## Analisis Struktur Portal Bidang Dengan Beban Lateral Menggunakan Metode Elemen Hingga
Humisar Pasaribu, Bartholomeus
Program Studi Teknik Sipil, Universitas HKBP Nommensen, Jl. Sutomo 4A, Medan email: pasaribu.humisar@gmail.com

## Abstract
It is necessary to carry out a safety and comfort inspection of the existing wharf structure to ensure the facility’s service life. To check the safety and comfort, it is necessary to do a structural analysis. In the world of civil engineering, there are many problems in analyzing structures that need to be analyzed for working loads or assessing the existing wharf structures that are loaded by ship berthing loads and loads on the floor plates. This research is limited by conducting research on port ports that are burdened with berthing loads. The results of this study are deformation at the nodes in the horizontal and vertical directions of the global and local axes. Based on the analysis carried out, a maximum horizontal deformation of 4.363 cm is obtained and is less than 0.5% H (or 7.4 cm) as required in SNI 8460:2017. Thus, it can be concluded that the structure can still bear the impact of a ship weighing 30,000 DWT.
Keywords: finite element, stiffness matrix, plane frame structure, berthing, harbour

## 1. PENDAHULUAN
Pelaksanaan  pemeriksaan  keamanan  dan  kenyamanan  struktur  dermaga  eksisting perlu  dilakukan  untuk  menjamin  masa  layan  ( service )  dari  fasilitas  tersebut.  Untuk menghindari adanya kekhawatiran apakah dermaga tersebut masih aman digunakan atau memerlukan adanya perbaikan atau perkuatan secara struktural, maka perlu dilakukan penelitian  lebih  lanjut  secara  komprehensif  pada  dermaga  untuk  mengetahui  tingkat kerusakan  dan  evaluasi  kapasitas  (daya  dukung)  serta  perencanaan  perbaikan  dan peningkatan kapasitas (Pasaribu dan Oberlyn Simanjuntak, 2017).
Secara  umum,  analisis  struktur  dapat  dilakukan  untuk  kondisi  perencanaan  dan kondisi struktur eksisting yang sudah ada. Untuk kondisi perencanaan, langkah pertama dalam  merencanakan  struktur  dermaga  adalah  merencanakan  struktur  sekunder  yaitu pelat  lantai.  Selanjutnya,  perencanaan  dilakukan  untuk  struktur mooring  dolphin dan breasting dolphin yang terdiri dari poer dan tiang pancang (Buana dkk., 2020). Untuk kondisi struktur dermaga yang sudah ada, analisis struktur dilakukan dengan melakukan pengujian  terlebih  dahulu  pada  struktur  yang  ditinjau.  Beberapa  pengujian  yang dilakukan antara lain pengujian beton keras dengan alat seperti core drill , hammer test , pundit dan pengujian ketahanan beton dengan alat seperti half cell , resistivity (Pasaribu dan  Oberlyn  Simanjuntak,  2017).  Selain  itu,  pengujian  lain  adalah  untuk  mengetahui respon struktur terhadap beban dinamik, pengujian dinamik di lapangan dilakukan secara non-destructive dengan metode uji vibrasi menggunakan sensor accelerometer (Morassi,
2008; Brownjohn, 2010; Jeary dkk., 2015 dalam (Tedy dan Dewobroto, 2019)).
Penelitian  ini  dilakukan  pada  sebuah  struktur  dermaga  yang  berlokasi  di  Kuala Tanjung,  Sumatera  Utara.  Tujuan  dari  analisis  struktur  dermaga  ini  adalah  untuk mengetahui deformasi yang terjadi akibat beban kapal sebesar 30.000 DWT atau sebesar beban yang bekerja pada fender yaitu 91,25 kN jika ditinjau bekerja pada satu struktur bidang  portal,  yang  mana  kondisi  struktur  yang  digunakan  adalah  kondisi  aktual berdasarkan hasil pengumpulan data dan penelitian yang memadai. Kemudian deformasi ini akan dibandingkan dengan deformasi izin yang ditentukan dalam SNI 8460:2017.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  secara  umum  dilakukan  dalam  dua  tahap,  yaitu  tahap  pertama melakukan  survey  dan  pengujian  di  lapangan  dan  tahap  kedua  melakukan  analisis struktur dengan metoda kekakuan.
Pada tahap pertama, survey dan pengujian yang dilakukan di lapangan adalah Survey Bathimetry serta  pengambilan  dimensi  elemen  struktur  dermaga  tersebut.  Survey Bathimetry atau  sering  disebut  dengan  pemeruman  ( sounding )  dimaksudkan  untuk mengetahui  keadaan  topografi  laut  atau  kondisi  konfigurasi  laut  (Pasaribu,  2016). Kemudian, pengujian di lapangan dilakukan untuk mengetahui kondisi beton dan tiang struktur dermaga eksisting dengan pendekatan tidak merusak ( non-destructive – NDT) dan merusak ( destructive – DT) dengan kontrol sampling yang menyeluruh. Dalam hal ini, pendekatan NDT dilakukan dengan pengujian ultrasonic pulse velocity, rebar scan , dan resistivity ,  sedangkan  pendekatan  DT  dilakukan  dengan  pengujian core  drill sampling , half cell , carbonation , dan chloride sampling .
Tahap  kedua  adalah  melakukan  analisis  struktur  dermaga  berdasarkan  data  yang telah diperoleh dari lapangan. Analisis struktur dilakukan dengan meninjau satu bidang portal  saja  yang  ditentukan  sebagai  portal  bidang  yang  paling  kritis  dalam  menerima beban  kapal  dalam  kondisi  pasang  paling  surut.  Analisis  struktur  dilakukan  dengan menggunakan  metoda  elemen  hingga  untuk  portal  bidang  dengan  matriks  kekakuan sebagai dasar perhitungannya.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1.Gaya Benturan  Kapal
Tipe kapal yang digunakan dalam analisis ini adalah Kapal 30.000 DWT Tipe Bulk Carrier MV Asia Pearl (IMO 9502752) dengan dimensi:
 Panjang Keseluruhan Kapal (LOA) = 179,9 m
 Panjang Garis Air(LBP) = 171,5 m
 Lebar Kapal (B) = 28,4 m
 Draft Penuh Kapal (D) = 10,8 m
Umumnya, gaya lateral luar yang terjadi pada Pelabuhan sebagai tempat penambatan kapal dapat ditentukan dengan menggunakan metode yang sesuai menurut dimensi kapal, metode  labuh,  kecepatan  labuh,  struktur  fasilitas  tambat,  metode  penambatan  dan property  penambatan  (Y  Goda  dkk.,  1999  dalam  (Kadir  dan  Hardjono,  2019)). Perhitungan beban kapal adalah sebagai berikut (Bambang Triatmodjo, 1996):
a. Energi Benturan Kapal
C = . . . (1)
C = 44731,3
171,5 × 28,4 × 10,8 × 1,025 l  =   L = , = 44,97 m (2) r/L BP = 0,2608 (3)
r = 44,858 m
𝐶 = 1 1+ l r 2 (4)
C = 1 1 + 44,97 44,858
=  0,499 ≈ 0,5
C = 1 + .
(5)
C = 1 + π 2 ∗ 0,830 ∗ 10,8 28,4 = 1,72
Energi benturan kapal : E n = 0,5M D V B 2 C m C e C c C s (6)
E n = 432,780 kNm E f = 0,5 E n = 216,39 kNm (7)
E f ≈ 203 kNm
b. Beban Benturan Kapal pada V Fender
Assumsi  fender  terdefleksi  sebesar  45%  sehingga  (Pasaribu  dan  Oberlyn Simanjuntak, 2018): E100%  = Ef/0,83 kN.m = 260,71 kN.m Dari tabel di bawah diperoleh: E = 260 kNm R = 970 kN Jadi gaya benturan kapal F = 0,73x970 = 708,1 kN = 72,25 ton ≈ 73 ton
Di dermaga yang ditinjau terdapat 11 fender, hanya 8 fender yang dikenai benturan kapal sehingga masing-masing titik fender memikul beban benturan sebesar F f = 73/8= 9,125 ton  91,25 kN.
Tabel 1. Data Performance Fender
Gambar 1. Kurva Geometri V Fender
Tabel 2 . Intermediate Deflection Fender
Sumber: (Trelleborg Marine and Infrastructure, t.t.)

## 3.2.Model Struktur
Berdasarkan as built drawing di dermaga Kuala Tanjung dan data yang diperoleh dari lapangan, data profil tiang dan balok diuraikan pada tabel 3 dan 4 berikut. Kemudian, dari  data  tersebut,  maka  dapat  dibuatkan  model  struktur  dermaga  yang  berupa  portal bidang seperti yang digambarkan berikut.
Gambar 2. Model struktur
Gambar 3. Model strukur dengan Derajat Kebebasan (DOF)
Tabel 3. Profil Tiang Batang  OD (m) ID (m) T (m) A (m 2 ) I (m 4 ) Es (kN/m 2 ) 1 0,7 0,676 0,012 0,02594 0,00154 2x10 8 2 0,7 0,676 0,012 0,02594 0,00154 2x10 8 3 0,7 0,676 0,012 0,02594 0,00154 2x10 8 Tabel 4. Profil Balok Batang b (m) h (m) L (m) A (m 2 ) I (m 4 ) f'c (MPa) Ec (kN/m 2 ) 5 0,8 1,1 5 0,88 0,08873 20 2,102x10 7 6 0,8 1,1 5 0,88 0,08873 20 2,102x10 7 7 0,8 1,1 4,5 0,88 0,08873 20 2,102x10 7

## 3.3.Matriks Kekakuan Batang dalam Koordinat Lokal
Matriks kekakuan dalam koordinat lokal untuk masing-masing batang diuraikan sebagai berikut (William Weaver dan James M. Gere, 1990).

## 3.4.Matriks Transformasi Batang
Matriks  trasformasi  untuk  masing-masing  batang  diuraikan  sebagai  berikut  (William Weaver dan James M. Gere, 1990). Orientasi Batang:

## 3.5.Matriks Kekakuan Batang dalam Koordinat Global
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global untuk masing-masing batang diuraikan sebagai berikut.
a. Batang 1
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global:
[K 1 ] = [T 1 ] T [k 1 ][T 1 ] (8)
Vektor tujuan [ID 1 ] = [0 0 0 1 2 3]
b. Batang 2
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global:
[K 2 ] = [T 2 ] T [k 2 ][T 2 ] (9)
Vektor tujuan [ID 2 ] = [0 0 0 4 5 6]
c. Batang 3
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global: [K 3 ] = [T 3 ] T [k 3 ][T 3 ] (10)
Vektor tujuan [ID 3 ] = [0 0 0 7 8 9]
d. Batang 4
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global:
[K 4 ] = [T 4 ] T [k 4 ][T 4 ] (11)
Vektor tujuan [ID 4 ] = [0 0 0 10 11 12]
e. Batang 5
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global:
[K 5 ] = [T 5 ] T [k 5 ][T 5 ] (12)
Vektor tujuan [ID 5 ] = [1 2 3 4 5 6]
f. Batang 6
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global: [K 6 ] = [T 6 ] T [k 6 ][T 6 ] (13)
Vektor tujuan [ID 1 ] = [4 5 6 7 8 9]
g. Batang 7
Matriks kekakuan batang dalam koordinat global:
[K 7 ] = [T 7 ] T [k 7 ][T 7 ] (14)
Vektor tujuan [ID 1 ] = [7 8 9 10 11 12]

## 3.6. Matriks Kekakuan Struktur
Berdasarkan  matriks  kekakuan  masing-masing  batang  di  atas,  maka  diperoleh matriks kekakuan struktur portal secara keseluruhan serta deformasi masing-masing titik sebagai berikut:sebagai berikut:
Berdasarkan  SNI  8460:2017,  batas  deformasi  yang  diizinkan  ditentukan  adalah sebesar 0,5%H, dimana H adalah kedalaman fixity dari tiang pondasi (pile) yang tertanam (Persyaratan Perancangan Geoteknik (SNI 8460:2017), 2017). Jadi deformasi maksimum yang diizinkan adalah :
H = d-6*OD (15) H = 19 – 6* 0,7 H = 14,2 m 0,5%H = 0,5%14,2 (16) 0,5%H = 7,4 cm
Dari hasil analisis dengan metoda kekakuan di atas, diperoleh deformasi horizontal maksimum  yang  terjadi  adalah  0,04363  m  atau  4,363  cm,  sehingga  masih  memenuhi
deformasi izin sebesar maksimum 7,4 cm dan beban benturan kapal yang bebobot 30.000 DWT  pada  dermaga  yang  ditinjau  atau sama  dengan beban  P  sebesar 91,25  kN  yang diterima pada satu bidang portal masih diijinkan bekerja.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  Aaalisis  struktur  dermaga  eksisting  di  atas,  deformasi  horizontal struktur yang diperoleh dari hasil perhitungan didapatkan sebesar 0,04363 m atau 4.363 cm. Sedangkan deformasi horizontal maksimum yang diizinkan sebagai batas toleransi deformasi  pada  SNI  8460  :  2017  adalah  0,5%  H.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa struktur masih dapat memikul beban benturan kapal yang bebobot 30.000 DWT.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  Terima  Kasih  disampaikan  kepada  Lembaga  Penelitian  dan  Pengabdian Masyarakat (LPPM) Universitas HKBP Nommensen yang telah mendanai penelitian ini dalam Program Penelitian Intern Biasa.

## DAFTAR PUSTAKA
Bambang Triatmodjo. 1996. Pelabuhan . Yogyakarta: Beta Offset.
Buana, C., Dwi Nugroho, M., Hadi Putra, K., el Hafizah, N., Ratih Sekartadji, dan. 2020. Analisis Struktur Dermaga Pupuk NPK Di Tersus PT. Pupuk Kalimantan Timur Untuk Kapal BULK Carrier Dengan Kapasitas 10.000 DWT. Jurnal Teknik Sipil , 1(1): 45–51.
Kadir,  A.,  Hardjono,  S.  2019.  Analisis  Kekuatan  Struktur  Dermaga  Apung  Untuk Pelabuhan Perintis. Warta Penelitian Perhubungan , 31(1): 47–54.
Pasaribu, H. 2016. Analisis Kelayakan Struktur Jetty Terhadap Peningkatan Kapasitas Kapal Yang Akan Sandar. Jurnal Teknik Nommensen , 1(3).
Pasaribu, H., Oberlyn Simanjuntak, J. 2017. Analisis Kelayakan Struktur Dermaga Kuala Enok. Jurnal Teknik Nommensen , 2(2).
Pasaribu,  H.,  Oberlyn  Simanjuntak,  J.  2018.  Analisis  Kelayakan  Kapasitas  Terminal Untuk Kepentingan Sendiri (TUKS). Jurnal Teknik Nommensen , 3(1): 1–15. Persyaratan Perancangan Geoteknik (SNI 8460:2017). 2017. Persyaratan Perancangan Geoteknik (SNI 8460:2017) . Jakarta: BSN.
Tedy,  D.,  Dewobroto,  W.  2019.  Evaluasi  Pengujian  Vibrasi  Struktur  (Studi  Kasus: Dermaga Donggala). Jurnal Muara Sains, Teknologi, Kedokteran Dan Ilmu Kesehatan , 3(1): 71.
Trelleborg Marine and Infrastructure. t.t. Product Brochure .
William Weaver, J., James M. Gere. 1990. Matrix Analysis of Framed Structures . 1 Ed. New York: Van Nostrand Reinhold.