ANALISIS DAN PENANGGULANGAN SETTLEMENT TANAH DI PLTU DAN PLTGU TAMBAK LOROK

Transkripsi

1 ANALISIS DAN PENANGGULANGAN SETTLEMENT TANAH DI PLTU DAN PLTGU TAMBAK LOROK TESIS t Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh RIFQI B ARIEF NIM : Program Studi Rekayasa Geoteknik INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2 ANALISIS DAII PENANGGT]LAI\GAII SERTTLEMENT TANAH DI PLTU DAI\ PLTGU TAMBAK LOROK Oleh Rifdi B Arief NIM: Program Studi Rekayasa Geoteknik Institut Teknologi Bandung Menyetujui Pembimbing Tanggal (Ir. Masyhur Ifsyam, MSE, Ph.D)

3 ABSTRAK ANALIS$ DAAI PENANGGT'LAI\GAI\ SETTLEMENT TANAH DI PLTU DAI\ PLTGU TAMBAK LOROK Oleh: Rifqi B Arief ll-im: Unit Pembangkitan Listrik PLTU dan PLTGU Tambak Lorok dengan daya total MW berlokasi di area pelabuhan Tanjung Emas, Semarang. PLTGU Tambak Lorok merupakan unit pembangkit yang harus jalan dan mensuplai lebih dari 40%o kebutuhan listrik di Jawa Tengah. Bila terjadi gangguan operasi pada pembangkit listrik Tambak Lorok akan berakibat fatal pada system kelistrikan, khususnya daerah Jawa Tengah. Gangguan tersebut berupa genangan dan banjir. Genangan dan banjir itu disebabkan oleh penurunan tanah dilokasi PLTU dan PLTGU. Di lokasi PLTU dan PLTGU pada kedalaman -4 m sld -25 m merupakan tanah lunak yang akan berkonsolidasi kalau diberi tambahan beban. Dalam tesis ini, masalah yang dianalisis adalah konsolidasi di lokasi PLTU dan PLTGU Tambak Lorok, menganalisis pondasi apakah masih aman terhadap penunrnan yang terjadi, dan mencari solusi untuk mengamankan bangunan di bagian intake tempat operasional pompa dari genangan akibat masuknya air laut. Metode yang digunakan dalam analisis adalah perhitungan manual dengan menggunakan teoriteori yang ada dan menggunakan meiode elemen hingga de;rgan bartlan program plaxis. Hasil analisis pada studi kasus menunjukkan bahwa kuat geser tanah saat ini mengalami kenaikan karena tekah berkonsolidasi akibat timbunan. Besar penurunan di daerah intake adalah 153 cm, sedangkan untuk penurunan sampai pada kedalaman 25 adalah sebesar 133 cm. Di daerah PLTU adalah 153 cm, sedangkan untuk pemrnrnan sampai pada kedalaman2l adalah sebesar 133 cm. Di daerah PLTGU adalah 140 cm, sedangkan untuk penurunan sampai pada kedalaman 25 m adalah sebesar 123 cm. Penurunan di lokasi di atas berlangsung kira-kira selama 30 tahun. Dari perhiturrgan penurunax grup tiang dapat disimpulkan bahwa penunrnan struktur yang ada tidak membahayakan, karena perbedaan penurunannya tidak lebih dari 3 cm, dengan jarak antar tiang sekitar 6 m. Di lokasi yang terdapat penurunannya juga tidak membahayakan, karena tidak ada perbedaan penurunan yang besar. Negatif skin friction yang terjadi karena setllement tanah tidak membahayakan pondasi yang ada karena angka keamannnya masih memenuhi. Penurunan tanah yang tidak dapat dihentikan, hendaknya jangan di tambah penurunannya dengan penimbunan untuk menghindari banjir. Banjir yang ada harus diatasi dengan pembenahan sistern drainase yang terpadu kemudian di buang ke laut. Pondasi tiang, cap yang menggantung jangan di tutup dengan menambah timbunan. Tetapi diberi penutup cap tersebut supaya tidak kelihatan menggantung, dan bisa sebagai pencegahan dari penambahan timbunan. Kata kunci: genangan, settlement, konsolidasi, negatif skin friction, keamanan pondasi tiang

4 ABSTRACT ANALYilS AI\D TACKLING SOIL SETTLEMENT IN PLTU AND PLTGU TAMBAK LOROK By: Rifqi B Arief NIM: PLTU and PLTGU Tambak Lorok must run because it has to supply the need of 40 % electricity in West Java. Now PLTU and PLTGU Tambak Lorok is disturbed by flood. The flood is caused by the settlement of the soil. In that location in depth of 4 m until 25 m the soil is soft and will consolidate if it is given an additional load. In this thesis, it will be analize of consolidatoin in PLTU and PLTGU Tambak Lorok, analae of safety factor of foundation, and find the solution for secure the building from the flood. The method wich will be used in that analysis is manual based on theory and finite element methode with plaxis program. The results of anaysis show that shear streangth of the soil rise because of consolidation for embankment. In intake settle about 153 cm. in PLTU settle about 153 cm, and In settle about 140 cm PLTGU.The settlement in that location go on for 30 years. Analisys the settlement of pile group the conclution can be taken as the pile group is not in danger. Because the difference of sefflement is not more than 3 cm with the distance of pile is about 6 m. In the location that have some lenses the difference of settlement is not big. Negatif skin friction wich is happened bacause of settlement will not endanger the safety of pile foundation. The settlemet of the soil can not be stopped. So the soil don't be added by additional load for the rise of elevation to pull to the side of flood. The flood can be tackle by good draination. Pile foundation, pile cap and cap that higher from the elevatoin must be cover. Kata kunci: flood, settlement, consolidation, negatif skin friction, safety factor of pile foundation.

5 PEDOMAN PENGGT]NAAII TESIS Tesis 52 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbemya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana Institut Teknologi Bandung. 111

6 UCAPAI\ TERIMAKASIH Puji syukur pada Allah SWT yang telah melimpahkan kasih berkat serta karunianya sehingga penulisan Tesis ini dapat terselesaikan. Adapun Tesis ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Magister Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Bandung. Pada kesempatan ini, penulis bermaksud untuk menyatakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan banyak ilmu, bantuan dan dukungan selama masa perkuliahan penulis di Institut Teknologi Bandung. Ucapan terima kasih ditujukan kepada yang terhormat : 1. Bapak Ir. Masyhur Irsyam, MSE, Ph.D selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan pengarahan dan tuntunan selama penyusunan Tesis ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. A. Aziz Djajaputer4 MSCE selaku dosen penguji I dan Bapak Ir. Endra Susila, MT, Ph.D selaku dosen penguji II yang telah memberikan saran, masukan, dan kritik dalam penyusunan Tesis ini. 3. Bapak Dr. Ir. Ilyas Suratman, CES., DEA selaku Ketua Program Magister Departemen Teknik Sipil ITB. 4. Dosen-dosen Geoteknik yang telah membimbing penulis selama masamasa perkuliahan : Bapak Ir. Bigman M Hutapea, MSc, Ph.D, Bapak Ir. Suyud R. Kartasuparta, MSCE, Ph.D, Bapak Ir. Sjarifuddin Nasution, M.Eng, Bapak Ir. Wayan I Sengara, MSCE, MSEM, Ph.D, Bapak Ir. FX Toha, MSCE, MSEM, Ph.D, Bapak Ir. Sigit Darmawan, Ph.D. 5. Bapak dan Ibu Staf Administrasi Tata Usaha Program Magister yang telah banyak membantu selama masa-masa perkuliahan. 6. Kedua orang tua penulis Ir. H. Hukama Riva'i, MS dan Dra. Hj. Farida, MH yang telah memberikan doa dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikannya di Program Magister ITB. 7. Dekan Fakultas Teknil Unissula yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk sekolah di ITB. 1V

7 8. Saudara-saudarikui Dian, Emil, Fikri yang telah memberikan dukungan baik di saat sempit maupun lapang. 9. Rekan-rekan senior Geoteknik angkatan 2003: Bapak Taufilq Mas Garup, Mas Dwi, Mas Doni dan lain-lain. 10. Rekan-rekan Geoteknik angkatan 2004: Mas Iman, Yessi, Fahmi, Budi, Abdul, Daniel, Herman, Hatta, Dissa" Nunungo Dani. Thanks for the friendship and supports all these time! 11. Rekan-rekan Geoteknik angkatan 2005: Mas Irwan, Nengah, Fritz, Pandu, Desi, Inggrid dan lain-lain. Terimakasih atas segala bantuan yang pernah diberikan. 12. Staffdan engineer team Bapak Masyhur di Rumah C : Ir. Agus Himawan, Ir. Andi Kartawiri4 MT, Ir. Abdunachman H.o MT, Ir. Andi Nugroho, MT, dan lain-lain yang telah banyak memberikan bimbingan pada masa perkuliahan. Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan Tesis ini, untuk itu segala saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Semoga Tesis ini dapat bermanfaatbagi pihak yang membutuhkan. Bandung, Februari 2007 Penulis (Rifqi B Arief)

8 DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT... PEDOMAN PENGGTINAAN TESIS... UCAPAN TERIMAKASIH... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR. DAFTAR TABEL... Bab I I.l t.2 r.3 t.4 Bab II II. 1 II. 1.1 ll.l.2 II.1.3 II.1.4 ll.2 Pendahuluan Latar Belakang... Tujuan Penelitian I ii iii iv vi viii xii I-1 Pembatasan Masalah... I- 5 Sistematika Pembahasan I- 5 Tinjauan Pustaka Teori Konsolidasi dan Settlement... I-4 il- I Konsep Umum Konsolidasi... il- 1 Variasi u1 dan Derajat Konsolidasi U Pada Berbagai Kedalaman Uji Konsolidasi Satu Dimensi di Laboratorium... Besar Penurunan Tanah Teori Daya Dukung dan Settkement Tiang II-8 U-l1 II-13 II-19 ll.2.l Daya Dukung aksial Tiang II Settlement Tiang II-30 II.3 Negatif Skin Friction Il-34 II.3.1 1I.3.2 Bab III Mekanisme Timbulnya Gesekan Negatif Pondasi Tiang Pancang Metoda mengevaluasi Gesekan Negatif Metodologi Penelitian Il-34 II-36 ru. I Gambaran Umum Tentang Lokasi Studi. III- I m. 1.1 Geografi Semarang III- I lli.i.2 Geoteknik Semarang.. III- 4 vl

9 III. 1.3 Penggunaan Lahan III- 6 III.I.4 Hidrologi dan Hidrometri III-6 IIl.2 III.3 Permasalahan Genangan dan Penurunan Tanah di Semarang... ili-10 Permasalahan di PLTU dan PLTGU Tambak Lorok III-14 III.4 Ruang Lingkup Penelitian III-18 Bab IV Analisis Studi Kasus ry.1 Maksud dan Tujuan IV- I lv.2 ParameterDisain... W-2 IV.2.l Data-dataAcuan lv- 2 1Y.2.2 Korelasi Empirik lv-2 1V.2.3 Hasil penyelidikan Tanah Terbaru.. IV-4 1V.2.4 IV.3 IV.3.1 Perbandingan Antara Hasil Tes Tanah Terdahulu Dengan Tes Tanah Sekarang Analisis Konsolidasi Karena Timbunan Konsolidasi Karena Timbunan Setinggi 4 m Pada Saat IV-10 IV-II IV.3.2 IV.3.3 IV.4 IV.4.1 tv.4.2 IV.4.3 ry.5 IV.5.l [v.5.2 IV.5.3 Bab V v.1 v.2 Lampiran Pembangunan... N-11 Konsolidasi Karena Penambahan Timbunan Supaya Tidak tergenang Solusi Penanganan Genangan Analisis Penurunan Konsolidasi Akibat Beban Struktur IV-19 IV-19 IV-28 Pehitunan di Daerah Yang Tidak Terdapat Lensa.. IV-28 Perhitungan di Daerah Yang Terdapat Lensa Solusi Terhadap Pile Cap Yang Menggantung Keamanan Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang Kapasitas Daya Dukung Pondasi Dari Loading Test Perhitungan Negatif Skin Friction Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA IV.34 IV-38 IV-39 IV-39 IV-43 rv-43 v-l v-2 vll

10 DAFTAR GAMBAR Gambar I.l Gambar I.2 Gambar I.3 Gambar I.4 Salah satu genangan di areal kajian I- I Salah satu system pompa drainase I- 2 Dampak penurunan pile cap tiang di PLTGU I- 3 Dampak penurunan pada gedung dengan pondasi tiang.. I- 3 Gambar I.5 Dampak penurunan pada jalan dan bangunan berpondasi dangkal l-4 Gambar II.l Gambar II.2 Gambar II.3 Lapisan lempung yang mengalami konsolidasi... ll- 2 Tanah berlapis denga nilai Cv yang bervariasi... II- 7 Tekanan air pori mula-mula konstan thd kedalaman pd drainase Zarah II- 8 Gambar II.4 Perubahan tekanan air pori bervariasi linear thd kedalaman pd drainase 2 arah II- 9 Gambar II.5 Perubahan tekanan air pori bervariasi sinusoidal thd kedalaman pd drainase 2 arah II- l0 Gambar II.6 Gambar II.7 Gambar II.8 Gambar II.9 Gambar II.10 Gambar II.11 Gambar II.12 Gambar II.13 Gambar II.14 Bebereapa bentuk peyebaran u1... il- l0 Variasi dari Uuu dengan Tu untuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar II.6. (Braja M. Das, 1983). rr- 11 Skema alat uji konsolidasi (Braja M. Das, 1983) ll- 12 Grafik waktu vs pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan... il-13 Penurunan seketika pada tanah yang berlapis... [-14 Grafik e versus log p yang menunjukkan keadaan akibat pembebanan (loading), dan pembebanan kembali (reloading). Penurunan konsolidasi pada tanah yang berlapis... Perbandingan konsolidasi lapangan dan oedometer (Skempton-Bjemrm,1957)... Konsep dasar dari pondasi tiang (hakash and II-16 ll-17 II-18 vlll

11 Sharma, 1990). il- 19 Gambar II.15 Penentuan Ndesain untuk daya dukung ujung (Masyhur Gambarll.l6 Irsyam,2006)... li-23 Penentuan Nilai cr untuk tiang pancang pada tanah lempung (API Metode-2,1986). Gambar II.17 Penentuan Nilai a untuk tiang bor pada tanah Gambarll.l8 Gambar IL19 Gambar II.20 Gambar II.21 GambarlI.22 Gambar II.23 GambarlI.24 Gambar II.25 Gambar III.I Gambar III.2 Gambar III.3 Gambar III.4 Gambar III.5 Gambar III.6 GambarIII.T Gambar III.8 lempung (Kulhawy, 1984). Daya dukung blok untuk grup tiang untuk tanah kohesif (Tomlinson, 1994)... Daerah pengaruh dari grup tiang dan tiang tunggal (Tomlinson, 1994) Transfer beban pada grup tiang (Cheney and Chassie, 1993)... Mekanisme terjadinya negatif skhin friction dari kiri ke kanan (Masyhur lrsyam, 2006) Letak dan penentuan titik netral (Goudrealt & Fellenius 1994).. Nilai B oleh Mayerhoff (1973) ll-24 II-25 Faktor koreksi Np(Poulos & Davis, 1980)... II -40 Faktor koreksi N1(Poulos & Davis, 1980)... TT-25 Lokasi Penelitian (LAPI ITB,2006) Geologi Regional Dataran Semarang (LAPI IT8,2006) Potongan Geologi A-A' Dataran Semarang (LAPI IT8,2006) hofil Pelapisan Tanah Daerah Tambak Lorok (LAPI ITB,2006) Penggunaan Lahan Kota Semarang (LAPI IT8,2006). Potensi aquifer dataran Semarang (LAPI IT8,2006).. Pasang Surut di Pelabuhan Semarang dari DISHIDROS TNI AL... Peta Lokasi Rawan Banjir Kota Semarang (Bappeda rr-29 II-3 1 II- 33 II-35 II- 36 II- 38 m-l III-3 III-3 m-5 III-6 III-8 m-10 lx

12 Gambar III.9 Gambar III.l0 Kota Semarang,I997) Lokasi Pengamatan Penurunan Tanah di Semarang (JrcA, 1997)... Kontur Pengamatan Muka Air Tanah 1984 (Marsudi, III-11 ilr-rz 2000) ilr-13 Gambar III.l1 Gambar III.12 Gambar III.I3 Gambar III.14 Gambar III.15 Gambar IIL16 Gambar III.17 Gambar IV.l Gambar [V.2 Gambar IV.3 Gambar IV.4 Gambar IV.5 Kontur Pengamatan Muka Air Tanah 1996 (Marsudi, 2000) ilr-r3 Genangan di Kantor Pelabuhan Tanjung Emas... m-14 Genangan dan turunnya tanah di lokasi PLTU Tambak Lorok Genangan dan turunnya tanah di lokasi PLTGU Tambak Lorok Masuknya air laut di lokasi pompa intake pada saat pasang Penurunan Tanah di PLTGU Tambak Lorok Langkah kerja yang dilakukan... III-15 III-15 III-16 III-I7 UI-19 Korelasi harga q I ono' dan PI (Mesri, 1975). lv- 2 Korelasi N-SPT dengan Undrained Shear Strength (Terzaghi and Peck, 1967 and Sowers, 1979)... IV- 3 Korelasi Eu/Cu,PI Dengan OCR(Jamiolkowski et al., 1970)... rv- 3 Lokasi Penyelidikan Tanah (LAPI ITB, 2006) IV- 5 Profil Pelapisan Tanah Daerah Intake (Pot 1-l) (LAPI IT8,2006) IV- 6 Gambar IV.6 Profil Pelapisan Tanah Daerah PLTU (Pot 2-2) (LAPI rtb, 2006) tv- 7 Gambar IV.7 Profil Pelapisan Tanah Daerah PLTGU (Pot 3-3) Gambar IV.8 Gambar IV.9 Gambar IV.10 Gambar IV.ll (LAPI ITB,2006) Grafik penurunan vs waktu di lokasi intake Grafik penurunan vs waktu di lokasi PLTU Grafik penurunan vs waktu di lokasi PLTGU Rencana Daerah Aliran dalam Areal PLTU-PLTGU. rv-8 IV-14 IV-16.. ry-18 IV-20

13 Gambar IV.l2 Gambar IV.13 Gambar IV.14 Gambar IV.15 Gambar IV.16 Gambar lv.l7 Gambar IV.18 Gambar IV.19 Rencana Bangunan Air Genangan (LAPI IT8,2006) Untuk Mengatasi Masalah Tipikal Pompa Listrik Kapasitas 0,2 m3ldtk (LAPI IT8,2006) Lokasi Normalisasi Saluran (LAPI ITB, 2006) Lokasi Tanggul Pagar BRC (LAPI ITB,2006) Tipikal Tanggul di Wilayah PLTU-PLTGU (LAPI IT8,2006) Tanggul Lokasi Intake (LAPI ITB, 2006) Tipikal Peninggian Tanggul di Wilayah Intake (LAPI ITB,2006) Model penyebaran tegangan dari beban untuk analisis penunrnan konsolidasi pada grup tiang (Tomlinson, lv-22 tv-23 lv-24 lv-25 tv-26 IV-27 IV-27 Gambar 1V.20 Gambar IV.21 Gambar [V.22 Gambar IV.23 Gambar 1V.24 Elevasi Pondasi Gantry Crane di GTG Larna (LAPI Gambar IV.25 Gambar 1V.26 Bantalan untuk mengganjal di kaki crane (LAPI ITB, Gambar LY.27 Gambar IV )... ry-28 Grup tiang yang dipergunakan dalam analisis sefflement Analisis settlement grup tiang dengan metode elemen hingga Analisis dalam potongan melintang Analisis dalam potongan memanjang IT8,2006) Gambar 1V.29 Letak titik netral IV-29 IV-33 IV-34 IV-35 IV-36 Penanganan Kaki gantry Crane (LAPI ITB, 2006)... lv ) rv-38 Penutup rongga bawah lantai (LAPI IT8,2006)... IV-38 Penutup Dari Rangka baja (LAPI ITB, 2006) IV-39.. IV-44 xl

14 DAFTAR TABEL Tabel II.l Tabel II.2 Tabel II.3 Tabel II.4 Tabel III.I Tabel III.2 Tabel IV.l Tabel IV.2 Tabel IV.3 Tabel IV.4 Tabel IV.5 Tabel IV.6 Tabel IV.7 Tabel IV.8 Tabel IV.9 Tabel IV.10 Tabel IV.ll Nilai dari Nq dan $, (Mayerhof,1976) Il-21 Nilai dari K, untuk tiang, (Mayerhof, 1976)... li-22 Nilai p oleh Dr. Garlenger (1973) li-37 Nilai No oleh Vesic (1977) Perhitungan penurunan tanah model l-dimensi di daerah Semarang tahun (Notosiswoyo et. Il-37 a1.,2001) ili- 4 Pemakaian Air Tanah di Semarang Tahun 1996 (Notosiswoyo et. a1.,2001) III- 9 NilaiN-SPThasilpenyelidikantanahterbaru Perhitungan mencari cu mula-mula dan akhir.. Perhitungan unfuk mencari besar penurunan karena IV- l0 IV- 1l timbunan di daerah intake IV- 13 Perhitungan untuk mencari waktu penurunan di daerah intake IV- 14 Perhitungan untuk mencari besar penurunan karena timbunan di daerah PLTU IV- 15 Perhitungan untuk mencari waktu penurunan di daerah PLTU IV- 16 Perhitungan unfuk mencari besar penurunan karena timbunan di daerah PLTGU IV- 17 Perhitungan untuk mencari wakf,u penurunan di daerah PLTGU IV. 18 Tabel perhitungan penurunan karena beban struktur di lokasi intake IV- 30 Tabel perhitungan penumnan karena beban struktur di lokasi PLTU Tabel perhitungan penurunan karena beban struktur di lokasi PLTGU IV- 3l IV-32 xll

15 Tabel lv.lz Tabel IV.13 Tabel IV.14 Tabel IV.l5 Tabel IV.16 Tabel lv.l7 Tabel IV.18 Tabel IV.19 Nilai besar penurunan dengan perhitungan metode elemen hingga IV-33 Besar penurunan di bangunan Steam Turbine Generator IV-35 Perhitungan daya dukung pondasi tiang pada lokasi intake Perhitungan daya dukung pondasi tiang pada lokasi intake Perhitungan daya dukung pondasi tiang pada lokasi PLTGU Hasil loading test dan Qu1 di lokasi Tambak Lorok (Irsyam,1996) Hasil perhitunan negatif skin friction dg titik netral.. IV-40.. IV-41 IV-42 IV L rv-45 Hasil perhitunan negatif skin friction dg titik netral di 25m rv-46 xlll