Alternatif Perencanaan Dinding Penahan Tanah Underpass Mayjen Sungkono Surabaya

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1 No. 1 (2014) Alternatif Perencanaan Dinding Penahan Tanah Underpass Mayjen Sungkono Surabaya Didiet Adhytiya Suwarno Djoko Untung Jurusan S1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim Surabaya Indonesia soewarno@ce.its.ac.id djoko@ce.its.ac.id Abstrak Merujuk pada data derajat kejenuhan dan level of service simpang diketahui bahwa tingkat pelayanan persimpangan di Bundaran Satelit sudah masuk kategori buruk (Putra Adiyarta Harvian Eka 2013). Untuk mengatasi permasalahan tersebut Pemerintah Kota Surabaya akan merencanakan persimpangan tidak sebidang yang berada dibawah jalan lain seperti underpass. Pembangunan underpass akan dibangun sepanjang 437 meter terdiri dari empat lajur dua arah dengan kedalaman underpass sampai sedalam -7 meter di bawah muka tanah. Pada tengah bentang underpass terdapat konstruksi overpass yang cukup besar sehingga timbul masalah dalam hal penentuan sistem dinding penahan tanah dan lantai kendaraan serta tipe pondasi apa yang cocok untuk menahan keseluruhan konstruksi tersebut. Tugas akhir ini akan membahas bagaimana perencanaan dinding penahan tanah lantai kendaraan dan abutmen. Perencanaan dinding penahan tanah menggunakan alternatif dinding penahan tanah tipe diaphragm wall dan perencanaan eksisting dinding penahan tanah tipe secant pile. Hal ini dilakukan untuk menentukan alternatif perencanaan dinding penahan tanah yang paling tepat untuk underpass Mayjen Sungkono. Berdasarkan perhitungan kedalaman dinding penahan tanah untuk kedalaman galian -7m didapatkan sebesar 15m. Sedangkan kedalaman dinding untuk galian -3m didapatkan sebesar 65m. Perhitungan lantai kendaraan menggunakan perencanaan perkerasan lentur memiliki lapisan sub base setebal 34 cm (sirtu kelas B) lapisan base setebal 20 cm (batu pecah kelas A) dan lapisan surface setebal 95 cm (laston). Pada analisis perhitungan abutmen didapatkan dimensi abutmen dengan tinggi 83 m lebar 58 m dan panjangnya 276 m. Pondasi abutmen menggunakan pondasi tiang pancang dengan diameter 60 cm sedalam 16 m. Untuk biaya perencanaan dinding penahan tanah menggunakan diaphragm wall dibutuhkan biaya senilai Rp dan perencanaan eksisting dinding penahan tanah dengan menggunakan secant pile sebesar Rp Dari uraian diatas alternatif dinding penahan tanah yang dipilih untuk underpass adalah secant pile karena memiliki biaya yang lebih murah. Kata kunci: Underpass Diaphragm wall Secant pile perkerasan lentur Abutmen Pondasi tiang pancang. B I. PENDAHULUAN undaran Satelit merupakan salah satu kawasan di kota Surabaya yang mempunyai tingkat kepadatan lalu lintas yang tinggi. Untuk mengatasi permasalah tersebut perlu direncanakan suatu infrastruktur yang dapat mengurai kepadatan lalu lintas yaitu dengan membuat underpass. Hal-hal yang mempengaruhi desain konstruksi underpass yang berada di bawah tanah adalah karakteristik tanah dan lingkungan di sekitar lokasi proyek. Masalah akan lebih rumit apabila struktur bawah tanah ini diatasnya dibangun struktur overpass yang cukup besar. Sehingga timbul masalah dalam hal penentuan sistem dinding penahan tanah dan pelat lantai kendaraan serta tipe pondasi apa yang cocok untuk menahan keseluruhan struktur tersebut. Pembangunan underpass ini direncanakan akan mengubah fungsi dari bundaran bersinyal menjadi jalan bebas dari persimpangan. Underpass akan dibangun sepanjang 437 meter terdiri dari empat lajur dua arah dengan kedalaman underpass sampai sedalam -7 meter di bawah muka tanah. Awalnya telah direncanakan struktur underpass menggunakan konstruksi dinding penahan tanah menggunakan model secant pile. Kelemahan yang sangat mungkin terjadi pada dinding penahan tanah sistem secant pile adalah kebocoran air tanah pada bagian pile bentonite sehingga diperlukan adanya pekerjaan dinding pelapis tambahan untuk membuatnya kedap air. Metode alternatif dinding penahan tanah model diafragma wall merupakan salah satu alternatif yang dapat dilaksanakan pada kasus ini begitu juga dengan struktur lantai kendaraan dan sistem pondasi overpass yang dilakukan perencanaan ulang. Sehingga pada tugas akhir ini penulis bermaksud untuk mendesain ulang tiga komponen utama yang ada dalam desain underpass yaitu sistem dinding penahan tanah struktur lantai kendaraan dan sistem pondasi underpass. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Perhitungan Dinding Penahan Tanah 3000 D q = 1 t/m2 Gambar 1 Parameter tanah =1.743 t/m3 C = 1.24 t/m2 Ø = 0 =1.758 t/m3 C = 0.46 t/m2 Ø = 19 Menghitung koefisien tekanan tanah aktif dan pasif: Ka = (1) Kp = (2) Menentukan tekanan tanah aktif dan pasif dengan persamaan: P = q x K (akibat beban terbagi rata) P = K x ɣ x h (akibat beban tanah) P = 2 x c x (akibat kohesi tanah) q = beban terbagi rata K = koefisien tekanan tanah ɣ = gamma tanah

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1 No. 1 (2014) h = kedalaman c = cohesive Menentukan kedalaman (D) dinding: M 0 = 0 (apabila tanpa angkur) M T = 0 (apabila dengan angkur) M = ad 3 + bd 2 + cd + d = 0 Mencari gaya angkur: F x = 0 T = E A- E p B. Lantai Kendaraan 1. Lalu lintas rencana LHR n = LHR m (1 x i) n LHRn = LHR pada tahun yang ingin ditinjau LHRm = LHR pada tahun yang diketahui i = angka pertumbuhan lalu lintas n = selisih tahun - Lintas ekivalen permulaan (LEP) LEP = (3) - Lintas ekivalen akhir (LEA) LEA = (1 + ) (4) - Lintas ekivalen tengah (LET) LET = (5) - Lintas ekivalen rencana (LER) LER = LET x FP (6) FP = i = perkembangan lalu lintas j = jenis kendaraan LHR = lalu lintas harian rata-rata UR = usia rencana (tahun) FP = faktor penyesuaian 2. Indeks tebal perkerasan ITP = a 1.D 1 + a 2.D 2 + q 3.D 3 (7) ITP = indeks tebal perkerasan a = koefisien lapisan D = tebal lapisan (cm) C. Abutmen Beberapa analisis untuk kontrol stabilitas abutmen antara lain: - Kontrol geser F. Dimana : F = 15 f = Koefesien gesek antara beton dengan tanah w = Beban vertikal yang bekerja pada dinding yaitu berat sendiri abutmen berat tanah dan beban struktur bangunan atas - Kontrol guling Kontrol guling = 15 (9) - Kontrol daya dukung q L SF= > 3 (10) q adm Bila salah satu syarat diatas tidak terpenuhi maka dilanjutkan kepada perencanaan pondasi tiang. D. Pondasi Tiang Pancang Untuk perhitungan daya dukung tiang dari hasil SPT menggunakan rumus Luciano Decourt seperti dibawah ini: Q ult = K.Np.Ap+(Ns/3+1).As (11) (8) Qd = Qult/SF ; 2 Dimana : Q ult = Daya dukung tiang ultimate ( ton ) Qd = Daya dukung tiang ijin Angka keamanan K = Koefesien karakteristik tanah Np = Nilai rata-rata SPT (N) sepenjang 4D daitas s/d 4D dibawah ujung tiang Ap = Luas penampang diujung tiang Ns = Nilai rata-rata N sepanjang tiang dengan nilai 3 N 50 As = Luas selimut tiang III. METODE PENELITIAN Sistematika metode penelitian apabila dibuat dalam diagram alir dapat dilihat pada gambar 3.1 di bawah ini. Not Merencananakan dinding penahan tanah tipe Diafragma Wall Analisis kedalaman dinding cek stabilitas hydrodynamic dan heave perencanaan angkur perencanaan penulangan Perencanaan dinding penahan tanah Mulai 1. Data Preliminary Design 2. Data Penyelidikan Tanah Studi Literatur : 1. Jurnal 2. Peraturan 3. Text Book 4. Website Menentukan perencanaan alternatif konstruksi underpass Merencanakan dinding penahan tanah tipe Secant Pile Analisa penulangan Dipilih alternatif Dinding Penahan Tanah sesuai dengan aspek : 1. Kekuatan 2. Efisiensi pelaksanaan 3. Ekonomis Selesai Not Metode Pelaksanaan & Analisis Biaya Kesimpulan & saran Merencanakan lantai kendaraan Analisa volume kendaraan perencanaan daya dukung tanah perencanaan tebal perkerasan Gambar 2 Diagram alir IV. ANALISIS DATA Perencanaan lantai kendaraan dan pondasi abutment Not Merencanakan pondasi abutment Cek stabilitas terhadap guling geser daya dukung Not Perencanaan pondasi tiang pancang Cek stabilitas Dan kontrol perencanaan penulangan Data tanah yang digunakan adalah pendekatan dari hasil penyelidikan tanah berupa Standard Penetration Test (SPT) oleh Laboratorium Mekanika Tanah ITS - Surabaya di Jalan Mayjen Sungkono. Tabel 1 Rekapitulasi parameter tanah Kedalaman ɤsat ɤt ɤd Ø Cu C Deskripsi N (m) (t/m 3 ) (t/m 3 ) (t/m 3 ) ( ) (t/m 2 ) (t/m 2 ) Lapis 1 Lempung SOFT Lapis 2 Lempung berlanau MEDIUM Lapis 3 Pasir berlanau berlempung MEDIUM Lapis 4 Pasir berlanau padat VERY DENSE Lapis 5 Pasir berlanau berlempung HARD Lapis 6 Lempung berlanau STIFF Lapis 7 Lempung STIFF

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1 No. 1 (2014) Tabel 3 Perhitungan momen (kedalaman -3m tanpa angkur) Besar tekanan Jarak ke Gaya (t/m 2 Momen ) titik 0 Ea1 1-3-d -3-d Gambar 3 Site plan underpass Mayjen Sungkono V. PERENCANAAN DINDING PENAHAN TANAH A. Perencanaan Dinding Diafragma Tabel 2 Perhitungan momen (kedalaman -7m dengan angkur) Gaya D = 4397m x 12 (SF) = 5276m + 7m = 12276m = 13m - Kontrol hydrodynamic Dc < 7129m 8m (dipakai D = Dc) - Kontrol heaving = 2894 > Ok. - Gaya dalam Perhitungan gaya dalam menggunakan program bantu SAP2000. Output yang didapatkan adalah sebagai berikut: Momen maksimum = ton.m Gaya geser maksimum = ton Defleksi = mm - Perhitungan gaya dimensi dan posisi angkur Ea - Ep T= 0 = T = 9784 ton 1200 = Besar tekanan (t/m 2 ) Jarak ke titik T Ea Ea Ea Ea Ea5 0580d 05d+5 029d 2 +29d Ea Ea Ea Ea Ea d 05d d d Ea Ea Ea Ea d d d d 2 Eaw Ep1 1905d d d d 2 d = cm (digunakan diameter minimum = 16cm) Pu = x 05 x 5 x (0750 x 6) x 0619 x tan 21 o = ton Pu = 19595/2 = 9780 ton > T = 978 ton... Ok M Momen -0928d d d Ea d d Ea3 0593d -05d -0297d 2 Ea d d Ea d d Ea6 07d -05d -035d 2 Ea d d Ea8 1101d -05d -0551d 2 Ea9 0521d2-0333d -0173d 3 Eaw d d Ep d d Ep2 1526d 05d 0763d 2 Ep3 154d2 0333d 0513d 3 Ep4 1653d 05+05d d 2 M 034d d 2-885d D = 5226m x 12 (SF) = 6271m + 3m = 9271m = 95m - Kontrol hydrodynamic Dc < 4739m 5m (tetap dipakai D) - Kontrol heaving = 3041 > Ok. - Gaya dalam Perhitungan gaya dalam menggunakan program bantu SAP2000. Output yang didapatkan adalah sebagai berikut: Momen maksimum = ton.m Gaya geser maksimum = ton Defleksi = mm Penulangan Dinding Diafragma - Mutu beton (f c) = 30 Mpa - Mutu baja (fy) = 400 Mpa - Mmax = tm - Tebal dinding diafragma = 600 mm - Diameter tulangan utama = 32 mm - Diameter tulangan bagi = 19 mm - Selimut beton = 60 mm - Tulangan utama D (As = mm 2 ) - Tulangan bagi Ø (As = mm 2 ) - Tulangan geser Ø19 B. Perencanaan Secant Pile Dinding penahan tanah menggunakan secant pile merupakan perencanaan existing dari proyek underpass Mayjen Sungkono yang akan digunakan sebagai bahan analisis perbandingan. Struktur ini merupakan kombinasi antara penggunaan beton bore pile dengan beton bentonite tanpa tulangan. Penulangan bore pile - Mutu beton (f c) = 30 Mpa - Mutu baja (fy) = 400 Mpa - Mmax = tm - Diameter bore pile = 600 mm - Diameter tulangan utama = 32 mm - Diameter tulangan geser = 19 mm - Tulangan utama 8D 32 (As = mm 2 ) - Tulangan geser Ø19 120

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1 No. 1 (2014) C. Perencanaan Retaining Wall Beton Bertulang Untuk ketinggian konstruksi galian kurang dari 3 meter direncanakan dengan retaining wall beton bertulang agar dapat meminimalkan pemakaian dinding diafragma atau secant pile pada ketinggian tersebut W1 W3 timb = 1.8 t/m3 Ø = 30 B. Perencanaan Abutmen - Analisis Parameter tanah Abutmen adalah bangunan yang digunakan sebagai pondasi jembatan/flyover. Dalam perencanaan ini abutmen akan direncanakan untuk pondasi overpass dengan bentang 17m dan menahan beban timbunan setinggi 83m. Tanah urugan timb = 18 t/m3 C = 0 Ø = 30 q = 1 t/m W2 P Gambar 4 Tekanan tanah pada dinding penahan tanah beton bertulang - Kontrol guling = 2694 > Ok. - Kontrol geser = 15 > Ok. - Kontrol daya dukung 7084 t/m t/m... Ok VI. PERENCANAAN LANTAI KENDARAAN DAN ABTMEN A. Perencanaan Lantai Kendaraan Lapisan permukaan : laston (a 1) = 040 Lapisan pondasi atas : batu pecah kelas A (a 2) = 014 Lapisan pondasi bawah : sirtu kelas B (a 3) = 012 Maka ITP = a 1.D 1 + a 2.D 2 + q 3.D 3 sehingga diperoleh: - Tebal lapisan permukaan (surface course) menggunakan Laston D 1: ITP = a 1 x D 1 37 = 04 x D 1 D 1 = 37 / 04 = 925 cm = 95 cm - Tebal lapisan pondasi atas (base course) menggunakan batu pecah (kelas A) D 2: ITP = a 1 x D 1 + a 2 x D 2 44 = 04 x x D 2 D 2 = 5 cm dipakai tebal minimum = 20 cm - Tebal lapisan pondasi bawah (sub base course) menggunakan sirtu (kelas B) D 3: ITP = a 1 x D 1 + a 2 x D 2 + a 3 x D 3 84 = 04 x x x D 3 D 3 = 3333 cm = 34 cm LASTON BATU PECAH (kelas A) SIRTU (kelas B) CBR 44 Gambar 5 Lapisan perkerasan A Gambar 6 Desain abutmen Berikut ini adalah beban-beban yang terjadi: No. 1 Aksi tetap Beban Tabel 4. Beban-beban yang bekerja Kombinasi Pembebanan sesuai dengan SNI T seperti dibawah ini : Tabel 5. Kombinasi pembebanan Dari kombinasi tersebut didapatkan kombinasi lima yang memiliki nilai paling besar. 7 V Hx Hy Jarak (m) Mx My (ton) (ton) (ton) x z (ton.m) (ton.m) a Beban mati b Tekanan tanah Aksi transien a Beban hidup b Gaya rem c Beban pejalan kaki 918 d Beban angin e Beban gesekan a Aksi lain beban gempa b Tekanan tanah (gempa) c Beban pelaksanaan No. Beban Kombinasi beban Aksi tetap a Beban mati x x x x x b Tekanan tanah x x x x x x 2 a Aksi transien Beban hidup x b Gaya rem x c Beban pejalan kaki x d Beban angin 0 0 x 0 e Beban gesekan Aksi lain a beban gempa x b Tekanan tanah (gempa) x c Beban pelaksanaan x B

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1 No. 1 (2014) No. Beban Tabel 6. Kombinasi pembebanan 5 - Kontrol kestabilan abutmen Kontrol terhadap guling Σ M penahan 15 Σ M guling = Ok Kontrol terahdap daya dukung = = Ok. Kontrol terhadap geser W. tgδ 15 P tg 24 = Not Maka diperlukan untuk menggunakan pondasi tiang pancang - Perhitungan tiang pancang Direncanakan pondasi tiang menggunakan tiang pancang Ø 60 cm dengan konfigurasi 3 x 10 dan jarak antar tiang (s) adalah 2 m V Hx Hy Mx My (ton) (ton) (ton) (ton.m) (ton.m) 1 Aksi tetap a Beban mati Aksi lain a beban gempa b Tekanan tanah akibat gempa Jumlah η = 1 θ ] = 0701 Perhitungan beban vertikal ekivalen pada kepala tiang (poer) adalah sebagai berikut :.. Pv = ± ± didapat P max = ton dan P min = ton Perhitungan Daya dukung pada pondasi tiang menggunakan rumus Luciano decourt dengan kedalaman rencana 16m. Qult = K.Np.Ap + ( +1).As Q ult = ton Kontrol ijin tekan tiang pancang : Qall Pmax x ton ton ton... Ok. Daya dukung tarik pancang Qs Pmin ton ton... Ok. - Penulangan poer dan dinding abutmen Untuk perencanaan pilecap direncanakan berdasarkan Mmax. f c = 30 Mpa fy = 400 Mpa Mu = 10 x Pmax x dx = 10 x x 15 = ton.m Tebal Pelat = 08 m Diameter tulangan utama = 32 mm Diameter tulangan bagi = 22 mm Selimut Beton = 50 mm Tulangan utama D (As = mm 2 ) Tulangan bagi Ø (As = mm 2 ) Untuk perencanaan dinding abutmen direncanakan berdasarkan momen maksimum yg terjadi My max = ton.m maka akan direncanakan tulangan abutmen sebagai berikut: Mmax = ton.m Tebal dinding abutmen = 800 mm Diameter tulangan utama = 32 mm Diameter tulangan bagi = 22 mm Selimut Beton = 50 mm Tulangan utama D (As = mm 2 ) Tulangan bagi Ø (As = mm 2 ) VII. METODE PELAKSANAAN DAN ANALISIS BIAYA A. Metode Pelaksanaan Metode pelaksanaan secant pile Gambar 8 Pengecoran awal 1200 Gambar 7 Konfigurasi tiang pancang Koefesien efesiensi menggunakan perumusan dari Converse- Labarre : Gambar 9 Hasil akhir pengecoran

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1 No. 1 (2014) Metode pelaksanaan dinding diafragma Gambar 10 Tahapan pelaksanaan dinding diafragma B. Analisis Biaya Analisis harga satuan pekerjaan ini didasarkan pada satuan material upah dan sewa alat berat di Kota Surabaya tahun Maka didapatkan harga pekerjaan dinding penahan tanah seperti dibawah ini: Tabel 7. Rekap analisis biaya No. Rekap pekerjaan Total Total+PPn 10% (Rp) (Rp) I Pekerjaan dinding penahan tanah menggunakan dinding diafragma II Pekerjaan dinding penahan tanah menggunakan secant pile VIII. PENUTUP A. Keseimpulan Dari hasil perhitungan dan analisis data dengan mengacu pada dasar teori maka dapat ditarik kesimpulan bahwa: - Perencanaan diaphragm wall Kedalaman dinding untuk kedalaman galian -7m didapatkan sebesar 15m. Sedangkan kedalaman dinding untuk galian -3m didapatkan sebesar 95m. Penampang batang tarik angkur menggunakan diameter 8cm. Tulangan utama dinding menggunakan D Tulangan bagi menggunakan Ø19 260mm. Sedangkan tulangan geser memakai tulangan Ø19 - Perencanaan secant pile Tulangan utama bored pile menggunakan 8D 32mm. Sedangkan tulangan geser diapakai tulangan Ø19 120mm - Perencanaan lantai kendaraan Pada perencanaan lantai kendaraan direncanakan dengan menggunakan perkerasan lentur dan didapatkan: Tebal surface menggunakan laston setebal 95cm Tebal base menggunakan batu pecah kelas A setebal 20cm Tebal sub base menggunakan sirtu kelas B setebal 34cm - Perencanaan abutmen Dimensi abutmen yang direncanakan memiliki tinggi 83m lebar 58m dan panjang 276m. Pondasi yang direncanakan pada abutmen ini adalah pondasi tiang pancang dengan diameter 60cm yang berjumlah 30 buah dengan konfigurasi 3 x 10 dan kedalaman pondasi 16m. Tulangan pada poer arah memanjang menggunakan Ø22 250mm dan melintang menggunakan D32 200mm. Tulangan pada dinding abutmen arah memanjang menggunakan Ø22 250mm dan melintang menggunakan D32 150mm. - Analisis biaya Biaya yang dibutuhkan untuk pekerjaan dinding penahan tanah menggunakan dinding diafragma senilai Rp sedangkan total biaya pekerjaan dinding pehanan tanah menggunakan secant pile senilai Rp Pemilihan alternatif dinding penahan tanah Alternatif dinding penahan tanah yang dipilih untuk underpass adalah secant pile karena memiliki biaya yang lebih murah tetapi faktor lain yang juga berpengaruh selain faktor biaya yang murah yakni faktor kekuatan serta faktor kemudahan pelaksanaan yang dapat dijadikan pertimbangan lain dalam penentuan alternatif. B. Saran Saran penulis terkait penelitian ini adalah sebagai berikut: - Untuk melakukan analisis perencanaan dibutuhkan data-data yang akurat sehingga hasil yang didapat sesuai dengan yang diinginkan. - Item pekerjaan yang tidak ada pada daftar harga satuan pokok kegiatan sebaiknya sebaiknya dibuat dengan lebih terperinci agar diketahui harga pekerjaan yang sesuai seperti pekerjaan di lapangan. DAFTAR PUSTAKA [1] Bowles J.E. (1988). Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1 dan 2. Jakarta: Erlangga [2] Das Braja M Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I.Jakarta : Erlangga [3] Das Braja M Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid II.Jakarta : Erlangga [4] Das Braja M Principles of Foundation Engineering. PWS-KENT Publishing Company [5] Hendarsin Shirley L Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya. Bandung: Politeknik Negeri Bandung [6] Putra Adiyarta Harvian Eka Putra Kajian Lalu Lintas Persimpangan Tak Sebidang di Bundaran Satelit Surabaya. Surabaya : Teknik Sipil FTSP - Institut Teknologi Sepuluh Nopember [7] RSNI T Standar Pembebanan untuk Jembatan. Departeman PU Bina Marga [8] Untung Djoko Rekayasa Pondasi dan Timbunan (Pondasi Dalam). Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember [9] Wahyudi Herman Daya Dukung Pondasi Dalam. Jurusan Teknik Sipil dan perencanaan ITS [10] Wahyudi Herman Daya Dukung Pondasi Dangkal. Jurusan Teknik Sipil dan perencanaan ITS