an Konstruksi Turap Baja

PELABUHAN

PERENCANAAN KONSTRUKSI TURAP BAJA (SHEET PILE)

7.1

PEMILIHAN TYPE YANG SESUAI Struktur turap yang digunakan di laut umumnya memiliki bagian kepala atau bagian atas dari struktur beton biasa disebut sebagai “bulkheads” yang berfungsi sebagai tempat meletakkan struktur fender dan atau bollard. sehingga secara keseluruhan disebut sebagai struktur “sheet pile bulkheads”. Struktur ini memiliki keunggulan: a. Pelaksanaan pekerjaan relatif lebih sederhana dan atdk membutuhkan alat-alat berat b. Dapat diangkat dan dipasang secara cepat, sehingga secara keseluruhan waktu pelaksanaan dapat berkurang c. Dapat menyesuaikan terhadap segala jenis tanah dengan merubah ukuran penampang dan panjang sesuai kebutuhan momen atau inertia penampangnya d. Berat struktur lebih ringan dibanding type gravity sehingga lebih tahan terhadap pengaruh gempa e. Fleksibilitas yang tinggi dari dinding sheetpile memungkinkan perencanaan yang efektif dan ekonomis Terdapat berbagai type sheetpile yang dapat dipilih sesuai dengan keunggulan masing-masing type dan kondisi lokasi : a) Type Kantilever Adalah struktur sheetpile tanpa sistem angker dan sistem penyangga lain, sehingga kekuatan bahan harus mampu menahan gaya luar yang terjadi atau Momen Tekuk Bahan ≥ Momen Tekuk luar yang bekerja pada struktur, periksa Gambar 7.1. Sistem ini sesuai untuk dinding penahan dengan beban ringan dan bila adanya pergeseran struktur tidak mempengaruhi kerusakan struktur lain. Sistem pengangkutan dan pemasangan struktur relatif mudah b) Type Struktur dengan angker Type angker yang dipasang pada struktur dikelompokkan dalam 4 jenis yaitu: - Type tie rod - Type angker dari tiang pancang miring - Type angker lantai (platform) - Type Multi-strut (banyak ikatan)

Bab VII - Perencanaan Konstruksi Turap Baja (Sheet pile)

VI - 1

PELABUHAN

Gambar 7.2. sampai dengan 7.5 menunjukkan bentuk struktur masing-masing type. Type tie rod paling banyak digunakan, dan umumnya dipasang dengan kombinasi adanya ‘dinding angker’ (deadman anchor). Namun sistem tie rod ini dapat dipasang sendirian ataupun dalam jumlah lebih dari satu, dan tanpa adanya deadman angker. Secara keseluruhan karakteristik dari sistem ini adalah sebagai berikut : - Sangat menguntungkan bila dipasang pada lokasi yang memungkinkan jarak antara tie rod dengan muka tanah sedekat mungkin agar pemasangan tie rod mudah. - Sheetpile yang berdiri sendiri tanpa ikatan di laut terbuka akan tidak stabil untuk itu harus diangker atau diberi tanah isi dibelakangnya (backfill) - Jarak atau ruang dibelakang dinding dibutuhkan untuk pemasangan angker tie rod Type Angker dari tiang pancang miring in dapat dipilih bila pemasangan angker tie rod tidak memungkinkan, dan biasanya tiang pancang dipancang miring dengan sudut tertentu terhadap kepala sheetpile(bulk-heads) dan selanjutnya diikat erat agar dinding sheetpile menjadi stabil. Type ini dapat dipilih bila memenuhi ciri sebagai berikut : ruangan atau jarak dibelakang dinding untuk pemasangan tie-rod sangat terbatas - sangat cocok untuk dipakai untuk dinding di daerah reklamasi ataupun sebagai breakwater dinding tegak, karena punya stabilitas tinggi - memungkinkan pekerjaan pelaksanaan dilakukan saat gelombang tinggi - Waktu pelaksanaan pekerjaan dan biaya konstruksi dapat dihemat karena pekerjaan hanya berupa pemancangan baik untuk sheetpile maupun tiang pancang miringnya - Kombinasi tiang pancang miring dengan sheetpile sangat efektif dalam menahan gaya tekan tanah - Tiang pancang miring umumnya dipancang lebih dalam dari pada sheetpile karena gaya lateral luar harus mampu ditahan oleh kemampuan tarik dari tiang pancang miring


VI - 2

PELABUHAN

Type angker lantai atau type platform merupakan type struktur angker yang berbentuk seperti lantai yang mengikat tiang pancang. Gaya lateral atau gaya horizontal yang terjadi akan ditahan oleh tekanan tanah pasif pada bagian sheetpile yang terbenam, dan gaya tahan dari lantai dan tiang pancang dibawahnya.


VI - 3

PELABUHAN


VI - 4

PELABUHAN


VI - 5

PELABUHAN


VI - 6

PELABUHAN

Ciri- ciri type platform yang dapat digunakan dalam pertimbangan pemilihannya : - Sangat cocok bila diatas struktur akan dibebani crane atau gantry crane, karena pondasi untuk crane dapat sekaligus bekerja sebagai angker - Type ini membutuhkan waktu pelaksanaan lebih lama dan biaya lebih mahal dibanding sistem sheetpile tie rod - Dalam menghitung gaya lateral akibat gempa, harus diperhatikan gaya inertia yang bekerja pada sistem lantainya. Type Multi-strut berupa dinding sheetpile yang disokong oleh beberapa strut (balok penghubung dua dinding), dan umumnya digunakan sebagai penyangga yang bersifat sementara untuk galian. Strut dapat berupa balok kayu atau balok baja profil Wide flange, dan selama pelaksanaan harus dilakukan secara hati-hati karena banyaknya faktor yang tidak diketahui. c) Type Struktur Selular (Cellular) Bentuk cellular diperoleh dengan membuat bentuk lingkaran dari sheetpile datar lalu dipancang dan didalamnya diisi dengan material d) Type struktur dinding sheetpile ganda (Double sheetpile wall) Berbentuk 2 dinding yang dibangun paralel satu terhadap yang lain dihubungkan oleh tie rods atau pakai balok, dan ruangan yang terbentuk diantara 2 dinding diisi material agar terbentuk dinding penuh. Gaya luar yang terjadi harus mampu ditahan oleh tanah pasif dari sheetpile yang terbenam, dan juga ditahan oleh gaya geser dari material pengisi dan kemampuan menahan bengkokan dari bahan sheetpiles. Struktur ini biasa digunakan pada dinding konstruksi dari Cofferdam, pengarah struktur tanggul, breakwater, dan konstruksi yang berhadapan langsung dengan laut, atau pada lokasi-lokasi yang tidak memungkinkan dipasang tie rods disebabkan keterbatasan ruangan atau lahan.

7.2

PROSEDUR PERENCANAAN


VI - 7

PELABUHAN

Dalam penjelasan ini akan difokuskan pada “Type Struktur dengan angker” sebagai salah satu type yang paling banyak digunakan untuk struktur dermaga dan bangunan penahan tanah di tepi laut atau sungai. Secara umum prosedur perencanaan struktur sheetpile yang harus ditempuh agar perencanaan teratur dan mencakup seluruh bagian struktur sebagai adaptasi dari “Technical Standard For Port and Harbour Facilities in Japan” adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4.

PENENTUAN PERSYARATAN PERENCANAAN PERENCANAAN POSISI ELEVASI TIE ROD PERHITUNGAN GAYA LUAR PERHITUNGAN GAYA REAKSI DAN MOMEN YANG BEKERJA PADA SHEETPILE DAN PANJANG PEMBENAMAN 5. CHECK TERHADAP SLIDING 6. PENENTUAN UKURAN PENAMPANG SHEETPILE 7. PENENTUAN UKURAN TIE RODS 8. PERENCANAAN STRUKTUR WALE 9. PERENCANAAN STRUKTRU ANGKER (ANCHORAGE) 10. PERENCANAAN DETIL STRUKTUR Penjelasan masing-masing tahapan perencanaan meliputi: 7.2.1. PENENTUAN KRITERIA PERENCANAAN Mencakup seluruh kriteria yang akan digunakan dalam perencanaan diantaranya: peraturan yang digunakan, ukuran kapal yang akan bertambat, beban luar yang akan bekerja pada stuktur (beban vertikal dan horizontal), persyaratan kualitas bahan, dan kemungkinan kendala pelaksanaan 7.2.2. PERENCANAAN POSISI ELEVASI TIE ROD Penentuan elevasi tie rod berdasar pertimbangan : kemudahan pelaksanaan, dan biaya pembangunan yang ditimbulkan. 7.2.3. PERHITUNGAN GAYA LUAR Dalam perhitungan gaya luar ini seluruh beban luar yang berkerja harus ditransformasi menjadi beban horizontal tanah yang bekerja terhadap struktur. Gaya luar yang bekerja pada struktur dapat dikelompokkan menjadi: a. Tekanan tanah aktif terdiri dari beban vertikal yang berkerja dibelakang sheetpile baik berupa beban surcharge (beban hidup di dermaga) maupun tekanan horizontal tanah sendiri. Adanya beban kaki crane yang besar di belakang sheetpile harus diperhitungkan disini, kecuali berdiri diatas stuktur tiang pancang khusus untuk Crane tersebut. b. Tekanan tanah pasif : berupa tekanan horizontal tanah pada bagian depan struktur yang terbenam.


VI - 8

PELABUHAN

c. Tekanan air sisa yaitu tekanan air sebagai selisih antara kondisi elevasi air di sisi depan dan belakang struktur. Elevasi air sisa disisi belakang sheetpile dapat diambil setinggi 2/3 dari beda pasang surut dihitung terhadap posisi LWS. d. Gaya tarik dari kapal pada bolder e. Gaya tekan kapal saat merapat (gaya horizontal pada fender), sering tidak diperhitungkan karena arahnya melawan tekanan tanah aktif dengan demikian perhitungan lebih kritis dan aman.


VI - 9

PELABUHAN

7.2.4. PERHITUNGAN GAYA REAKSI DAN MOMEN YANG BEKERJA PADA SHEETPILE, DAN PANJANG PEMBENAMAN Setelah terbentuk gambaran atau diagram mengenai besar gaya luar dan lokasi pusat gaya, selanjutnya dapat dihitung besarnya Momen dan gaya reaksi yang terjadi. Sebelum perhitungan ini dapat disusun sangat diperlukan informasi mengenai dalamnya sheetpile dibenamkan dalam tanah (D), untuk itu dapat ditempuh dua cara yaitu : pertama D diasumsikan tidak berupa angka atau tetap berupa huruf, kedua ditentukan suatu angka dengan patokan awal D sebesar tinggi sheetpile diatas dasar laut (periksa Gambar 7.6). Terdapat beberapa Metode yang dapat digunakan untuk menghitung momen ini diantaranya berdasar Free - Earth Support, Equivalent Beam (Sendi pada garis Keruk), Metode Grafis, dan Elastic analysis Method. Standard Design Port and Harbor in Japan menganjurkan penggunaan Metode “Equivalent Beam”, dengan alasan lebih sesuai kondisi struktur dan kondisi tanah secara umum. Namun disini akan dibahas metode grafis yang dalam pembuatannya dapat menggunakan cara manual atau bila ingin lebih teliti dapat digunakan program computer. Metode ini pada dasarnya mengikuti cara perhitungan momen pada analisis mekanika statis yang dikenal dengan metode Culman. Metode ini sangat cocok bila tanah dasar dekat permukaan berupa tanah lembek (soft soil), dengan asumsi posisi titik jepit berada dibawah permukaan tanah (bandingkan dengan Equivalent Beam yang titik jepitnya persis di permukaan tanah) Secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut : - Tekanan tanah aktif dan pasif (atau tekanan tanah horizontal) dihitung untuk tiap meter arah memanjang dibagi-bagi menjadi luasan-luasan berbentuk segitiga untuk memudahkan menghitung besarnya tekanan dan letak titik pusat gaya tekan. - Batasan dari masing-masing segitiga berupa perubahan lapisan tanah atau dapat dibuat setiap 1 m atau 2 m tebal lapisan tanah. - Selanjutnya sheetpile diasumsikan sebagai suatu balok dengan gaya yang bekerja pada bidang tersebut. Perletakkannya berada pada posisi tie rod diatas dan diujung bawah sheetpile. - Perhitungan ini diulangi dengan panjang bagian yang terbenam berbeda-beda sampai garis penghubung antara ujung paling bawah sheetpile dengan titik awal tie rod sejajar dengan garis penghubung hasil penggambaran polygon (periksa Gambar 7.7). Besarnya momen tekuk yang bekerja pada sheetpile(M) : M = λ . H. S [t. m/m] dimana: λ = jarak lateral yang diperoleh dari dengan menghubungkan polygon, t/m H = jarak vertical dari gaya-gaya pada polygon (lihat 7.7.e.), m


VI - 10

PELABUHAN

S = perbandingan dari skala diagram, misal 1 cm = 1 ton atau 1 cm = 1 m. Dan Mmax adalah momen maximum yang dihasilkan dari hasil perhitungan tersebut. Besarnya gaya yang bekerja pada tie rod, AP , dapat dihitung dengan cara mengalikan Rd dengan Skala beban misal 1 cm = 10 ton (lihat Gambar 7.7.e.). 7.2.5. CHECK TERHADAP SLIDING Merupakan prosedur rutin untuk melakukan cek terhadap terjadinya longsor baik akibat sliding di permukaan maupun sliding yang terjadi agak jauh di lapisan lebih bawah. 7.2.6. PENENTUAN UKURAN PENAMPANG SHEETPILE Kebutuhan ukuran sheetpile yang perlu dipasang dinyatakan dalam bentuk besarnya “Modulus penampang (Section Modulus)”, Z0 : Z0 = (Mmax/σ a) 106 [cm3/m] Mmax = Momen tekuk maximum pada dinding sheetpile, t.m/m σ a = Tegangan baja yang diijinkan pada sheetpile [kg/cm2], untuk bangunan laut dapat digunakan baja khusus (mariner steel) atau baja umum dengan σ a sebesar 60 % dari Tegangan Leleh (yield point) kualitas baja yang digunakan. Penampang sheetpile ada berbagai macam diantaranya type : U, Z, Box, H, Flat, dan lain sebagainya (lihat Gambar 7.8) Pemilihan bentuk ini tergantung kemudahan pelaksanaan, biayanya murah, dan keunggulan masing-masing type terhadap kondisi pekerjaan, lihat tabel 7.1 untuk karakteristik masing-masing type. Tabel 7.1. – Karakteristik dari berbagai type penampang sheetpile U Kedap air Bagus Modulus Kekuatan penguncian Daya dukung vertikal Modulusnya bervariasi Cocok untuk Dermaga Dipakai berulang- Bagus ulang Kemudahan Bagus ditimbun Perencanaan


Z Tinggi Tinggi

H Bagus Tinggi Tinggi

Box

Flat

Tinggi Tinggi

Besar Banyak Sangat

Ekonom is

VI - 11

PELABUHAN

Setelah ditentukan typenya selanjutnya ditentukan ukuran sheetpile dengan memilih besaran “Section Modulus” > Z0 hasil perhitungan. Selanjutnya, pada arah tebal sheetpile perlu ditambah dengan metode perlindungan korosi yang dinilai ekonomis dan efisien. Bila tidak dipakai metode tertentu dan sheetpile dibiarkan terbuka begitu saja, maka tebalnya harus ditambah dengan alokasi tebal yang akan terkorosi. Tebal korosi [mm] adalah kecepatan korosi (bila tidak ada data dari penelitian kondisi di lingkungan setempat, dapat digunakan tabel 7.2), lalu dikalikan dengan umur konstruksi (tahun). Tabel 7.2. – Kecepatan Korosi pada struktur di laut tropis Lingkungan Air Laut Tanah

Diatas HWS Antara HWS dan LWS Lapisan Lumpur di dasar laut Diatas Residual Water Dibawah Residual Water

Kecepatan korosi pada dua sisi (mm/tahun) 0,3 0,2 0,05 0,05 0,03

Bila digunakan metode perlindungan korosi, dapat digunakan tepat sesuai hasail perencanaan awal. Berbagai metode perlindungan korosi yang dapat dipakai meliputi : Pelapisan dengan cat anti karat; Pelapisan dengan beton; dan Perlindungan Cathodic (Cathodic Protection). Dari ketiga metode ini yang paling murah dan banyak digunakan saat ini adalah Pelapisan dengan Cat anti karat. Untuk Pelapisan anti karat ini digunakan cat anti karat yang banyak mengandung seng (Zinc-rich paint), disamping dilapisi juga dengan Epoxy. Berdasar periode perawatan 10 tahun sekali, maka penerapan perlindungan pada bagian diatas MSL atau kadang diambil diatas LWS, pada lapisan Pertama diberi 2 lapisan “inorganic zinc-rich” (1 lapisan setebal 20 micron), lapisan kedua diberi 1 lapis Epoxy primer, lapisan ketiga diberi 2 lapis epoxy murni (1 lapis 100 micron). Sedang pada bagian dibawah MSL atau dibawah LWS, diberi lapisan yang sama dengan ketebalan setengahnya. 7.2.7. PENENTUAN UKURAN TIE RODS Tie rod berfungsi sebagai perletakan dan penyangga sheetpile sehingga ujung atasnya dalam posisi terjepit (tidak balok bebas). Tie rod ini ditempatkan di tengah-tengah lekukan penampang sheetpile, pada setiap interval 2 lembaran atau 4 lembaran jadi spasinya antara 0,8 m hingga 2 m bergantung pada ukuran per lembar sheetpile. Untuk menentukan ukuran batang tie rod yang digunakan dapat ditentukan mengacu pada rumus dibawah. T = AP . l


VI - 12

PELABUHAN

A0 = (T/σ a) * 103 Dimana : AP = Besarnya gaya tarik pada tie rod merupakan gaya reaksi yang diperoleh dari hasil perhitungan sub bab 7.2.4, ton/m. l = jarak spasi antar tie rod, m T = Tegangan tie rod, ton A0 = Luas penampang tie rod yang dibutuhkan, cm2 σ a = Tegangan ijin tie rod biasanya digunakan baja BJ 22 sampai BJ 37, kg/cm2 Panjang tie rod disesuaikan dengan posisi angker, lihat sub bab 7.2.9. Asesoris tie rod yang menyertainya agar dapat dipasang dengan baik pada struktur sheetpile ini meliputi : Fixing nut, Ring joint, dan Turnbuckle, periksa Gambar 7.9. 7.2.8. PERENCANAAN STRUKTUR WALE Wale berfungsi sebagai pengaku ujung atas sheetpile dan tempat dudukan tie rod sehingga ikatannya tidak langsung terhadap sheetpile. Wale ini berupa balok menerus yang terbentuk dari 2 batang baja profil, dengan beban merata sebesar gaya tarik tie rod diantara 2 posisi tie rod tersebut. Pemilihan ukuran profil baja yang digunakan berdasar modulus penampang (section modulus), Z0 [cm3] dari hasil perhitungan dibawah : M = (AP * l2)/10 Z0 = (M/2σ a) * 105 Dimana : M = Momen tekuk maksimum pada wale, t.m AP = Besarnya gaya tarik pada tie rod merupakan gaya reaksi yang diperoleh dari hasil perhitungan sub bab 7.2.4, ton/m. l = jarak spasi antar tie rod, m σ a = Tegangan ijin profil dari Wale biasanya digunakan baja BJ 22 sampai BJ 37, kg/cm2 Gambar 7.10 menunjukkan cara pemasangan Wale. Wale dihubungkan dengan sheetpile oleh baut yang diletakkan diantara tie rod. Baut ini diasumsikan masing-masing kelompoknya menerima separuh gaya yang bekerja pada tie rod, bila setiap kelompok terdiri dari 2 baut maka masing-masing menerima seperempat T. Ukuran baut ditentukan berdasar hasil perhitungan luas penampang, A0 [cm2] T = AP . l A0 = (T/σ a) * 103 Dimana : AP = Besarnya gaya tarik pada tie rod merupakan gaya reaksi yang


VI - 13

PELABUHAN

diperoleh dari hasil perhitungan sub bab 7.2.4, ton/m. l = jarak spasi antar tie rod, m T = Tegangan tie rod, ton A0 = Luas penampang baut yang dibutuhkan, cm2 σ a = Tegangan ijin baut, kg/cm2 7.2.9. PERENCANAAN STRUKTUR ANGKER (ANCHORAGE) Struktur Angker berfungsi untuk menahan gaya tarik tie rod dengan memanfaatkan tekanan horizontal pasif atau gaya lateral reaksi tanah. Type angker yang dipilih tergantung biaya, waktu, metode pelaksanaan dan volume tanah yang harus dipindah. Terdapat sedikitnya 4 jenis angker berupa : a. Tembok b. Tiang pancang c. Dinding sheetpile d. Kombinasi tiang pancang miring Dalam bab ini akan dibahas angker jenis tembok saja, dimana tinggi dinding dan letak kedalamannya dapat ditentukan berdasar rumusan berikut : (Periksa Gambar 7.11) F = EP / (AP + EA) , dimana F = Faktor keamanan dapat diambil sebesar 2,5 untuk kondisi Normal, dan 2 untuk Gempa EP = Tekanan tanah pasif yang menekan dinding angker, t/m AP = Gaya tarik Tie rod , t/m EA = Tekanan tanah aktif yang menekan dinding angker, t/m Tinggi angker diperoleh dengan sara trial dan error berdasar perhitungan diatas. Sedang kedalaman pembenaman ditentukan dengan pertimbangan kemudahan pelaksanaan biasanya ujung atas minimal sedalam 1 m dibawah permukaan tanah. Untuk perhitungan penulangan dan pembetonan dinding diperlukan besarnya momen yang terjadi pada dinding, untuk gaya lintang dapat diasumsikan menggunakan tulangan praktis karena relatif kecil. Besar momen yang bekerja pada angker adalah: MH = (T . l)/12 MV = (T . h)/8 l Dimana: MH = Momen tekuk maksimum arah horizontal,t.m/m MV = Momen tekuk maksimum arah vertikal,t.m/m MH = (T . l)/12 T = Tegangan tarik tie rod, t l = jarak spasi antar tie rod, m Jarak angker terhadap dinding sheetpile ditetntukan dengan menarik garis “runtuh aktif” dari ujung bawah dasar laut, dan menarik garis


VI - 14

PELABUHAN

“runtuh pasif” dari ujung bawah angker sedemikian sehingga pertemuannya berada diatas garis air sisa (garis residual water), periksa Gambar 7.12. 7.2.10. PERENCANAAN DETIL STRUKTUR Detil yang perlu diperhatikan adalah pada lokasi kepala sheetpile, pada sambungan antar sheetpile, dan prosedur pelaksanaan Pada kepala sheetpile (bulk heads) digunakan menempel fender dan bolder sehingga dibutuhkan pasangan beton yang direncanakan khusus untuk mampu menahan gaya yang ditimbulkan. Sambungan antar sheetpile harus dikerjakan secara hati-hati agar satu lembar dengan lembar yang lain dapat merekat secara lurus dan terkunci secara sempurna. Adanya lubang yang timbul harus ditutup rapat dengan lapangan penutup (seal coat) yang bersifat flexible dan tahun terhadap pengaruh air laut dan cuaca. Posisi angker dan tie rod yang cukup dalam mengharuskan pekerjaan pelaksanaan diperhitungkan secara hati-hati dan benarbenar terencana.

7.3. CONTOH PERENCANAAN Lampiran berikut menunjukkan contoh perhitungan dikutip dari buku :Steel Sheet Piling, Design Manual, Nippon Steel Corporation.


VI - 15

an Konstruksi Turap Baja

Recommend Documents