JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 1 Perencanaan Diaphragm Wall untuk Basement Apartemen The East Tower Essence on Darmawangsa Nurfrida Nashira R., Indrasurya B. Mochtar, Musta in Arif Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: indrasurya@ce.its.ac.id Abstrak Dalam perencanaan pembangunan sebuah gedung apartemen, diperlukan lahan parkir yang cukup luas. Namun, penggunaan lahan secara horizontal tidak memungkinkan karena keterbatasan lahan. Oleh karena itu, dibutuhkan solusi berupa pembangunan secara vertikal ke atas maupun ke bawah tanah berupa penggunaan basement untuk hal tersebut.hal inilah yang juga menjadi permasalahan bagi pembangunan apartemen The Essence on Dharmawangsa. Dalam perencanaan awal, akan dibangun 5 tower apartemen secara bertahap. Pada pembangunan tahap awal, yaitu The South, dibangun apartemen setinggi 36 lantai dengan lantai basement sedalam 10,7 meter. Namun, ternyata kebutuhan lahan parkir tersebut masih kurang mencukupi bagi penghuni dan pengunjung apartemen. Sehingga, untuk pembangunan tahap kedua yaitu The East, akan dibangun dengan jumlah lantai yang sama namun dilakukan penambahan lantai basement 3 lantai sehingga kedalamannya menjadi 13,5 meter untuk mengakomodasi kebutuhan lahan parkir untuk The East dan The South. Tujuan utama dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah untuk merencanakan pembangunan dinding diafragma dari basement Apartement The East Essenece on Darmawangsa ini. Dari desain yang dilakukan, diperoleh ketebalan dinding 0,8 m dengan kedalaman 30 m. Adapun metode konstruksi yang dipakai adalah Top-down Construction. Dimana pembangunan pelat lantai dimulai dari lantai dasar ke bawah hingga lanta basement 3. Penggalian dilakukan secara bertahap dengan pelat lantai sebagai strut. Kata Kunci : basement, diaphragm wall, top down construction I. PENDAHULUAN embangunan Apartemen Essence on Darmawangsa Pterdiri dari beberapa tower. Pembangunan tower pertama yaitu The South Tower menggunakan 1 lantai semi-basement dan lantai basement sebagai lahan parkir. Namun, hal ini dirasa belum mencukupi kebutuhan lahan parkir bagi pengguna dan pengunjung apartemen. Oleh karena itu, pada pembangunan tahap kedua yaitu The East Tower, penggunaan lantai basement ditambah menjadi 1 lantai semi-basement dan 3 lantai basement. Untuk perencanaan basement tersebut, diperlukan struktur yang bisa menahan gedung setinggi 36 lantai tersebut dan menjadi dinding penahan tanah bagi basement sedalam 13,9 meter. Sehingga perlu diperhatikan aspek geoteknik mengenai konstruksi dinding penahan tanah dan aspek strukturnya. Konstruksi dinding penahan tanah ini digunakan untuk menjaga kestabilan tanah dan mencegah keruntuhan tanah di samping basement tersebut. Diaphragm wall merupakan salah satu jenis dinding penahan tanah yang telah digunakan sebagai elemen struktural utama suatu bangunan. II. METODOLOGI Metodologi Tugas Akhir ini yaitu perencanaan diaphragm wall basement apartement East Tower terdiri dari beberapa tahap antara lain pengumpulan data data gambar denah basement dan struktur atas apartement East Tower, data tanah, serta data perhitungan struktur gedung apartemen East Tower. Kemudian dilakukan analisa data tanah dengan beberapa tabel korelasi yang tercantum pada Tugas Akhir Penulis [1] dan asumsi pembebanan yang terjadi antara lain beban mati (berat struktur secara komplit dan tekanan tanah) serta beban hidup dari kendaraan yang lewat di sekitar basement diasumsikan 1 t/m. Preliminary desain Diaphragm Wall berdasarkan asumsi pembebanan I, dapat diketahui asumsi awal dimensi dan kedalaman Diaphragm Wall. Lalu dilakukan empat tahap pembebanan dan kontrol bukaan untuk tiap kedalaman bukaan 4,5 m, 7,5 m, 10,5 m, dan 13,5 m. Setelah didesain melalui empat tahapan bukaan, dilakukan kontrol akhir Diaphragm Wall yaitu kontrol lendutan, momen yang terjadi, kontrol uplift pressure serta bearing capacity. Membuat metode konstruksi untuk pembangunan dinding penahan tanah basement ini. Kemudian menuangkan hasil perencanaan ke dalam bentuk gambar menggunakan program autocad. Langkah akhir adalah membuat kesimpulan dan saran sebagai penutup dari Tugas Akhir. Penjelasan lengkap tentang Metodologi dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis [1]. III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data dan Analisa Parameter Tanah Data Tanah Terdapat 3 borehole yang tersedia yaitu BH-4, BH-5, dan BH-6. Gambar Plot NSPT dan versus kedalaman tanah serta profil tanah terdapat pada [1]. Data tanah tersebut terangkum dalam Tabel 1 di bawah ini:
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 Tabel 1. Rangkuman Data Tanah dari Hasil SPT KEDALAMAN JENIS TANAH NILAI SPT RATA-RATA 0-10 m Lempung berlanau 4 10-1 m Lanau berlempung 15 1-17 m Lanau berlempung 5 17-39 m Pasir berkerikil >50 39-55 m Lempung / Lanau 3 Analisa Parameter Tanah dapat dilihat pada [1]. Data tersebut terangkum pada Tabel 3. B. Analisa Data Pembebanan Beban yang bekerja pada Diaphragm Wall terdiri dari jenis yaitu: a. Beban luar : berupa beban yang bekerja pada Diaphragm Wall yang berasal dari luar akibat proses konstruksi yang diasumsikan berupa beban lalu-lintas dan alatalat berat yang bekerja sebesar 1 t/m. b. Beban dalam : berupa beban yang bekerja pada Diaphragm Wall yang berasal dari dalam tanah berupa tegangan tanah aktif dan pasif serta tegangan air tanah. C. Perencanaan Dinding Diafragma Umum Pada perhitungan dinding diafragma, asumsi untuk tekanan tanah arah horizontal baik pada kondisi aktif maupun pasif umumnya yang digunakan adalah pada kondisi maksimum. Padahal, pada kenyataan di lapangan, kondisi maksimum pada tekanan arah horizontal tersebut belum tentu terjadi, terutama pada kondisi pasif. Hal ini disebabkan oleh adanya kaitan antara tekanan tanah arah horizontal dengan defleksi yang terjadi, seperti digambarkan oleh [] pada Gambar berikut: Gambar. Koefisien tanah dengan harga maksimum dan minimum dibandingkan dengan defleksi Asumsi Pembebanan Tanah Horizontal Untuk mencari pendekatan defleksi yang terjadi sehingga mendekati kondisi asli, digunakan asumsi tekanan tanah horizontal dengan rumus: '. K + k hi vi oi s. dimana: hi Tegangan efektif arah horizontal pada tiap kedalaman vi Tegangan efektif arah vertikal pada tiap kedalaman K oi Koefisien tanah lateral pada kondisi at rest ks Konstanta Spring yang nilainya berdasarkan pada jenis tanah (Modulus of soil reaction) (t/m 3 ) x Asumsi defleksi arah lateral, bernilai positif (+) apabila dinding mendorong menuju arah tanah, sebaliknya bernilai negative (-) apabila dinding menjauhi tanah. Untuk korelasi antara jenis tanah dan besarnya nilai konstanta spring dapat dilihat pada [3]. Data tersebut terangkum dalam Tabel. Tabel. Rangkuman Konstanta Spring untuk Tiap Lapisan Tanah Kedalaman q c (kg/cm ) q c (kpa) x Konsistensi Tanah Kepadatan Tanah k s (t/m 3 ) 0-10 5 500 Lunak (soft) 3600 10-1 0 000 Kaku (stiff) > 4800 1-17 30 3000 17-39 Sangat Kaku (very stiff) Sangat padat (very dense) > 4800 1800 39-55 >40 4000 Keras (hard) > 4800 Tegangan tanah arah horizontal memiliki nilai maksimum dan nilai minimum yang diasumsikan merupakan tegangan tanah pada saat kondisi aktif dan pasif. Besarnya tegangan arah horizontal pada kondisi aktif dan kondisi pasif dapat diketahui dengan rumus [4]: Tabel 3. Rangkuman Data Tanah Kedalaman Jenis Tanah N SPT rata Perkiraan Harga ɸ ( 0 ) γsat (t/m 3 ) γunsa t (t/m 3 ) Rd Kondisi Kepadatan Cu q c ν E s Konsistensi 0-10 Lempung berlanau 4 0 1,6 1,3,5 50 0,3 00 Lunak (soft) 10-1 Lanau berlempung 15 0 1,8 1,6 10 00 0,3 700 Kaku (stiff) 1-17 Lanau berlempung 5 0,0 1,8 16,7 300 0,3 3000 Sangat Kaku (very stiff) 17-39 Pasir berkerikil >50 41,5,0 90% Sangat rapat 0, 8000 - (very dense) 39-55 Lempung / Lanau 3 40,0 1,8 >0 >400 0,35 700 Keras (hard)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 3 Tegangan tanah arah horizontal pada kondisi aktif: h min i ' vi.k c Tegangan tanah arah horizontal pada kondisi pasif: h max i ' vi.k pi c K pi Maka untuk mendapatkan asumsi defleksi dinding diafragma yang mendekati defleksi dinding pada kondisi asli, harus diperhitungkan besarnya tegangan horizontal di setiap titik yang mempunyai batasan sebagai berikut: a. h < h min, maka h h min b. h > h max, maka h h max Dengan asumsi defleksi yang telah ditentukan, maka dapat diketahui pendekatan tegangan arah horizontal pada tiap titik dinding diafragma yang mendekati kondisi aslinya. Asumsi defleksi yang terjadi pada titik regangannya tidak boleh melebihi 0,0015 m [5]. Tahap Perhitungan Dinding Diafragma Langkah pengerjaan untuk mencari tegangan arah horizontal tiap titik terbagi menjadi tahap sebelum konstruksi dan tahap sesudah konstruksi, berikut ini adalah kondisi sebelum konstruksi dimana dengan adanya sheet pile menyebabkan tidak adanya tekanan air di bagian luar dari dinding sebagai berikut: a. Kondisi A : kondisi galian mencapai kedalaman 4.5 m dan pada elevasi 0 m diberi penyangga berupa pelat lantai. b. Kondisi B : kondisi galian mencapai kedalaman 7.5 m dan pada elevasi 0 m dan 4.5 m diberi penyangga berupa pelat lantai. c. Kondisi C : kondisi galian mencapai kedalaman 10.5 m dan pada elevasi 0 m, 4.5 m, dan 7,5 m diberi penyangga berupa pelat lantai. d. Kondisi D : kondisi galian mencapai kedalaman 13.5 m dan pada elevasi 0 m, 4.5 m, 7,5 m,dan 10.5 m diberi penyangga berupa pelat lantai. Langkah perhitungan detail dapat dilihat pada [1]. Hasil akhir perhitungan pada kondisi D adalah sebagai berikut: ai K ai Kedalaman Kedalaman Asumsi Defleksi Awal Kondisi D Defleksi 0 0.0001 0.000 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0 5 10 15 0 5 30 35 40 45 Gambar 3. Asumsi Defleksi Awal Kondisi D Asumsi Defleksi Akhir Kondisi D Defleksi 0 0.0001 0.000 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0 5 10 15 0 5 30 35 40 45 Gambar 4. Asumsi Defleksi Akhir Kondisi D
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 4 Tabel 4. Hasil cek regangan dinding diafragma pada Kondisi D (tebal dinding 0,8 m) KEDALAMAN DEFLEKSI REGANGAN REGANGAN IJIN KONTROL 0 0 0.00008 0.0015 OK 0.5 0.00004 0.000079 0.0015 OK 1.5 0.000119 0.000076 0.0015 OK.5 0.000195 0.00007 0.0015 OK 3.5 0.00067 0.000071 0.0015 OK 4.5 0.000338 0.000064 0.0015 OK 5.5 0.00040 0.0000454 0.0015 OK 6.5 0.000447 0.0000454 0.0015 OK 7.5 0.000493 4.54E-05 0.0015 OK 8.5 0.000538 0.0000454 0.0015 OK 9.5 0.000584 0.0000454 0.0015 OK 10.5 0.00069 0.000031 0.0015 OK 11.5 0.00066 0.00001 0.0015 OK 1.5 0.00067-1E-05 0.0015 OK 13.5 0.00066-0.000036 0.0015 OK 14.5 0.00066-5.7E-05 0.0015 OK 15.5 0.000569-7.3E-05 0.0015 OK 16.5 0.000496-0.000083 0.0015 OK 17.5 0.000413-0.000079 0.0015 OK 18.5 0.000334-0.000068 0.0015 OK 19.5 0.00066-0.000055 0.0015 OK 0.5 0.00011-0.000038 0.0015 OK 1.5 0.000173-0.00004 0.0015 OK.5 0.000149-0.000013 0.0015 OK 3.5 0.000136-4E-06 0.0015 OK 4.5 0.00013 1E-06 0.0015 OK 5.5 0.000133 5E-06 0.0015 OK 6.5 0.000138 6E-06 0.0015 OK 7.5 0.000144 7E-06 0.0015 OK 8.5 0.000151 5E-06 0.0015 OK 9.5 0.000156 E-06 0.0015 OK 30.5 0.000158 -E-06 0.0015 OK 31.5 0.000156-7E-06 0.0015 OK 3.5 0.000149-0.000014 0.0015 OK 33.5 0.000135-0.0000 0.0015 OK 34.5 0.000115-0.00006 0.0015 OK 35.5 0.000089-0.000031 0.0015 OK 36.5 0.000058-0.000031 0.0015 OK 37.5 0.00007-0.000068 0.0015 OK 38.5 4.73E-06-0.000009464 0.0015 OK 39 0 0 0.0015 OK Tabel 5. Hasil perhitungan gaya total dinding diafragma pada Kondisi D (tebal dinding 0,8 m) KEDALAMAN ' h final aktif ' h final pasif ' h final Momen final (t/m') (t/m') (t/m') (tm) 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.5 1.35 0.000 1.35-1.89 1.5 1.805 0.000 1.805 -.777.5.375 0.000.375 -.888 3.5.945 0.000.945-1.34 4.5 3.515 0.000 3.515-5.350 5.5 4.085 0.000 4.085-7.078 6.5 4.655 0.000 4.655-6.169 7.5 5.5 0.000 5.5-6.590 8.5 5.795 0.000 5.795-3.617 9.5 6.365 0.000 6.365 3.170 10.5 7.030 0.380 6.650-8.738 11.5 7.790 1.140 6.650-16.636 1.5 8.645 1.995 6.650-19.915 13.5 9.595.945 6.650-1.008 14.5 10.545 3.895 6.650-18.863 15.5 11.495 4.845 6.650-14.569 16.5 1.445 5.795 6.650-7.583 17.5.960.131 0.88.797 18.5 3.30.513 0.716 9.159 19.5 3.500.895 0.604 1.399 0.5 6.43 3.77.965 13.79 1.5 6.690 3.660 3.030 1.107.5 7.137 4.04 3.095-5.517 3.5 7.584 4.44 3.160 9.941 4.5 8.031 4.806 3.5 7.48 5.5 8.478 5.188 3.90 5.138 6.5 8.95 5.570 3.355 3.096 7.5 9.37 5.95 3.40 1.393 8.5 9.80 6.334 3.485-0.04 9.5 10.67 6.717 3.550-1.51 30.5 10.714 7.099 3.615 -.383 31.5 11.161 7.481 3.680-3.477 3.5 11.608 7.863 3.745-4.5 33.5 1.055 8.45 3.810-5.401 34.5 1.50 8.67 3.875-5.869 35.5 1.949 9.009 3.940-3.767 36.5 13.397 9.391 4.005 0.14 37.5 13.844 9.774 4.070 7.007 38.5 14.91 10.156 4.135 17.73 Gambar 5. Momen yang bekerja pada Kondisi D (dalam tm) Perhitungan Daya Dukung Dinding Diafragma Perhitungan daya dukung dinding diafragma menggunakan rumusan berdasarkan [6] sebagai berikut: Qu Qp + Qs Dimana : Qu Beban total Qp Beban yang terjadi pada ujung pondasi Qs Beban yang terjadi akibat friksi dengan tanah Berdasarkan perhitungan tersebut, didapatkan Qu dinding dengan ketebalan 0,8 m dan kedalaman 30 m adalah 1167.67 serta gaya yang bekerja sebesar 454 ton, maka didapatkan safety factor: Perhitungan Tulangan Mutu beton (f c) : 30 MPa Mutu baja (fy) : 400 MPa β 0.8 ρ bal Qu SF P 1167.67.57 454 0.85. fc'. β 600 fy 600 + fy 0.85.30.0.85 600 0. 033 400 600 + 400 ρ max 0,75 x ρ bal 0,75 x 0,033 0,0475
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 5 ρ min fc' 4 fy ρ susut 0.0018 30 4 400 fy 0.85 fc 0.0034 400 0.85 300 faktor suhu m 15. 6863 Perhitungan penulangan pelat arah X pada tumpuan sama dengan pada lapangan namun letak tulangan tariknya berbeda. Pada derah lapangan, letak tulangan tarik di bawah sedangkan pada daerah tumpuan, letak tulangan tariknya berada di atas. Tulangan direncanakan menggunakan Ø4 mm (As 45.389 mm ) Penulangan Arah X Mu 48.46.675,4 Nmm b 800 mm decking 0mm dx t decking 0.5 d tul. 1000 0 0.5.4 968 mm Mu φ. B. dx 4846675.4 0.5 800 968 Rn 0.663 ρ 1. Rn. m 1.0,663.15,86 m fy 1 1 1,68x10-3 15.86 400 Syarat : ρ min < ρ perlu < ρ maks, maka dipakai ρ min As perlu ρ. b. d 0.0034 x 1000 x 968 391. mm Dipasang tulangan Ø4 mm 15 (As 3619.114 mm ) Kontrol Kekuatan ρ As pakai b d As fy 0.85 f ' c b 3619.114 3.739 10 1000 968 3619.114 400 0.85 30 1000 3 > ρ min... ok a 56. 77 Mu ØAs.fy a d 0.8 x 3619.114 x 400 (968-56.77/) 1.088.183.616 Nmm > MIx 48.46.675,4 Nmm (ok) Tulangan tersebut mengalami leleh pada kondisi beban 1.088.183.616 Nmm Penulangan Arah Y Mu 48.46.675,4 Nmm b 1000 mm decking 0mm dx t decking 0.5 d tul. 800 0 0.5. 4 768 mm Rn Mu 4846675.4 0.84 φ. B. dx 0.5 1000 768 ρ 1. Rn. m m fy,143x10-3 1 15.86 1.0,84.15,86 1 400 Syarat : ρ min < ρ perlu < ρ maks, maka dipakai ρ min As perlu ρ. b. d 0,0034 x 1000 x 768 611, mm Dipasang tulangan Ø4 mm 130 (As 714,34 mm ) Kontrol Kekuatan As pakai ρ 714,34 4,418x10-3 > ρ min... ok b d 800 768 a As fy 714,34 400 53. 0.85 f ' c b 0.85 30 800 Mu ØAs.fy a d 0.8 x 714,34 x 400 (768-53./) 643.96.181,8 Nmm > MIx 48.46.675,4 Nmm (ok) Tulangan tersebut mengalami leleh pada kondisi beban 643.96.181,8 Nmm. Kontrol Uplift terhadap Struktur Basement Adanya beban uplift dan air tanah dapat membahayakan basement akibat beban angkat keatas karena dapat mempengaruhi kestabilan struktur basement terutama pada saat pembangunan pelat paling dasar sudah selesai. Untuk itu perlu dilakukan analisa kesetimbangan beban antara uplift dengan beban gedung dengan rumus: Qu F uplift W struktur <, dengan SF3 SF Untuk perhitungan kontrol terhadap uplift muka air tanah yang diambil adalah muka air paling kritis yaitu pada elevasi 0 m sebagai berikut: Fu γ w.h w. A 1 x 13,6 x 1409,911 19.174,79 ton pelat Sedangkan untuk berat struktur basement sendiri adalah: W strukturtot W dinding + W bored pile + W pelat x 4 + W pelat 13,6m 11317.98 F uplift W struktur 19.174,79 11.317,98 Qu tot 6.997,53 + 1.950 8.947,53 F uplift W struktur < Qu SF 7.856,81 < 9.649,177... OK Kontrol terhadap Bahaya Penurunan Kontrol terhadap bahaya penurunan adalah kontrol terhadap penurunan yang terjadi akibat berat struktur yang membebani tanah sehingga tanah memampat. Kontrol dapat dihitung dengan menghitung selisih antara berat struktur basement dengan berat tanah yang dipindahkan. W tanah yang dipindahkan 57.54,37 ton Wstruktur 11.317,98 W tanah yang dipindahkan > W struktur 57.54,37 > 11.317,98... OK IV. KESIMPULAN/ RINGKASAN Menurut hasil perhitungan dan analisa geoteknik maupun struktur yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain: 1. Beban yang terjadi pada dinding diafragma wall ini berupa beban merata kendaraan, tegangan horizontal
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 6 tanah kondisi at rest dan dibatasi oleh tegangan horizontal tanah minimum dan maksimum.. Dinding diafragma direncanakan dengan ketebalan 0,8 m dan kedalaman 30 m dari permukaan tanah. 3. Pondasi yang digunakan adalah bore pile dengan diameter 1 m dengan kedalaman pemancangan 0 m dari dasar lantai basement. 4. Berdasarkan kontrol yang dilakukan antara lain kontrol uplift, kontrol seapage, kontrol settlement, dinding diafragma tersebut telah memenuhi persyaratan. 5. Metode konstruksi yang digunakan adalah top down construction dengan 4 tahap bukaan yaitu pada kedalaman 4,5 m, 7,5 m, 10,5 m, dan 13,5 m dengan penggunaan dewatering untuk menurunkan muka air tanah pada konstruksi basement tersebut. DAFTAR PUSTAKA [1] Nurfrida Nashira Ramadhanti, Perencanaan Dinding Diafragma untuk Basement Apartemen The East Tower Essence on Darmawangsa, belum dipublikasikan. [] P. Monaco & S. Marchetti, Evaluation of The Coefficient of Subgrade Reaction for Design of Multipropped Diaphragm Walls from DMT Moduli, Italy (011) [3] J.E.Bowles, Analytical and Computer Methods in Foundation Engineering, USA (1989) [4] Braja M. Das, Principles of Foundation Engineering, Stanford (007) [5] Naval Facilities Engineering Command, Foundation & Earth Strucutre Design Manual 7, (1986)