DESAIN PONDASI TIANG TANKI LIQUID NITROGEN PADA TANAH LEMPUNG Muhammad D. Farda NIM : 15009071 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung 2013 ABSTRAK Pondasi adalah bagian dari sistem rekayasa yang menyalurkan beban yang dipikul oleh pondasi beserta berat sendiri dari pondasi tersebut dan merupakan elemen yang sangat penting pada suatu bangunan. Salah satu jenis pondasi yang paling sering digunakan adalah pondasi dalam. Pondasi dalam adalah salah satu jenis pondasi yang menyalurkan beberapa atau semua beban yang ditanggung ke ke tanah dengan baik. Pondasi jenis ini biasanya memanjang sampai kedalaman 15 meter dibawah permukaan tanah. Akan tetapi, pondasi ini dapat juga memiliki panjang lebih daripada yang telah disebutkan. Bahkan pondasi dalam yang sangat panjang telah digunakan pada beberapa struktur lepas pantai. Pondasi dalam pada umumnya mampu untuk memikul beban yang sangat besar. Bangunan atas secara umum terdiri dari dua macam, yaitu bangunan gedung dan bangunan non gedung. Salah satu bangunan yang termasuk dalam bangunan non gedung adalah bangunan tanki. Tanki pada umumnya digunakan untuk menyimpan suatu cairan didalamnya yang salah satu macamnya adalah liquid nitrogen. Bangunan non gedung tanki yang berisi liquid nitrogen ini memiliki sifat-sifat tersendiri yang perlu diakomodir oleh pondasi yang menyokongnya. Salah satu contohnya adalah elevasi dasar tanki yang tidak boleh sama dengan tanah dikarenakan suhu dari liquid nitrogen sangatlah dingin sehingga berpotensi membekukan tanah dibawahnya. Contoh lain adalah momen yang timbul pada saat gempa yang besarnya dipengaruhi oleh tempurung tanki dan adukan cairan didalamnya. Desain suatu pondasi untuk tanki liquid nitrogen haruslah mempertimbangkan aspek-aspek tersebut. Sebuah pondasi untuk bangunan tanki liquid nitrogen akan didesain dengan mempertimbangkan hal-hal yang diperlukan. Diharapkan desain pondasi tiang sesuai dengan kebutuhan dari tanki sehingga tanki dapat berdiri dengan kokoh dan berfungsi sebagaimana yang diharapkan. PENDAHULUAN Tanki liquid nitrogen adalah sebuah tanki yang berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan liquid nitrogen atau nitrogen cair. Tanki ini akan dibangun pada daerah Cilacap, Provinsi Jawa Barat, Indonesia. Pada tugas akhir ini akan dilakukan proses
pendesainan pondasi tiang untuk menyokong bangunan tersebut baik terhadap beban sendiri, beban pada saat hydrotest, maupun beban yang ditimbulkan akibat gempa. Sistem pondasi yang digunakan adalah pondasi grup tiang pancang beton dengan kedalaman sesuai dengan kondisi-kondisi batas di lapangan. PROSES DESAIN Data tanah yang digunakan dalam proses pendesainan pondasi tiang adalah data N- SPT dan data tes konsolidasi. Secara keseluruhan, terdapat sepuluh titik dimana pondasi tiang akan dedesain. Titik-titik ini kemudian dinamanakan borehole 1 s.d borehole 10. Data tanah yang telah didapat kemudian diolah dengan menggunakan korelasi yang antara lain adalah : Korelasi kohesi tanah, korelasi sudut geser tanah, korelasi berat volume, dan korelasi overconsolidation ratio. Data-data yang terdiri dari data NSPT, data hasil korelasi, dan data hasil tes konsolidasi kemudian akan digunakan dalam menghitung hal-hal yang diperlukan dalam proses pendesainan pondasi tiang. Perhitungan yang pertama kali dilakukan adalah perhitungan kapasitas daya dukung aksial. Perhitungan kapasitas daya dukung aksial dilakukan dengan metode statik yang dibagi menjadi dua macam, yaitu dengan perhitungan manual dan perhitungan menggunakan software. Perhitungan manual dilakukan dengan metode Meyerhoff untuk end bearing pada tanah lempung dan pasir, metode α untuk skin friction pada tanah lempung, dan metode Meyerhoff untuk skin friction pada tanah pasir. Sedangkan perhitungan dengan software dilakukan dengan menggunakan program A-Pile. Dari program A-Pile akan didapat nilai end bearing, skin friction, dan juga penurunan tiang tunggal berdasarkan beban yang bekerja. Selanjutnya dilakukan perhitungan driveability. Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui seberapa dalam suatu pondasi tiang dapat dipancang masuk ke dalam tanah. Perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan program GRLWEAP. Adapun hammer yang digunakan untuk perhitungan ini adalah KOBE - K 45. Perhitungan pada program ini dilakukan dengan mempertimbangkan kapasitas daya dukung tanah hasil perhitungan statik, kehilangan energi yang terjadi pada driving system, pondasi tiang, dan tanah pada saat pemancangan. Kemudian pada program tersebut akan diketahui seberapa dalam pondasi tiang dapat masuk ke dalam tanah yang ditunjukan dengan jumlah pukulan, final set, dan tegangan yang terjadi pada pondasi pada saat pemancangan. Dari hasil
perhitungan daya dukung aksial statik dan driveability kemudian ditentukan kedalaman pemancangan maksimum dengan mempertimbangkan juga allowable axial load yang ada pada spesifikasi pondasi tiang. Data kedalaman maksimum pemancangan kemudian digunakan untuk menghitung kapasitas daya dukung lateral. Perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan program L-Pile. Perhitungan pada L-Pile dilakukan dengan mempertimbangkan kondisi batas untuk pondasi tiang berdasarkan persyaratan yang untuk tanki pada kasus ini kondisi batasnya adalah defleksi lateral maksimum sebesar 1 inchi. Dari persyaratan tersebut kemudian akan didapat output momen dan gaya geser yang terjadi pada pondasi tiang akibat gaya lateral. Momen dan gaya geser tersebut kemudian di cross-check dengan momen crack dan momen ultimate pada pondasi tiang berdasarkan spesifikasi. Untuk beban atas, dilakukan proses perhitungan untuk menentukan gaya-gaya yang bekerja baik pada saat hydrotest maupun pada saat operasional. Pada saat hydrotest, beban yang dipertimbangkan adalah beban aksial tempurung tanki, pile cap dan berat air yang berada di dalam tanki. Sedangkan pada saat operasional, beban yang dipertimbangkan adalah beban aksial tempurung tanki, beban nitrogen cair, beban pile cap, dan beban lateral serta momen yang terjadi pada saat gempa. Perhitungan beban lateral yang terjadi pada saat gempa mengacu pada SNI 1726-2012 sedangkan perhitungan beban momen yang terjadi mengacu pada American Petroleum Institute Standard 620. Untuk beban pada saat hydrotest, beban dikenakan ke pondasi tiang dengan nilai safety factor sebesar 2. Sedangkan untuk beban pada kondisi operasional, beban dikenakan ke pondasi tiang dengan mempertimbangkan kombinasi pembebanan berdasarkan SNI 1726-2012 dengan bantuan program structural analysis program. Setelah beban-beban yang akan dikenakan ke pondasi didapat, dilakukan estimasi kasar jumlah pondasi tiang yang dibutuhkan pada tiap borehole untuk menentukan dimana bangunan akan didirikan. Lokasi yang membutuhkan jumlah pondasi tiang paling sedikit lah yang akan dipilih sebagai tempat akan didirikannya bangunan tanki. Untuk kasus ini, titik yang terpilih adalah borehole-5. Pondasi tiang grup kemudian didesain dengan mempertimbangkan perhitungan daya dukung, besarnya beban yang dikenakan pada pondasi tiang dan kriteria desain yang harus dipenuhi. Kriteriakriteria itu antara lain adalah defleksi aksial, defleksi lateral, dan konsolidasi
primer. Proses pendesainan dilakukan dengan program GROUP 7.0 dan dilakukan dengan iterasi sampai ditemukan desain pondasi tiang yang memenuhi kriteria dan efisien. HASIL DAN KESIMPULAN Das, Braja M. Principle of Foundation Engineering. 5th edition, PWS Publishing, Pacific Groove Coduto, Donald P. 1994; Foundation Design and Practices. Prentice Hall Inc., New Jersey. Hasil yang diperoleh dari serangkaian perhitungan diatas adalah suatu pondasi tiang grup yang terdiri dari 109 pondasi tiang dengan diameter 800 mm dan dipancang sampai kedalaman 27 m. Desain ini didapat dengan mempertimbangkan kriteria desain yang telah ditentukan. Adapun beban yang paling menentukan dalam pendesaian ini adalah beban pada saat kondisi hydrotest yang terbilang cukup besar dan sangat mempengaruhi defleksi arah aksial pada pile cap. Oleh karena itu didapatlah desain dengan jumlah pondasi tiang yang cukup banyak agar defleksi pile cap arah aksial tidak melewati kriteria, yaitu 1 inchi. Desain ini juga telah memenuhi syarat dalam hal defleksi lateral. Bowles, Joseph E. (1996) Foundation Analysis and Design,Fifth Edition, Mc Graw Hill International Edition. American Petroleum Institute (2002) API Standard 620, Design and Construction of Large, Welded. Low-Pressure Storage Tanks, Tenth Edition, API. Irsyam, Masyhur (2004) Catatan Kuliah Rekayasa Pondasi. Penerbit ITB Bandung. Ensoft, Inc. (2004) Manual Computer Program APILE Plus GRL (2005) GRL WEAP Procedures and Models, GRL, USA. REFERENSI Das, Braja M. Principle of Geotechnical Engineering. 5th edition, PWS Publishing, Pacific Groove SNI 1726-2012 : Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung Pile Driving Contractors Association (2007) Installation Specification for Driven Piles. PDCA