NYSSA ANDRIANI CHANDRA Dosen Pembimbing: Trihanyndio Rendy Satrya, ST., MT. Prof. Ir. Noor Endah, MSc., PhD.

Transkripsi

1 PERENCANAAN PONDASI UNTUK TANK STORAGE DAN PERBAIKAN TANAH DENGAN METODE PRELOADING SISTEM SURCHARGE DAN WATER TANK DI KILANG MINYAK RU-VI BALONGAN, JAWA BARAT NYSSA ANDRIANI CHANDRA JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013 Dosen Pembimbing: Trihanyndio Rendy Satrya, ST., MT. Prof. Ir. Noor Endah, MSc., PhD.

2 KILANG RU-VI BALONGAN, JAWA BARAT Sumber : Google.com

3 LATAR BELAKANG Kilang Refinery Unit-VI Balongan dibangun untuk meningkatkan nilai tambah minyak bumi yang Indonesia miliki. Meningkatnya kebutuhan akan minyak mentah di Indonesia dan mengurangi ketergantungan pada luar negeri akan produk BBM. Seluruh hasil kilang digunakan untuk memenuhi kebutuhan nasional dan akan dialirkan lewat jaringan pipa sepanjang lebih dari 200 km ke Jakarta, Banten, dan sebagian wilayah Jawa Barat. Dibangun di lahan seluas 350 hektar

4 LOKASI Lokasi Kilang Ru-VI Balongan berada di Pantai Utara Jawa Barat Sumber : maps.google.com

5 LAYOUT LOKASI PERENCANAAN Sumber : PERTAMINA

6 LATAR BELAKANG Elevasi eksisting dibawah elevasi rencana Penyelidikan tanah dasar Tanah lunak Daya dukung tanah rendah, Tingkat konsolidasi tanah tinggi, Permeabilitas kecil, butuh waktu lama Perbaikan tanah dasar Preloading PVD

7 LATAR BELAKANG Preloading untuk mempercepat terjadinya settlement dengan pemberian beban awal ; Beban berupa tanah timbunan atau water tank Prefabricated Vertical Drain untuk mempercepat waktu konsoliodasi tanah dengan mengalirkan air tanah

8 LATAR BELAKANG Alternatif Perkuatan Timbunan GEOTEKSTIL -Menambah daya dukung tanah -Mencegah kelongsoran

9 LATAR BELAKANG Alternatif Perkuatan Tangki Pondasi Dangkal Pondasi Dangkal + Stone Column Pondasi Dalam -Meningkatkan daya dukung tanah dasar -Mengurangi panjang tanah yang memampat -Mempercepat waktu pemampatan

10 RUMUSAN MASALAH Pemasalahan yang ditinjau dalam perencanaan pondasi untuk tank storage dan perbaikan tanah di Kilang RU-VI, Balongan adalah: 1. Bagaimana karakteristik tanah dasar yang akan diurug? 2. Berapa besar dan lama pemampatan yang harus dihilangkan sebelum pembangunan konstruksi dimulai? 3. Bagaimana perencanaan Prefabricated Vertical Drain apabila digunakan untuk mempercepat pemampatan konsolidasi tanah? 4. Bagaimana perencanaan preloading dengan sistem surcharge dan water tank apabila digunakan sebagai metode perbaikan tanah? 5. Bagaimana perencanaan stone column sebagai perkuatan tanah dan untuk memperkecil settlement? alternatif 6. Bagaimana perencanaan pondasi tangki yang diperlukan agar tangki tersebut stabil?

11 TUJUAN Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui karakteristik tanah dasar dan parameter tanah di lokasi perencanaan yang selanjutnya digunakan dalam perencanaan pondasi untuk tank storage dan perbaikan tanah dengan metode preloading dengan sistem surcharge dan water tank di Kilang RU-VI, Balongan.

12 AREA PERENCANAAN AREA B AREA A

13 METODOLOGI

14 DATA DAN ANALISIS PARAMETER TANAH Penyelidikan tanah dilakukan pada elevasi +0.0 MSL Data pengujian laboratorium sejumlah 17 titik Tebal lapisan tanah compressible 20 m Grafik Hubungan N-SPT dan kedalaman

15 PLOTTING PARAMETER TANAH (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (a) Berat Jenis Tanah, (b) Kadar Air, (c) Angka Pori, (c) Liquid Limit, (e) Plasticity Limit, (f) Indeks Kompresi, (g) Kuat Geser Tanah

16 HASIL STATIGRAFI TANAH Parameter Tanah Parameter Fisik Parameter Teknik Kedalaman Jenis Tanah C Gs γ t (t/m 3 ) γ d (t/m 3 u C v (m) ) Wc LL PL PI e Ø C' Cc Cs (kn/m 2 ) (cm 2 /det) 0-2 Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay,Very Soft Silty Clay, Medium Silty Clay,Medium

17 DATA TANAH TIMBUNAN Sifat fisik tanah timbunan : C = 0 sat = 1.9 t/m 3 t = 1.9 t/m 3 = 30 Elevasi rencana : Tinggi timbunan rencana (H final ) untuk tangki adalah 2.5 m dan untuk utilitas adalah 3.0 m

18 PVD (Prefabricated Vertical Drain) CeTeau Drain CT-D812 produksi PT. Teknindo Geosistem Unggul Weight = 80 g/m Thickness (a) = 150 mm Width (b) = 5 mm Geotekstil DATA SPESIFIKASI BAHAN Woven High-Strength Polyester PET produksi Tencate Mirafi Tensile Strength = 50 kn/m Tiang Pancang Jenis tiang pancang yang digunakan adalah tiang pancang beton produksi PT. WIKA Beton dengan spesifikasi sebagai berikut: Tipe = Tiang Pancang Beton (PC Spun Piles) Mutu Beton = K-600 Mpa Diameter = 80 cm

19 PERENCANAAN TIMBUNAN Variasi Beban Timbunan q = 3 t/m 2 q = 11 t/m 2 q = 5 t/m 2 q = 13 t/m 2 q = 7 t/m 2 q = 15 t/m 2 q = 9 t/m 2 Perhitungan besar pemampatan (Sc) > Normally Consolidated Perhitungan tinggi timbunan awal (Hinisial) H S c inisial Cc H e q ( S log 1 0 o c H timb p o' p p ' w ) Perhitungan tinggi timbunan akhir (Hfinal) H final = H inisial S c w

20 PERENCANAAN TIMBUNAN Tabel Perhitungan H inisial dan H final Grafik Hubungan Settlement dan q No. Beban q (t/m 2 ) S c (m) H inisial (m) H final (m)

21 PERENCANAAN TIMBUNAN Grafik Hubungan H inisial dan H final H inisial, y(2.5) = 1.422x = (2.5) = m = 3.9 m H inisial, y(3.0) = 1.422x = (3.0) = 4.57 m = 4.6 m 1

22 WAKTU KONSOLIDASI NATURAL Waktu konsolidasi natural Kedalaman (m) C vgabungan = cm 2 /dtk Hdr = 20 m Dengan U = 90%, didapat Tv = tahun Tebal Lapisan (m) C v (cm 2 /dtk) Waktu konsolidasi perlu dipercepat dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD)

23 PERENCANAAN PVD Panjang pemasangan = 20 m Pola pemasangan segitiga Variasi jarak antar PVD : 0.5 m, 0.8 m, 1.0 m, 1.2 m, 1.5 m, 2.0 m, dan 2.5 m Lebar PVD (a) = 150 mm Tebal PVD (b) = 5 mm dw = (a+b)/2 = ( ) / 2 = m

24 Perhitungan derajat konsolidasi vertikal (Uv) Cv = cm 2 /dtk t = 1 minggu = detik H dr = 20 m = 2000 cm x T v = = (2000) 2 U v = x 100% = 1.079% = π Perhitungan F(n) untuk s=1.0 m D = 1.05 x s = 1.05 m n = D/dw = 1.05 / = 10.64, karena n<20, maka F(n) : n 2 PERENCANAAN PVD F n = [ln n 3 1 ] n 2 ; n = 2 ln ; n 2 =

25 PERENCANAAN PVD Hasil F(n) untuk spasi lain Jarak PVD D a b dw n F(n) S (m) m m m m Perhitungan derajat konsolidasi horizontal (Uh) K h /K v = 3.5 C h = C v x (K h / K v ) = x (3.5) = cm 2 /detik 1 U h = 1 e x8x x2x x 100% = % =

26 PERENCANAAN PVD Perhitungan derajat konsolidasi rata-rata (Ū) untuk s=1.0 m Ū = [1 - (1-U h ). (1-U v )] x 100% = [1 - ( ). ( )] x 100% = 25.66% Dipilih pemasangan PVD dengan pola pemasangan segitiga, jarak 1.0 m untuk U = 90%, dengan waktu konsolidasi 8 minggu. 2

27 Direncanakan kecepatan penimbunan 50 cm/minggu H inisial = 3.9 meter Jumlah tahapan = 3.9/ 0.50 Tinggi kritis (H cr ) H cr = 2.2 m PENIMBUNAN BERTAHAP = 8 tahap Safety Factor (SF) = < SF rencana = 1.25 Umur timbunan 4 minggu Tabel Tahapan Penimbunan Tinggi Timbunan 0.5 m 1 mg 0.5 m 1 m 1.5 m 2 m 2.5 m 3 m 3.5 m 3.9 m 1 m 2 mg 1 mg 1.5 m 3 mg 2 mg 1 mg 2 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg Waktu 2.5 m 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg 3 m 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg 3.5 m 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg 3.9 m 8 mg 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

28 PENINGKATAN NILAI Cu Perubahan Tegangan Efektif Akibat Penimbunan H= 2.0 m (minggu ke-4) pada U=100% No Tinggi Timbunan (m) Umur Timbunan (minggu) Tegangan efektif (t/m 2 ) Lapisan Tanah Kedalaman (0-2) (2-4) (4-6) (6-8) (8-10) (10-12) (12-14) (14-16) (16-18) (18-20) 1 Tanah asli - P o ' (t/m 2 ) s 1 ' (t/m 2 ) s 2 ' (t/m 2 ) s 3 ' (t/m 2 ) s 4 ' (t/m 2 )

29 PENINGKATAN NILAI Cu Lapisan Tanah (m) Peningkatan Nilai Cu Akibat Penimbunan Setinggi H=3.9 m s 8 ' (u8) PI C ubaru C u baru C u awal C u transisi C awal C baru C transisi t/m 2 kg/cm 2 kpa kpa kpa kpa kpa kpa Setelah dievaluasi ulang meggunakan program bantu untuk mengecek stabilitas, SF yang dihasilkan masih kurang dari SF rencana, maka diperlukan perkuatan timbunan

30 PERKUATAN DENGAN GEOTEKSTIL Geotekstil dipasang sejumlah 2 lapis dengan jarak antar layer 0.25 m di area tangki dan utilitas Sketsa Perkuatan Tanah dengan Geotekstil pada Tangki Sketsa Perkuatan Tanah dengan Geotekstil pada Utilitas 4

31 WATER PRELOADING Beban yang bekerja : P erection = 694 ton P full water = ton D tangki = 68 m Sehingga didapatkan beban terbagi rata (q) : q tangki = P total = P erection:p full water Luas tangki 0.25 π D ton = m2 = ton/m2 Dimensi pondasi : B= 70 m, t = 1.5 m q pondasi = 3.6 ton/m 2 q total = ton/m 2 Settlement yang terjadi sebesar 2.8m. 5

32 PERENCANAAN PONDASI DANGKAL Dengan cara Terzhagi dalam Braja Das : q u = 1.3 c N c + q N q B N Dimana : timbunan = 1.9 ton/m 3 Ø = 30 N c = N q = N = Sehingga,, q u = ton/m 2. Dengan SF = 3, didapatkan q uijin pondasi dangkal adalah ton/m 2 Settlement yang terjadi akibat pondasi + water tank + timbunan setinggi 2.5 m adalah m 6

33 PERENCANAAN STONE COLUMN Direncanakan : D H S = 0.8 m = 11.5 m = 1.5 m D e = 1.05 x S = 1.05 x 1.5 m = 1.58 m (pola segitiga) s = 22 kn/m 3 Ø s = 40 Stone Column dipasang sepanjang 11.5 m dengan data tanah yang dipasang stone column sebagai berikut kedalaman eo C u Ø sat Cc Cs n Kp c (m) (kn/m 2 ) ( o ) (kn/m 3 )

34 PERENCANAAN STONE COLUMN Koefisien Tekanan Pasif K ps = 1:sin s 1;sin s = Faktor Konsentrasi Tegangan n = 5 Luas Stone Column A s = ¼ π D 2 = m 2 Luas 1 sel unit A = ¼ π D e 2 = m 2 Area Replacement Ratio Stone Column a s = A s A = Area Replacement Ratio Tanah a c = 1 - a s = Rasio Tegangan pada Stone Column n μ s = = :(n;1)a s Rasio tegangan pada tanah 1 μ c = = :(n;1)a s Tegangan tanah Tegangan tanah dihitung tiap lapisan tanah yang dipasang stone column s v = (0.5 x h x ) + (h x ) s ro = s vo x Kp c

35 PERENCANAAN STONE COLUMN Perhitungan Tegangan Tanah Z (m) Tegangan yang terjadi akibat beban poer : t Kp c Lap 1 = 1.5 m Tegangan Vertikal (s v ') - kn/m 2 Lap 2 Lap 3 Lap 4 s poer = t x beton = 1.5 x 24 kn/m 3 = 36 kn/m 2 Tegangan yang terjadi akibat beban tangki : Lap 5 s tangki = kn/m 2 ro = s v s v x Lap Kp c 6 perlapis (kn/m 2 ) Tegangan yang diterima stone column s s = s x s tangki = 2.46 x = kn/m 2

36 DAYA DUKUNG ULTIMATE GRUP Stone Column disatukan oleh poer dengan dimensi B = 70 m dan t= 1.5 m. Daya dukung stone column dalam grup kedalaman sat C u c C komp komp s 3(c) q ult Kp c Kp komp (meter) (kn/m 3 ) (kn/m 2 ) ( o ) (kn/m 2 ) ( o ) (kn/m 2 ) (kn/m 2 ) q ult rata-rata = kn/m 2 SF = q utl / s s =

37 PERHITUNGAN SETTLEMENT STONE COLUMN Pemampatan dihitung menggunakan persamaan S c = C c H. log σ o:μ c σ 1:e σ o Perhitungan hasil Pemampatan Kedalaman H lapisan Z γ sat Po Δp Sc eo Cc Cs I (m) (m) (m) kn/m 3 kn/m 2 kn/m 2 (m) Total pemampatan Total settlement sebesar m dan settlement yang terjadi di lapisan tanah yang dipasang stone column sebesar m.

38 PERHITUNGAN PONDASI DALAM Direncanakan : D = 80 cm Luas Penampang (A p )= ¼ π D 2 = m 2 Keliling Selimut (A s ) = π D = m Tiang direncanakan menyentuh lapisan tanah keras dengan N-SPT 30 pada kedalaman 36 m. Q P = (N p x K) A p = 1 ( x 20) = 228 ton Q S = (N s /3 + 1) A s = 1.(5.73+1) = ton Q L = Q P + Q S = = ton Q Lijin = Q L /SF = ton 8

39 PERHITUNGAN PONDASI DALAM Perhitungan Daya Dukung Pondasi Kedalaman Jenis K Q P Q S Q L N-SPT N' Ň P Ň ŇS (t/m 2 S / (m) Tanah 3 ) (ton) (ton) (ton) clayey silt silty clay clayey silt silty sand clayey silt

40 PERHITUNGAN PONDASI DALAM Perhitungan Pembebanan Tangki D Beban Mati (DL) Beban Mati (DL)= P erection + P full water + P poer = ton 2. Beban Operating (OL) OL = ton 3. Beban Hidup (LL) LL = 0.1 ton/m 2. B 2 = 490 ton 4. Beban Angin (WL) WL = V angin x ½ π D x h = 40 x ½ π 68 x 15.5 = 66.2 ton 5. Beban Gempa (EL) E = 0,5. 1,6 6, = ton Perhitungan Pembebanan Utilitas 1. Beban Mati (DL) Beban Mati (DL)= P erection + P full water + P poer =53826 ton 2. Beban Operating (OL) OL = ton 3. Beban Hidup (LL) LL = 0.1 ton/m 2. B. L = 320 ton 4. Beban Angin (WL) WL = V angin x (B+L) x h = 40 x (78+38) x 15 = 69.6 ton 5. Beban Gempa (EL) E = 0,5. 1, = ton 6,5

41 PERHITUNGAN DAYA DUKUNG Kombinasi Pembebanan U 1 = 1.2 DL + W + LL U 2 = 1.2 DL + E+ LL U 3 = 0.9 DL +W U 4 = 0.9 DL +E Menghitung efisiensi pondasi ( ή ) = 1 Dari kombinasi pembebanan tersebut menghitung Pmax yang dapat diterima oleh satu tiang

42 PERHITUNGAN DAYA DUKUNG Perencanaan Pondasi untuk Tangki Perencanaan Pondasi untuk Utilitas

43 PERHITUNGAN DAYA DUKUNG Daya Dukung Tiang untuk Tangki D S = 80 cm = 0.8 m = 3.5D = 2.8 m m = 24 n = 24 ( ή ) = 0.66 Q ijin grup = x Q ijin 1tiang x n = 0,66 x ton x 576 = ton > P u = ton Dari perhitungan kombinasi : P max = ton < Q tiang = Q ijin 1tiang x η = x 0.66 = ton Daya Dukung Tiang untuk Utilitas D = 80 cm = 0.8 m S = 3D = 2.4 m m = 33 n = 16 ( ή ) = 0.6 Q ijin grup = x Q ijin 1tiang x n = 0,6 x ton x 528 = ton > P u = ton Dari perhitungan kombinasi : P max = ton < Q tiang = Q ijin 1tiang x η = x 0.6 = ton 10

44 KESIMPULAN Timbunan H final (m) H inisial (m) Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidasi 90% (U = 90%) selama tahun. Dengan penggunaan PVD tercapai dalam waktu 8 minggu. Kecepatan penimbunan bertahap / preloading = 50 cm/minggu Penimbunan bertahap menghasilkan peningkatan daya dukung (kenaikan nilai kohesi undrained/ Cu) tanah asli Tinggi kritis timbunan (Hcr) = 2.2 m dengan SF < SF rencana = 1.25 Geotekstil dipasang sebanyak 2 layer dengan jarak antar layer 0.25 m.

45 KESIMPULAN Beban water tank preloading sebesar ton/m 2 dan akibat utilitas sebesar ton/m 2. Pondasi dangkal, D= 70 m, t= 1.5 m Stone column, D= 0.8 m, sedalam 11.5 m Settlement yang terjadi Akibat water tank + pondasi dangkal Setelah memakai stone colum Pondasi Dalam 2.81 m m Tangki D = 80 cm Jumlah = 567 buah Poer = 70 x 70 x 1.5 m Tulangan = D = mm Utilitas D = 80 cm Jumlah = 528 buah Poer = 80 x 40 x 1.5 m Tulangan = D mm

46 Sekian dan Terima Kasih