KERANGKA ACUAN KERJA
KATA PENGANTARNota Desain Intake ini diharapkan dapat menjadi dasar acuan untuk tahap selanjutnya dari pembangunan PLTM Cikopo 2. Pembangunan PLTM menjadi suatu hal yang sangat penting karena PLTM sebagai sumber energi terbarukan memiliki efek yang sangat baik untuk jangka panjangnya.Kami pihak konsultan berharap laporan ini akan menjadi acuan kami untuk menyelesaikan pekerjaan selanjutnya.Demikian kami sampaikan Nota Desain Intake ini, terima kasih atas perhatiannya.
Bandung, Oktober 2011
Team Leader
DAFTAR ISIKATA PENGANTAR1DAFTAR ISI2DAFTAR GAMBAR4Bab 1.Pendahuluan51.1.Umum51.2.Data teknis Intake5Bab 2.Desain struktur82.1.1.Standar dan Kode Desain82.2.Metodologi Perencanaan82.2.1.Sistem Pembebanan92.2.2.Pemodelan Struktur92.2.3.Perhitungan Tulangan Lentur Balok dan Plat92.2.4.Perhitungan Tulangan Geser112.3.Material122.3.1.Beton122.3.2.Baja Tulangan132.4.Pembebanan13Bab 3.Analisis Geoteknik173.1.Tubuh Intake173.1.1.Kondisi Banjir183.1.2.Kondisi Gempa223.2.Dinding Penahan Tanah Hulu (tinggi 8.5 meter)263.2.1.Kondisi Masa Konstruksi273.2.2.Kondisi Gempa303.3.Dinding Penahan Tanah Hilir (tinggi 4.67 meter)323.3.1.Kondisi Masa Konstruksi323.3.2.Kondisi Gempa35Bab 4.Analisis Struktur374.1.Slab Apron374.2.Tubuh Intake404.3.Pier414.4.Dinding Sluice Gate42DAFTAR GAMBARGambar 1 Layout Intake PLTM Cikopo 26Gambar 2. Potongan Melintang Intake PLTM Cikopo 27Gambar 3. Potongan Memanjang Intake PLTM Cikopo 27Gambar 4. Disain Penampang Balok Persegi Beton Bertulang10Gambar 5. Potongan melintang Tubuh Intake17Gambar 6. Stabilitas Intake pada kondisi layanan dan gempa18Gambar 7. Penampang DPT hulu26Gambar 8. Aplikasi Konstanta pegas sebagai base reactiondalam SAP200037Gambar 9. Aplikasi Pembebanan pada apron38Gambar 10. Bending momen M11 apron (kNm/m)39Gambar 11. Bending momen M22 apron (kNm/m)39Gambar 12. Model Struktur Pier41Gambar 13. Bending moment ultimate pier41Gambar 14. Pier reinforcement42Gambar 15. Model pelat dinding sluice gate42Gambar 16. Aplikasi gaya hidrostatik (kN/m)43Gambar 17. Bending momen M11 dinding sluice gate (kNm/m)44Gambar 18. Bending momen M22 dinding sluice gate (kNm/m)44 PendahuluanUmumPembangunan struktur mensyaratkan suatu perencanaan struktur rancang bangun yang detail dan menyeluruh. Perencanaan struktur tersebut harus merupakan sesuatu yang bisa dilaksanakan dan memenuhi kriteria-kriteria teknis dan non-teknis.Laporan ini menjelaskan tentang tinjauan aspek struktural dan geoteknikal termasuk di dalamnya sistem struktur dan analisis struktur secara garis besar untuk Intake PLTM Cikopo 2. Dalam laporan ini juga dijelaskan tentang idealisasi perhitungan struktur dan beban-beban yang bekerja pada banguna, baik beban gravitasi maupun beban lateral sesuai dengan spesifikasi yang diterima dan standar-standar berikut peraturan-peraturan yang digunakan untuk perancangan struktur bangunan.Data teknis IntakePLTM Cikopo 2 merupakan salah satu bangunan pembangkit listrik tenaga air di Indonesia yang berlokasi di Provinsi Jawa Barat. Bangunan ini berfungsi mengatur debit air yang masik ke dalam de-sedimentation basin. Struktur dibangun dari beton bertulang.Berikut ditampilkan gambar-gambar lokasi, dan potongan dari Intake PLTM Cikopo 2. Nota Desain Bendung
Nota Desain Intake
12
Gambar 1 Layout Intake PLTM Cikopo 2
Gambar 2. Potongan Melintang Intake PLTM Cikopo 2
Gambar 3. Potongan Memanjang Intake PLTM Cikopo 2
Desain strukturStandar dan Kode Desain Desain struktur Intake PLTM Cikopo 2 mengacu pada beberapa Standard dan Code yang sudah biasa digunakan pada perencanaan-perencanaan Gedung di Indonesia. Standar dan Code tersebut adalah sebagai berikut:a.Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung SKBI 1987b.Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002 c.Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, SNI 1726-2002.d.Uniform Building Code (UBC 1997)e.Building Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI 318-92
Metodologi PerencanaanUntuk mengecek kekuatan penampang dari struktur beton bertulang digunakan metoda perhitungan ultimate (ULS). Dengan demikian gaya-gaya yang digunakan pada analisis kekuatan penampang adalah gaya-gaya terbesar hasil kombinasi gaya-gaya terfaktor. Adapun besarnya faktor beban yang digunakan adalah seperti yang akan dijelaskan pada sub bab berikutnya.Sistem PembebananSistem pembebanan yang diaplikasikan pada desain Medan Accent Retail Center adalah sistem pembebanan umum sesuai dengan Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung SKBI 1987 dan SNI 1726-2002.Sistem pembebanan terdiri dari: Beban Mati Beban Hidup Beban Air Beban GempaPemodelan StrukturPemodelan struktur Intake PLTM Cikopo 2 dilakukan dengan model tiga dimensi dan dua dimensi. Pemodelan dilakukan secara terintegrasi mulai dari sistem dinding pada basement dan sistem rangka penahan momen struktur. Pemodelan ini dilakukan dengan menggunakan Program Aplikasi SAP versi 14.Perhitungan Tulangan Lentur Balok dan PlatUntuk elemen struktur beton bertulang yang mengalami gaya lentur murni seperti balok dan pelat, perhitungan luas tulangan yang diperlukan untuk memikul gaya lentur tersebut dihitung dengan formula-formula berikut ini :
Gambar 4. Disain Penampang Balok Persegi Beton BertulangUntuk momen negatif dan positif ultimate, Mu, tinggi dari blok beton yang tertekan (Gambar 11) diberikan oleh persamaan:
( 2.1 )di mana: = 0.8 menurut ketentuan SNI 03-2847-2002. Tinggi maksimum dari blok beton tertekan dihitung menurut persamaan:
(2.2)di mana :
(2.3)dan 1 adalah 0.85 untuk fc MPaa. Bila a amax , luas dari tulangan tarik diberikan oleh persamaan:
(2.4)Luas tulangan tarik ini diletakkan dipenampang bawah bila Mu adalah positif dan dipenampang atas bila Mu adalah negatif.
b. Bila a > amax , luas dari tulangan tarik diberikan oleh persamaan:Gaya tekan akibat blok beton sendiri dihitung menurut persamaan
(2.5)dan momen yang ditahan oleh beton tekan dan tulangan tarik adalah:
(2.6)Sedangkan momen yang ditahan oleh tulangan tekan dan tulangan tarik adalah sebagai berikut:
(2.7)Sehingga luas tulangan tekan akibat Mus diberikan menurut persamaan:
(2.8)dimana :
(2.9)Luas tulangan tarik akibat blok beton tekan adalah:
(2.10)dan luas tulangan tarik akibat tulangan tekan adalah
(2.11)Oleh karena itu, luas tulangan tarik total adalah , dan luas tulangan tekan total adalah ditempatkan dipenampang bawah dan dipenampang atas bila Mu adalah positif, dan begitu pula sebaliknya bila Mu adalah negatif.Perhitungan Tulangan GeserKebutuhan tulangan geser untuk elemen struktur beton bertulang dihitung dengan formula-formula berikut ini :
(2.12)
(2.13)
(2.14)
(2.15)dimana :b=lebar balokd=tinggi efektif balokfc=kuat tekan beton uji silinderfy=tegangan leleh baja tulangan=faktor reduksi kapasitas geser penampang (= 0.75)Vu=gaya geser ultimate (terfaktor)MaterialBetonPersyaratan mutu beton yang akan digunakan pada perencanaan struktur beton adalah sebagai berikut :a. Kuat tekan beton kelas A (fc) harus memenuhi persyaratan minimum untuk perencanaan struktur tahan gempa yaitu tidak boleh kurang dari 24.9 MPa (K300) ;b. Kuat tekan beton kelas B (fc) harus memenuhi persyaratan minimum untuk perencanaan struktur tahan gempa yaitu tidak boleh kurang dari 20 MPa (K250) ;c. Kuat tekan beton siklop kelas C harus memenuhi persyaratan minimum untuk perencanaan struktur tahan gempa yaitu tidak boleh kurang dari 20 MPaBaja TulanganTulangan lentur dan aksial yang digunakan dalam komponen struktur dari sistem rangka dan komponen batas dari sistem dinding geser harus memenuhi ketentuan ASTM A 706. Tulangan yang memenuhi ASTM A615 mutu 300 dan 400 boleh digunakan dalam komponen struktur di atas bila:a.Kuat leleh aktual berdasarkan pengujian di pabrik tidak melampaui kuat leleh yang ditentukan lebih dari 120 MPa (uji ulang tidak boleh memberikan hasil yang melampaui harga ini lebih dari 20 MPa);b.Rasio dari tegangan tarik batas aktual terhadap kuat leleh tarik aktual tidak kurang dari 1,25. Baja tulangan yang digunakan pada semua elemen struktur adalah tulangan baja dengan spesifikasi sebagai berikut :a.BJTD 40 - ulir (fy = 400) : sebagai tulangan utama dan sengkang balok, kolomb.U-50 wiremesh (fy = 490) : sebagai tulangan pelat.PembebananBeban MatiBeban Mati (DL) :Berat jenis beton: 25 kN/m3Berat jenis air: 10 kN/m3Beban Tekanan TanahKoefisien tekanan tanah aktif (Ka)
..Kondisi Normal (Rankine)Dimana: Ka = koefisien tekanan tanah aktif RankineSehingga tekanan tanah aktifnya adalah sebagai berikut:
Dimana:
= Tekanan tanah aktif (kN/m)Ka = Koefisien Tekanan tanah aktif= Berat jenis tanah (kN/m)H= Kedalaman tanah (m)Tekanan horizontal karena beban surcharge (q)
Dimana;Q= Tekanan tanah aktif karena surcharge (kN/m)q= Surcharge (kN/m)H= Kedalaman tanah (m)Ka = Koefisien Tekanan tanah aktifTekanan Tanah Saat GempaPada saat gempa terjadi penambahan tekanan tanah aktif yang merupakan faktor dari percepatan gempa lokal di lokasi pekerjaan. Berdasarkan SNI 03-1726-2003 lokasi pekerjaan berada di wilayah gempa 4. Untuk detailnya lihat pada gambar berikut.
Gambar 5. Peta wilayah gempa menurut SNI 03-1726-2003Akan tetapi percepatan menurut Gambar 8 adalah percepatan di batuan dasar pada lokasi tersebut. Untuk mendapatkan percepatan setelah terjadi attenuasi oleh lapisan tanah sesuai dengan kondisi tanah di lokasi maka dapat dicari dari gambar berikut ini.
Gambar 6. Respon spektra wilayah gempa 4
Berdasarkan data tanah dan perhitungan yang sudah dilakukan. Besarnya tekanan tanah aktif saat gempa dihitung berdasarkan persamaan berikut ini.
Dimana:
= Tekanan tanah aktif saat gempa (kN/m)Kae = Koefisien Tekanan tanah aktif saat gempa= Berat jenis tanah (kN/m)H= Kedalaman tanah (m)Sedangkan Kae dapat dicari dari tabel berikut ini.
Tabel 1. Kae berdasarkan Braja M. Das, Principles of foundation engineering
Sedangkan Kh dapat dicari dari persamaan berikut.
Tekanan Hidrostatik dan HidrodinamikTekanan horizontal air statis (Pa S) Pa S = 0.5.(water).(H)2Tekanan horizontal air dinamis (Pa D)Pa D = Cd.k.(water ).(H)0.5dimana :Cd= coefficient hydrodynamic k = coefficient earthquakePemodelan dan Analisis StrukturPembagian Section IntakeUntuk mempermudah konstruksi dan juga untuk alasan efisiensi maka intake dari PLTM Cikopo 2 dibagi menjadi 3 sistem struktur, yakni awal masuk intake sampai dengan pelat layan dan saringan sampah bagian vertical wall dan pintu bagian transisi dari dinding tinggi ke rendahSection 1 intakeSection satu dari intake dimodelkan sebagai dinding-dinding di sisi dan slab di dasar saluran. Di bagian atas terdapat pelat layan yang didesain untuk berfungsi secara monolit dengan dinding, di awal masuk intake direncanakan balok strut yang berfungsi membantu menahan tekanan dari sisi luar dinding samping. Section satu dari intake dimodelkan sebagai struktur 3 dimensi sebagai berikut.
Gambar 7. Model SAP Intake Section 1Aplikasi BebanBeban yang diaplikasikan pada struktur adalah: Beban Mati, berat sendiri struktur Beban Hidup, 1 ton/m2 Beban Tekanan Hidrostatik Beban Tekanan Tanah aktif kondisi normal Beban Tekanan Tanah aktif kondisi gempaBeban Tekanan Hidrostatik
Dimana:
= Tekanan hidrostatis (kN/m)w= Berat jenis air, 10 (kN/m)H= Kedalaman air, maximum 6 meter (m)Aplikasinya dalam pemodelan adalah sebagai berikut.
Gambar 8. Aplikasi Tekanan hidrostatik pada section 1 intakeBeban Tekanan Tanah Aktif kondisi NormalIntensitas dari beban tersebut disajikan pada gambar berikut ini.
Gambar 9. Aplikasi Beban Tekanan Tanah Aktif kondisi NormalBeban Tekanan Tanah Aktif kondisi GempaPeriode alami struktur dianggap mendekati 0 detik karena merupakan substructure yang terkekang oleh tanah di sisi-sisi nya.Sehingga percepatan dari gempa yang terjadi adalah sebesar 0.24 gKh = 0.24Sehingga berdasarkan Tabel 1 dapat diambil Kae dengan interpolasi sebesar 0.411, akan menghasilkan tekanan tanah aktif sebesar perhitungan dibawah ini
Selain beban dari tanah sendiri tekanan tanah aktif pada saat gempa juga mempertimbangkan tekanan dari surcharge sebesar 1 ton/m2. Dan juga tekanan air dari dinding di belakang.
Intensitas dari beban tersebut disajikan pada gambar berikut ini.
Gambar 10. Tekanan tanah pada saat gempa
Gambar 11. Aplikasi tek. tanah aktif saat gempaBeban HidupBeban hidup sebesar 500 kg/m hanya terjadi di pelat layan, aplikasi pembebanannya dalam model adalah sebagai berikut.
Gambar 12. Aplikasi beban hidup dalam model (kN/m)
Analisis StrukturAnalisis struktur pada model dilakukan dengan penghitung momen gaya dalam terbesar yang terjadi pada pelat dan juga gaya gesernya. Karena pada model sumbu 3 positif menghadap sisi dalam pelat maka saat momen teranalisis positif, tarik berada di sisi luar pelat, begitu pula sebaliknya, saat momen teranalisis negatif, tarik berada di sisi dalam pelat.
Gambar 13. M11 ultimate pada model section 1 (kNm/m)
Gambar 13. M22 pada model section 1 (kNm/m)
