ANALISA PERHITUNGAN PENURUNAN DAN WAKTU KONSOLIDASI PADA TANAH DI APRON BANDARA KUALANAMU SECARA ANALITIK DAN PROGRAM PLAXIS TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi syarat dalam Sidang Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : HEDDY JULIANA SIANIPAR 05 0404 061 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010 1
ANALISA PERHITUNGAN PENURUNAN DAN WAKTU KONSOLIDASI PADA TANAH DI APRON BANDARA KUALANAMU SECARA ANALITIK DAN PROGRAM PLAXIS TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi syarat dalam Sidang Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : HEDDY JULIANA SIANIPAR 05 0404 061 Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing Ir.Rudi Iskandar, MT NIP. 19650325 199103 1 006 Diketahui Oleh : Ketua Departemen Teknik Sipil Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010 2
ABSTRAK Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai besarnya penurunan dan waktu konsolidasi yang diperlukan oleh tanah di apron bandara Kualanamu yang diberi prefabricated vertikal drain. Dengan adanya perhitungan penurunan dan waktu konsolidasi pada tanah di apron bandara Kualanamu diharapkan para pembaca dapat mengetahui hubungan antara besarnya penurunan dengan waktu konsolidasi. Metode yang digunakan penulis untuk menghitung besarnya penurunan dan waktu konsolidasi pada tanah di apron bandara Kualanamu yang diberi prefabricated vertikal drain adalah secara analitik dan dengan bantuan program Plaxis dengan memodelkan prefabricated vertikal drain yang berbentuk persegi panjang menjadi sand drain yang berbentuk lingkaran. Pemasangan prefabricated vertikal drain yang dimodelkan menjadi sand drain pada tanah di apron bandara Kualanamu yang berupa tanah kohesif lunak akan menyebabkan arah aliran air pori yang akan terdisipasi menjadi dua arah, yaitu arah vertikal dan arah horizontal sehingga dapat mempersingkat waktu yang diperlukan untuk mendisipasi air pori. Pendisipasian air pori atau keluarnya air pori dari pori-pori tanah disebut proses konsolidasi. Proses konsolidasi pada tanah akan menyebabkan penurunan pada tanah tersebut. Perhitungan penurunan dan waktu konsolidasi pada tanah di apron bandara Kualanamu dihentikan pada saat derajat konsolidasi mencapai 95%. Dari hasil perhitungan besarnya penurunan dan waktu konsolidasi pada tanah di apron bandara Kualanamu yang dilakukan secara analitik dan program Plaxis diperoleh hasil yang berbeda. Penurunan yang terjadi pada tanah di apron bandara Kualanamu yang dihitung secara analitik adalah sebesar 0,767 meter dan waktu yang diperlukan untuk mendisipasi air pori adalah 118 hari, sedangkan dari program Plaxis diperoleh penurunan sebesar 0,74 meter dengan waktu konsolidasi selama 102 hari. 3
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan penyertaannya yang penulis rasakan setiap saat sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir yang berjudul Analisa Perhitungan Penurunan dan Waktu Konsolidasi pada Tanah di Apron Bandara Kualanamu Secara Analitik dan Program Plaxis ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini begitu banyak pihak-pihak yang membantu penulis dalam hal memberi bimbingan, dorongan moril, dan material sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, dengan kerendahan hati dan rasa hormat penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir.Rudi Iskandar,MT selaku Dosen Pembimbing yang telah menyediakan waktu dan pikiran untuk membimbing dan memberikan pengarahan dalam penulisan tugas akhir ini. 2. Bapak Dr.Ir.Roesyanto,MSCE, Bapak Dr.Ir.Sofian A.Silalahi,MSc, dan Ibu Ika Puji Astuti,ST,MT selaku dosen pembanding yang telah menyediakan waktu untuk menghadiri seminar dan sidang penulis. 3. Bapak Dr.Ing.Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir.Teruna Jaya M.Sc. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4
5. Seluruh Dosen dan Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil yang telah membimbing dan mendidik penulis selama masa studi pada Departemen Teknik Sipil. 6. Pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil. 7. PT. Waskita Karya dan Satker yang telah memberikan data-data penyelidikan tanah di apron bandara Kualanamu. 8. Kedua orang tua tercinta, E.Sianipar dan N.Panggabean. Terima kasih atas doa, dukungan, dan motivasi dari Bapak dan Mama selama ini. 9. Saudara-saudaraku, Eva Sianipar, Lisbeth Sianipar, Morris Sianipar, dan Meir Sianipar. Terima kasih atas doa, bantuan, dan dukungannya selama ini, semoga kita semua dapat mencapai apa yang kita inginkan. 10. Ramot Ego Gultom, Edward Larosa, Iro Ganda Sitohang. Terima kasih atas doa, bantuan, dan dukungannya selama ini, semoga kita berhasil dalam mencapai cita-cita. 11. Keluarga besar Mandolin 40 (Anez Purba, Petrus Simatupang, Ando Panjaitan, Andry Simatupang, dan Desmon Siboro). Terima kasih atas kebersamaannya selama ini. 12. Teman-teman seperjuangan 2005. Terima kasih atas dukungan dan kebersamaan kita selama ini dalam menjalani perkuliahan. 13. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini dan tidak dapat disebutkan namanya satu persatu. Semoga Tuhan membalas dan melimpahkan rahmat dan anugerahnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5
Besar harapan penulis, tugas akhir ini dapat berguna bagi semua pihak yang membacanya dan menjadi dorongan bagi penulis untuk berkarya lebih baik lagi pada masa mendatang. Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan, baik dari segi penulisan maupun pembahasan, oleh karena keterbatasan pengetahuan, pengalaman, dan referensi yang dimiliki. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Medan, Januari 2010 Penulis (Heddy Juliana Sianipar) 6
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I BAB II PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan dan Manfaat... 4 1.3. Metodologi... 4 1.4. Pembatasan Masalah... 5 1.5. Sistematika Penulisan... 5 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Vertikal Drain... 7 2.2. Transformasi Tampang Vertikal Drain... 12 2.3. Konsolidasi... 12 2.3.1. Konsolidasi 1-D Terzaghi... 13 2.3.2. Konsolidasi Radial... 19 2.3.3. Waktu Konsolidasi... 21 2.4. Penurunan (Settlement)... 24 2.5. Koefisien Konsolidasi pada Tanah Berlapis... 27 2.6. Verifikasi Pemodelan Vertikal Drain... 28 2.7. Timbunan Bertahap... 30 2.8. Tahapan pada Plaxis... 30 BAB III PENURUNAN DAN WAKTU KONSOLIDASI PADA TANAH DI APRON BANDARA KUALANAMU YANG DIHITUNG SECARA ANALISA... 32 3.1. Derajat Konsolidasi Arah Vertikal... 35 3.2. Derajat Konsolidasi Arah Radial... 37 7
3.3. Derajat Konsolidasi Arah Radial dan Arah vertikal... 41 3.4. Perhitungan Penurunan... 41 BAB IV PENURUNAN DAN WAKTU KONSOLIDASI PADA TANAH DI APRON BANDARA KUALANAMU YANG DIHITUNG DENGAN PROGRAM PLAXIS... 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 65 5.2. Saran... 67 DAFTAR PUSTAKA... 68 LAMPIRAN 8
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Aliran air pori akibat proses konsolidasi 1 Gambar 2.1 Aliran air pori pada vertikal drain 7 Gambar 2.2 Blok-blok silindris 9 Gambar 2.3 Penyelesaian konsolidasi radial 11 Gambar 2.4 Transformasi tampang vertikal drain 12 Gambar 2.5 Konsolidometer 14 Gambar 2.6 Diagram fase 16 Gambar 3.1 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Penampang melintang tanah apron bandara Kualanamu yang ditinjau 33 Penampang melintang tanah apron bandara Kualanamu yang diinput dengan program plaxis 46 Mesh secara keseluruhan dengan geotextile, vertikal drain, dan timbunan 47 Gambar 4.3 Besarnya penurunan total 56 Gambar 4.4 Massa tanah yang mengalami deformasi 56 9
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Variasi faktor waktu terhadap derajat konsolidasi 24 Tabel 3.1 Kondisi tanah yang ditinjau di apron bandara Kualanamu 34 Tabel 3.2 Perhitungan derajat konsolidasi arah vertikal 35 Tabel 3.3 Perhitungan derajat konsolidasi arah radial 37 Tabel 3.4 Perhitungan derajat konsolidasi untuk arah vertikal dan arah radial 41 Tabel 3.5 Perhitungan besar penurunan (Sc) 41 Tabel 4.1 Parameter tanah di apron bandara Kualanamu 48 10
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 3.1 Lampiran 3.2 Lampiran 3.3 Lampiran 3.4 Lampiran 3.5 Lampiran 4.1 Perhitungan derajat konsolidasi arah vertikal Perhitungan derajat konsolidasi arah radial Perhitungan derajat konsolidasi untuk arah vertikal dan arah radial Perhitungan besar penurunan (Sc) Waktu konsolidasi dan besarnya penurunan Tekanan air pori dan waktu Lampiran 4.2 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik A (13,13;20,50) Lampiran 4.3 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik B (13,12;20,25) Lampiran 4.4 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik C (13,12;20) Lampiran 4.5 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik D (13,12;17,68) Lampiran 4.6 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik E (13,12;15,35) Lampiran 4.7 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik F (13,12;14,03) Lampiran 4.8 Penurunan dan waktu konsolidasi pada titik G (13,13;12,70) 11