dermaga tipe terbuka,pimpro
DESCRIPTION
pelabuhanTRANSCRIPT
DESAIN DERMAGA TIPE TERBUKA
OLEH: NANI SETIAWAN
TRAINING HAPI, 17 – 21 Februari 2014 1
DaCar Isi
• Tentang dermaga Jpe terbuka: disajikan dalam Power Point, slide no.1-‐7 • Kriteria desain: disajikan dalam Power Point, slide no. 8 -‐ 26 • Distribusi gaya dan momen pada Jang pancang , slide no. : 27
– Bila hanya Jang verJkal – Bila kombinasi Jang verJkal dan Jang horisontal
• Desain pelat , balok dan Jang, slide no. 30 -‐ 36 • Proteksi terhadap erosi pada talud di bawah dermaga , slide no. 37 – 40
DaCar Isi ( lanjutan)
• Lampiran no.1 ( disajikan dalam Microso7 Words): Teori distribusi gaya dan momen pada Jang pancang berdasarkan Technical Standards for Port and Harbour FaciliCes in Japan
• Lampiran no.2 ( disajikan dalam Microso7 Words): a. Contoh analisis sederhana cara manual untuk menghitung gaya pada Jang dermaga akibat gaya
reaksi fender, bila dermaga hanya terdiri atas Jang verJkal b. Contoh analisis sederhana cara manual untuk menghitung gaya pada Jang dermaga akibat gaya
reaksi fender, bila dermaga terdiri atas Jang verJkal dan Jang miring
• Lampiran no.3 ( disajikan dalam Microso7 Words ): contoh desain dermaga dengan memakai program ETABS
• Lampiran no.4 : copy buku teks tentang proteksi terhadap erosi
BERBAGAI TIPE DERMAGA
• Struktur dermaga yang masif: – Gravity Type Quaywall – Sheet Pile Type Quaywalls
• Struktur dermaga yang terbuka : Open Piled Structure
Dermaga Jpe terbuka memiliki keuntungan sbb.:
1. Cocok bila kondisi tanah lunak sehingga Jdak bisa menahan dermaga yang Jpe struktur masif
2. Kondisi tanah di bawah dasar laut cocok untuk mendukung pondasi Jang pancang
3. Bisa untuk kedalaman air yang cukup dalam 4. Problem hidraulik bisa diminimalkan 5. Cocok bila sulit diperoleh material urug untuk dermaga Jpe sheetplie
Contoh Foto Dermaga Tipe Terbuka
Gambar Desain Dermaga Tipe Terbuka
Kriteria desain dermaga Jpe terbuka
• Standar yang dipakai • Beban yang bekerja pada dermaga • Material struktur yang akan dipakai • Elevasi lantai dermaga • Angka keamanan
Standar-‐standar peraturan yang digunakan
• BS 6349-‐4:1994, MariJme Structures – Part 4: Code of PracJce for Design of Fendering and Mooring Systems
• OCDI, Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour FaciliJes in Japan, 2002
• PIANC Guidelines for the Design of Fenders Systems, 2002 • SK SNI 03-‐xxxx-‐2002, Tata cara perhitungan struktur beton untuk
bangunan gedung • SNI 03-‐1729-‐2002, Tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan
gedung • SNI 03-‐1726-‐2002, Standar perencanaan ketahanan gempa untuk
struktur bangunan gedung • Peraturan Pembebanan Indonesia , 1980
Kriteria Beban Pada Struktur Dermaga
• Beban yang berasal dari kondisi alam
-‐ Gaya gelombang dan arus
-‐ Gaya gempa • Beban akibat kegiatan operasional -‐ berat struktur dermaga
-‐ muatan hidup terbagi rata -‐ tekanan gandar dari peralatan bongkar muat ( crane,forrkli7, truck dll) -‐ gaya reaksi fender keJka kapal menyentuh dermaga -‐ gaya tarik bolder keJka kapal bertambat di dermaga
Kriteria Beban Pada Struktur Dermaga ( lanjutan )
• Beban Ma< Berat sendiri struktur yang berasal dari material yang dipergunakan
• Beban Hidup Terbagi Rata Umumnya diambil 2-‐3 Ton/m2 untuk dermaga dan 1 ton/m2 untuk trestle.
• Beban akibat tekanan gandar peralatan bongkar muat dan kendaraan transportasi
• Beban horisontal akibat tumbukan kapal, gempa, dan gaya tarik bolder
• Beban upli% akibat gelombang bila lokasi rawan gelombang
Gaya Gelombang
( )
Lh
Lhz
THU
π
ππ
2sinh
2coshmax
+
=
( )
Lh
Lhz
THa
π
ππ
2sinh
2cosh22
2
max
+
=
( ) ( )[ ]tAaCtDUCFw oMoD cossin21
max2
max ρρ +⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
Gelombang dapat berperan sebagai beban lateral pada Jang dan juga sebagai beban upliC.
Umumnya beban gelombang kecil karena sudah ditahan oleh breakwater
Gaya Arus
2
21 UACF oDD ρ=
Arus dapat bekerja langsung pada struktur ataupun lewat pengaruh gaya sandar terhadap kapal.
Gaya reaksi fender
CcCsCmCegVWsE ....
.2. 2
=
Bd
CbCm .
.21 π+=
( )21
1
rl
Ce+
=
WoBLppdWsCb
...=
Rumus Berthing Energy suatu kapal adalah sebagai berikut:
0.1=Cs
0.1=Cc
Ws = Displacement tonnage (ton) Dapat dicari dari TSPJ OCDI 2002, Chp 2, pers. (2.2.2)
Koefisien eksentrisitas, umumnya 0,5 – 0,6 utk dermaga dan 0,7 – 0,8 utk dolphin
Koefisien massa hidrodinamik, umumnya 1,5 – 1,8
Koefisien blok kapal
Koefisien so7ening effect, umumnya bernilai 1
Koefisien water cushion effect, umumnya bernilai 1
BERTHING ENERGY CALCULATION (PIANC & OCDI 2002)
Project Multi purpose terminal Sei LaisLocation Sei Lais, PalembangVessel TypeWave Condition
DWT 8000 tons 1/4 (for Wharf, Jetty)Loa ( Length Overall) 126 m Cb (Block Coefficient) 0.732504867Lpp (Length Perpendicular) 120 m Ce (Eccentricity Coefficient) 0.473977579B (Breadth) 15.7 m Cm (Mass Coefficient) 2.010232195D (Depth) 9 m Cs (Softness Coefficient) 1d (draft) 7.4 m Cc (Berth Coefficient) 1v (velocity) 0.2 m/sec Ab (Berth Coefficient) 1.25
ton-m25.44280291Berthing Energy (E)
Cargo Ships (less than 10,000 DWT)Open-Sea
Ship Properties CoefficientContact Point
BSCEM
2
ACCCC2VME ×××××
×=
Dimensi Kapal
Type Tipe Fender Dimensi (mm) Mutu Absorpsi Energi (rated) (ton-m)
Reaksi Fender (max) (ton)
V-type SV-500 (w= 1 ton) L=3000 V3 14.1 114V-type SA500H (w=1.04 ton) L=3000 R3 14.4 113.7V-type KVF 500H L=3000 CB 13.8 90.03Cell CS-800H Ø = 800 CS3 13 39.4Cell C1000H Ø = 1000 R1 13.6 42.4Cell KCEF 800 H Ø = 800 CB 12.8 42
Dari beban tumbuk kapal di cari alternaJf-‐alternaJf fender yang sesuai
tWRICV ⋅
=
Gaya gempa diwujudkan sebagai gaya geser dasar (V) yang dihitung sebagai berikut.
Gaya Gempa (V)
Wt = Berat Struktur (ton)
I = Faktor keutamaan(kepenJngan bangunan)
R = Faktor reduksi gempa
C = Koefisien gempa
Dapat dicari dari SNI Gempa 2002, Bab 4, tabel 1
Dapat dicari dari SNI Gempa 2002, Bab 4, tabel 2
Didapat dari respons spektrum wilayah yang bersangkutan (dibedakan atas jenis tanahnya juga)
Umumnya didapat dari 1.0 DL + 0.5 LL
Peta Wilayah Gempa dan Respons Spektrum masing-‐masing Zona
Gaya Tambat Kapal
Beban tambat kapal dapat dianalisis dengan simulasi angin, arus dan gelombang, namun biasanya disederhanakan dengan memakai tabel di atas
Gaya tambat kapal , bekerja di bolder, biasanya dianggap bekerja pada arah 450 baik horisontal maupun verJkal .
Gaya verJkal akibat peralatan bongkar muat
• Beban Crane / Loading Arm
Posisi umum gantry crane pada dermaga
Konfigurasi umum posisi roda gantry. Lebar gantry berkisar di antara 16 – 24 meter
• Beban Kendaraan/truk
Beban truck diletakkan pada daerah-‐daerah berikut: pada tengah-‐tengah balok, JJk kolom, dan tengah-‐tengah pelat.
Konfigurasi umum kendaraan truk
Kriteria elevasi lantai dermaga (1)
• Elevasi lantai dermaga tergantung dari pasang surut air laut sbb.:
No. Acuan elevasi muka air1 Mean High Water Spring MHWS 192,32 Mean Low Water Spring MLWL 105,73 Highest High Water Spring HHWS 212,94 Lowest Low Water Spring LLWS 126,35 Highest Astronomical Tides HAT 243,36 Lowest Astronomical Tides LAT 64,3
Elevasi (cm) Angka-‐angka tsb hanya suatu contoh hasil analisis pasang surut ( pasut) di suatu lokasi pelabuhan, dengan data pasut seperJ pada gambar di bawah
Elevasi lantai dermaga ditentukan dengan tabel di bawah ini. Tabel tsb menunjukkan jarak lantai dermaga di atas HWS
Kriteria elevasi lantai dermaga (1)
Pasut
3 m atau lebih
Pasut kurang dari 3,0 m
Dermaga untuk design depth 4,5 m atau lebih
0,5 – 1,5 m 1,0 – 2,0 m
Dermaga untuk design depth kurang dari 4,5 m
0,3 – 1, 0 m 0,5 – 1,5 m
Kriteria elevasi lantai dermaga(2) ( jarak di atas HWS)
Material Struktur • Beton Bertulang
Kuat Tekan KarakterisJk : F’c = 30 Mpa (biasa dipersyaratkan) Modulus ElasJsitas : Ec = 25.000 MPa (sesuaikan SNI) Kuat Leleh Baja Tulangan : Fy = 400 MPa (tulangan ulir BJTD40)
Fy = 240 MPa (tulangan polos BJTP24) • Baja Profil / Tiang Pipa
Kuat Leleh Baja : Fy = 235 MPa (BJ36) Modulus ElasJsitas : Es = 200.000 MPa
• Angka2 tsb bisa dirubah sesuai permintaan Klien dan berdasarkan sikon lokasi
FAKTOR KEAMANAN
• Umur bangunan : 30 -‐ 50 tahun • Angka keamanan untuk desain struktur: dapat dilihat di SNI 2012 • Angka keamanan untuk daya dukung tanah:dapat dilihat di SNI 2012
Distribusi gaya pada Jang pancang
• Distribusi gaya dan momen pada Jang pancang dianalisis dengan cara sbb.: – Cara paling sederhana adalah analisis dua dimensi, ini banyak
dilakukan sebelum tahun 1990 an. Cara ini paling mudah, diuraikan dalam literatur Design and ConstrucCon of Ports and Marine Structures, oleh Alonzo DeF.Quinn. Pada saat itu belum ada komputer, jadi cukup manual saja dan bisa cepat selesai.
– Kemudian dengan masuknya konsultan Jepang , kita mengenal Technical Standards for Port and Harbour FaciliCes in Japan. Analisis Jga dimensi namun secara sederhana sehingga masih bisa dilakukan dengan cara manual biasa tanpa pemakaian so7ware . Teori analisis dapat dilihat di Lampiran no.1
– Dengan munculnya berbagai so7ware untuk analisis struktur, maka dipakailah analisis struktur dermaga dengan memanfaatkan SAP, ETABS dll
Kombinasi beban pada analisis struktur
• Dengan adanya berbagai gaya dan beban yang bekerja pada dermaga, belum ada standar yang baku tentang kombinasi pembebanan. Masing2 ahli berdasarkan engineering judgment untuk memperoleh desain yang efisien dan efekJf.
• Contoh suatu desain dermaga baik yang manual maupun yang memakai so7ware dapat dilihat di Lampiran no 2 dan Lampiran no.3
Desain Tiang Pancang
• Tiang pancang didesain untuk kuat menahan gaya dan momen , dan juga berdasarkan daya dukung tanah . Oleh karena itu perlu dianalisis hal-‐hal sbb.:
– Kekuatan Jang terhadap gaya dan momen yang diJmbulkan oleh beban verJkal maupun beban horisontal
– Kekuatan Jang terhadap momen keJka diangkat untuk dipancang – Kekuatan Jang terhadap energi yang Jmbul keJka pemancangan. Banyak
terjadi kasus pecahnya spun pile keJka sedang dipancang . – Kekuatan daya dukung tanah.
Desain Pelat dan Balok
• Desain pelat dan balok cukup mudah dan biasanya masih memakai cara lama karena sangat sederhana
• Direktorat Jenderal Perhubungan Laut sudah menerbitkan standar desain struktur dermaga tanpa Jang pancang, untuk berbagai ukuran kapal.
Analisa elemen struktur
• Konsep Dalam desain struktur dengan standar terbaru, sudah dipergunakan metode ulJmate/ Limit State Design. Dimana konsepnya adalah struktur direncanakan dengan mencari kuat perlu (Ru) yang merupakan beban batas maksimum akibat kombinasi beban yang ada dengan pembesaran faktor beban. Dan struktur sendiri akan dihitung dengan menghitung kuat nominal (Rn) yang dianggap akan menerima kondisi beban batas maksimum tersebut Sehingga, perencanaan dianggap memenuhi jika :
nU RR ⋅≤ φYang berarJ kuat perlu (Ru) harus lebih kecil dari kuat rencana (φ Rn), dimana φ adalah faktor reduksi kekuatan.
ProjectBeam InformationBeam Dimension DHeight H 600 mm dWidth B w 450 mmLength L 5000 mmConcreteConcrete compressive strength fc' 30 MpaConcrete cover D 40 mmWeight γ 2.4 t/m2Reduction factorφ Bending Tension φ l 0.8φ Compression Ties φ s 0.65φ Compression Spiral φ t 0.7φ Shear 0.75Rebar Longitudinal bars D 25 mm Yield Stress fy 400 MpaTies D 12 mm Yield Stress fy 400 MpaNo. of Ties Legs n 2 Legs Torsion Angle 45 °Torsion bars for Longitudinal D 16 mm Yield Stress fy 400 Mpa
BEAM DESIGN CALCULATION SHEET
Bw
H
Force Frame OutputCase P V2 V3 T M2 M3Moment 57 COMBO2A -‐96,39 73011,09 -‐2,11 -‐777743,22 254,34 125470105,2
118 COMBO4A -‐180431 -‐9562,91 -‐2948,44 -‐929354,47 -‐38887162 -‐124497691Shear 49 COMBO2B -‐175,78 173600,3 4,67 1487732,76 -‐3851,95 -‐58543085
31 COMBO2A 547,46 -‐172203 7,25 -‐3531118,01 1859,73 -‐81472764Torsion 54 COMBO2B -‐136,83 -‐111865 -‐6,47 16887428,77 -‐2217,56 -‐33098617
48 COMBO2A -‐145,13 105875,1 13,6 -‐17740190,8 316,75 63687246,13
Analisis terhadap balok dilakukan dengan mengambil gaya maksimum yang terjadi pada gaya Momen (M3), Geser (V2), dan Torsi (T).
• Desain Balok
• Desain Pelat
SLAB DESIGN CALCULATION SHEETPROJECTSLAB INFORMATION
Concrete Properties Forcesly 5000 mm Moment @ Spanlx 3000 mm X-Direction Mlx 66251600 Nmm
Thickness T 300 mm Y-Direction Mly 64554970 NmmRatio (ly/lx) 1.666666667 Moment @ Support
Type Two Way Slab X-Direction Mtx -69589300 NmmConcrete Cover d 40 mm Y-Direction Mty -83454910 Nmm
Concrete Strength fc' 30 MPaRebar Properties
X-DirectionDia. Ø 16 mm
Yield Strength Fy 400 MPadx 252 mm'
Y-DirectionDia. Ø 16 mm
Yield Strength Fy 400 MPady 236 mm
Reduction Factor φ 0.8
SLAB PROPERTIES
dy dx
dxdy
Ly
Lx
Support
Span
Span
Support
NIlai Negatif cuma menunjukkan arah, dalam perhitungan tetap diambil positif
Analisis terhadap pelat dilakukan mempergunakan desain pelat PBI 71, dimana desain pelat dua arah , momen dapat dicari dengan mempergunakan tabel momen.
No Tipe Pelat ly/lx 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.5 31 mlx 0.001 41 54 67 79 87 97 110 117
mly 0.001 41 35 31 28 26 25 24 23mtx 0 0 0 0 0 0 0 0 0mty 0 0 0 0 0 0 0 0 0mtix 0.5mtiy 0.5
2 mlx 0.001 25 34 42 49 53 58 62 65mly 0.001 25 22 18 15 15 15 14 14mtx -0.001 51 63 72 78 81 82 83 83mty -0.001 51 54 55 54 54 53 51 49mtix 0mtiy 0
3 mlx 0.001 30 41 52 61 67 72 80 83mly 0.001 30 27 23 2 20 19 19 19mtx -0.001 68 84 97 106 113 117 122 124mty -0.001 68 74 77 77 77 76 73 71mtix 0.5mtiy 0.05
4 mlx 0.001 24 36 49 63 74 85 103 113mly 0.001 33 33 32 29 27 24 21 20mtx 0 0 0 0 0 0 0 0 0mty -0.001 69 85 97 105 110 112 112 112mtix 0.5mtiy 0
5 mlx 0.001 33 40 47 52 55 58 62 65mly 0.001 24 20 18 17 17 17 16 16mtx -0.001 69 76 80 82 83 83 83 83mty 0 0 0 0 0 0 0 0 0mtix 0mtiy 0.5
6 mlx 0.001 31 45 58 71 81 91 106 15mly 0.001 39 37 34 30 27 25 24 23mtx 0 0 0 0 0 0 0 0 0mty -0.001 91 102 108 111 113 114 114 114mtix 0.5mtiy 0.5
7 mlx 0.001 39 47 57 64 70 75 81 84mly 0.001 31 25 23 21 20 19 19 19mtx -0.001 91 98 107 113 118 120 124 124mty 0 0 0 0 0 0 0 0 0mtix 0.5mtiy 0.5
8 mlx 0.001 25 36 47 57 64 70 79 63mly 0.001 28 27 23 20 18 114 16 16mtx -0.001 54 72 88 100 108 76 121 124mty -0.001 60 69 74 76 76 79 73 71mtix 0.5mtiy 0
9 mlx 0.001 28 37 45 50 54 58 62 65mly 0.001 25 21 19 18 17 16 16 16mtx -0.001 60 70 76 80 82 83 83 83mty -0.001 54 55 55 54 53 53 51 49mtix 0mtiy 0.5
Tabel momen pelat PBI ‘71
Analisa elemen struktur • Pile Cap
'3,0225,0 ckFD
Pcv ≤=
πσ
cahhDP
τπ
τ ≤+
=)(
calD
MlDH
ch σσ ≤±=2.
.6.
Pile cap direncanakan dengan dimensi sedemikian sehingga mampu memikul kumpulan gaya-‐gaya yang bekerja kepadanya termasuk punching shear dari Jang pancang. Ketebalan Pile Cap di atas lapisan tulangan bawah Jdak boleh kurang dari 300 mm (SNI 03-‐2847-‐2002 pasal 17.7).
CC
SSPU ANANANR ⋅+⋅⋅+⋅⋅=25
140
su QP .7,0=
Bearing Capacity :
Pullout Capacity :
Safety Factor: • Bearing = 3 • Pullout = 4
Perhitungan daya dukung tanah berdasarkan meyerhoP (1950)
PROTEKSI TERHADAP EROSI DI BAWAH DERMAGA
• Penyebab erosi di bawah dermaga adalah sbb.: – Gelombang: di talud bagian atas – Arus akibat propeler kapal: di talud bagian bawah
EROSI AKIBAT GELOMBANG
• Batu pelindung talud untuk mencegah erosi akibat gelombang didesain sbb.: • W50 = average block weight (kN) • H des = design wave height (Hs to 1.4 Hs) • ρs = specific gravity of block unit of quarry stone (26 kN/m3) • ρw = specific gravity of sea water (10.26 kN/m3) • α = slope angle of cover layer • KD = shape and stability coefficient of which berth front is 3.2, berth end or end of the
filling under the quay is 2.3. For quarry stone and breaking waves berth front is 2.7 • W max harus lebih kecil dari ( 3,6 – 4 ) x W50 dan W min lebih besar dari ( 0,2 – 0,22 ) x
W50
• Batu tsb dipasang sampai di 2 x Hs 3
50 3
1 cot
s des
sD
w
xHW
K x x
ρ
ρα
ρ
=⎛ ⎞
−⎜ ⎟⎝ ⎠
EROSI AKIBAT PROPELER KAPAL
• Diameter propeler kapal dan tenaga yang dikeluarkannya sbb.:
• Tenaga tsb akan menimbulkan erosi di talud sbb:
EROSI AKIBAT PROPELER KAPAL ( LANJUTAN )
• Ada banyak rumus untuk menghitung batu yang diperlukan untuk menahan erosi akibat propeler kapal, dapat dipelajari di lampiran no.4
• Namun pengalaman menunjukkan bahwa bisa dianggap batu2 dan filter yang didesain untuk gelombang 1,5 – 2 m cukup kuat melindungi terhadap erosi akibat propeler kapal juga
• Sistem proteksi adalah sbb.: