bab 4 analisa beban pada dermaga bab 4 ... -...
TRANSCRIPT
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-1
BAB 4
ANALISA BEBAN PADA DERMAGA
4.1. Dasar Teori Pembebanan
Dermaga yang telah direncanakan bentuk dan jenisnya, harus ditentukan disaindetailnya yang direncanakan dapat melayani beban-beban yang bekerja. Maka itudilakukan dua macam analisa yaitu analisa gaya dan pembebanan serta analisastruktur dan detail perencanaan. Pembagiannya adalah sebagai berikut :
a. Analisa pembebanan vertikal
b. Analisa gaya gelombang dan arus
c. Analisa gaya gempa
d. Analisa gaya berthing dan mooring
e. Analisa struktur dan detail perencanaan
4.1.1. Pembebanan Vertikal
1. Beban Mati
Beban mati merupakan beban yang dihasilkan oleh berat struktur itu sendiri yangterdiri dari pelat, balok, pilecap dan tiang pancang. Perhitungan beban ini tergantungdari dimensi struktur dan material penyusun struktur tersebut. Material penyusunstruktur dermaga terdiri dari baja dengan ρbaja = 7850 kg/m3 dan beton dengan ρbeton=2400 kg/m3.
2. Beban Hidup
Beban hidup yang diperhitungkan pada dermaga utama adalah beban hidup merata,beban petikemas, dan beban mobile crane.
4.1.2. Pembebanan Horizontal
1. Beban Gelombang
Dalam perhitungan gaya gelombang pada tiang vertikal dengan kondisi berjalandigunakan persamaan Morrison. Total gaya gelombang yang terjadi pada strukturtiang dapat dilihat pada persamaan dibawah (Sumber : Water Wave Mechanics forEngineers and Scientists, 1991).F = F + F (4.1)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-2
Diperoleh dari :F = ρ C D u|u|∆s (4.2)F = ρ C A u ∆s (4.3)u = Hgk2ω cosh k(h + z)sinh kh cos(kx − ωt)u = Hgk2 cosh k(h + z)sinh kh sin(kx − ωt)Dimana :
F = gaya gelombang total (kN)
FD = gaya drag (kN)
FM = gaya inersia (kN)
= berat jenis air laut = 1.025 ton/m3
g = gravitas bumi = 9.8 m/s2
h = tinggi muka air (m).
k = bilangan gelombang.
D = diameter tiang pancang dermaga (m).
H = tinggi gelombang, diambil dengan perioda 100 tahun (m).
CD = koefisien drag.
CM = koefisien inersia.
= frekuensi gelombang (Hz).
t = waktu (detik).
s = panjang segmen tinjauan gaya (m).
2. Beban Arus
Perhitungan beban akibat arus yang bekerja pada tiang pancang dihitung berdasarkanpersamaan sebagai berikut.F = C ρAU (4.4)
Dimana :
A = luas penampang yang terkena arus (m2)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-3
U = kecepatan arus (m/s).
CD = koefisien drag.
3. Beban Gempa
Beban gempa dihitung berdasarkan lokasi, beban mati, perioda natural struktur,keadaan tanah dan jumlah join yang terkena gaya gempa. Peta pembagian daerahgempa di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4. 1 Pembagian daerah gempa di Indonesia. (Sumber : SNI 03 - 1729).
Daerah dari perencanaan dermaga di Benoa, Provinsi Bali ini merupakan wilayah
gempa 5. Berdasarkan peraturan dari SNI untuk wilayah gempa 5, maka grafik respon
spektrum gempa dari lokasi ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4. 2 Grafik respon spektrum gempa. (Sumber : SNI 1726-2002)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-4
Salah satu cara klasifikasi tanah berdasarkan peraturan SNI tanah dapat dilihat padaTabel 4.1.
Tabel 4. 1 Klasifikasi Tanah untuk Perhitungan Beban Gempa
Jenis Tanah Nilai NSPTTanah Keras N ≥ 50Tanah Sedang 15 ≤ N < 50Tanah Lunak N < 15
(Sumber : SNI 1726-2002)
4. Beban Berthing dan Pemilihan Fender
Untuk menentukan jenis dermaga dan mendesain struktur dermaga, maka diperlukandata-data tumbukan kapal (berthing) dan gaya reaksi dari fender yang digunakan.Analisa dilakukan terhadap kapal terbesar yang akan dilayani dermaga.
a. Beban Berthing
Gaya berthing adalah gaya yang diterima dermaga saat kapal sedang bersandar padadermaga. Gaya benturan diterima dermaga dan energinya diserap oleh fender padadermaga. Besar energi tersebut dapat dihitung sesuai dengan persamaan berikut :E = C C C C (4.5)
Dimana :
E = energi berthing (kN.m)
MD = displacement dari kapal (ton)
V = kecepatan kapal saat membentur dermaga (m/s)
CM = koefisien masa semu
CE = koefisien eksentrisitas
CS = koefisien softness
CC = koefisien konfigurasi penambatan
Koefisien Masa Hidrodinamik (CM)
Koefisien massa hidrodinamik adalah koefisien yang mempengaruhi pergerakan air disekitar kapal (Vasco Costa Method).
BDCM
21 (4.6)
Dimana :
D = draft kapal (m)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-5
B = lebar kapal (m)
Koefisien Eksentrisitas (CE)
Koefisien eksentrisitas adalah koefisien yang mereduksi energi yang disalurkan kefender.
22
222 cos
RKRKCE
(4.7)
Dengan K adalah jari-jari girasi dari kapal, yang dihitung dari persamaan:
OAB LCK 11,019,0 (4.8)
OALBTanr
25,05,0
→
OALBr
25,05,0arctan (4.9)
rLR OA
cos25,0
(4.10)
br 90 (4.11)
Dimana :
CB = block coefficient.
LOA = panjang total kapal dari haluan hingga buritan.
LBP = panjang kapal sepanjang lunas kapal (m).
γ = sudut yang dibentuk vektor kecepatan dari kapal terhadap garis yangmenghubungkan pusat massa kapal dengan titik tumbuk kapal.
R = jarak antara pusat massa kapal dengan titik bentur kapal.
αb = sudut antara badan kapal dengan muka dermaga.
Koefisien Softness (CS)
Koefisien softness merupakan koefisien yang mempengaruhi energi bentur yangdiserap oleh lambung kapal. Nilai koefisien softness diambil sebesar 1 (OCDI).
Koefisien Konfigurasi Penambatan (CC)
Koefisien konfigurasi penambatan merupakan koefisien yang diambil dari efek massaair yang terperangkap antara lambung kapal dan sisi dermaga. Nilai koefisienkonfigurasi penambatan bergantung pada jenis struktur derrnaga. Visualisasi pada saatberthing dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-6
Gambar 4. 3 Dimensi kapal.
Gambar 4. 4 Kondisi berthing kapal.
b. Pemilihan Fender
Fender merupakan alat penyangga yang berfungsi sebagai sistem penyerap energiyang diakibatkan benturan kapal yang akan berlayar dan berlabuh dari dan menujudermaga. Perputaran kapal, angin, arus, kapal tunda dan tekanan air dapatmempengaruhi besar kecilnya reaksi pada fender yang tergantung pada arah danlokasi titik temu antara kapal dengan dermaga.
Sesuai dengan fungsinya fender dapat digolongkan kedalam dua kelompok yaitu :
Fender pelindung, berfungsi sebagai bantalan penyerap energi tekan yang terjadisaat benturan kapal dengan dermaga
Fender tekan, merupakan fender yang didesain secara khusus untuk menyerapenergi benturan (tekan) yang terjadi saat kapal melakukan manuver untukberlabuh. Perencanaan fender ini dilakukan dengan kekuatan lebih daripada fenderpelindung, karena kemungkinan benturan yang lebih keras akan terjadi pada saatmanuver kapal.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-7
Penentuan jarak maksimum antar fender direncanakan dengan mengacu padapersamaan berikut (Fentek Marine Fendering System) :
S ≤ 2 ∗ R − (R − P + δ + C) (4.12)
Dimana :
S = jarak antar fender
RB = radius bow kapal = + = 55.12 mPU = proyeksi fender yang terdiri dari rubber, panel dan lainnya (m).δ = defleksi fender = 0.45 * Pu (m).
C = Ruang kebebasan, nilai C biasanya digunakan antara 5-15 % dari Pu
Selain itu pada saat pemilihan fender juga perlu diperhatikan hull pressure (tekananlambung). Tekanan lambung izin dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan proyeksi dari paneldapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4. 5 Proyeksi bidang sentuh panel.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-8
Tabel 4. 2 Tekanan Lambung Izin
(Sumber : Fentek Marine Fendering System)
Hull Presure dihitung dengan menggunakan rumus :P = ∑∗ ≤ P (4.13)
Dimana :
P = tekanan lambung ( kN/m2).
∑R = total reaksi fender (N).
W = lebar panel (m).
H = tinggi panel (m).
Pp = tekanan lambung izin (kN/m2).
5. Beban Mooring dan Pemilihan Bollard
Mooring merupakan sistem penambatan kapal dengan tali atau kabel yang diikatkanpada bollard. Pengikatan kapal dengan sistem mooring ini bertujuan mencegahgerakan-gerakan pada kapal yang berlebihan karena gerakan kapal ini sangatberbahaya dan dapat menimbulkan benturan maupun gesekan yang cukup besar.
Gaya mooring adalah gaya reaksi dari kapal yang bertambat. Pada prinsipnya gayamooring merupakan gaya-gaya horisontal yang disebabkan oleh angin dan arus.Sistem mooring ini dianalisa agar mampu mengatasi gaya-gaya akibat kombinasiangin dan arus. Ilustrasi dari beban mooring dapat dilihat pada Gambar 4.6-4.8.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-9
Gambar 4. 6 Ilustrasi ukuran kapal.
Gambar 4. 7 Ilustrasi gaya mooring (tampak atas).
Gambar 4. 8 Ilustrasi gaya mooring (tampak samping).
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-10
a. Beban Mooring akibat AnginAngin yang berhembus ke arah kapal yang sedang bersandar akan menyebabkangerakan kapal yang menimbulkan gaya mooring. Besarnya gaya mooring akibat angindihitung dengan persamaan dibawah ini.
Arah transversalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ U ∗ 10 (4.14)
Arah longitudinalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ U ∗ 10 (4.15)
Dimana :
FWT = gaya akibat angin arah transversal (ton).
FWL = gaya akibat angin arah longitudinal (ton).
= massa jenis angin (kg/m3).
CD = koefisien drag angin.
AWT = luas bidang proyeksi kapal yang tidak basah arah transversal (m2).
AWL = luas bidang proyeksi kapal yang tidak basah arah longitudinal (m2).
U = kecepatan angin (m/s).
Nilai dari koefisien drag angin dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4. 3 Koefisien Drag Angin.
(Sumber : OCDI, 2002)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-11
b. Gaya Arus
Arus yang berkerja pada bagian kapal yang basah akan menyebabkan gerakan kapalyang menimbulkan gaya mooring. Besarnya gaya mooring akibat angin dihitungdengan persamaan dibawah ini.
Arah transversalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ V ∗ 10 (4.16)
Arah longitudinalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ V ∗ 10 (4.17)
Dimana :
FCT = gaya akibat arus arah transversal (ton).
FCL = gaya akibat arus arah longitudinal (ton).
= massa jenis air (kg/m3).
C = koefisien tekanan arus.
ACT = luas bidang proyeksi kapal yang basah arah transversal (m2).
ACL = luas bidang proyeksi kapal yang basah arah longitudinal (m2).
V = kecepatan arus (m/s).
Nilai dari koefisien tekanan arus dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Gambar 4. 9 Koefisien tekanan arus. (Sumber : OCDI, 2002)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-12
Maka total gaya mooring yang bekerja akibat pengaruh angin dan arus.
Arah transversalF = F + F (4.18)
Arah longitudinalF = F + F (4.19)
c. Bollard
Analisa gaya mooring perlu memperhitungkan gaya-gaya yang bekerja. Berdasarkanhal itu, gaya-gaya yang bekeja dapat disederhanakan dengan mengasumsikan bahwagaya dengan arah longitudinal akan ditahan oleh spring lines dan untuk gaya arahtransversal akan ditahan oleh head line, stern line dan breast lines. Tali pengikatkapal untuk tiap-tiap gaya yang bekerja, diasumsikan mempunyai karakteristik yangsama dan analisisnya harus memperhitungkan pengaruh panjang tali dan sudut-sudutyang dibentuk. Perhitungan gaya mooring pada titik tambat adalah :R = .. (4.20)
Dimana :
Fm.max = gaya mooring maksimum (ton).
Rm = gaya mooring pada titik tambat (ton).
V = sudut vertikal tali (Gambar 4.10).
H = sudut horizontal tali (Gambar 4.11).
Gambar 4. 10 Ilustrasi sudut vertikal tali.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-13
Gambar 4. 11 Ilustrasi sudut horizontal tali.
Penentuan jarak dan jumlah bollard dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4. 4 Penentuan Jarak dan Jumlah Bollard.
(Sumber : OCDI)
Layout mooring line untuk dermaga ini terdiri dari sistem mooring line yaitu :
Stern line
Breast line
Spring line
Head line
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-14
4.2. Perhitungan Pembebanan Struktur Dermaga
Pada perhitungan beban struktur diperlukan data-data umum sebagai berikut:
Parameter Satuan DataPanjang m 160Lebar m 30
Elevasi m 5.1
Berat jenis beton (ρbeton) = 2400 kg/m3.
Berat jenis baja (ρbaja) = 7850 kg/m3.
Tinggi gelombang rencana dengan perioda ulang 100 tahun = 4.14 m.
Perioda gelombang rencanaT = 19.66 ∗ H = 9.0 s Bilangan gelombang (k), didapat dengan cara coba-coba dengan menggunakan
persamaan dispersiw = gk tanh(kh)w = 2πT = 0.7Dimana:
h = kedalaman perairan = kedalaman kolam pelabuhan + HWS = 10.89 m
g = percepatan gravitasi = 9.8 m/s2
Dengan menggunakan persamaan dispersi di atas, maka didapat bilangan
gelombang (k) = 0.074.
4.2.1. Beban Mati
Beban mati diklasifikasikan sebagai beban vertikal, beban mati ini merupakan beratdari material penyusun struktur dermaga. Beban mati ini terdiri dari :
a. Pelat
Dimensi-dimensi dari pelat adalah :
Parameter Satuan DataPanjang (l) m 160Lebar (b) m 25Tebal (t) m 0.3
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-15
b. Balok
Dimensi-dimensi dari balok adalah :
Parameter Satuan DataLebar (b) m 0.5Tebal (t) m 1.0
c. Pilecap
Dimensi-dimensi dari pilecap adalah :
Parameter Satuan DataPanjang ( l ) m 1.2Lebar ( b ) m 1.2Tinggi( h ) m 1.5Jumlah (n) Buah 198
d. Tiang pancang
Dimensi-dimensi dari tiang pancang adalah :
Parameter Satuan DataDiameter (d) m 0.90
Tebal (t) m 0.02Jumlah (n) m 198
Untuk perhitungan beban mati akan dilakukan dengan menggunakan softwareSAP2000 pada saat pemodelan 3D.
4.2.2. Beban Hidup
Beban hidup terdiri dari :
a. Petikemas
Beban petikemas pada dermaga ini adalah 3 tumpuk petikemas 40”. Ilustrasi daribeban petikemas pada dermaga dapat dilihat pada Gambar 4.12.
Gambar 4. 12 Sketsa ukuran petikemas 40”.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-16
Beban maksimum dari petikemas 40” pada saat kondisi penuh adalah 30 ton. Makabeban total (W) dari petikemas 40” untuk 3 tumpuk adalah 90 ton. Area distribusi daribeban petikemas ini adalah :A = p ∗ l = 29.3 mDimana :
A = Area distribusi dari beban
p = Panjang petikemas = 12.2 m
l = Lebar petikemas = 2.4
Sehingga beban terdistribusi petikemas adalah :Beban petikemas = WA = 3 ton/mb. Mobile crane
Pada perancangan dermaga ini digunakan mobile crane untuk melayani bongkar muatpetikemas. Beban maksimum (W) dari mobile crane pada saat mengangkat petikemasadalah 50 ton. Area distribusi dari mobile crane adalah :A = p ∗ l = 15 mDimana :
A = Area distribusi mobile crane
p = Panjang mobile crane = 5 m (desain rencana).
l = Lebar mobile crane = 3 m (desain rencana).
Sehingga beban terdistribusi mobile crane adalah :Beban = WA = 3.5 ton/mc. Beban Kerja
Pada perancangan dermaga ini dimisalkan ada beban kerja sebesar 2 ton/m2. Bebankerja ini dimasukkan untuk mengantisipasi beban pada dermaga yang diakibatkanoleh adanya pekerja, kendaraan , dll.
4.2.3. Beban Gempa
Untuk perhitungan beban gempa akan dilakukan dengan menggunakan software SAP2000 pada saat pemodelan 3D dengan memasukkan grafik respon spektrum gempapada Gambar 4.2 dengan mengambil grafik hubungan C dan T untuk tanah sedang.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-17
Hal ini dilakukan karena berdasarkan analisis data tanah sondir pada lokasi studidiperoleh bahwa nilai korelasi dari NSPT adalah 15.2. Dimana diambil hubunganempiris qc/NSPT untuk tanah clay 2 dan qc/NSPT untuk tanah sand adalah 4 (Sumber: Robertson and Campanella. Intepretation of CPT Part I & II).
Kemudian dimasukkan kedalam persamaan dibawah ini :V = a.ma = CIR gDimana :
V = gaya gempa yang terjadi.
a = percepatan gempa
C = faktor respon gempa.
I = faktor keutamaan struktur = 1 ; (Sumber : SNI-1726-2002)
R = faktor reduksi gempa = 1.6 elastis penuh ; (Sumber : SNI-1726-2002)
Sehingga diperoleh percepatan gempa yang dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-18
Tabel 4. 5 Perioda Natural vs Percepatan Gempa
T a
0 1.96
0.2 5.08
0.6 5.08
0.7 4.38
0.8 3.83
0.9 3.40
1 3.06
1.1 2.78
1.2 2.55
1.3 2.36
1.4 2.19
1.5 2.04
1.6 1.91
1.7 1.80
1.8 1.70
1.9 1.61
2 1.53
2.1 1.46
2.2 1.39
2.3 1.33
2.4 1.28
2.5 1.23
2.6 1.18
2.7 1.13
2.8 1.09
2.9 1.06
3 1.02
4.2.4. Beban Gelombang
Gaya gelombang ini bekerja dari dasar permukaan laut hingga HWS. Paramater-parameter perhitungannya adalah :
= berat jenis air laut = 1.025 ton/m3
g = gravitas bumi = 9.8 m/s2
h = tinggi muka air = 10.89 m
k = bilangan gelombang = 0.074
D = diameter tiang pancang dermaga = 0.9 m
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-19
H = tinggi gelombang, diambil dengan perioda 100 tahun = 4.14 m
CD = koefisien drag = 1 (Sumber : OCDI, 2002)
CM = koefisien inersia = 2 (Sumber : OCDI, 2002)
= 0.7
t = 8 s
s = panjang segmen tinjauan gaya = 1 m
Beban gelombang di muka air tertinggi dimana z = 0.u = Hgk2ω cosh k(h + z)sinh kh cos(kx − ωt) = 2.34 m/su = Hgk2 cosh k(h + z)sinh kh sin(kx − ωt) = 1.54 m/sF = ρ C D u|u|∆s = 2.5 kNF = ρ C A u ∆s = 2.0 kNF = F + F = 4.5 kNBeban gelombang di dasar laut dimana z = -10.89.u = Hgk2ω cosh k(h + z)sinh kh cos(kx − ωt) = 1.74 m/su = Hgk2 cosh k(h + z)sinh kh sin(kx − ωt) = 1.14 m/sF = ρ C D u|u|∆s = 1.4 kNF = ρ C A u ∆s = 1.5 kNF = F + F = 2.9 kN4.2.5. Beban Arus
Gaya arus ini bekerja dari dasar permukaan laut hingga HWS. Paramater-parameterperhitungannya adalah :
A = Luas penampang yang terkena arus
= ( kedalaman + HWS ) * diameter tiang pancang = 9.8 m2
U = Kecepatan arus = 0.36 m/s2ρ = Berat jenis air laut = 1.025 ton/m3
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-20
CD = Koefisien Drag = 1, karena tiang silinder.
Beban arus sepanjang tiangF = 12C ρAUF = 0.65 kNBerdasarkan perhitungan diatas diperoleh beban adalah 0.65 kN dan bekerja dariseabed hingga HWS. Kemudian beban didistribusikan secara merata sepanjang tiangsebesar 0.06 kN/m.
4.2.6. Beban Berthing dan Pemilihan Fender
a. Beban Berthing
Pada perhitungan beban berthing diperlukan data-data umum sebagai berikut:
Parameter Satuan DataDWT ton 10000MD ton 13500LBP m 124LOA m 130Beam m 21.2Draft m 7.3
Koefisien Eksentrisitas ( Ce )C = K + (R cos γ)K + R = 0.46L = 124 mM = 13500 tonK = (0,19 C + 0,11)L = 29.80 m
R = − X + = 32.76 X = = 31γ = 90 − α − a sin = 84,68O
Dimana :
CB = koefisien blok
MD = displacement
B = lebar kapal
d = draft kapal
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-21
LBP = panjang lunas kapal.
X = jarak haluan (bow) dengan titik bentur kapal
= sudut berthing kapal = 5o
maka nilai Koefisien Eksentrisitas yaitu CE = 0,46
Koefisien Massa Semu ( CM )C = 1 + 2DBC = 1 + 2 ∗ 7,321,2 = 1.68Dimana :
B = lebar kapal
d = draft kapal
maka nilai Koefisien Masa Semu CM = 1.68
Koefisien Softness ( CS )
Koefisien softness ditentukan sebesar 1.
Koefisien konfigurasi penambatan ( CC )
Untuk desain dermaga ini dengan jenis konstruksi pondasi tiang, nilai CC ditentukansebesar 1.
Kecepatan merambat kapal dapat ditentukan berdasarkan grafik yang dapat dilihatpada Gambar 4.14.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-22
Gambar 4. 13 Grafik kecepatan tumbukan kapal. (Sumber : Fentek MarineFendering System)
Dengan asumsi kapal merambat ke dermaga dengan kondisi (a) dimana kapalmerambat dengan mudah dan terlindung, maka berdasarkan grafik diperoleh nilai VB
adalah 0.08 m/s.
Maka diperoleh data sebagai berikut :
Parameter Satuan DataDWT ton 10000MD ton 13500
LOA m 130Beam m 124Draft m 21.2VB m/s 0.08CE - 0.46CM - 1.68CS - 1CC - 1E = C C C CE = 34 kN.m = 3.4 ton.m
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-23
b. Pemilihan Fender
Hasil perhitungan energi berthing diatas akan menentukan jenis fender yang akan
digunakan. Dalam pemilihan ini, akan menggunakan rumus dari Fentek Marine
Fendering System. Dari hasil analisa energi berthing, maka diperoleh energi berthing
dengan memperhitungkan abnormal berthing sebesar :E = E ∗ SFBerdasarkan Tabel 4.6 dibawah dapat diambil nilai SF adalah 2.0.
Tabel 4. 6 Penetuan Nilai SF Berdasarkan Tipe Kapal
(Sumber : Fentek Marine Fendering System)
Sehingga diperoleh :
EA = 3.40 x 2 = 6.80 ton.m
Dengan energi sebesar 6.80 ton.m, maka dipilih fender super cone tipe SCN 700 E1.0,dengan spesifikasi sebagai berikut
Parameter FentekTipe Super cone SCN 700 E1.0
Energi ( E ) 13 ton.mReaksi ( R ) 35.5 ton
(Sumber : Fentek Marine Fendering System)
Berikut adalah dimensi dari fender super cone tipe SCN 700 E1.0 yang dapat dilihatpada Tabel 4.7 sedangkan ilustrasi dari fender dapat dilihat pada Gambar 4.15.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-24
Tabel 4. 7 Dimensi-dimensi Fender Super cone
(Sumber : Fentek Marine Fendering System)
Gambar 4. 14 Ilustrasi fernder super cone. (Sumber : Fentek Marine Fendering
System)
Dengan menggunakan grafik performa umum dari fender super cone yang dan faktor
koreksi akibat perubahan sudut dapat dilihat pada Gambar 4.16.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-25
Gambar 4. 15 Kurva performa umum dan faktor koreksi akibat perubahan sudut dari
fender super cone. (Sumber : Fentek Marine Fendering System)
Maka performa dari fender super cone SCN 700 E1.0 dengan defleksi fender adalah
45% adalah :Energi = E ∗ 0.59 ∗ 0.90 = 6.90 ton.m > 6.80 ton.m OK !Sehingga fender super cone SCN 700 E1.0 dapat dipakai. Adapun reaksi dari fender
terhadap dermaga akibat energi fender sebesar 6.80 ton.m adalah :
R = E∈Dimana (sumber : fentek marine fendering system) adalah 0.364, sehingga
diperoleh reaksi dari fender adalah 18.7 ton.
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-26
c. Jarak antar Fender
Berdasarkan Fentek Marine Fendering System persamaan untuk menghitung jarakantar fender yaitu :
S ≤ 2 ∗ R − (R − P + δ + C)Dimana :
S = jarak antar fender
RB = radius bow kapal = + = 55.12 mPU = proyeksi fender yang terdiri dari rubber, panel dan lainnya = 0.805 m
δ = defleksi fender = 0.45 * Pu = 0.36 m
C = ruang kebebasan, nilai C biasanya digunakan antara 5-15 % dari Pu
= diambil C 10% dari Pu = 0.08 m
Penggambaran jarak antar fender dapat dilihat pada Gambar 4.17.
Gambar 4. 16 Ilustrasi jarak antar fender. (Sumber : Fentek Marine FenderingSystem)
Maka diperoleh hasil jarak antar fender adalah :
Jenis Kapal Tipe fender RB PU SF C Smax
(m) (m) (m) (m) (m)10.000 DWT Super Cone SCN 700 E1.0 55.12 0.805 0.36 0.08 12.66
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-27
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh jarak antar fender maksimum adalah 12.66 m.
Untuk perancangan dermaga ini dipilih jarak antar fender adalah 5 m.
d. Hull Pressure (Tekanan Lambung)
Dengan menggunakan persamaan hull pressure dibawah :P = ∑RW ∗ H ≤ PDengan desain rencana lebar panel (W) 2 m dan tinggi panel (H) 4 m, sehinggadiperoleh :
Jenis Kapal Tipe fender PP ∑R W H P(kN/m2) (kN) (m) (m) (kN/m2)
10.000 DWT Super Cone SCN 700 E1.0 250 355 1.5 3 44.4
Maka perbandingan hull pressure yang terjadi dengan hull pressure izin dari Tabel4.1 adalah.
78.8 kN/m2 < 250 kN/m2 OK
Oleh karena itu untuk perancangan dermaga ini penggunaan fender super cone SCN700 E1.0 dapat dipakai.
4.2.7. Beban Mooring dan Pemilihan Bollard
Pada perhitungan beban mooring diperlukan data-data kapal sebagai berikut :
Urain Satuan DataDWT ton 10.000LOA m 130
Beam m 21.2Draft m 7.3
Freeboard m 2.7LBP m 124
a. Akibat Gaya Arus
Arah transversalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ U ∗ 10Dimana :
= 1030 kg/m3
CD = 4.5 (diambil dari Gambar 4.9)
ACT = LBP*Draft = 905.2 m2
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan
Bab 4 Analisa Beban Pada Dermaga
Laporan Tugas Akhir – KL4099Perancangan Dermaga Petikemas di Benoa, Propinsi Bali 4-28
U = 0.36 m/s
Maka diperoleh
FCT = 27.2 ton
Arah longitudinalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ U ∗ 10Dimana :
= 1030 kg/m3
CD = 4.5 (diambil dari Gambar 4.9)
ACL = Beam*Draft = 154.76 m2
V = 0.36 m/s
Maka diperoleh
FCL = 4.7 ton
b. Akibat Gaya Angin
Arah transversalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ U ∗ 10Dimana :
= 1.23 kg/m3.
CD = 1.5 (diambil dari Tabel 4.2).
AWT = LOA *Freeboard= 351 m2.
U = 10.71 m/s (kecepatan angin maksimum 1 tahun Tabel 2.4)
Maka diperoleh
FWT = 3.8 ton
Arah longitudinalF = 0.5 ∗ ρ ∗ C ∗ A ∗ U ∗ 10Dimana :
= 1.23 kg/m3.
CD = 1.5 (diambil dari Tabel 4.2).
AWL = Beam*Freeboard = 57.24 m2.
U = 10.71 m/s (kecepatan angin maksimum 1 tahun Tabel 2.4)
Koleksi Perpustakaan ITB-hanya digunakan untuk keperluan pendidikan dan penelitian-dilarang diperjualbelikan