BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Uraian Singkat Jembatan Kereta Api Lintas Semarang-Bojonegoro Pembangunan Jembatan Kereta Api Lintas Semarang-Bojonegoro, merupakan proyek pembangunan Track dan Jalur Ganda yang menghubungkan antara stasiun Gubug dan stasiungabus. 3.2 Manfaat Pembangunan Jembatan Kereta Api Lintas Semarang- Bojonegoro Adapun manfaat dari pembangunan Jembatan Kereta Api Lintas Semarang- Bojonegoro, antara lain : - Meningkatkan kapasitas lintas kereta api. - Meningkatkan kenyamanan & keamanan pengguna kereta api. 3.3 Bagan Alir Adapun proses perencanaan dan perhitungan daya dukung pondasi tiang bor pada proyek Jembatan Kereta Api Lintas Semarang-Bojonegoro, yang penulis lakukan dapat digambarkan seperti bagan alir dibawah ini : III -1
Gambar 3.2 Diagram Alir Sistematika Daya Dukung Pondasi pada Proyek Jembatan Kereta Api Lintas Semarang-Bojonegoro III -2
3.4 Interpretasi Data Tanah Dari hasil survei geoteknik yang dilakukan pada lokasi proyek didapat parameter tanah yang cukup baik. Adapun lingkup pekerjaan yang dilakukan, meliputi : 1) Pengujian di lapangan 2) Pengujian di laboratorium Penyelidikan lapangan dilakukan menyebar pada 43 lokasi jembatan, antara lain meliputi : 1) Pemboran dalam (deep boring) sebanyak 42 titik 2) Standard Penetration Test (SPT) dengan interval 2 m dilakukan pada semua titik pemboran 3) Cone Penetration Test (CPT) atau uji sondir sebanyak 69 titik 4) Pengambilan sample untuk diuji di laboratorium Uji laboratorium dilakukan sesuai dengan sample tanah yang diambil dari lubang bor untuk menentukan properties tanah. Lokasi titik-titik uji dilaksanakan di samping jembatan existing, yakni dimana jembatan baru akan dibangun. Ke 43 jembatan yang dimaksud berada antara Stasiun Gubug sampai Stasiun Gabus. Namun sesuai dengan data yang ada, penulis hanya akan membahas pada titik BH 140 Km 35. Lokasi titik uji yang akan diperhitungkan dapat dilihat pada gambar 3.3 : III -3
Gambar 3.3 Lokasi Titik Uji pada Proyek Jembatan Kereta Api Lintas Semarang-Bojonegoro III -4
Adapun rincian seluruh jenis dan jumlah uji lapangan pada masing-masing jembatan, dapat dilihat pada Tabel 3.1 : Tabel 3.1 Rincian Seluruh Jenis dan Uji Lapangan pada Proyek Jembatan Kereta Api Lintas Semarang-Bojonegoro III -5
Gambar 3.4 Layout Perletakan Jembatan Lama dan Jembatan Baru III -6
3.5 MetodologiPenyelidikan Lapangan 3.5.1 Pekerjaan Pemboran Dalam (deep boring) Pekerjaan pemboran dalam (deep boring) di lapangan dilakukan dengan menggunakan Bor Mesin (Rotary Drilling Machine Hydraulic System). Perlengkapan dan prosedur kerja mengacu pada ASTM D1452-72. Contoh peralatan untuk pekerjaan ini dapat dilihat pada Gambar 3.5 : Gambar 3.5 Alat Bor Mesin Pada pekerjaan boring ini dilakukan pengambilan inti pemboran (core) dari permukaan tanah sampai dengan akhir pemboran. Panjang masing-masing inti adalah 1 m. Setiap 5 buah inti selanjutnya diletakkan pada satu core box yang telah dipersiapkan sebelumnya. Informasi yang dapat diperoleh dari boring adalah type tanah, warna dan deskripsi lapisan tanah serta konsistensinya. Profil tanah hasil masing-masing titik pemboran selanjutnya ditampilkan dalam boring log yang dapat dilihat pada lampiran. III -7
3.5.2 Pekerjaan Standard Penetration Test (SPT) Pekerjaan ini dilakukan bersamaan dengan pekerjaan boring. Uji SPT dilakukan dengan menggunakan split spoon barrel dan hammer seberat 140 lbs (63.5 kg) dengan tinggi jatuh 30 (76.2 cm). Hammer penumbuk yang dipergunakan bersistem otomatis dan free falling. Maksud sistem ini adalah setiap hammer diangkat dengan menggunakan bantuan winch pada mesin bor dan mencapai ketinggian standar ( 30 ) secara otomatis hammer akan jatuh secara bebas (free falling) tanpa terhambat oleh gesekan sling dengan katrol atau winch. Jumlah total tumbukan yang dibutuhkan untuk penetrasi tanah 3x15 cm dicatat. Yang dimaksud nilai SPT adalah jumlah tumbukan untuk penetrasi 2x15 cm terakhir. Pekerjaan dan pencatatan SPT dilakukan setiap interval 2 m. Pekerjaan SPT didasarkan pada ASTM standard D 1586-84. Adapun alat SPT dapat dilihat pada Gambar 3.6 : Gambar (a) Gambar (b) III -8
Gambar (c) Gambar 3.6 : a) Prinsip pengujian SPT b) Tabung SPT c) Jenis penumbuk SPT 3.5.3 Pekerjaan Sampling Pekerjaan sampling dilakukan untuk keperluan pengujian tanah di laboratorium. Contoh tanah yang diambil dari lapangan terdiri dari Undisturbed Sample (UDS) atau Disturbed Sample (DS). Pengambilan contoh tanah Undisturbed Sample (UDS) dilakukan dengan menggunakan tabung baja tipis standar (Shelby Tube) dengan diameter 68 mm dan panjang 60 cm seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7. III -9
Untuk menjaga keaslian contoh tanah tersebut, pengambilannya dilakukan secara hati-hati. Secepatnya setelah contoh tanah terambil, untuk menjaga agar kadar air tidak terganggu/berubah, tabung ditutup dengan parafin (wax) pada kedua ujungnya dan disimpan ditempat terlindung dari panas dan dingin. Pelaksanaan pekerjaan sampling dilakukan sesuai dengan ASTM 1587-67. Gambar 3.7 Pengambilan Sample Tanah dengan Shelby Tube III -10
3.5.4 Cone Penetration Test (CPT) atau Uji Sondir Cone Penetration Test (CPT) dilakukan untuk mengetahui perlawanan tanah yang meliputi tahanan konus (cone resistance), unit friksi, total friksi dan angka perbandingan antara harga tahanan konus dengan hambatan lekat lokal (friction ratio). Alat yang digunakan adalah 1 (satu) buah mesin sondir GOUDA dengan kapasitas 2.5 ton. Pada pekerjaan ini CPT dilaksanakan sampai kedalaman dimana tahanan konus mencapai 250 kg/cm 2. Pelaksanaan pekerjaan CPT sesuai dengan prosedur standard ASTM D 3441-98. Alat cone yang digunakan adalah dari tipe Begemann dengan dimensi sebagai berikut : a) Apex angle = 60 b) Cone base area = 10 cm 2 c) Jacket/sleeve area = 150 cm 2 Tahanan konus (qc) dan local friction atau harga friction sleeve (fs) diamati setiap interval kedalaman 20 cm. 3.6 Metodologi Penyelidikan Laboratorium (Uji Laboratorium) Pekerjaan di laboratorium dilakukan dengan menggunakan peralatan dan metoda standar untuk mengetahui index properties dan engineering properties. Pengujian laboratorium yang dilakukan pada tanah asli (UDS) meliputi : 1. Kadar air alami (Natural Water Content), test ini ditujukan untuk mengetahui kadar air contoh tanah. Pelaksanaan test ini mengacu pada standard ASTM 2216-80 (1980). 2. Spesific gravity, test ini bertujuan untuk mengetahui berat jenis tanah. Prosedur standar yang dipakai adalah ASTM D 854-83 (1983). 3. Density test, test ini bertujuan untuk mengetahui density dari contoh tanah dalam kondisi asli (bulk) dan kondisi kering (dry). Test ini mengacu pada prosedur standard ASTM D 9254-83 (1983). III -11
4. Analisis Saringan (Grain Size Analysis), test ini bertujuan untuk mengetahui gradasi/pembagian besar butir contoh tanah. Prosedur standar yang dipakai adalah ASTM D421 dan 422-63 (1972/1963). 5. Atterberg Limit, test ini bertujuan untuk mengetahui respon tanah terhadap air yang meliputi batas cair, batas plastis dan index plastisitas tanah. Test tersebut mengacu pada standard ASTM D 4318-84 (1984). 6. Unconfined Compression Test, test ini bertujuan untuk memperoleh parameter kekuatan tanah dalam kondisi Undrained (shear strength of soil). Pengujian ini mengacu pada standard ASTM D 2166. 7. Unconsolidated Undrained Triaxial Test, test ini bertujuan untuk memperoleh parameter kekuatan tanah lempung (kelempungan) dalam kondisi Undrained (shear strength of soil). Test ini mengacu pada prosedur standard ASTM D 2850-87 (1987) untuk Unconsolidated Undrained Triaxial Test. 8. Direct Shear Test, test ini bertujuan untuk memperoleh nilai kohesi dan nilai sudut geser dalam tanah pasir (kepasiran). Test ini mengacu pada prosedur standard ASTM D 3080 (1983). 9. Consolidation Test, test ini bertujuan untuk memperoleh nilai koefisien konsolidasi Cc dan Cv yang selanjutnya dipergunakan untuk memprediksi besarnya dan lamanya konsolidasi (settlement). Test ini mengacu pada standard ASTM D 2435-(1983). III -12
3.7 Interpretasi Hasil Uji Lapangan 3.7.1 Pemboran Dalam (Deep Boring) Hasil pekerjaan boring diinterpretasikan dalam bentuk boring log khususnya hasil boring log pada BH 140 Km 35. Pada boring log ini dapat dilihat jenis/deskripsi lapisan tanah. Adapun hasil boring log dapat dilihat pada Tabel 3.2dan Tabel 3.3: Tabel 3.2 Resume Hasil Uji Boring pada Lokasi BH 140 KM 35 Bor 1 Tabel 3.3 Resume Hasil Uji Boring pada Lokasi BH 140 KM 35 Bor 2 III -13
3.7.2 Cone Penetration Test (CPT) atau Uji Sondir Hasil pekerjaan sondir disajikan dalam bentuk grafik yang dapat dilihat pada Lampiran C (sondir). Sebagai verifikasi hasil pemboran maka berdasarkan nilai tahanan konus qc dan friction ratio Lf/qc, jenis tanah pada masing-masing lokasi penyelidikan diklasifikasikan menurut Roberston dan Campanella, 1983. Gambar 3.8 Klasifikasi Tanah Hasil Sondir (Robertson dan Campanella,1983) Resume hasil uji sondir dapat dilihat pada Tabel 3.4, Tabel 3.5 dan Tabel 3.6 III -14
Tabel 3.4 Resume Hasil Uji Sondir pada Lokasi Uji BH 140 KM 35 Sondir 1 Tabel 3.5 Resume Hasil Uji Sondir pada Lokasi Uji BH 140 KM 35 Sondir 2 Tabel 3.6 Resume Hasil Uji Sondir pada Lokasi Uji BH 140 KM 35 Sondir 3 III -15
3.8 Interpretasi Hasil Uji Laboratorium Dengan konsistensi alami tanah yang bervariasi, maka sebagian contoh yang diambil dari titik pemboran dalam kondisi asli (UDS) dan sebagian lagi terganggu (DS). Hasil keseluruhan test laboratorium dapat dilihat pada Lampiran D (hasil lab.). Ringkasan hasil test laboratorium dapat dilihat pada Tabel 3.7 dan Tabel 3.8: Tabel 3.7 Resume Hasil Uji Laboratorium Lokasi BH 140 KM 35 Bor 1 III -16
Tabel 3.8 Resume Hasil Uji Laboratorium Lokasi BH 140 KM 35 Bor 2 III -17
3.9 Analisis Pembebanan Analisis pembebanan yang dilakukan dalam tugas akhir ini meliputi perhitungan beban mati akibat beban sendiri struktur atas dan struktur bawah, beban hidup akibat beban lalu lintas kereta, serta gaya-gaya yang kemungkinan bekerja pada konstruksi jembatan kereta api, dengan berpedoman pada analisa perhitungan upper structure jembatan menggunakan data yang didapatkan dari konsultan perencana PT. Dardela Yasa Guna. 3.10 Pemilihan Jenis Pondasi Dari hasil penyelidikan tanah pada lokasi BH 140 KM 35, konsistensi tanah keras berdasarkan hasil uji bor sondir di lokasi ini berada pada kedalaman berkisar antara 14-16 m. Adapun kondisi tanahnya cenderung berupa tanah lanau dengan sedikit pasir dan lempung. Muka air tanah (MAT) ditemukan pada kedalaman 3 m. Apabila bangunan yang direncanakan dengan beban pondasi yang cukup besar, maka menggunakan pondasi dalam. Karena konsistensi tanah secara keseluruhan yang sangat padat, dipastikan daya dukung tanah permukaan sudah cukup besar dan pondasi sumuran (bored piles) akan lebih aplikatif dibandingkan pondasi tiang pancang.. Selain itu, karena tanah berupa pasir lanauan, maka meskipun jenuh resiko settlement (konsolidasi) hampir mustahil terjadi. 3.11 Analisis Pemilihan Metode Perhitungan Daya Dukung Pemilihan metode untuk menghitung kapasitas daya dukung pondasi tergantung kepada jenis tanah tempat pondasi bertumpu serta parameter data yang dimiliki. Dalam Tugas Akhir ini penulis mengambil kasus pada proyek jembatan kereta api yang berlokasi di semarang. Berdasarkan parameter tanah yang dimiliki III -18
dapat digambarkan bahwa pada lokasi, pondasi dominan bertumpu pada tanah pasir lanauan. 3.12 Analisis Potensi Liquifaksi Pada kondisi dimana pondasi bertumpu pada tanah yang berpasir kemungkinan terjadinya liquifaksi. Namun, pada lokasi BH 140 KM 35 didapat kondisi tanah lempung lanauan, tetap dianalisis kemungkinan terjadinya liquifaksi yang harus diperhitungkan karena tanah pasir akan mengalami kenaikan tegangan air pori akibat beban siklis. III -19