BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
UMUMDalam bab ini akan dibahas tentang dasar teori yang dipergunakan dalam perencanaan pengembangan Dermaga Jamrud Utara di Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya. Perlu diketahui bahwa Dermaga Jamrud Utara ini merupakan dermaga General Cargo yang struktur dermaga lamanya menggunakan pondasi caisson.
2.2 PERHITUNGAN STRUKTUR EKSISTING
Dalam perhitungan Struktur eksisting ini hanya digunakan perhitungan stabilitas eksternal saja.
Perhitungan stabilitas eksternal pondasi Caisson meliputi kontrol terhadap guling (Overturning), geser (Horizontal Displacement), kelongsoran (Sliding), penurunan (Settlement) dan daya dukung (Bearing
Capacity). Output dari perhitungan stabilitas eksternal tersebut berupa Safety Factor (SF).
Safety factor (SF) adalah angka keamanan terhadap suatu kontrol
stabilitas, dalam hal ini adalah kontrol stabilitas pondasi Caisson terhadap guling, geser, kelongsoran, penurunan dan bearing capacity. Pada umunya besarnya angka keamanan adalah > 1,5. Apabila hasil perhitungan didapat < 1,5 maka suatu struktur tersebut dapat dikatakan tidak aman, sehingga harus dilakukan suatu perencanaan ulang.
qo(t/m2)
ql
Gambar2.1 Gaya – gaya yang bekerja pada Caisson
2.2.1 Perhitungan Guling (Overturning)
SF = g MomenGulin an MomenPenah 6 4 5 3 4 2 3 1 1 2 1 . . h E h E h E h E h H d P d W SF
2.2.2 Perhitungan Geser (Horizontal Displacement)
H E E E E G SF 4 3 2 1 dengan G = (P + W) tan
2.2.3 Perhitungan Kelongsoran (Sliding)
penggerak Momen penahan Momen SFproses perhitungan menggunakan program STABLE, untuk cross
2.2.4 Perhitungan Penurunan (Settlement) St = Si + Sc dengan Si = Cf q B E v * * 1 2 ; Sc = log 1 ' 1 * o o e H Cc
2.2.5 Perhitungan Daya Dukung (Bearing Capacity)
aisson luasdasarC W P ql SF / ) ( dengan C Nc D Nq L B N B L B ql . 1 0,2 .' . ' 2 .' 2 , 0 1 Keterangan :
Ka = Koefisien tekanan tanah aktif =
2 ' 45
tan2 0 atau dari
tabel-tabel
γsat = Berat volume tanah jenuh air (t/m3)
γ’ = Berat volume tanah efectif (t/m3), dengan γ’ = γsat - γw
γw = Berat volume air(t/m3)
’ = Sudut geser dalam tanah efectif (……0)
= Sudut kontak geser antara dasar Caisson dan tanah
(……0).
E = Modulus young v = Koefisien poisson
B = Lebar pondasi
Cf = Koefisien bentuk pondasi
Si = Immedeately settlement Sc = Consolidation settlement Cc = Cpresion index
H = Tebal lapisan compresible
eo = Angka pori awal
σo’ = Tegangan efektif overbourden
2.3 BANGUNAN ATAS
maga
gan yang dipakai adalah perletakan
an momen akibat beban terbagi rata : 2.3.1 Perencanaan Plat Der
2.3.1.a Perhitungan Momen Plat
Asumsi perhitungan-perhitun jepit elastis. - Perhitung Mlx = Mtx = + 0.001 . q . lx2 . x Mly = Mty = + 0.001 . q . lx2 . x d
ly = momen lentur plat per satuan panjang di
Mtx, Mty panjang di
q lat (t/m1).
ng
x 971
Perhitungan momen akibat beban terpusat
imana :
bentang pendek plat
entang pendek (m) imana :
Mlx, M
lapangan arah bentang lx, ly (tm). = momen lentur plat per satuan tumpuan arah bentang lx, ly (tm). = beban total terbagi rata pada p
Lx = ukuran bentang terkecil plat, bentang ya
memikul plat dalam satu arah (m). = koefisien pada tabel 13.3.2 PBI 1 -
d
lx =
ly = bentang panjang plat bx = ukuran beban w arah b
by ly = + + a4 M 1x + a2x + a3 bx l a x bx lx by ly
by = ukuran beban w arah bentang panjang
Mx = momen positif maksimum arah bentang pendek
w = beban terpusat (ton)
, a3 rgantung dari lx/ly dan
ada beban terpusat yang bergerak, penulangan didimensi ang ini tidak tergantung pada tempat beban dan My = momen positif maksimum arah bentang panjang
(m)
a1, a2 , a4 = koefisien yang te
derajat jepit masing- masing sisi (Tabel VI KBI Ir. Sutami)
P
berdasarkan momen maksimum yang didapat, diambil tetap sepanj seluruh pelat (tepi-tepi).
Lebar pembesian
ditentukan dengan rumus-rumus sebagai berikut :
lx by bx by bx C Sx(0.4 0.4 0.2 0.3 . . ly lx ly lx . 1
Sx = lebar jalur dimana pembesian menahan momen My harus dipasang lx ly lx by bx ly by lx bx C Sy (0.4 . . . 3 . 0 4 . 0 2 . 0 1
Sy = lebar jalur dimana pembesian menahan momen Mx harus dipasang lx ly lx by bx ly by lx bx C Six(0.6 . . . 1 . 0 1 . 0 1 . 0 2
Six = lebar jalur dimana pembesian menahan momen Miy harus dipasang lx ly lx by bx ly by lx bx C Siy (0.6 . . . 1 . 0 1 . 0 1 . 0 2
Siy = lebar jalur dimana pembesian menahan momen Mix harus dipasang
C1 dan C2 = koefisien yang tergantung pada keadaan derajat jepit
dan sisi plat
C1 = 0 , jika kedua sisi sejajar lx ditumpu bebas
C1 = 0.1 , jika kedua sisi sejajar ly dijepit dan lainnya ditumpu
bebas
C2 = 0 , jika kedua sisi sejajar lx ditumpu bebas
C2 = 0.1 , jika kedua sisi sejajar ly dijepit dan lainnya ditumpu
bebas
2.3.1.b Distribusi Beban Pelat Pada Balok
Plat yang membebani balok harus didistribusikan terlebih dahulu sesuai dengan area yang dipikul, distribusi beban pelat dermaga dan trestle terbagi atas :
Ly Lx Beban Segitiga : P’ = ½ .P. ½ .lx = ¼ p lx Beban Pelat q ( t/m2, Kg/m2) P = ½ q lx A B q eq P = ½ q lx P’ P P” VA VB
VA = VB = P’ = ¼ p lx Mmax = VA. ½ lx – P’. 1/3. (1/2 lx) = 1/4.p.lx – ½ lx – ¼ .p.lx.1/6lx = ¼ .p.lx.1/3lx = 1/12. p. lx = 1/12. ½ .q.lx2 = 1/24 .q lx3 Mmax eq = Mmax 1/8. q eq.lx2 = 1/24.q lx3 qeq = 2/3.p
Sehingga untuk beban segitiga : Q eq = 2/3.P = 2/3 p.q.lx = 1/3 .q.lx Beban Trapesium : A B q eq P = ½ lx VA P P P P VB ½ lx ly - lx ½ lx P’ = ½ .p.1/2 .lx = ¼ .lx.p = ¼ .lx.1/2 .q.lx = 1/8 .q.lx2 P” = ½ .p.(ly-lx) = ½ .q.lx.(ly-lx)
Mmax = Va.1/2 .ly – P’{1/2 .(ly-lx) + 1/3 .1/2 .lx} – P”.1/4 .(ly-lx)
Va = Vb = P’ + P” = ¼ .lx.P + ½ .p.(ly-lx) = ¼ .lx.P + ½ .p.lx – ½ .p.(ly-1/2lx) = ½ .p.ly – ½ .p.lx = ½ .P.(ly-1/2.lx)
Mmax = ½ 1/2.lx). ½ ly – ¼ .P.lx{1/2 .(ly-lx) + ½ lx} – ½
.P.(ly-lx).1/4 .(ly-1/2.lx))
= ¼ .P.ly(ly-1/2.lx) – ¼ .P.lx.(ly-1/2.lx) – 1/8 .P’.(ly-1/2.lx)2 Mmax ed = 1/8 .qeq.ly2 = ¼ .P.lx.(1/2ly-1/3.lx) – 1/8.P.ly2 – 1/8
.P’.ly.lx
+ 1/12 .P.lx2 – 1/8 .P’.ly2 + ¼ .ly.lx – 1/8 .P’.lx2
2 = 1/8 .P.ly2 – 1/24 .P.lx2
Mmax ed = 1/8 .qeq ly2
qeq = P{1- 2
3 ly 2 1 lx }
Jadi untuk beban trapesium :
eq = P{1- 2 2 3 1 ly lx } = ½ .q.lx{1- 22 3 1 ly lx q } .3.1.c Penulangan Plat
Perhitungan tulangan pada plat berdasarkan PBI 1971 :
2 Ca = b bx nxM h , dengan : ' b nx a o ' Amin = au 12
dimana : M beban kerja
egi, lebar badan
– ½ Ф tulangan )
1.1.1 ( 6400
= momen lentur akibat
B = lebar penampang balok pers penampang balok T
H = tinggi manfaat penampang
( ht – selimut beton – Ф sengkang
n = angka ekivalen antara satuan luas dengan satuan luas beton ( PBI 1971 – Pasal 11.1.3 )
Eb = modulus elastisitas beton berdasarkan PBI 1971
pasal 1 'bk (kg/cm2)) ,untuk beban mati
Ea beton menurut PBI 1971 pasal
( 2,1 x 106 (kg/cm2)) = modulus elastisitas 10.9.1
σ’bk = mutu beton (kg/cm2), PBI 1971 tabel 4.2.1
σ’a = tegangan tarik baja yang diijinkan, PBI 1971 tabel
tarik baja yang diijinkan, PBI 1971 tabel 10.4.1
rbesar sedemikian rupa sehingga memenuhi persyaratan sebagai berikut:
10.4.1 ( σ’a = 0.33 σ’bk)
σ’b = tegangan
Apabila τb + τ’b > τbm , maka ukuran penampang harus dipe
τb + τ’b < τbm eng : τb = d an xht bx D 8 7 xht b D 2 τ’b = , b ht 45 , 0 26 3 untuk ht > b dimana :
τ’b ngan geser punter beton akibat beban
τbm
gan geser, menurut PBI 1971 tabel 10.4.2
untuk menghitung tulangan geser berdasarkan PBI 1971 (rumus 11.7.4).
τs + τ’m > τt
D = gaya lintang
Mt = momen puntirakibat beban kerja
τb = tegangan lentur beton akibat beban kerja
= tega kerja
= tegangan geser beton yang diijinkan untuk balok dengan tulan
Sebagai tulangan geser dipakai sengkang dengan luas efektif As dan jarak As dan tulangan miring dengan luas efektif Am. Perumusan yang digunakan
b a As s a s , b a Cos Sin A m a m m . ( Dimana :
τb = tegangan geser yang dapat dikerahkan oleh sengkang
τm = tegangan geser yang dapat dikerahkan oleh miring
Ф = sudut kemiringan tulangan miring terhadap sumbu
memanjang Balok
2.3.1.d Kontrol Retak
Lebar retak maksimum untuk beton di luar bangunan yang tidak terlindungi dari hujan dan terik matahari langsung, kontinu berhubungan air dan tanah atau berada dalam lingkungan agresif adalah 0,01 cm
Lebar retak pada pembebanan tetap akibat beban kerja, PBI 1971 pasal 10.7.3 dapat dihitung dengan rumus dibawah ini :
6 5 4 3. ).( ) 10 ( C C C D C x W p a p
dimana : w = lebat retak yang terjadi (cm)
α = koefisien yang tergantung pada jenis batang
tulangan 1,2 untuk batang polos
ωp, C3, C4, C5 = koefisien retak yang diambil dari
table 10.7.3 PBI 1971 c = tebal penutup beton
d = diameter batang polos, yang harus diganti dengan diameter pengenal dp menurut PBI 1971 pasal
3.7.4 apabila dipakai batang yang diprofilkan A = luas tulangan tarik(cm2)
σa= tegangan tarik baja yang bekerja ditempat retak
(kg/cm2)
h = tinggi manfaat (cm)
bo= lebar balok persegi atau lebat balok T (cm) y = jarak garis netral terhadap tepi yang tertekan (cm)
2.3.2 Perencanaan Balok Dermaga
Langkah – langkah perencanaan balok meliputi :
1) Seperti perencanaan plat lantai yang telah diuraikan diatas, penentuan lay out tipikal harus ditetapkan terlebih dahulu.
2) Dihitung pembebanan akibat distribusi beban plat pada balok. 3) Dengan bantuan program bantu SAP 2000, akan diperoleh
besarnya momen pada balok tersebut
4) Perhitungan penulangan balok dilakukan setelah besarnya momen diperoleh dari langkah no.3, dilanjutkan dengan perhitungan kontrol dimensi balok, perencanaan tulangan geser dan kontrol retak balok tersebut.
2.3.3 Perencanaan Balok Fender
Langkah – langkah perencanaan balok meliputi :
1. Seperti perencanaan plat lantai yang telah diuraikan diatas, penentuan lay out tipikal harus ditetapkan terlebih dahulu. 2. Analisa balok fender seperti perhitungan balok kantilever
dengan gaya tumbukan kapal pada ujung balok fender sebagai kondisi paling kritis sebagai beban.
3. Pada perhitungan momen, posisi perletakan balok (e), diasumsikan berada pada bidang sejajar poer bagian atas karena diasumsikan tidak monolit dengan poer.
4. Perhitungan penulangan balok dilakukan setelah besarnya momen diperoleh dari langkah no.3, dilanjutkan dengan perhitungan tulangan utama dan geser serta kontrol retak balok tersebut.
2.4
BANGUNAN BAWAHPada bagian ini, perencanaan meliputi pemilihan tiang pancang, perhitungan daya dukung, kontrol kekuatan bahan dan kalendering.
2.4.1 Pemilihan Tiang Pancang
Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan tiang pancang yang dipergunakan di struktur bangunan bawah dermaga adalah
Diusahakan dengan harga yang termurah
Kemampuan menembus lapisan tanah keras tinggi, untuk menghindari terjadinya tekuk.
Mampu menahan pemancangan / pemukulan yang keras, agar
tidak hancur ketika pemancangan berlangsung.
Dalam Tugas Akhir ini, jenis tiang pancang yang dipergunakan adalah tiang pancang baja. Dengan kriteria pemilihan sebagai berikut :
Tabel 2.1 – Kriteria Pemilihan Tiang Pancang
Beton Baja Kayu N-Nilai SPT maksimal
yang dapat ditembus
2 Ked. Pemancangan Terbatas Bebas Terbatas 3 Berat Tiang Cukup ringan Lebih ringan Ringan 4 Mobilisasi Mudah Mudah Mudah
Relatif sulit karena terlalu bnyk sambungan Semakin panjang Relatif mudah karena Semakin panjang
semakin sulit cukup ringan semakin sulit Relatig mudah Relatig mudah Relatif sulit yaitu dengan pengelasan dengan pengelasan dengan sambungan baut 8 Harga tiang Cukup murah mahal mahal
Cukup mahal karena lebih murah karena Cukup mahal karena dihitung berdasar berat dihitung berdasar volume dihitung berdasar berat
cukup murah mahal karena perlu cukup murah proteksi anti karat
11 ketahanan thd korosi baik kurang baik baik
ada,yaitu ujung tiang retak Hampir tidak ada ada,yaitu ujung tiang retak pecah saat pemancangan pecah saat pemancangan Momen mak. Yang Terbatas, dari data WIKA Relatif besar terbatas mampu dipikul Piles bahwa ukuran maks.
f 60 cm kelas C Mmaks 29 tm
Tiang Pancang Spesifikasi
No
< 50 > 50 < 50
Relatif mudah Relatif mudah Pelaksanaan 5 1 7 10 12 13 9 6
Faktor kesalahan teknis Pengangkatan Tiang
Penyambungan
Biaya transportasi
Biaya pemeliharaan
2.4.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang
Perhitungan Daya Dukung Tanah untuk hasil soil test SPT
dipergunakan perumusan dari Metode LUCIANO DECORT (Daya Dukung
Pondasi Dalam, Dr. Ir. Herman Wahyudi):
dimana :
Ql = daya dukung tiang maksimum
Qp = resistance ultimate di ujung tiang
Qs = resistance ultimate akibat lekatan lateral Qad = SF QL Qp = qp.Ap = (Np K).Ap Qs = qs.As = s s A x N . 1 3 Dimana :
K : koefisien karakteristik tanah
Np : harga rata-rata SPT disekitar 4B diatas hingga 4B
dibawah dasar pondasi
qp : tegangan diujung tiang
Ap : luas penampang di ujung tiang = ¼ D2
As : keliling tiang x panjang tiang yang terbenam = .D.L
Ns : harga rata-rata sepanjang tiang yang terbenam
dengan batasan 3 N 50 qs : tegangan lekatan lateral (t/m2)
SF : angka keamanan
2.4.3 Kekuatan Bahan
Kontol bahan yang dilakukan meliputi kontrol terhadap tegangan, gaya horizontal, tekuk.
Berdasarkan Buku “Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi” oleh Suyono Sosrodarsono, Perumusan yang dipergunakan sebagai berikut :
o Kontrol Lendutan y = EI zf e Hu 12 ) ( 3
, untuk fixed-headed pile. dimana :
Hu = gaya horizontal maksimum yang diterima
tiang
E = Elastic modulus dari material tiang pondasi I = momen inersia tiang pancang
o Kontrol Tekuk
Tekuk dapat terjadi pada tiang pancang saat tiang pancang mencapai tanah keras lapisan pertama. Oleh karena itu, perlu dilakukan kontrol tekuk terhadap tiang pancang dengan perumusan sebagai berikut :
Hu = 2 x Mu / ( e + Zf) , untuk kondisi ujung tiang fixed dengan : Mu = σ x z
dimana : σ = Tegangan tiang
z = Modulus Elastisitas tiang Zf = Kedalaman titik jepit tiang
2.4.4 Kalendering
Berdasarkan Buku “Daya Dukung Pondasi Dalam” oleh Dr.Ir.Herman Wahyudi, Perumusan yang dipergunakan adalah formula dari Hiley sebagai berikut : p p W W W n W x c S H W Qu 2 2 . . , Ru sf R 1 . dimana :
Qu = Daya Dukung Ultimate (Ton)
W = Berat Pemukul
H = Tinggi jatuh pada ram
S = Penurunan tiang rata-rata pada 3 set terakhir dengan
10 pukulan di setiap setnya (cm).
α = efesiensi of hammer
n = coefisien of restitution
C = Total temporary compression (C1 + C2 + C3) = 17 mm
C1 = Temporary compression of cushion (pile head & cap)
C2 = Temporary compression of pile
