BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1. Lokasi proyek Pembangunan Apartemen Taman Surabaya

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Bangunan gedung Apartemen Taman Surabaya dengan luas lahan ±5756 m 2 ini terletak di Jalan Mulyorejo Utara nomor 201 Surabaya yang terdiri dari bangunan 32 lantai, basement 1 lantai. Ground Water Tank (GWT), dan Sewage Traymen Plan (STP). GWT merupakan area bawah tanah dengan elevasi m sampai ±0.00 m. STP juga merupakan area bawah tanah dengan elevasi m sampai ±0.00. Pada pelaksanaannya kedua area tersebut menggunakan dinding penahan tanah berupa Secant Pile. Secant pile berfungsi sebagai dinding penahan tanah yang menahan tekanan tanah aktif dan pasif. Gambar 1.1. Lokasi proyek Pembangunan Apartemen Taman Surabaya 1

2 2 Adapun batas-batas lokasi proyek, batas utara proyek adalah persawahan, batas timur poyek adalah perkampungan penduduk, batas selatan proyek adalah akses jalan masuk ke dalam Apartemen, batas barat proyek adalah gedung 2 lantai sebaguna LKMK Mulyorejo. Area GWT Area STP Gambar 1.2. Denah lokasi dan potongan STP dan GWT Dinding penahan tanah (retaining wall) merupakan dinding yang dibangun untuk menahan massa tanah di atas struktur atau bangunan yang dibuat. Dinding penahan tanah biasa digunakan pada jalan raya, proyek-proyek irigasi, pelabuhan, bangunan ruang bawah tanah (basement) dan pangkal jembatan (abutment). Secara umum klasifikasi dinding penahan tanah terdiri dari dinding gravitasi, dinding semi gravitasi, dinding kantilever, dinding counterfort, dan dinding krib. Proyek pembangunan Apartemen Taman Surabaya menggunakan salah satu dinding penahan tanah modern jenis secant pile.

3 Secant Pile merupakan dinding penahan tanah pada suatu galian yang terdiri dari rangkaian atau barisan bored pile yang disusun beririsan, antara beton bertulang dan beton tidak bertulang. Jenis beton tidak bertulang yang dimaksud diatas adalah bentonite. Bentonite digunakan sebagai bahan kedap air sehingga merupakan elemen non structural. Pada permodelan menggunakan program Plaxis versi 8.6 bentonite tidak diperhitungkan. Perhitungan hanya pada bored pilenya saja. Pemilihan penggunaan secant pile ini dikarenakan antara lain: 1. Muka air tanah yang tinggi dan jenis tanah di areal apartemen merupakan tanah dominan kohesif. Untuk mengatasi muka air tanah yang tinggi secant pile cocok digunakan karena terdapat bentonite yang diharapkan mampu menahan rembesan air tanah ke area galian. 2. Dibutuhkan dinding penahan yang kedalaman dan kekakuannya dapat disesuaikan dengan perhitungan yang dibutuhkan. Kedalaman dan kekakuan secant pile dapat disesuaikan dengan hasil perhitungan. 3. Lokasi yang berada di lingkungan padat penduduk. Dinding penahan tanah jenis Secant Pile cocok digunakan karena mampu menahan tekanan tanah aktif dan pasif yang disebabkan oleh bangunan di sekitarnya dan tidak menimbulkan kebisingan. Kedalaman dinding penahan tanah (Secant Pile) dalam tugas akhir ini berdasarkan pada hasil perhitungan manual metode rankine dan program Plaxis menghasilkan kedalaman secant pile sedalam 25 m dengan galian sedalam 7 m pada area GWT A dan GWT B serta sedalam 25 m dengan galian sedala 7 m pada area STP. Melalui Tugas Akhir ini diharapkan dapat mengetahui stabilitas, deformasi, penulangan Secant Pile dan metode penggalian yang sesuai dengan mengacu pada data tanah dan data proyek yang diperoleh. 3

4 Rumusan Permasalahan 1. Bagaimana memodelkan konstruksi secant pile pada area GWT dan STP dengan menggunakan program Plaxis versi 8.6? 2. Bagaimana menghitung stabilitas konstruksi secant pilepada area GWT dan STP? 3. Bagaimana menghitung deformasi konstruksi secant pile pada area GWT dan STP? 4. Bagaimana menghitung penulangan konstruksi secant pile pada area GWT dan STP? 1.3. Batasan Masalah 1. Permodelan galian dengan menggunakan program Plaxis versi Perhitungan tekanan tanah lateral dengan menggunakan program Plaxis versi 8.6, perhitungan manual metode rankine hanya untuk kontrol. 3. Perhitungan deformasi dengan menggunakan program Plaxis versi Tugas Akhir ini tidak menghitung gaya gempa. 5. Kedalaman galian direncanakan sedalam 7m untuk area STP, GWT A, dan GWT B 1.4. Tujuan 1. Untuk mengetahui permodelan konstruksi secant pile pada area GWT dan STP dengan menggunakan program Plaxis versi Untuk mengetahui stabilitas konstruksi secant pile pada area GWT dan STP 3. Untuk mengetahui deformasi konstruksi secant pile pada area GWT dan STP 4. Untuk mengetahui penulangan konstruksi secant pile pada area GWT dan STP

5 1.5. Manfaat 1. Melatih kemampuan mahasiswa dalam mengolah data tanah dengan menggunakan program Plaxis versi 8.6 untuk memperoleh keluaran berupa stabilitas dan deformasi pada dinding penahan tanah. 2. Menambah pustaka mengenai permodelan dan perhitungan secant pile di Surabaya. 5

6 6 Halaman ini sengaja dikosongkan

7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Dinding Penahan Tanah Dinding penahan tanah adalah konstruksi yang digunakan untuk memberikan stabilitas tanah atau bahan lain yang kondisi-kondisi masa bahannya tidak memiliki kemiringan alami (natural slope), dan juga digunakan untuk menahan atau menopang timbunan tanah (soil bank). Bangunan dinding penahan tanah digunakan untuk menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan oleh tanah urug atau tanah asli yang labil. Kestabilan dinding penahan tanah diperoleh terutama dari berat sendiri struktur dan berat tanah yang berada di atas dinding penahan tanah. Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding penahan tanah, sangat bergantung pada gerakan ke arah lateral tanah relatif terhadap dinding. Jenis-jenis dinding penahan tanah konvensional antara lain tembok dinding pasangan batu, dinding gravitasi, dinding semi gravitasi, dinding tipe menyandar, dinding kantilever, dinding penahan tipe yang diperkuat dengan penopang, reinforced retaining wall, dinding counterfort, dan dinding krib. Namun seiring dengan perkembangan teknologi dan metode pelaksanaan, saat ini ada yang disebut dinding penahan tanah modern (modern retaining wall). Jenis-jenis dinding penahan tanah modern ini antara lain bored pile wall, secant pile wall, Berliner dan soldier pile (Asiyanto,2012). 7

8 8 Gambar Tipe-tipe jenis dinding penahan tanah Pengertian Secant Pile Wall Secant Pile adalah konstruksi dinding penahan tanah berupa tiang yang dibuat beririsan antara satu pile dengan pile lainnya sehingga membentuk dinding yang rapat. Material yang digunakan adalah pile dari beton bertulang dan pile dari bentonite. Pada dinding penahan tanah jenis secant pile terdapat yang disebut pile primer (primary pile) dan pile sekunder (secondary pile). Pile primer adalah pile dari semen bentonite. Disebut primer karena pada pengerjaan secant pile, pile semen bentonite dikerjakan pertama kali. Sedangkan pile sekunder

9 9 ialah pile dari beton bertulang. Disebut pile sekunder karena pada pengerjaan secant pile beton bertulang dikerjakan setelah pile dari bentonite. Metode pelaksanaan yang digunakan dalam pembuatan secant pile adalah dengan mengecor pile dengan material bentonite terlebih dahulu dengan jarak antar pile adalah sebesar dua kali diameter pile. Kemudian di tengah-tengah antara pile semen bentonite, dilakukan pengeboran tanah dengan diameter dan kedalaman yang sama. Pada proses tersebut pile semen bentonite akan sebagian tergerus. Sela-sela pile semen bentonite tersebut akan terisi dengan pile beton bertulang (Asiyanto,2010). Gambar Pile Bentonite Gambar Tahap pengerjaan secant pile

10 10 Gambar Potongan melintang (A-A ) area STP Gambar Potongan area GWT A dan GWT B

11 Perhitungan Kestabilan Dinding Penahan Tanah Pada dinding penahan bekerja gaya-gaya seperti pada gambar berikut: Gambar Gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah (Sumber : Hary Chrisady Hadiyatmo (2010), Analisis dan Perancangan Fondasi, Hal: 484 ) Dinding dapat dikatakan berada dalam keadaan seimbang bila jumlah vektor gaya-gaya akan sama dengan nol. Berikut uraian gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan (Hary Christady Hardiyatmo,2010). 1. Berat sendiri dinding penahan tanah (W) Perhitungan berat sendiri dinding penahan tanah (W) didapat dari W = V dinding penahan Bj beton (2.1) (Sumber : Hary Chrisady Hadiyatmo (2010), Analisis dan Perancangan Fondasi, Hal: 484 ) Keterangan: W Berat sendiri dinding penahan = (kn) V dinding penahan = Volume dinding penahan (m 3 )

12 12 Bj beton = Berat jenis beton (kg/m 3 ) 2. Gaya tekanan tanah aktif total (Pa) Perhitungan gaya tekanan tanah aktif total (Pa) didapat dari perhitungan tekanan tanah aktif metode Rankine 3. Gaya tekanan tanah pasif total (Pp) Perhitungan gaya tekanan tanah aktif total (Pa) didapat dari perhitungan tekanan tanah aktif metode Rankine 4. Tekanan air pori di dalam tanah (u) 5. Reaksi tanah dasar (R) Analisis stabilitas dinding penahan tanah ditinjau terhadap hal sebagai berikut: 1. Faktor keamanan terhadap penggeseran dan penggulingan harus mencukupi 2. Tekanan yang terjadi pada tanah dasar pondasi harus tidak boleh melebihi kapasitas dukung ijin tanah 3. Stabilitas lereng secara keseluruhan harus memenuhi syarat Kestabilan Dinding Penahan Terhadap Penggeseran Gaya-gaya yang menggeser dinding penahan tanah akan ditahan oleh : 1. Gesekan antara tanah dengan dasar pondasi 2. Tekanan tanah pasif bila didepan dinding penahan terhadap tanah timbunan Gambar Sketsa pergeseran dinding penahan tanah

13 13 Faktor aman terhadap penggeseran (Fgs), didefinisikan sebagai F gs = P p P a 1,5 (2.2) (Sumber : Hary Christady Hardiyatmo (2010).Analisis dan Perancangan Fondasi. hal 485) Dimana: F gs = Tahanan dinding penahan tanah terhadap penggeseran P p = Gaya tekanan tanah pasif total (kn) P a = Gaya tekanan tanah aktif total (kn) Faktor aman terhadap penggeseran dasar fondasi (F gs) minimum diambil 1, Kestabilan Dinding Penahan Terhadap Penggulingan Tekanan tanah lateral yang diakibatkan oleh tanah urug di depan dan di belakang dinding, cenderung menggulingkan dinding dengan pusat rotasi pada batas area galian dinding penahan tanah untuk secant pile. Sedangkan pada dinding kantilever, kecenderungan guling dinding terjadi pada pusat rotasinya di ujung kaki depan plat pondasi. Momen penggerak yang disebabkan oleh tekanan tanah aktif di sisi luar galian akan disetimbangkan oleh momen penahan yang disebabkan oleh tekanan pasif di sisi dalam galian. Faktor aman terhadap penggulingan (F gl ) bergantung pada jenis tanah, yaitu F gl 1,5. Meski demikian bila bending moment ijin dari retaining wall (M s), diasumsikan = 0, maka F gl = 1,2 masih dapat digunakan. Dinding penahan tanah

14 14 dimodelkan sebagai free standing wall dengan pusat rotasi berada di dasar dinding di dalam tanah. Gambar Sketsa penggulingan dinding penahan tanah F gl = M r Pp.Lp = M d Pa.La (2.3) (Sumber : Mohamad Khoiri, ST., MT. Desain, Sistem Monitoring, dan Unjuk Kerja Metode Braced Excavation pada Pekerjaan Galian Dalam.) Dimana: F gl = Faktor aman terhadap penggulingan M r = Momen penahan (kn m) M d = Momen penggerak (kn m) Pp = Tekanan tanah pasif total (kn) Lp = Jarak Pp ke pusat rotasi (m) Pa = Tekanan tanah aktif total (kn)

15 15 La = Jarak Pa ke pusat rotasi (m) Kestabilan Dinding Penahan Terhadap Keruntuhan Struktur dinding penahan tanah memiliki kemungkinan terjadi keruntuhan yang diakibatkan kegagalan geser dan penurunan yang berlebihan. Keruntuhan di dapatkan langsung dari perhitungan program Plaxis versi 8.6. Gambar Sketsa keruntuhan dinding penahan tanah 2.4. Perhitungan Tekanan Tanah Lateral Metode Rankine Perhitungan tekanan tanah lateral dilakukan untuk menghitung stabilitas dinding penahan tanah serta menjadi kontrol untuk perhitungan menggunakan program Plaxis versi 8.6. Berdasarkan lokasi dinding penahan tanah pada proyek Pembangunan Apartemen Taman Surabaya dapat diketahui hasil tes tanah yang digunakan dan beban luar yang membebani. Kemudian dari hasil tes tanah dapat diketahui pada lokasi dinding penahan tanah merupakan jenis tanah kohesif atau jenis tanah non-kohesif. Sehingga dapat diketahui metode Rankine yang tepat untuk menghitung tekanan tanah lateral pada dinding penahan tanah proyek. Berikut hasil analisa sementara terhadap jenis tanah dari 3 potongan yang ditinjau.

16 16 Gambar Keyplan denah rencana galian B2 B1 B3 Gambar Plot lokasi tes tanah dan denah rencana galian

17 17 Tabel Metode Rankine yang dipilih untuk lokasi permodelan No Lokasi Data tanah yang di gunak an 1 STP B3 2 3 GWT A GWT B B2 B2 Lapisan C (kg/cm 2 ) φ ( o ) 1 Lempung berlanau Lempung berlanau Pasir berlanau 1 37 Lempung 4 berlanau Lempung berlanau Lempung berlanau Pasir berlanau 1 37 Lempung 4 berlanau Lempung berlanau 2 Lempung berlanau 3 Pasir berlanau Beban luar Ada, jalan menuju lokasi proyek, 15m Ada, gedung serbagu na LKMK Ada, Jalan di dalam poyek, 6m Metode Rankine Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif dengan beban surcharge Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif dengan beban surcharge Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif

18 18 4 Lempung berlanau dengan beban surcharge (Sumber : Laporan Penyelidikan Tanah Proyek Pembangunan Apartemen Taman Surabaya) Sifat tanah kohesif: 1 Kuat geser rendah, terutama bila kadar air tinggi atau jenuh 2 Berkurang kuat gesernya, bila kadar air bertambah 3 Berkurang kuat gesernya, bila struktur tanahnya terganggu 4 Bila basah bersifat plastis dan mudah mampat (mudah terkompresi) 5 Menyusut bila kering dan mengembang bila basah (terutama lempung ekspansif) 6 Berubah volumenya dengan bertambahnya waktu akibat rangkak (creep) pada beban yang konstan 7 Merupakan material kedap air 8 Material yang jelek untuk tanah urug ( di belakang dinding penahan), karena menghasilkan tekanan lateral yang tinggi ketika hujan. Berdasarkan tabel diatas dapat diketahui metode Rankine yang digunakan untuk kontrol perhitungan tekanan tanah lateral melalui program Plaxis versi 8.6 adalah tekanan tanah lateral pada tanah kohesif. Pada perancangan konstruksi dinding penahan tanah diperlukan pengetahuan mengenai tekanan tanah lateral, yaitu gaya horizontal yang bekerja antara konstruksi dinding penahan dan massa yang ditahan. Gaya horizontal disebabkan oleh tekanan tanah horizontal. Jika analisis tidak sesuai dengan apa yang sebenarnya terjadi, maka akan mengakibatkan kesalahan perancangan. Rankine (1857) menyelidiki keadaan tegangan di dalam tanah yang berada pada kondisi keseimbangan plastis. Keseimbangan plastis sendiri adalah suatu keadaan yang

19 19 menyebabkan tiap tiap titik di dalam massa tanah menuju proses ke suatu keadaan runtuh (Braja M. Das,1995). Teori Rankine (1857) berasumsi bahwa: a) Tanah dalam kedudukan keseimbangan plastis, yaitu sembarang elemen tanah dalam kondisi tepat akan runtuh. b) Tanah urug tidak berkohesi (c=0) c) Gesekan antar dinding dan tanah urug diabaikan atau permukaan dinding dianggap licin sempurna ( = 0) Gambar Dinding Penahan Tanah AB (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 48) Suatu massa tanah dibatasi oleh dinding dengan permukaan licin (frictionless wall) AB (gambar 2.12) yang dipasang sampai kedalaman tak terhingga. Suatu elemen tanah yang terletak pada kedalaman z akan terkena tekanan arah vertikal (σ v) dan tekanan arah horizontal (σ h). Sementara itu tegangan geser pada bidang tegak dan bidang datar diabaikan Tekanan arah vertikal (σ v) Tekanan vertikal total merupakan tekanan arah vertikal akibat lapisan tanah di atasnya. σ v = γz (2.4)

20 20 (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 59) Dimana: σ v = Tekanan vertikal total (kn/m 2 ) γ = Berat jenis tanah (kn/m 3 ) z = Tinggi lapisan tanah dari muka tanah ke titik z (m) Gambar Dinding penahan tanah yang diberi beban luar (surcharge) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 58) Bila terdapat beban luar sebesar q per satuan luas, persamaan tekanan arah vertikal efektif menurut Rankine sebagai berikut: Pada z=0 σ v = σ v = q (2.5) Pada kedalaman z=h 1 σ v = σ v = q + H 1 γ (2.6) Pada kedalaman z=h

21 21 σ v = q + H 1 γ + H 2 γ (2.7) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 59) Dimana: σ v = Tekanan vertikal efektif (kn/m 2 ) q = Beban luar (kn/m 2 ) γ = γ sat γ w = Berat jenis tanah efektif (kn/m 3 ) H = Tinggi lapisan tanah (m) H 1 = Tinggi lapisan diatas muka air tanah (m) H 2 = Tinggi lapisan dibawah muka air tanah (m) z = Tinggi lapisan tanah di titik z Tekanan arah horizontal (σ h) Tekanan horizontal total dapat dirumuskan sebagai berikut σ h = σ h + u (2.8) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 49) Dimana: σ h = Tekanan horizontal total (kn/m 2 ) σ h = Tekanan horizontal efektif (kn/m 2 ) u = Tekanan horizontal yang disebabkan air pori (kn/m 3 )

22 22 (a) (c) (b) Gambar Tekanan tanah aktif menurut Rankine (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 52) (d) Bila dinding AB diijinkan bergerak menjauhi massa tanah secara perlahan-lahan, maka tegangan utama arah horizontal akan berkurang secara terus menerus. Akhirnya pada suatu kondisi yaitu kondisi keseimbangan plastis akan dicapai bila kondisi tegangan di dalam elemen tanah dapat diwakili oleh lingkaran Mohr b dalam gambar 2.14, dan kelonggaran di dalam tanah terjadi. Keadaan tersebut dinamakan sebagai kondisi aktif menurut Rankine ; tekanan yang bekerja pada bidang vertikal (yang merupakan bidang utama) adalah tekanan tanah aktif menurut Rankine. Tekanan tanah efektif aktif σh a = σ v Ka 2c Ka (2.9)

23 23 (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 52) Dimana: σh a = Tegangan total aktif (kn/m 2 ) σ v = Tegangan vertikal efektif (kn/m 2 ) c = Kohesi tanah (kn/m 2 ) Ka = tan 2 (45 ( φ 2 )) o (2.9.1) = Koefisien tanah aktif (kn/m 3 ) φ = Sudut geser dalam ( o ) Sedangkan gaya aktif persatuan luas dinding penahan merupakan luasan diagram tekanan. P a = H σh a + 0,5 H σh a (2.10) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 59) Dimana: P a = Tekanan tanah aktif (kn/m) H = Tinggi lapisan tanah (m) σh a = Tekanan tanah efektif aktif (kn/m 2 )

24 24 (a) (c) (b) (d) Gambar Tekanan tanah pasif menurut Rankine (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 54) Dinding AB adalah tembok licin tak terhingga. Keadaan tegangan awal pada suatu elemen tanah diwakili oleh lingkaran Mohr a dalam gambar Apabila tembok didorong secara perlahan-lahan ke arah masuk ke dalam massa tanah, maka tegangan utama akan bertambah secara terus menerus. Akhirnya didapatkan suatu keadaan yang menyebabkan kondisi tegangan elemen tanah dapat diwakili oleh lingkaran mohr b. pada keadaan ini keruntuhan akan terjadi yang saat ini dikenal sebagai kondisi pasif menurut Rankine. Disamping itu tekanan tanah ke samping merupakan tegangan utama besar yang dinamakan tekanan tanah pasif menurut Rankine.

25 25 Tekanan tanah efektif pasif σh p = σ v Kp + 2c Kp (2.11) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 53) Dimana: σh p = Tegangan total pasif (kn/m 2 ) σ v = Tegangan vertikal efektif (kn/m 2 ) c = Kohesi tanah (kn/m 2 ) Kp = tan 2 (45 + ( φ 2 )) o (2.11.1) = Koefisien tanah pasif (kn/m 3 ) φ = Sudut geser dalam ( o ) Gaya pasif persatuan luas dinding penahan merupakan luasan diagram tekanan P p = H σh p + 0,5 H σh p (2.12) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 59) Dimana: P p = Tekanan tanah aktif (kn/m) H = Tinggi lapisan tanah (m) σh p = Tekanan tanah efektif pasif (kn/m 2 )

26 26 σ p = σ v Kp σ h = σ v Ko σ a = σ v Ka Gambar Variasi besarnya tekanan tanah horizontal dengan kemiringan (deformasi) tembok (Sumber : Braja M. Das (2010). Principles of Geotechnical Engineering. Hal : 426) Pada perhitungan tekanan tanah lateral manual metode Rankine, K a dan K p lapisan tanah memiliki satu nilai konstan yang dihitung dengan rumus (2.9.1) dan (2.11.1) untuk kondisi deformasi dinding penahan tanah maksimum. Sedangkan pada program Plaxis, nilai K a dan K p lapisan tanah dihitung melalui program dimana nilai K a dan K p bergerak dinamis tergantung dari besarnya deformasi yang dapat digambarkan pada gambar (2.16). Pada Plaxis transisi nilai koefisien tanah dalam keadaan diam (at rest) ke koefisien tekanan tanah pasif (passive) dihitung oleh program. Demikian pula nilai koefisien tanah dalam keadaan diam (at rest) ke koefisien tekanan tanah aktif (active). Sehingga perhitungan menggunakan program lebih teliti. Selain itu input parameter tanah yang digunakan dalam program Plaxis dan perhitungan manual metode

27 27 Rankine juga berbeda. Input parameter dalam program Plaxis lebih lengkap. Perlu dicatat bahwa input dari kedua perhitungan, yakni manual dan program, sama-sama mengacu pada hasil tes tanah di lapangan. Apabila hasil diagram perhitungan tekanan tanah lateral keduanya cukup bersesuaian, maka dapat dikatakan perhitungan tekanan tanah lateral telah sesuai dengan keadaan di lapangan Tekanan Air Pori Tekanan arah horizontal yang disebabkan oleh air pori antara z=0, dan z=h 1 adalah nol. Untuk z > H 1 tekanan air pori bertambah secara linear dengan bertambahnya kedalaman. u = (z H 1 ) γ water (2.13) (Sumber : Braja M. Das (1995). Mekanika Tanah Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Hal : 49) Dimana: u = Tekanan air pori (kn/m 3 ) H 1 = Tinggi lapisan diatas air tanah (m) γ water = Berat jenis air (9,8 kn/m 3 ) z = Tinggi lapisan tanah di titik z Tekanan air pori dihitung baik dalam kondisi aktif maupun pasif Program Plaxis Plaxis adalah salah satu program aplikasi komputer berdasarkan metode elemen hingga dua dimensi yang digunakan secara khusus untuk menganalisis deformasi dan stabilitas untuk berbagai aplikasi dalam bidang geoteknik, seperti daya dukung tanah. Kondisi sesungguhnya dapat

28 28 dimodelkan dalam regangan bidang maupun secara Axisymmetry. Program ini menerapkan metode antarmuka grafis yang mudah digunakan sehingga pengguna dapat dengan cepat membuat model geometri dan jaring elemen berdasarkan penampang melintang dari kondisi yang ingin dianalisis. Kondisi di lapangan yang disimulasikan ke dalam program Plaxis versi 8.6 ini bertujuan untuk mengimplementasikan tahapan pelaksanaan di lapangan ke dalam tahapan pengerjaan pada program, dengan harapan pelaksanaan di lapangan dapat didekati sedekat mungkin pada program, sehingga respon yang dihasilkan dari program dapat diasumsikan sebagai cerminan dari kondisi yang sebenarnya terjadi di lapangan. Plaxis versi 8.6 terdiri dari program awalan berupa pengaturan umum dan empat buah sub-program yaitu masukan, perhitungan, keluaran, dan kurva Pengaturan Umum Jendela Pengaturan global selalu muncul pada awal proyek baru ataupun dapat dipilih kelak dari sub-menu Berkas. Jendela pengaturan global terdiri dari dua buah tab sheet, yaitu Proyek dan Dimensi. Gambar Pengaturan global (Proyek) (Sumber : Program Plaxis versi 8.6)

29 29 Tab sheet Project memuat nama proyek dan deskripsinya, jenis model, dan data percepatan. a. Model Terdapat dua pilihan pada pull down menu Model, yaitu Plane Strain dan Axisimmetry. Tabel Penggunaan model Plane Strain dan Axisimetry Model Plane Strain Model Axisimmetry Digunakan untuk Digunakan untuk model geometri struktur berbentuk dengan penampang lingkaran dengan melintang yang penampang kurang lebih seragam melintang radial dengan kondisi yang kurang lebih tegangan dan kondisi seragam dan kondisi pembebanan yang pembebanan cukup panjang dalam mengelilingi sumbu arah tegak lurus aksial, dimana terhadap penampang deformasi dan kondisi tegangan diasumsikan sama di setiap arah radial. (Sumber : Manual Plaxis) b. Elemen Terdapat dua pilihan pada pull down Elemen, yaitu 15 titik nodal dan 6 titik nodal.

30 30 Gambar Posisi titik-titik nodal dan titik-titik tegangan pada elemen tanah (Sumber : Manual Plaxis) Tabel Penggunaan elemen 15-nodes dan 6-nodes Elemen 15-nodes Lebih akurat dengan hasil perhitungan tegangan yang sangat baik. Namun penggunaan memori relatif tinggi sehingga kinerja operasional dan perhitungan lebih lambat. Elemen 6-nodes Akurat dengan hasil perhitungan tegangan yang baik. Penggunaan memori relatif rendah sehingga kinerja operasional dan perhitungan lebih cepat. (Sumber : Manual Plaxis)

31 31 Gambar Pengaturan global (Dimensi) (Sumber : Program Plaxis versi 8.6) Tab sheet Dimensi memuat satuan, dimensi geometri, dan grid. Seluruh masukan harus diberikan dalam satuan yang konsisten. Dimensi geometri mengatur bidang gambar agar model geometri yang akan dibuat tercakup dalam dimensi tersebut. Grid mengatur parameter spasi yang ada pada titik bantu dalam bidang gambar Program Masukan a. Input material Input material dilakukan untuk menentukan jenis tanah dan struktur dinding penahan tanah. Inputnya dilakukan dengan menggunakan pilihan material data sets yang terdiri atas Soil and Interfaces dan Plate. Untuk memperoleh hasil yang mendekati kenyataan di lapangan, diperlukan parameter-parameter tanah dan dinding penahan tanah yang akurat. Pada Soil and Interfaces pilih New untuk membuat material tanah baru disesuaikan dengan data dan hasil tes tanah yang digunakan. Sifat-sifat dalam kumpulan data dibagi kedalam tiga tab-sheet, yakni General, Parameter, dan Interfaces. Tab sheet General memuat jenis model material tanah, jenis perilaku tanah, dan sifat-sifat tanah yang umum seperti berat

32 32 volume. Tab-sheet Parameter memuat parameter kekakuan dan kekuatan dari model tanah yang dipilih. Sedangkan tab-sheet Interfaces memuat parameterparameter yang berhubungan dengan sifat-sifat antarmuka terhadap sifat-sifat tanah. Plaxis menyediakan beberapa jenis model material tanah pada pull down menu yang mendukung kesesuaian permodelan dengan keadaan di lapangan. Model Mohr-Coulomb digunakan untuk pendekatan awal terhadap perilaku tanah secara umum. Model ini meliputi lima buah parameter, yaitu modulus Young, angka poison (v), kohesi, sudut geser (ϕ), dan sudut dilatansi (ѱ). Kohesi (c) = Kekuatan berupa kohesi mempunyai dimensi tegangan. Data kohesi ini di dapatkan dari data tanah Sudut geser (ϕ) = Nilai sudut geser, ϕ (phi), dimasukkan dalam dimensi derajat. Sudut geser yang tinggi seperti pada pasir padat, akan mengakibatkan peningkatan beban komputasi plastis. Data sudut geser ini di dapatkan dari data tanah Sudut dilatansi (ѱ) = Sudut dilatansi, ѱ (psi), dinyatakan dalam derajat. Selain tanah lempung yang terkonsolidasi sangat berlebih, tanah lempung cenderung tidak menunjukkan dilatansi sama sekali (yaitu ѱ = 0). Dilatansi dari tanah pasir bergantung pada kepadatan serta sudut gesernya. Untuk pasir kwarsa besarnya dilatansi kurang lebih adalah ѱ = ϕ Walaupun demikian, dalam kebanyakan kasus sudut dilatansi adalah nol untuk nilai ϕ kurang dari Angka poison (v) = Penentuan angka poisson cukup sederhana jika model elastis atau model Mohr-

33 33 Coulomb digunakan untuk pembebanan gravitasi. Data angka poisson ini didapatkan dari tabel berikut. Tabel Tabel angka poisson Jenis Tanah Angka Poisson Pasir lepas Pasir agak padat Pasir padat Pasir berlanau Lempung lembek Lempung agak kaku (Sumber: Braja M. Das (1993) Mekanika Tanah (Prinsipprinsip Rekayasa Geoteknis) jilid 1 hal 219 ) Modulus Young (E) = Plaxis menggunakan modulus Young kekakuan dasar dalam model elastis dan Mohr-Coulomb tetapi beberapa modulus alternative juga ditampilkan. Modulus kekakuan mempunyai dimensi sama dengan dimensi tegangan. Data Modulus Young ini didapatkan dari tabel berikut. Tabel Tabel Korelasi N-SPT dan konsistensi Cohesive Soil N (blows) < > 25 γ (kn/m 3 ) > 20 Qu (kpa) < > 100 Consistency Very Soft Soft Medium Stiff Hard (Sumber: J.E. Bowles (1984) ) Tabel Tabel Hubungan antara Jenis Tanah dengan Modulus Young Es Soil Ksi Kg/cm 2

34 34 Clay Very Soft Soft Medium Hard Sandy Clacial fill Loess Sand Silty Loose Dense Sand and gravel Dense Loose Shales Silt (Sumber: J.E. Bowles (1974) Analisa dan Desain Pondasi edisi keempat jilid 1 hal 94) Permeabilitas (kx=ky) = Permeabilitas mempunyai satuan kecepatan (satuan panjang per satuan waktu). Masukan berupa parameter permeabilitas hanya dibutuhkan untuk analisis konsolidasi dan untuk perhitungan aliran air dalam tanah. Plaxis membedakan antara permeabilitas horizontal (Kx) dan permeabilitas vertikal (Ky), karena beberapa jenis tanah (misalnya gambut) mempunyai perbedaan permeabilitas arah horizontal dan vertikal yang jauh berbeda. Permeabilitas ini didapatkan dari tabel berikut

35 35 Tabel Tabel korelasi jenis tanah dan nilai k K Jenis tanah cm/detik m/hari Kerikil bersih Pasir kasar Pasir halus Lanau Lempung Kurang dari Kurang dari (Sumber: Braja M. Das (1993) Mekanika Tanah (Prinsipprinsip Rekayasa Geoteknis) jilid 1 hal 84) Gambar Jendela kumpulan material untuk tanah dan antarmuka (lembar-tab Umum) (Sumber : Program Plaxis versi 8.6) Pada pulldown menu jenis material terdapat pilihan Drained dan Undrained. Drained dipilih bila kondisi tanah yang ingin dimodelkan merupakan tanah-tanah kering, dimana terjadi drainase penuh akibat

36 36 permeabilitas tinggi (tanah pasiran) dan kecepatan pembebanan sangat rendah. Sedangkan perilaku Undrained dipilih bila kondisi tanah yang ingin dimodelkan merupakan tanah dengan permeabilitas sangat rendah (tanah lempungan), dimana terbentuk tekananan air pori berlebih secara penuh dan kecepatan pembebanan sangat tinggi. Gambar Jendela yang berisikan sifat-sifat pelat (Sumber : Program Plaxis versi 8.6) Untuk mendefinisikan material dan elemen dinding penahan tanah Secant Pile, pada Plate pilih New. Data yang diperlukan untuk mendefinisikan dinding penahan tanah adalah kekakuan dinding terhadap lentur EI, kekakuan dinding terhadap aksial (normal) EA, berat dinding penahan tanah per satuan meter panjang per satuan meter kedalaman, dan angka poison. b. Menentukan kondisi air tanah Kondisi dan kedalaman air tanah dapat diketahui dari data tanah SPT yang disesuaikan dengan lokasi yang akan dimodelkan

37 37 Tabel Tabel Lokasi permodelan dan Elevasi Muka Air Tanah (MAT) No Lokasi Data tanah yang Elevasi MAT digunakan 1 STP A B3-1 m 2 GWT A B2-1 m 3 GWT B B2-1 m Program Perhitungan a. Memodelkan metode pelaksanaan Pada tahap ini kondisi di lapangan yang disimulasikan ke dalam program Plaxis versi 8.6. Tujuannya untuk mengimplementasikan tahapan pelaksanaan di lapangan ke dalam tahapan pengerjaan pada program, dengan harapan pelaksanaan di lapangan dapat didekati sedekat mungkin pada program, sehingga respon yang dihasilkan dari program dapat diasumsikan sebagai cerminan dari kondisi yang sebenarnya terjadi di lapangan. Pada tahap ini direncanakan metode pelaksanaan penggalian dengan dinding penahan tanah berupa secant pile wall. Kedalaman galian tipikal sekitar 7.00 meter untuk area STP dan meter untuk area GWT. Dengan ketinggian muka air tanah pada meter diperlukan penurunan muka air tanah atau dewatering dalam area galian selama masa konstruksi GWT dan STP berlangsung. Sistem dewatering yang digunakan adalah sistem open cut, yaitu gabungan metode cut off dan open pumping. Pada metode cut off aliran air tanah pada area galian dipotong menggunakan beberapa cara, salah satunya secant pile. Sedangkan open pumping merupakan

38 38 metode dewatering menggunakan pompa yang dipasang di dasar galian (Asiyanto,2010). Dengan demikian muka air tanah galian dijaga berada meter dibawah galian. Gabungan kedua metode cukup efektif dalam mengatasi air tanah maupun genangan dalam galian akibat air dari luar. Pada proyek ini digunakan metode galian kering. Gambar Denah potongan STP, GWT A, dan GWT B Gambar Tampak galian potongan STP

39 39 Gambar Tampak galian potongan GWT A Gambar Tampak galian potongan GWT B b. Analisis Keamanan Analisa keamanan atau Phi-C Reduction merupakan bagian dari program Plaxis versi 8.6 untuk menghitung faktor keamanan global dari kondisi keruntuhan suatu permodelan. Analisis ini dapat dilakukan setelah setiap tahapan perhitungan maupun tahapan konstruksi secara individual telah selesai dilakukan.

40 Program Keluaran Program keluaran memuat seluruh fasilitas untuk menampilkan hasil dari data masukan yang telah dibentuk serta hasil dari perhitungan elemen. Setiap tahapan penggalian dapat menampilkan keluaran berupa momen, gaya vertikal, deformasi dan tegangan Program Kurva Program kurva dapat menggambarkan kurva bebanperpindahan, kurva waktu-perpindahan, diagram tegangan-regangan atau lintasan regangan dari titik-titik yang telah dipilih dalam geometri. Kurva-kurva ini menghasilkan tampilan dari dari perhitungan nilai-nilai tertentu selama berbagai tahapan perhitungan dilakukan, dan dapat memberikan gambaran mengenai perilaku global maupun lokal tanah. 2.6 Penulangan Secant Pile a. Perhitungan penulangan lentur dan geser 1. Analisis gaya dalam untuk komponen secant pile. Untuk perhitungan penulangan lentur dan momen yang di dapatkan dari output Program Plaxis versi Penyusunan dan presentase tulangan lentur. Jumlah tulangan dan diameter tulangan lentur di dapat dari asumsi dan preliminai desain awal 3. Perhitungan Tulangan Lentur Mu Ag x h P Ag (2.14) (2.15) μh = h kolom (2 x decking) (2 x Øgeser) Ølentur μ = μh (2.16) h ρ perlu

41 41 As perlu = ρ x (1/4) x π x d 2 (2.17) Ast = ρ. Ag (2.18) As pasang = (1/4) x π x d 2 x n (2.19) As pasang ρ pasang = ( 1 4 )x π x d2 (2.20) ρ pasang x 100 % (2.21) 4. Perhitungan Tulangan Geser. Gaya geser yang disumbangkan beton akibat gaya tekan aksial V c = (1 + N u 14xAg ) (1 6 fc x b w x d) (2.22) (SNI Pasal ) (untuk daerah lapangan nilai Vc diambil setengah dari nilai tumpuan) Untuk komponen struktur yang dibebani tekan aksial, maka kuat geser (Vc) harus dihitung menggunakan rumus : V c = 0.17 x (1 + Nu 14xAg ) x fc x x bw x d (2.23) (SNI , Pasal ) Vs max = 0.66 fc x bw x d (2.24) (SNI , Pasal ) Av = 1 4 x π x lentur2 (2.25) (SNI , Pasal ) Kontrol kondisi : a. Kondisi 1 Vu 0.5 x φ x Vc (Tidak perlu tulangan geser) S perlu = Av x 3 x fy bw (2.26) (SNI , Pasal )

42 42 b. Kondisi x Vc V φ x Vc (Perlu tulangan geser minimum) (Vs perlu = Vs min ) S perlu = Av x 3 x fy bw (2.27) (SNI , Pasal ) c. Kondisi 3 φ x Vc < Vu (φ x Vc + φ x Vs min ) (Perlu tulangan geser minimum) (Vs perlu = Vs min ) S perlu = Av x 3 x fy bw (2.28) (Sumber : Amrinsyah Nasution, Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang, Hal : 178) d. Kondisi 4 (φ x Vc + φ Vs min ) < Vu (φ x Vc + φ x Vs max ) (Perlu tulangan geser) (Vs perlu = Vs min ) S perlu = Av x 3 x fy bw (2.29) (Sumber : Amrinsyah Nasution, Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang, Hal : 178) e. Kondisi 5 (φ x Vc + φ x Vs max ) < Vu (φ x Vc + φ x 2Vs max ) (Perlu tulangan geser) (Vs perlu = Vs min ) S perlu = Av x 3 x fy bw (2.30) (Sumber : Nasution Amrinsyah, Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang, Hal : 178)

43 43 f. Kondisi 6 Vu > (2Vs max ) (Perbesaran penampang) (Sumber : Amrinsyah Nasution, Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang, Hal : 178) Menurut SNI Pasal , pada kedua ujung kolom, sengkang harus disediakan dengan spasi sepanjang Lo diukur dari muka joint. Spasi maksimum sengkang tidak boleh melebihi : - 8 x tulangan longitudinal terkecil - 24 x sengkang ikat dimensi penampang kolom terkecil mm Perbesaran Lo tidak boleh kurang daripada nilai terbesar berikut ini : - 1/6 x bentang bersih kolom - Dimensi penampang maksimum kolom Rencanakan diameter tulangan gesernya dan menggunakan sengkang 2 kaki, sehingga luasan tulangan pasangnya adalah : Av pasang = 1 4 x π x lentur2 x 2 (2.31) Untuk konstruksi cor di tempat, ukuran spiral tidak boleh melebihi dari diameter 10 mm. ukuran spasi bersih antar spiral memiliki batasan yaitu tidak boleh melebihi 75 mm atau tidak kurang dari 25 mm. (SNI Pasal )

44 44 Halaman ini sengaja dikosongkan