat sistem fender, berat bollard, berat pipe rack, berat pipa);

- beban hidup (beban hidup tipikal, beban mobile crane, berat aliran minyak);

- gaya berthing, yaitu gaya yang bekerja pada dermaga saat kapal menumbuk dermaga ketika berlabuh; - gaya mooring, yaitu gaya yang

bekerja pada dermaga akibat tarikan kapal saat bertambat;

- beban lingkungan (gelombang, arus, gempa).

4. Pengecekan nilai UCR ekstrim menunjukkan bahwa UCR terbesar adalah sebesar 0,647402 pada kombinasi pembebanan berthing.

5. Pengecekan defleksi arah sumbu-x menunjukkan bahwa defleksi terbesar adalah sebesar 0,043471 pada kombinasi pembebanan mooring.

6. Pengecekan defleksi arah sumbu-y menunjukkan bahwa defleksi terbesar adalah sebesar 0,08903 pada kombinasi pembebanan berthing.

7. Pengecekan perletakan arah sumbu-z menunjukkan bahwa perletakan terbesar pada fixity point terjadi sebesar 1998 kN pada kombinasi pembebanan berthing.

SARAN

Perihal yang lebih dapat diteliti lebih lanjut dalam penelitian ini:

1. Perlu dilakukan analisis terhadap daya dukung tanah agar mendapatkan hasil desain yang lebih akurat.

2. Perlu dilakukan analisis dan perhitungan dimensi penampang balok, tebal plat, panjang bentang balok, dan jumlah tiang pancang yang sesuai agar desain struktur lebih optimal.

DAFTAR PUSTAKA

AISC Steel Construction Manual, 14th Edition ASCE Standard 7 2010, Minimum Design Loads

for Buildings and Other Structures (ASCE 7-10)

British Standard, Maritime Structures – Part 1: Code of Practice for General Criteria (BS 6349-1 2000)

British Standard, Maritime Structures – Part 4: Code of Practice for Design of Fendering and Mooring Systems (BS 6349-4 1994)

Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung, 1983. Bandung: Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan.

Fentek Marine Systems. 2000. Fentek® Marine Fendering Systems Catalogue. Hamburg: Fentek.

(8)

8 Goda, Yoshimi. 2010. Random Seas and Design

of Maritime Structures, 3rd Edition. Singapore: World Scientific Publishing. Keputusan Menteri No. 39 Tahun 2006 tentang

Rencana Induk Pelabuhan Dumai Kristensen, Hans Otto. 2012. Determination of

Regression Formulas for Main Dimensions of Tankers and Bulk Carriers based on IHS Fairplay Data. ____: Technical University of Denmark. McCormac, Jack C. dan Russel H. Brown. 2014. Design of Reinforced Concrete, Ninth Edition. USA: John Wiley & Sons, Inc. OCDI. 2002. Technical Standards and

Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan. Japan: OCDI. PT Pelabuhan Indonesia I (Persero). 2014.

Adendum Analisis Dampak Lingkungan Hidup (ANDAL) Pelabuhan Dumai. Medan: PT Pelabuhan Indonesia I (Persero).

Standar Nasional Indonesia, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) Thoresen, Carl A. 2014. Port Designer’s

Handbook, Third Edition. London: ICE Publishing.

Tomlison, Michael, et al. 2008. Pile Design and Construction Practice, 5th Edition. London dan New York: Taylor & Francis.

Trelleborg. 2007. Safe Berthing and Mooring, Trelleborg Marine Systems. ____: Trelleborg.

Triatmodjo, Bambang. 2009. Perencanaan Pelabuhan. Yogyakarta: Beta Offset. World Meteorogical Organization. 1995.

Manual on Codes, Volume I.1, Part A – Alphanumeric Codes (WMO-No. 306). Geneva: WMO.