ANALISIS PEMAKAIAN DIAPHRAGM WALLS PADA GALIAN BASEMENT DENGAN PROGRAM PLAXIS (STUDI KASUS : PROYEK HOTEL SANTIKA MEDAN)

Transkripsi

1 ANALISIS PEMAKAIAN DIAPHRAGM WALLS PADA GALIAN BASEMENT DENGAN PROGRAM PLAXIS (STUDI KASUS : PROYEK HOTEL SANTIKA MEDAN) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : AGUNG DWI NUGROHO BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011

2 ABSTRAK Tugas Akhir ini menitik beratkan pada perencanaan dinding penahan tanah dalam konstruksi sebuah basement. Dalam proses konstruksi basement, tahapan awal adalah proses penggalian. Dan karena kedalaman galian cukup signifikan, maka diperlukan dinding penahan tanah untuk menjaga kestabilan dari daerah galian. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis dinding penahan tanah sebagai penahan keruntuhan galian pembangunan basement yang ditinjau dari persyaratan safety factor dan deformasi izin. Adapun yang diuraikan dalam Tugas Akhir ini adalah teori-teori dasar yang diperlukan dalam konstruksi tersebut. Selanjutnya diuraikan juga mengenai proses pendesainan dari konstruksi dinding penahan tanah tersebut mulai dari pengolahan data tanah, korelasinya, penentuan parameter parameternya, dan dilanjutkan dengan pendesainan dinding penahan tanah dengan bantuan software Plaxis. Tentunya dengan memperhatikan syarat dan ketentuan yang ada, seperti syarat deformasi dan safety factor. Dari penelitian yang dilakukan, diperoleh perbandingan antara hasil analisis kondisi drained dan undrained menunjukkan bahwa kondisi kritis terdapat pada saat long term (drained), hal tersebut ditunjukkan dengan safety factor yang lebih kecil pada analisis drained. Ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa untuk galian kondisi kritisnya adalah pada saat long term. Penggunaan tie-back anchor dapat meningkatkan nilai angka keamanan. Kata Kunci : Dinding penahan tanah, deformasi tiang, angka keamanan, tie back anchor, kondisi undrained & drained.

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-nya saya dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul Analisis Pemakaian Diaphragm Walls pada Galian Basement dengan Program PLAXIS ini. Tugas Akhir ini merupakan syarat yang harus dipenuhi oleh seluruh mahasiswa Program Studi Teknik Sipil USU untuk menyelesaikan studinya demi mencapai kelulusan sebagai seorang Sarjana Teknik. Dalam menyelesaikan pembuatan laporan Tugas Akhir ini, saya selaku penyusun mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orangtua saya, Ayahanda Rusdianto dan Ibunda Asniwati yang telah memberi nafas kehidupan, membesarkan, membimbing, serta memberikan semangat kepada saya. 2. Ir. Rudi Iskandar, MT sebagai dosen pembimbing yang memberikan bimbingan dan saran kepada saya. 3. Prof. DR. Ir. Roesyanto, DR. Ir. Sofyan Asmirza, dan Ika Puji Hastuty ST, MT, sebagai dosen pembanding dan penguji. 4. Prof. DR. Ing. Johannes Tarigan sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil FT USU dan Ir. Syahrizal, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil FT USU. 5. Seluruh Pegawai dan Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil FT USU. 6. Pimpinan dan Karyawan PT. WASKITA (Proyek Hotel Santika Medan) atas bantuan untuk memperoleh data-data yang saya butuhkan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 7. Team yang banyak membantu dalam proses pengerjaan TA ini: Rahmat Rizki Hadyan (for scanner), Sinar Jadi Simarmata (for password), Alfi Roniadi (for infocus), M. Mabrur, ST & Boni Christofer, ST (for literature).

4 8. Saudara yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada saya. Mas Neru Rasuharji, SE & Kak Winda, adikku Wulan Sastra Winarsih (calon S.Sos). 9. Safitri Pratiwi, terima kasih buat semua dukungan dan motivasinya. 10. Mas Bandi & Ibu Kantin Lab. Beton. 11. Teman-teman Geoteknik FT USU (marni, alex, joseph, sinar, juwita, christian, marhara). 12. Teman-teman Stambuk 2006 FT Teknik Sipil USU. (faim, najib, diana, didik, ucup, tami, citra, nurul, riki,rivan, khoir, angga, anggi, royhan, ijul, andi, fauzi, avril, ajo, ata, ma ani, wynda, radi, eqal, tosek, yo, irin, afif, budi, alfi, rahmat, iqbal, septian, dina, farqi, sawal, ajir, ghafar, ade, wawan, heri, zainal, munte, dan seluruh teman-teman yang tidak bisa ditulis satu per satu namanya). 12. Seluruh Mahasiswa FT Teknik Sipil USU. Saya menyadari adanya keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadapi dalam pembuatan laporan ini, sehingga laporan ini belum sempurna. Untuk itu kritik dan saran sangat kami harapkan untuk menyempurnakan laporan ini. Semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat dan pengetahuan bagi semua pihak. Medan, Maret 2011 AGUNG DWI NUGROHO

5 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4. Tabel 2.5. Tabel 2.6. Tabel 2.7. Tabel 2.8. Tabel 2.9. Tabel Tabel Korelasi antar berbagai jenis parameter tanah Analisis stabilitas berdasarkan kondisi tanah dan lapangan Korelasi empiris antara nilai N SPT dengan unconfined compressive strength (q u ) dan berat jenis tanah jenuh (γ sat ) untuk tanah kohesif Korelasi berat jenis tanah (γ) untuk tanah kohesif dan non kohesif Korelasi berat jenis tanah jenuh (γ sat ) untuk tanah non kohesif Korelasi nilai N-SPT dengan relative density tanah non kohesif Hubungan ketinggian dengan pergeseran horizontal pada kondisi aktif Hubungan ketinggian dengan pergeseran horizontal pada kondisi pasif Korelasi N-SPT dengan penentuan beban desain Pendekatan untuk menentukan gaya prategang pada Anchor Ultimate bond stress for tieback anchor Tabel 5.1. Input parameter tanah kondisi undrained metode 1 Tabel 5.2. Input parameter tanah kondisi undrained metode 2 Tabel 5.3. Input parameter tanah kondisi drained Tabel 5.4. Rekap input parameter diaphragm walls Tabel 5.5. Parameter penggambaran model tie back anchor Tabel 5.6. Rekap input parameter tie back anchor Tabel 5.7. Rekap input parameter tie grout body (bonded) Tabel 5.8. Rekapitulasi angka keamanan dan deformasi

6 Gambar 1.1. Lokasi Penelitian Studi Kasus DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Hubungan Antar Fase Tanah Gambar 2.2. Potongan Melintang Tanah Gambar 2.3. Tes yang dilakukan untuk stabilitas jangka pendek Gambar 2.4. Tes yang dilakukan untuk stabilitas jangka panjang Gambar 2.5. Alat Uji Standard Penetration Test Gambar 2.6. Hubungan antara kohesi (c) dan nilai N-SPT untuk tanah kohesif Gambar 2.7. Hubungan antara nilai N-SPT dan undrained shear strength untuk tanah kohesif Gambar 2.8. Hubungan sudut geser (φ) dan nilai N-SPT untuk tanah pasir Gambar 2.9. Alat Uji Dutch Cone Penetration Test Gambar Perkiraan Jenis Tanah dari Dutch Cone Penetration Test Gambar Perkiraan Koreksi antara NSPT dengan Sudut Geser Tanah (φ) Gambar Bentuk umum Oedometer. (a) fixed ring container (b) floating ring container Gambar Consolidated Drained Test (CD test) Gambar Keruntuhan Mohr-Colomb tanah terkonsolidasi normal kondisi drained (CD) Gambar Consolidated Undrained Test (CU test) Gambar Lingkaran Mohr untuk tegangan total dan tegangan efektif tanah terkonsolidasi normal kondisi undrained (CU) Gambar Lingkaran Mohr untuk tegangan total dan tegangan efektif tanah overconsolidated kondisi undrained (CU) Gambar Unconsolidated Undrained Test (UU test) Gambar Lingkaran Mohr untuk tanah NC pada tes triaxial UU Gambar Lingkaran Mohr pada tes Unconfined Gambar Tekanan Tanah At Rest Gambar Tekanan Tanah Aktif Gambar Lingkaran Mohr untuk Tekanan Tanah Aktif Gambar Tekanan Tanah Pasif Gambar Variasi pergerakan Tekanan Tanah Lateral dengan pergerakan Dinding

7 Gambar Diagram Tegangan pada Dinding Penahan Tanah dalam keadaan At Rest Gambar Konstruksi Dinding Pengarah (guide wall) Gambar Penggalian Panel Gambar Pengecoran Panel Gambar Heave pada dasar galian Gambar Hubungan Kedalaman dan Lebar Galian Dengan Bearing Capacity Factor Gambar Piping Pada Tanah Pasir Gambar Bidang keruntuhan dinding penahan tanah Gambar Potongan Melintang Tieback Anchor Gambar Tipe utama grouted ground anchors Gambar Jarak vertikal yang diperlukan pada sistem anchor Gambar Jarak horizontal yang diperlukan pada sistem anchor Gambar 3.1. Diagram alir pengerjaan tugas akhir Gambar 4.1. Posisi titik-titik nodal dan titik-titik tegangan pada elemen tanah Gambar 4.2. Lembar-tab Parameter untuk model Mohr Coulomb Gambar 4.3. Defenisi E 0 dan E 50 untuk hasil uji triaksial terdrainase standar Gambar 4.4. Lingkaran-lingkaran tegangan saat mengalami leleh; satu lingkaran menyentuh garis keruntuhan Couloumb Gambar 4.5. Tampilan pengaturan global (lembar tab-project) Gambar 4.6. Jendela Pengaturan global (lembar tab-dimensi) Gambar 4.7. Toolbar untuk pembuatan model geometri Gambar 4.8. Tampilan input material properties Gambar 4.9. Tampilan initial stress generation (Ko-procedure) Gambar 5.1. Lokasi Penyelidikan Tanah Gambar 5.2. Potongan Melintang 1 1 Gambar 5.3. Potongan Melintang 2 2 Gambar 5.4. Potongan Melintang 3 3 Gambar 5.5. Potongan Melintang 4 4 Gambar 5.6. Susunan Lapisan Tanah

8 Gambar 5.7. Penggalian tanpa dinding penahan tanah sampai kedalaman 3.5 m Gambar 5.8. Penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 3.5 m Gambar 5.9. Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 3.5 m Gambar Penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 7 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 7 m Gambar Pemberian beban merata 10 kn/m 2 Gambar Pemasangan Diaphragm Wall Gambar Penggalian sampai kedalaman 3.5 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 3.5 m Gambar Pemasangan tie back anchor pertama Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk pemasangan tie back anchor pertama Gambar Penggalian dan penurunan muka air tanah sampai kedalaman 7 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian dan penurunan muka air tanahsampai kedalaman 7 m Gambar Pemberian beban merata 10 kn/m 2 Gambar Pemasangan Diaphragm Wall Gambar Penggalian sampai kedalaman 3.5 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 3.5 m Gambar Pemasangan tie back anchor pertama Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk pemasangan tie back anchor pertama Gambar Penggalian dan penurunan muka air tanah sampai kedalaman 7 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian dan penurunan muka air tanah sampai kedalaman 7 m Gambar Pemberian beban merata 10 kn/m 2 Gambar Pemasangan Diaphragm Wall

9 Gambar Penggalian sampai kedalaman 3.5 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian tanpa tie back anchor sampai kedalaman 3.5 m Gambar Pemasangan tie back anchor pertama Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk pemasangan tie back anchor pertama Gambar Penggalian dan penurunan muka air tanah sampai kedalaman 7 m Gambar Deformasi dan bending momen dinding untuk penggalian dan penurunan muka air tanahsampai kedalaman 7 m Gambar Garis keruntuhan undrained metode 1 Gambar Garis keruntuhan undrained metode 2 Gambar Garis keruntuhan kondisi drained

10 DAFTAR ISI Lembar Pengesahan ABSTRAK... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR NOTASI... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tujuan Ruang Lingkup Pembatasan Masalah Lokasi Studi Kasus Sistematika Pembahasan... 4 BAB II TINJAUAN LITERATUR 2.1. Konsep Tegangan Total dan Efektif Konsep Tegangan Total Konsep Tegangan Efektif Studi Parameter Tanah Penyelidikan Lapangan Standart Penetration Test (N-SPT) Sondir / Dutch Cone Penetration Test (DCPT) Pengujian Laboratorium Direct Shear Test Triaxial Test Unconfined Compression Test Tekanan Tanah Lateral Tekanan Tanah Dalam Keadaan Diam (At Rest) Tekanan Tanah Aktif... 31

11 Tekanan Tanah Pasif Dinding Penahan Tanah Jenis Dinding Penahan Tanah Dinding Penahan Tanah yang Digunakan Pelaksanaan Pekerjaan Dinding Diaphragm Dinding Pengarah Penggalian Panel Cairan Penstabil Penggalian Panel Pembesian Pengecoran Sambungan Antar Panel Angka Keamanan Angka Keamanan Akibat Heave Angka Keamanan Akibat Piping Deformasi Lateral Bidang Keruntuhan Tieback Anchor Jenis Tieback Anchor Spesifikasi Teknis Tieback Anchor Spasi Tieback Anchor Inklinasi Anchor Beban Desain Gaya Prategang Panjang Bonded Panjang Unbonded Panjang Total Tieback Anchor BAB III METODOLOGI 3.1. Pengumpulan Data Data Primer Data Sekunder Stratigrafi dan Analisis Profil Tanah yang Mewakili Stratigrafi Tanah... 63

12 Profil Tanah yang Mewakili Penentuan Parameter Tanah Desain Dinding Penahan Tanah BAB IV DASAR TEORI PLAXIS 4.1. Program Finite Element 2D yang Digunakan Model Mohr Coulomb Modulus Young (E) Angka Poisson (v) Kohesi (c) Sudut Geser (ϕ) Sudut Dilatansi (ψ) Permodelan Input General Settings Geometry Modelling Material Properties Mesh Generation Initial Condition Water Condition Kondisi Undrained Metode Metode Metode Kondisi Drained Tahap Perhitungan pada Program Plaxis General Calculation Setting Calculation Control Parameters Iterative Procedure Control Parameters Loading Input Load Multiplier Staged Construction phi-c Reduction (SF) Output Perhitungan PLAXIS Angka Keamanan PLAXIS... 87

13 BAB V STUDI KASUS 5.1. Gambaran Umum Analisis Parameter Tanah Lokasi Penyelidikan Tanah Stratigrafi dan Profil Tanah yang Mewakili Analisis Stratigrafi Tanah Analisis Profil Tanah yang Mewakili Penentuan Parameter Tanah Analisis Komponen Dinding Penahan Tanah Parameter Diaphragm Wall Parameter Tie Back Anchor Analisis Galian Analisis Galian tanpa Menggunakan Dinding Penahan Tanah Analisis Galian Menggunakan Dinding Penahan Tanah tanpa Tie Back Anchor Analisis Dinding Penahan Tanah dengan Tie Back Anchor Analisis dengan Kondisi UnDrained Analisis dengan Kondisi Drained Garis Keruntuhan Perhitungan Faktor Keamanan Akibat Heave BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA