Oleh : Muhammad Hadi Fadhillah NRP : Dosen Pembimbing : Indrasurya B. Mochtar, Prof., Ir., MSc., PhD

Transkripsi

1 ALTERNATIF PERENCANAAN DINDING PENAHAN TANAH STASIUN BAWAH TANAH DUKUH ATAS DENGAN DIAPHRAGM WALL, SECANT PILE, DAN SOLDIER PILE DI PROYEK PEMBANGUNAN MASS RAPID TRANSIT JAKARTA Oleh : Muhammad Hadi Fadhillah NRP : Dosen Pembimbing : Indrasurya B. Mochtar, Prof., Ir., MSc., PhD

2 Sekilas MRT Jakarta

3 Obyek Perencanaan

4 Obyek Perencanaan

5 Obyek Perencanaan

6 Latar Belakang Proyek Tertunda Kondisi Tanah Metode Konstruksi Sulit Mahal

7 Perumusan Masalah Bagaimana merencanakan dimensi dinding penahan tanah yang efektif dengan diaphragm wall? Bagaimana merencanakan dimensi bore pile yang efektif dengan sistem secant pile? Bagaimana merencanakan dimensi profil baja yang efektif dengan soldier pile? Bagaimana analisa stabilitas ketiga alternatif perencanaan sebagai dinding penahan tanah? Bagaimana metode pengerjaan ketiga alternatif perencanaan yang efektif dan efisien? Bagaimana analisa estimasi biaya untuk ketiga alternatif perencanaan dinding tanah tersebut dan manakah yang lebih ekonomis?

8 Kestabilan Deformasi Tujuan Perencanaan Kekuatan Metode & Biaya

9 Data yang digunakan adalah data sekunder Tidak merencakan struktur sekunder dan arsitektur pada stasiun bawah tanah Batasan Masalah Masalah yang ditinjau hanya perencanaan dinding penahan tanah pada stasiun bawah tanah Dukuh Atas, Jakarta Tidak merencanakan struktur rel kereta bawah tanah

10 Diagram Alir Perencanaan

11 Data Tanah

12 Koreksi Data Tanah Data hasil tes SPT (Standard Penetration Test) dari lapangan tidak secara langsung dapat digunakan untuk perencanaan. Terlebih dahulu nilai SPT asli yang didapat dari lapangan dilakukan koreksi terhadap muka air tanah dan overburden pressure dari tanah. Jenis Tanah Dominan berpasir Deep Surface (m) N1 γ sat γ' Po N2 Rata - from To Blows ( gr/cm3 ) ( gr/cm3 ) (ton/m2) Blows rata N SPT UDS UDS UDS Lanau Berlempung UDS Pasir berlanau Jenis Tanah Dominan Deep Surface (m) N1 γ sat γ' Po N2 Rata - from To Blows ( gr/cm3 ) ( gr/cm3 ) (ton/m2) Blows rata N SPT Lanau berlempung UDS Lanau Lanau berpasir Lanau UDS UDS

13 Konsistensi Lapisan Tanah Nilai SPT yang telah dikoreksi dapat digunakan dalam menentukan lapisan-lapisan tanah sesuai konsistensinya Jenis Tanah Dominan berpasir Deep Surface (m) Rata - (σ) CV Konsistensi from To rata N SPT Very Soft Lanau Berlempung Stiff Pasir berlanau Stiff Soft Medium Medium Dense Jenis Tanah Dominan Lanau berlempung Lanau Lanau berpasir Lanau Deep Surface (m) Rata - (σ) CV Konsistensi from To rata N SPT Hard Very Stiff Hard

14 Parameter Tanah Nilai SPT yang telah dikoreksi dan dibagi tiap lapisan sesuai konsitensinya, kemudian dicari parameter-parameter fisik tiap lapisan melalui pendekatan korelasi terhadap nilai SPT maupun konsistensi lapisan. Nspt rata2 Cu γ sat Jenis Tanah Dominan Deep Surface (m) Ф ( ) from To Blows ( kn/m2 ) ( kn/m3 ) v E (kn/m2) Konsistensi Stiff Soft Very Soft Medium Lanau berlempung Stiff Pasir berlanau Medium Dense Lanau berlempung Hard Very Stiff Hard

15 Data Spesifikasi Bahan - Tulangan Ulir Diameter tulangan terdapat dalam tabel berikut dengan mutu tulangan (fy) = 400 MPa - Tulangan Polos Mutu tulangan (fy) = 400 MPa Diameter tulangan : - Ø6 - Ø8 - Ø10 - Ø12 - Ø14 - Ø16 - Profil Baja Jenis profil : Profil H Produksi : PT Cigading Habeam Center Mutu baja BJ55 Fu = 550 MPa Fy = 410 Mpa - Pengecoran Mutu beton (fc) = 30 MPa Tinggi slump = 7.5 cm

16 Tekanan Tanah Lateral q = kn/m² 7 m Sebelum melakukan analisa stabilitas, terlebih dahulu dibuat pemodelan interaksi tanah dan dinding pada satu sisi seperti gambar. Melalui model tersebut dapat dihitung terlebih dahulu tekanan tanah aktif dan pasif serta tekanan air tanah yang bekerja pada dinding penahan tanah 2 2 m 3 1 m 4 3 m 3 m Lanau berlempung 3 m Pasir berlanau 5 m 2 m Lanau berlempung Lowest level of struts 2 m Hp 11 15

17 Tekanan Tanah Lateral Titik Jenis Gaya Jenis Tanah H γsat σv (kn/m2 u σ'v (kn/m2) C' cw/su Ø Ka/Kp σha / σhp atas bawah atas bawah atas bawah atas bawah Lanau berlempung 6 atas Aktif bawah Pasir berlanau 7 atas bawah Lanau berlempung atas bawah atas bawah Tekanan Tanah Aktif σa= σvka 2cKac Kac= Ka(1+ c w c ) - Tekanan Tanah Pasif σp= σvkp + 2cKpc Kpc= Kp(1+ c w c ) - Adhesi Dinding dengan Tanah Lanau berlempung 13 atas bawah Pasif atas bawah Titik Jenis Gaya γsat cw/su Ø Cu Ka/Kp 11 Aktif Pasif Tegangan σv (kn/m2) Hp u Hp σ'v (kn/m2) Hp σh (kn/m2) Hp σv (kn/m2) Hp u Hp σ'v (kn/m2) Hp σh (kn/m2) Hp cw = αsu

18 Diagram Tekanan TEKANAN TANAH AKTIF/PASIF Aktif Pasif TEKANAN AIR AKTIF/PASIF Aktif Pasif m Lanau berlempung Pasir berlanau Lanau berlempung m Lowest level of struts 2 m 2 m Lanau berlempung Pasir berlanau Lanau berlempung Lowest level of struts 2 m 2 m Hp Hp TEKANAN AIR AKTIF/PASIF Aktif Pasif

19 Tekanan Tanah Diagram Push-In Tekanan Air Aktif Pasif Lowest level strut Aktif Pasif Lowest level strut Lanau berlempung kn/m kn/m kn/m Kn/m2 2 m kn/m kn/m2 8 2 m kn/m kn/m2 Lanau berlempung 8 Pwa m 2 m Hp Pwa2 Pwp Hp Hp Hp Hp 9.8 Hp

20 Analisa Push-In Gaya H σ'ha / σ'hp P (kn) Lengan ke Strut Momen Aktif terhadap Strut Momen Pasif terhadap Strut P P P3 Hp Hp Hp Hp Hp 2 P4 Hp Hp 2.2 Hp Hp Hp Hp 3 P P P P P9 Hp Hp Hp Hp Hp 2 P10 Hp Hp 8.0 Hp Hp Hp Hp 3 Pwa Hp Hp Hp Hp Hp 2 Pwa Hp 9.8 Hp Hp Hp Hp Hp Hp Hp 3 Pwp Hp 9.8 Hp Hp Hp Hp Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp Hp Hp Hp 3 Fb 1.5 Md Hp Hp Hp 3 Mr Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp 3 Hp Fb 1.2 Md Hp Hp Hp 3 Mr Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp 3 Hp Fb 1 Md Hp Hp Hp 3 Mr Hp Hp Hp 3 TOTAL Hp Hp Hp 3 Hp

21 Kedalaman Penetrasi Dinding 4.5 Dari hasil perhitungan sebelumnya, didapatkan kedalaman penetrasi dinding adalah sebesar = 7.3 meter dengan nilai Fb = 1.2 seperti yang disyaratkan. Pemodelan dinding penahan tanah dapat diilustrasikan seperti gambar. Lanau berlempung Pasir berlanau Lanau berlempung 24 m 7.3 m

22 Pemodelan Dinding Penahan Tanah q = 10 kn/m2 Top Plate Temporary Plate B1FL B2FL Struts B3FL Dinding Penahan Tanah

23 Kondisi Galian Dinding Penahan Tanah Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi E Kondisi D

24 Diaphragm Walls

25 Momen Diaphragm Wall Ketebalan dinding diaphragm wall dapat diasumsikan sebesar 5% dari kedalaman galian, sehingga dapat direncanakan setebal 1.2 meter dari kedalaman galian = 24 meter. Kedalaman dinding direncanakan sedalam He + Hp = = 31.3 meter. Desain kemudian dianalisa dengan program bantu Plaxis V8.2 Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi D Kondisi E Momen Kondisi Maksimum (knm) A B C D E

26 Deformasi Diaphragm Wall Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi D Kondisi E Defleksi Kondisi Maksimum (m) A B C D E

27 Penulangan Diaphragm Wall Ø Ø 19 D 22 D 32 Ø 19 Ø 19 D 22 D

28 Kontrol Uplift dan Penurunan Tanah W timb = kn Fu W= tanah 9.8 x= x 195 kn Fu = kn W struktur = kn Qs = kn F b = 1. Wtanah > Wtotal OK! 1.2

29 Perencanaan Strut Pengaku Sudut fa = kn/m 2 f b = k N m 2 F a = kn/m 2 F b = kn/m Strut Horisontal fa = kn/m 2 f b = kn/m 2 maka 2800 F a = kn/m 2 F b = kn/m OK maka Pengaku Ujung fa = kn/m 2 f b = kn/m OK F a = kn/m 2 F b = kn/m 2 maka OK

30 Secant Pile

31 Momen Secant Pile Diameter secant pile dapat dihitung dengan rumus Ds = Q w fc, sehingga dapat direncanakan sebesar 0.5 meter. Berat struktur dinding penahan tanah dengan secant pile berdiameter 0.5 meter adalah sebesar = A boredpile x h dinding x γ beton = x 31.3 x = kn yang ternyata lebih kecil daripada berat diaphragm wall sehingga kemungkinan terjadinya uplift lebih besar, maka dari itu diameter secant pile diperbesar untuk perencanaan dinding penahan tanah menjadi 1.2 meter. Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi D Kondisi E Momen Kondisi Maksimum (knm) A B C D E

32 Deformasi Secant Pile Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi D Kondisi E Defleksi Kondisi Maksimum (m) A B C D E

33 Penulangan Secant Pile 16 D 32 Ø16 1. Tulangan vertikal direncanakan menggunakan diameter tulangan D25 dengan As = mm 2 yang dipasang sebanyak 8 buah secara melingkar. 2. Tulangan vertikal direncanakan menggunakan diameter tulangan D32 dengan As = mm 2 yang dipasang sebanyak 16 buah secara melingkar. 16 D 32 Ø P ( k N ) P ( k N ) (Pmax) (Pmax) (Pmax) (Pmax) fs=0 fs=0 fs=0 fs=0 fs=0.5fy fs=0.5fy fs=0.5fy fs=0.5fy (Pmin) (Pmin) 3500 M x ( k N m) M x ( k N m) (Pmin) (Pmin)

34 Kontrol Uplift dan Penurunan Tanah W timb = kn Fu W= tanah 9.8 x= x 195 kn Fu = kn W struktur = kn Qs = kn F b = Wtanah > Wtotal OK! 1.2

35 Perencanaan Strut Pengaku Sudut fa = kn/m 2 f b = k N m 2 F a = kn/m 2 F b = kn/m 2 maka Strut Horisontal fa = kn/m 2 f b = kn/m 2 F a = kn/m 2 F b = kn/m OK Pengaku Ujung fa = kn/m 2 f b = kn/m 2 F a = kn/m 2 F b = kn/m 2 maka OK maka OK

36 Soldier Pile

37 Momen Soldier Pile Dengan momen maksimal yang didapat dari hasil analisa diaphragm wall = knm dan tegangan ijin baja sebesar 410 MPa, maka nilai Sx dapat dicari S = M max σa = cm3. Direncanakan profil baja untuk soldier pile menggunakan profil H-beam dari PT Cigading Habeam Centre dengan ukuran 1000 x 450 x 16 x 38 BJ 55 dengan S = cm 3. Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi D Kondisi E Momen Kondisi Maksimum (knm) A B C D E

38 Deformasi Soldier Pile Kondisi A Kondisi B Kondisi C Kondisi D Kondisi E Defleksi Kondisi Maksimum (m) A B C D E

39 Kontrol Profil Baja - Kontrol pada prifl baja H-beam diasumsikan sebagai struktur lentur balok yang menerima beban tegak lurus sumbu memanjang batang. - Kontrol lendutan dilakukan pada profil yang menerima momen terbesar. Hal ini terjadi di kondisi E pada profil dinding lantai 1 sepanjang L = 650 cm dengan hasil Ma = kgm, Mb = kgm, dan Ms = kgm dari program bantu Plaxis V Hasil analisa Plaxis V8.2 terhadap gaya geser mengahsilkan gaya geser maksimal Vu sebesar kg Lendutan Lateral Buckling Kuat Geser fijin fmax Status Mu φmn Status Vu φvn Status OK OK OK

40 Kontrol Uplift dan Penurunan Tanah W timb = kn Fu W= tanah 9.8 x= x 195 kn Fu = kn W struktur = kn Qs = kn F b = Wtanah > Wtotal OK! 1.2

41 Perencanaan Strut Pengaku Sudut fa = kn/m 2 f b = kn/m 2 F a = kn/m 2 F b = kn/m Strut Horisontal fa = kn/m 2 f b = kn/m 2 maka F a = kn/m 2 F b = kn/m OK maka Pengaku Ujung fa = kn/m 2 f b = kn/m OK F a = kn/m 2 F b = kn/m 2 maka OK

42 Metode Pelaksanaan Diaphragm Wall

43 Metode Pelaksanaan Secant Pile

44 Metode Pelaksanaan Soldier Pile

45 Metode Top-Down Construction

46 Estimasi Biaya dan Karakteristik Tipe Konstruksi Diameter/ Ketebalan/ Penampang Kedalaman Dinding Penulangan Horisontal Estimasi Biaya Perkiraan Material Dinding per 1 m' Penulangan Penulangan Profil Baja Volume Bersih Vertikal Geser H-beam Semen Biaya Konstruksi Relatif m m kg kg kg kg m 3 Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile Karakteristik Alternatif Tipe Konstruksi Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile Tipe Tanah Gravel Soft Clay Sand Soil Suara dan Getaran Kondisi Konstruksi Penurunan Permukaan Penanganan Lumpur Gangguan Bawah Tanah Kerapatan Kekakuan Kedalaman Waktu Pelaksanaan Biaya Keterangan : Baik Cukup Buruk

47 Kesimpulan 1. Dinding penahan tanah dengan diaphragm wall direncanakan setebal 1.2 meter dan kedalaman 31.3 meter dari permukaan tanah, sedangkan untuk secant pile direncanakan dengan diameter bore pile 1.2 meter dan kedalaman 31.3 meter dari permukaan tanah, serta untuk soldier pile direncanakan dengan profil baja H-beam 1000 x 450 x 16 x 38 BJ55 dan dinding lagging cor di tempat 100 x 100 x 3130 cm 3 dan kedalaman 31.3 meter dari permukaan tanah. 2. Hasil analisa diaphragm wall, secant pile, dan soldier pile dapat dilihat pada tabel berikut. Kondisi Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile Defleksi Maksimum Momen Maksimum (m) (knm) A B C D E Kondisi Defleksi Maksimum Momen Maksimum (m) (knm) A B C D E Kondisi Defleksi Maksimum Momen Maksimum (m) (knm) A B C D E

48 Kesimpulan 4. Penulangan pada diaphragm wall dan secant pile, serta kontrol profil soldier pile dapat dilihat pada tabel berikut. Alternatif Tulangan horisontal vertikal geser Diaphragm Wall D32 D22 Ø19 Secant Pile - 12D32 Ø16 Lendutan Lateral Buckling Kuat Geser fijin fmax Status Mu φmn Status Vu φvn Status OK OK OK 5. Kontrol uplift pada setiap alternatif perencanaan telah memenuhi syarat seperti pada tabel berikut. Alternatif Berat Struktur Berat Timbunan Skin Friction Gaya Uplift kn kn kn kn F s Diaphragm Wall Secant Pile Soldier Pile Kontrol penurunan tanah pada setiap alternatif perencanaan telah memenuhi syarat seperti pada tabel berikut. Alternatif Berat Struktur Berat Timbunan Berat Total Berat Tanah kn kn kn kn Status Diaphragm Wall OK Secant Pile OK Soldier Pile OK

49 Saran 1. Perencanaan dinding penahan tanah yang dipilih adalah menggunakan secant pile dengan pertimbangan defleksi, metode, dan biaya yang lebih efektif dan efisien daripada alternatif lainnya. 2. Disarankan alternatif perencanaan yang digunakan direncanakan ulang lebih rinci dan teliti dikarenakan dalam tugas akhir ini terdapat beberapa keterbatasan yang mengakibatkan kurang sempurnanya perencanaan.

50 Terima Kasih