Nota Desain Intake

Nota Desain Bendung 1 KATA PENGANTAR NotaDesainIntakeinidiharapkandapatmenjadidasaracuanuntuktahap selanjutnyadaripembangunanPLTMCikopo2.PembangunanPLTMmenjadi suatuhalyangsangatpentingkarenaPLTMsebagaisumberenergiterbarukan memiliki efek yang sangat baik untuk jangka panjangnya. Kamipihakkonsultanberharaplaporaniniakanmenjadiacuankamiuntuk menyelesaikan pekerjaan selanjutnya. Demikian kami sampaikan Nota Desain Intake ini, terima kasih atas perhatiannya. Bandung,Oktober 2011 Team Leader Nota Desain Intake 2 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ...........................................................................................................................1 DAFTAR ISI ........................................................................................................................................2 DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................................4 Bab 1.Pendahuluan .......................................................................................................................5 1.1.Umum........................................................................................................................5 1.2.Data teknis Intake .....................................................................................................5 Bab 2.Desain struktur ....................................................................................................................8 2.1.1.Standar dan Kode Desain ............................................................................8 2.2.Metodologi Perencanaan ..........................................................................................8 2.2.1.Sistem Pembebanan ....................................................................................9 2.2.2.Pemodelan Struktur ......................................................................................9 2.2.3.Perhitungan Tulangan Lentur Balok dan Plat ...............................................9 2.2.4.Perhitungan Tulangan Geser ..................................................................... 11 2.3.Material ................................................................................................................... 12 2.3.1.Beton .......................................................................................................... 12 2.3.2.Baja Tulangan ............................................................................................ 13 2.4.Pembebanan ........................................................................................................... 14 Bab 3.Analisis Geoteknik ............................................................... Error! Bookmark not defined. Nota Desain Intake 3 3.1.Tubuh Intake ............................................................. Error! Bookmark not defined. 3.1.1.Kondisi Banjir ............................................... Error! Bookmark not defined. 3.1.2.Kondisi Gempa ............................................. Error! Bookmark not defined. 3.2.Dinding Penahan Tanah Hulu (tinggi 8.5 meter) ....... Error! Bookmark not defined. 3.2.1.Kondisi Masa Konstruksi .............................. Error! Bookmark not defined. 3.2.2.Kondisi Gempa ............................................. Error! Bookmark not defined. 3.3.Dinding Penahan Tanah Hilir (tinggi 4.67 meter) ...... Error! Bookmark not defined. 3.3.1.Kondisi Masa Konstruksi .............................. Error! Bookmark not defined. 3.3.2.Kondisi Gempa ............................................. Error! Bookmark not defined. Bab 4.Analisis Struktur .................................................................. Error! Bookmark not defined. 4.1.Slab Apron ................................................................ Error! Bookmark not defined. 4.2.Tubuh Intake ............................................................. Error! Bookmark not defined. 4.3.Pier ............................................................................ Error! Bookmark not defined. 4.4.Dinding Sluice Gate .................................................. Error! Bookmark not defined. Nota Desain Intake 4 DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Layout Intake PLTM Cikopo 2 ............................................................... 6 Gambar 2. Potongan Melintang Intake PLTM Cikopo 2 ......................................... 7 Gambar 3. Potongan Memanjang Intake PLTM Cikopo 2 ...................................... 7 Gambar 4. Disain Penampang Balok Persegi Beton Bertulang.............................. 9 Gambar 5. Potongan melintang Tubuh Intake ......... Error! Bookmark not defined. Gambar 6. Stabilitas Intake pada kondisi layanan dan gempaError!Bookmark not defined. Gambar 7. Penampang DPT hulu ........................... Error! Bookmark not defined. Gambar 8. Aplikasi Konstanta pegas sebagai base reactiondalam SAP2000 Error! Bookmark not defined. Gambar 9. Aplikasi Pembebanan pada apron ......... Error! Bookmark not defined. Gambar 10. Bending momen M11 apron (kNm/m) .. Error! Bookmark not defined. Gambar 11. Bending momen M22 apron (kNm/m) .. Error! Bookmark not defined. Gambar 12. Model Struktur Pier .............................. Error! Bookmark not defined. Gambar 13. Bending moment ultimate pier ............. Error! Bookmark not defined. Gambar 14. Pier reinforcement ............................... Error! Bookmark not defined. Gambar 15. Model pelat dinding sluice gate ........... Error! Bookmark not defined. Gambar 16. Aplikasi gaya hidrostatik (kN/m) ......... Error! Bookmark not defined. Nota Desain Intake 5 Gambar 17. Bending momen M11 dinding sluice gate (kNm/m)Error!Bookmark not defined. Gambar 18. Bending momen M22 dinding sluice gate (kNm/m)Error!Bookmark not defined. Nota Desain Intake 6 Bab 1. Pendahuluan 1.1.Umum Pembangunan struktur mensyaratkan suatu perencanaan struktur rancang bangunyangdetaildanmenyeluruh.Perencanaanstrukturtersebutharus merupakansesuatuyangbisadilaksanakandanmemenuhikriteria-kriteriateknis dan non-teknis. Laporan ini menjelaskan tentang tinjauan aspek struktural dan geoteknikal termasukdidalamnyasistemstrukturdananalisisstruktursecaragarisbesar untuk Intake PLTM Cikopo 2. Dalam laporan ini juga dijelaskan tentangidealisasi perhitunganstrukturdanbeban-bebanyangbekerjapadabanguna,baikbeban gravitasimaupunbebanlateralsesuaidenganspesifikasiyangditerimadan standar-standarberikutperaturan-peraturanyangdigunakanuntukperancangan struktur bangunan. 1.2.Data teknis Intake PLTMCikopo2merupakansalahsatubangunanpembangkitlistrik tenagaairdiIndonesiayangberlokasidiProvinsiJawaBarat.Bangunanini berfungsimengaturdebitairyangmasikkedalamde-sedimentationbasin. Struktur dibangun dari beton bertulang. Berikutditampilkangambar-gambarlokasi,danpotongandariIntakePLTM Cikopo 2.Nota Desain Bendung 7 Gambar 1 Layout Intake PLTM Cikopo 2 2,48Nota Desain Intake 8 Gambar 2. Potongan Melintang Intake PLTM Cikopo 2 Gambar 3. Potongan Memanjang Intake PLTM Cikopo 2 Nota Desain Bendung 9 Bab 2.Desain struktur 2.1.1.Standar dan Kode DesainDesain 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.PedomanPerencanaanPembebananUntukRumahdanGedungSKBI 1987 b.Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002c.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 2.2.Metodologi Perencanaan Untukmengecekkekuatanpenampangdaristrukturbetonbertulang digunakan metoda perhitungan ultimate (ULS). Dengan demikian gaya-gaya yang digunakanpadaanalisiskekuatanpenampangadalahgaya-gayaterbesarhasil kombinasigaya-gayaterfaktor.Adapunbesarnyafaktorbebanyangdigunakan adalah seperti yang akan dijelaskan pada sub bab berikutnya. Nota Desain Intake 10 2.2.1.Sistem Pembebanan Sistem 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 Gempa 2.2.2.Pemodelan Struktur Pemodelan struktur Intake PLTM Cikopo 2 dilakukan dengan model tiga dimensidanduadimensi.Pemodelandilakukansecaraterintegrasimulaidari sistemdindingpadabasementdansistemrangkapenahanmomenstruktur. Pemodelan ini dilakukan dengan menggunakan Program Aplikasi SAP versi 14. 2.2.3.Perhitungan Tulangan Lentur Balok dan Plat Untukelemenstrukturbetonbertulangyangmengalamigayalentur murnisepertibalokdanpelat,perhitunganluastulanganyangdiperlukanuntuk memikul gaya lentur tersebut dihitung dengan formula-formula berikut ini : Gambar 4. Disain Penampang Balok Persegi Beton Bertulang Nota Desain Intake 11 Untuk momen negatif dan positif ultimate, Mu, tinggi dari blok beton yang tertekan (Gambar 11) diberikan oleh persamaan: u 22 Ma d d0.85 f ' c b= - - -o( 2.1 ) di mana: =0.8 menurut ketentuan SNI 03-2847-2002.Tinggi maksimum dari blok beton tertekan dihitung menurut persamaan: max 1 ba 0.75 C = -| - (2.2) di mana : ( )c sbc s yEC dE fc -= -c - + (2.3) dan 1 adalah 0.85 untuk fc MPa a.Bila a amax , luas dari tulangan tarik diberikan oleh persamaan: ( )usyMAf d 0, 5 a=o- - -(2.4) LuastulangantarikinidiletakkandipenampangbawahbilaMuadalah positif dan dipenampang atas bila Mu adalah negatif. b.Bilaa > amax, luas dari tulangan tarik diberikan oleh persamaan: Gaya tekan akibat blok beton sendiri dihitung menurut persamaan maxC 0.85 f ' c b a = - - - (2.5) dan momen yang ditahan oleh beton tekan dan tulangan tarik adalah: Nota Desain Intake 12 maxucaM C d2| |= o- - |\ .(2.6) Sedangkanmomenyangditahanolehtulangantekandantulangantarikadalah sebagai berikut: us u ucM M M = (2.7) Sehingga luas tulangan tekan akibat Mus diberikan menurut persamaan: ( )usssMA'f ' d d'=o- - (2.8) dimana : s sC d'f ' 0.003 EC | |= - - |\ .(2.9) Luas tulangan tarik akibat blok beton tekan adalah: ucs1maxyMAaf d2=| |o- - |\ .(2.10) dan luas tulangan tarik akibat tulangan tekan adalah ( )uss2yMAf d d'=o- - (2.11) Olehkarenaitu,luastulangantariktotaladalah,danluastulangantekantotal adalah ditempatkan dipenampang bawah dan dipenampang atas bila Mu adalah positif, dan begitu pula sebaliknya bila Mu adalah negatif. 2.2.4.Perhitungan Tulangan Geser Kebutuhan tulangan geser untuk elemen struktur beton bertulang dihitung dengan formula-formula berikut ini : Nota Desain Intake 13 svyV SAf d-=-(2.12) us cVV Vm= (2.13) 'c c1V f b d6= - - - (2.14) v_ minyb SA3 f-=-(2.15) dimana : b=lebar balok d=tinggi efektif balok fc=kuat tekan beton uji silinder fy=tegangan leleh baja tulangan =faktor reduksi kapasitas geser penampang (= 0.75) Vu=gaya geser ultimate (terfaktor) 2.3.Material 2.3.1.Beton Persyaratanmutubetonyangakandigunakanpadaperencanaanstrukturbetonadalah sebagai berikut : a.Kuat tekan beton kelas A (fc) harus memenuhi persyaratan minimum untuk perencanaan strukturtahan gempa yaitu tidak boleh kurang dari 24.9 MPa (K300) ; Nota Desain Intake 14 b.Kuat tekan beton kelas B (fc) harus memenuhi persyaratan minimum untuk perencanaan strukturtahan gempa yaitu tidak boleh kurang dari 20 MPa (K250) ; c.Kuat tekan beton siklop kelas C harus memenuhi persyaratan minimum untuk perencanaan strukturtahan gempa yaitu tidak boleh kurang dari 20 MPa 2.3.2.Baja Tulangan Tulanganlenturdan aksialyangdigunakan dalamkomponenstrukturdarisistem rangka dan komponen batas dari sistem dinding geser harus memenuhi ketentuan ASTMA706.TulanganyangmemenuhiASTMA615mutu300dan400boleh digunakan dalam komponen struktur di atas bila: a. Kuatlelehaktualberdasarkanpengujiandipabriktidakmelampauikuatleleh yangditentukanlebihdari120MPa(ujiulangtidakbolehmemberikanhasil yang melampaui harga ini lebih dari 20 MPa); b. Rasiodaritegangantarikbatasaktualterhadapkuatlelehtarikaktualtidak 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, kolom b. U-50 wiremesh (fy = 490) : sebagai tulangan pelat. Nota Desain Intake 15 Bab 3.Pembebanan 3.1.Beban Mati Beban Mati (DL) : Berat jenis beton:25 kN/m3 Berat jenis air:10 kN/m3 3.2.Beban Tekanan Tanah 3.2.1.Koefisien tekanan tanah aktif (Ka) |.|

\| =2452oTan Ka ..Kondisi Normal (Rankine) Dimana: Ka = koefisien tekanan tanah aktif Rankine Sehingga tekanan tanah aktifnya adalah sebagai berikut: a aK H o = Dimana: ao = Tekanan tanah aktif (kN/m) Ka = Koefisien Tekanan tanah aktif = Berat jenis tanah (kN/m) H= Kedalaman tanah (m) Nota Desain Intake 16 3.2.2.Tekanan horizontal karena beban surcharge (q) . .Qq H Ka o= Dimana; Q= Tekanan tanah aktif karena surcharge (kN/m) q= Surcharge (kN/m) H= Kedalaman tanah (m) Ka = Koefisien Tekanan tanah aktif 3.2.3.Tekanan Tanah Saat Gempa Pada saat gempa terjadi penambahan tekanan tanah aktif yang merupakan faktor dari percepatan gempa lokal di lokasi pekerjaan. Berdasarkan SNI 03-1726-2003 lokasipekerjaanberadadiwilayahgempa4.Untukdetailnyalihatpadagambar berikut. Gambar 5. Peta wilayah gempa menurut SNI 03-1726-2003 Nota Desain Intake 17 AkantetapipercepatanmenurutGambar5adalahpercepatandibatuandasar padalokasitersebut.Untukmendapatkanpercepatansetelahterjadiattenuasi olehlapisantanahsesuaidengankondisitanahdilokasimakadapatdicaridari gambar berikut ini. Gambar 6. Respon spektra wilayah gempa 4 Berdasarkandatatanahdanperhitunganyangsudahdilakukan.Besarnya tekanan tanah aktif saat gempa dihitung berdasarkan persamaan berikut ini. ae aeK H o = Dimana: aeo = 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. Nota Desain Intake 18 Tabel 1. Kae berdasarkan Braja M. Das, Principles of foundation engineering Sedangkan Kh dapat dicari dari persamaan berikut. horizontal earthquake accel. componentaccel. due to gravityhK =3.3.Tekanan Hidrostatik dan Hidrodinamik 3.3.1.Tekanan horizontal air statis (Pa S) Pa S = 0.5.(water).(H)2 3.3.2.Tekanan horizontal air dinamis (Pa D) Pa D = Cd.k.(water ).(H)0.5 dimana : Cd= coefficient hydrodynamick= coefficient earthquake Nota Desain Intake 19 Bab 4.Pemodelan dan Analisis Struktur 4.1.Pembagian Section Intake Untuk 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 rendah 4.2.Section 1 intake Sectionsatudariintakedimodelkansebagaidinding-dindingdisisidanslabdi dasarsaluran.Dibagianatas terdapatpelatlayanyangdidesain untukberfungsi secaramonolitdengandinding,diawalmasukintakedirencanakanbalokstrut yangberfungsimembantumenahantekanandarisisiluardindingsamping. Section satu dari intake dimodelkan sebagai struktur 3 dimensi sebagai berikut. Nota Desain Intake 20 Gambar 7. Model SAP Intake Section 1 4.2.1.Aplikasi Beban Beban 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 gempa 4.2.1.1.Beban Tekanan Hidrostatik w wH o = Dimana: Nota Desain Intake 21 wo = 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 intake 4.2.1.2.Beban Tekanan Tanah Aktif kondisi Normal Intensitas dari beban tersebut disajikan pada gambar berikut ini. Nota Desain Intake 22 Gambar 9. Aplikasi Beban Tekanan Tanah Aktif kondisi Normal 4.2.1.3.Beban Tekanan Tanah Aktif kondisi Gempa Periodealamistrukturdianggapmendekati0detikkarenamerupakan substructure yang terkekang oleh tanah di sisi-sisi nya. Sehingga percepatan dari gempa yang terjadi adalah sebesar 0.24 g Kh = 0.24 SehinggaberdasarkanTabel1dapatdiambilKaedenganinterpolasisebesar 0.411, akan menghasilkan tekanan tanah aktif sebesar perhitungan dibawah ini Nota Desain Intake 23 Selainbebandaritanahsendiritekanantanahaktifpadasaatgempajuga mempertimbangkantekanandarisurchargesebesar1ton/m2.Danjugatekanan air dari dinding di belakang. Intensitas dari beban tersebut disajikan pada gambar berikut ini. Lapisan 1 = 30 Kae = 0.411 = 17 KN/mH = 0 m = 0 KN/mLapisan 2 = 30 Kae = 0.333333 = 17 KN/mH = 2 m = 11.33333 KN/mLapisan 3 (tanah jenuh air) = 30 Kae = 0.333333 = 7 KN/mH = 4 m = 9.333333 KN/mtekanan dari Live Load = 30 Ka = 0.333333q = 100 KN/m = 33.33333 KN/mtekanan airw= 10KN/mH = 4 m = 40 KN/mNota Desain Intake 24 Gambar 10. Tekanan tanah pada saat gempa Gambar 11. Aplikasi tek. tanah aktif saat gempa -6-5-4-3-2-100 20 40 60 80 100kedalaman (m)tekanan tanah(kN/m2)Nota Desain Intake 25 4.2.1.4.Beban Hidup Bebanhidupsebesar500kg/mhanyaterjadidipelatlayan,aplikasi pembebanannya dalam model adalah sebagai berikut. Gambar 12. Aplikasi beban hidup dalam model (kN/m) 4.2.2.Analisis Struktur Analisisstrukturpadamodeldilakukandenganpenghitungmomengayadalam terbesaryangterjadipadapelatdanjugagayagesernya.Karenapadamodel sumbu 3 positif menghadap sisi dalampelat maka saat momen teranalisis positif, tarikberadadisisiluarpelat,begitupulasebaliknya,saatmomenteranalisis negatif, tarik berada di sisi dalam pelat. Nota Desain Intake 26 Gambar 13. M11 ultimate pada model section 1 (kNm/m) Gambar 14. M22 pada model section 1 (kNm/m) Nota Desain Intake 27