BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 OBJEK PENULISAN Objek penulisan tugas akhir ini adalah Perencanaan kemantapan lereng (Slope Stability) pada dasar galian basement pada Proyek Gedung Jakarta Pusat. 3.2 LOKASI PROYEK Lokasi Pembangunan kemantapan lereng (Slope Stability) pada dasar galian basement pada Proyek Gedung di Jakarta Pusat itu merupakan lahan tanah kosong yang beralamat di Jl. Cikini IV, Jakarta Pusat. 3.3 METODE PENGUMPULAN DATA Data data parameter tanah yang mencakup Index Properties dan Engineering Properties tanah pada lokasi proyek diperoleh dari Penyelidikan tanah ini meliputi 3 titik Sondir 2,5 Ton dan 2 titik bor pada tanggal 27 april 2011 sampai dengan 4 mei 2011. Pengujian lapangan yang dilakukan antara lain: a. Soil Investigation (Drilling) b. Standard Penetration Test c. Undisturbed Sampling III - 1
d. Pressuremeter Test e. Water Standpipe Instalation f. Filed Permeability Test g. Water Level Monitoring Pengujian laboratorium yang dilakukan antara lain: a. Index Properties Water content, bulk/dry density, specific gravity, atteberg limit test, grain size analysis. b. Strength Test Unconfined Compression Test, UU Triaxial Test, Consolidation Test. Hasil Pengujian Sondir dan Bor Mesin masing-masing mencapai kedalaman sebagai berikut : Tabel 3.1 Hasil Pengujian Sondir dan Bor No Sondir 2.5 Ton Kedalaman (m) Bor Mesin (m) 1 S1-18.4 1. DB1-26.00 2 S2-18.8 2. DB2-30.00 3 S3-19.6 III - 2
Gambar 3.1 Denah titik uji sondir dan bor mesin III - 3
3.4 PROSEDUR PEMBORAN DAN SONDIR A. Machine Boring ( Bor Mesin ) Pemboran dilakukan dengan menggunakan mesin bor YBM Type YSO-1H dengan menggunakan Single Tube Barrel berdiameter 73 mm, dengan panjang 1.00 meter, serta menggunakan Casing berdiameter 89 mm, dimana pengeboran dihentikan sesuai permintaan pemberi tugas. Metode pengeboran dilakukan sesuai dengan Standard ASTM D-2113-87. B. Standard Penetration Test ( Pengujian Penetrasi Standard ) Standard Penetration Test dilakukan dengan menggunakan Standard Split Barrel Sampler Assembly yang dilengkapi dengan alat Automatic Drop Hammer. Pengetesan dilakukan dengan standard ASTM D-1586-92. C. Dutch Cone Penetration Test ( Sondir ) Pekerjaan Sondir dilakukan dengan alat tipe Begemann peralatan yang terkalibrasi, termasuk pemeriksaan dimensi konus, selakup, piston dan kevakumen hidrolis untuk mendapatkan nilai Sondir yang tepat dan benar. Hasil tegangan konus dan selakup dihitung berdasarkan dimensi konus dan selakup III - 4
yang dipergunakan. Kecepatan penekanan penetrasi berkisar 1-2 cm/detik, sesuai dengan Standard ASTM D-3441-86. 3.5 PENGUJIAN LABORATORIUM Pengujian laboratorium dilakukan sesuai dengan permintaan pemberi tugas yaitu : a. Grain Size Analysis Test ( ASTM D-421 & ASTM D-422 ). b. Index Properties Test ( ASTM D-854-92 & ASTM D-2216-90 ). c. Atterberg Limit Test ( ASTM D-4318 ). d. Unconfined Compression Test ( ASTM D-2166-91 ). e. Triaxial Test ( ASTM D-2850-57 ). f. Consolidation Test (ASTM D-2435-90 ). g. Direct Shear Test ( ASTM D-3080-90 ). Semua prosedur pengujian dilakukan sesuai dengan Standard ASTM. 3.5.1 PROFIL LAPISAN TANAH DAN BOR LOG Profil lapisan tanah berdasarkan deskripsi secara visual dari lubang bor, dapat dilihat pada Borlog terlampir. III - 5
3.5.2 MUKA AIR TANAH Menurut hasil pengujian, muka air tanah rata-rata terdapat pada kedalaman 1.5 m 6 m dari permukaan tanah. Gambar 3.2 Ringkasan Hasil Laboratorium III - 6
3.6 DIAGRAM ALIR DALAM PERENCANAAN KEMANTAPAN LERENG PADA GALIAN BASEMENT. Gambar 3.3 Flow Chart dalam merencanakan kemantapan lereng pada basement III - 7
3.7 DIAGRAM ALIR PENGERJAAN BASEMENT PADA PROGRAM PLAXIS Diagram alir pengerjaan perencanaan kemantapan lereng ( Slope Stability ) pada dasar galian pada program Plaxis dari mulai input data, calculation data, sampai dengan hasil output perhitungan diberikan sebagai berikut : Start General Setting * Plane Strain * 15 Node Input Geomtery Project * Soil Layer * Slope Geometry Input Soil Parameter Assign Soil Parameter TIDAK OK DESAIN ULANG Mesh Generation Initial Condition Calculation (Phi/C Reduction) atau Cek Faktor Keamanan FS>1,3 Output Finish Gambar 3.4 Flow Chart dalam perencanaan lereng pada program plaxis III - 8
3.8 INTERPRETASI DAN KORELASI DATA TANAH 3.8.1 Interprestasi Hasil Penyelidikan Tanah Tugas akhir ini membahas studi kasus perencanaan galian basement secara fiktif atau asumsi dengan mempertimbangkan kedalaman galian basement, lebar basement, serta kemiringan galian basement pada lokasi proyek gedung di Jakarta pusat. Data yang digunakan untuk mendesain basement ini menggunakan data tanah soil investigation pada proyek gedung di Jakarta pusat. Oleh karena perlu dibuat statigrafi (gambaran lapisan tanah) antara lokasi bor dan sondir masing masing. Seperti yang terlihat denah suatu proyek yang akan dibuat basement pada BAB III dan lokasi yang akan dibuat basement itu terletak pada DB2. Adapun Statigrafinya terlihat pada gambar dibawah ini. III - 9
DB1 S1 S2 S3 DB2 Clayey Silt Clayey Silt 2.50 Clayey Silt Clayey Silt 3.50 Clayey Silt Silty Clay Clay Clayey Silt Clay Silty Clay Clayey Silt Silt Cemented Silt Silt Fine Sand Sand Fine Sand Sand Sand Cemented Sand 4.00 3.50 4.50 4.00 3.50 2.50 4.00 3.50 2.50 Sand Gambar 3.5 Statigrafi pada proyek Gedung Pann Jakarta Pusat III - 10
Adapun beban jalan diasumsikan 10 kn/m2, dengan asumsi jalan kolektor primer dengan lebar jalan 10 m. 1 0 m J l. C ik in i IV 3 0 m L o k a s i G a l ia n 1 0 m J l. C ik in i V K o n d i s i L o k a s i / A r e a y a n g a k a n d i B u a t B a s e m e n t Gambar 3.6 Kondisi lokasi yang akan dibuat basement 3.8.2 Penentuan Parameter Tanah Penentuan parameter tanah ini penting dalam perencanaan khususnya dibidang geoteknik. Kesalahan dalam menentukan parameter tanah dapat berakibat buruk pada kestabilan bangunan. Untuk memperoleh nilai parameter yang dibutuhkan tersebut dapat dilakukan dengan pengujian dilapangan atau dilaboratorium. III - 11
Apabila ada data parameter yang hilang, maka perlu mencari data hilang tersebut dengan membandingkan korelasi nilai N-SPT dengan terhadap data yang hilang. Berikut adalah beberapa tabel nilai korelasi yang dipakai pada tugas akhir ini. Tabel. 3.2 Korelasi empiris antara nilai N-SPT dengan unconfined compressive strength dan berat jenis tanah jenuh untuk tanah kohesif N-SPT (blow/ft) Konsistensi qu (Unconfined Compressive Strength) tons/ft2 sat (kn/m3) < 2 Very soft < 0.25 16 19 2 s/d 4 Soft 0.25-0.50 16 19 4 s/d 8 Medium 0.50-1.00 17 20 8 s/d 15 Stiff 1.00-19 22 15 s/d 30 Very stiff - 4.00 19 22 > 30 Hard > 4.00 19 22 (Soil Mechanics, Lambe & Whitman, from Terzaghi and Peck 1948, International Edition 1969) Tabel 3.3 Korelasi N-SPT dengan relative density (Meyerhoff, 1956) III - 12
Tabel 3.4. Korelasi N-SPT dengan qu (Meyerhoff, 1956) Tabel 3.5. Korelasi N-SPT dengan untuk pasir (Meyerhoff, 1956) Tabel. 3.6. Korelasi N-SPT dengan untuk lempung (Meyerhoff, 1956) III - 13
Tabel. 3.7. Parameter Elastis Tanah (Meyerhoff, 1956) Tabel 3.8. Hubungan Antara Kohesi, N-SPT dan Sudut Geser pada Tanah Lempung N-SPT c j 0 s/d 2 12,5 0 2 s/d 4 12,5-25 0 4 s/d 8 25-50 0 8 s/d 15 50-100 0 15 s/d 30 100-200 0 > 30 > 200 0 (Article Stream Stabilitation Project, 2007) III - 14
Tabel 3.9. Korelasi Berat Jenis Tanah Untuk Tanah Non Kohesif (Pasir) dan Kohesif (Lempung) Cohesionless Soil N 0 s/d 10 11 s/d 30 31 s/d 50 > 50 Unit Weight Kn/m3 12 s/d 16 14 s/d 18 16 s/d 20 18 s/d 23 Angle of Friction j 25 s/d 32 28 s/d 36 30 s/d 40 > 35 State Loose Medium Dense Very Dense Cohesive N < 4 4 s/d 6 6 s/d 15 16 s/d 25 >25 Unit Weight Kn/m3 14 s/d 18 16 s/d 18 16 s/d 18 16 s/d 20 > 20 Angle of Friction j < 25 20 s/d 50 30 s/d 60 40 s/d 200 > 100 State Very soft Soft Medium Stiff Hard (Soil Mechanics, Whilliam T., Whitman, Robert V., 1962) 3.9 PENJELASAN DIAGRAM ALIR PENGERJAAN GALIAN BASEMENT a) Data Mengumpulkan data dari laporan tanah soil investigation dan literature untuk membantu pengerjaan tugas akhir. III - 15
b) Interpretasi dan korelasi data tanah Data yang dimiliki oleh laporan tanah soil investigation itu tidak semuanya mengandung parameter tanah yang lengkap. untuk melengkapi data tanah yang hilang tersebut memerlukan tabel korelasi yang sudah tertuang pada bab III. Adapun cara mengkorelasi nilai parameter tanah untuk kondisi drained pada model mohr coulomb yaitu Pada tanah lapisan pertama (Clayey Silt) kedalaman 0-2,5 m dengan tanah soft. N- SPT = 3. Nilai itu sudah ada dilaporan soil investigation. 1. Mencari sat itu lihat pada tabel 3.6 pada saturated unit weight didapatkan 100 psf, lalu konversi 100 psf dengan 1 psf = 0,157087 maka didapat 15,7 kn/m3. 2. Mencari C (nilai C pada kondisi drained itu dianggap 0). 3. Mencari, itu sudah ada pada laporan soil investigation. tetapi hanya ada pada lapisan tanah pertama. cara mencarinya lihat tabel 3.5 dan nilai N- SPT = 3, lalu pada angle of internal friction dan ambil angka sesuai dengan N-SPT. didapat < 28. III - 16
4. Mencari E (Modulus Young), lihat tabel 3.7 pada type of soil cocokkan pada lapisan tanah tersebut soft clay, yaitu didapat 3,625 mn/m2 = 3,625 x 10^3 kn/m2. 5. Mencari (Poisson Ratio), lihat tabel 3.7 pada type of soil cocokkan pada lapisan tanah tersebut soft clay, yaitu didapat 0,25. Untuk langkah mencari nilai parameter tanah lapisan 2,3 dan 4 kondisi drained pada model mohr coulomb yang hilang pada lapisan tanah selanjutnya itu sama, terpaku pada tabel korelasi diatas (meyerhoff, 1956). Tabel 3.10 Hasil Korelasi Parameter Tanah Untuk Kondisi Drained pada Model Mohr Coulomb Adapun cara mengkorelasi nilai parameter tanah untuk kondisi drained pada model Hardening Soil yaitu : Pada tanah lapisan pertama (Clayey Silt) kedalaman 0-2,5 m dengan tanah soft. N- SPT = 3. Nilai itu sudah ada dilaporan soil investigation. III - 17
1. Mencari sat itu lihat pada tabel 3.6 pada saturated unit weight didapatkan 100 psf, lalu konversi 100 psf dengan 1 psf = 0,157087 maka didapat 15,7 kn/m3. 2. Mencari C (nilai C pada kondisi drained itu dianggap 0). 3. Mencari, itu sudah ada pada laporan soil investigation. tetapi hanya ada pada lapisan tanah pertama. cara mencarinya lihat tabel 3.5 dan nilai N- SPT = 3, lalu pada angle of internal friction dan ambil angka sesuai dengan N-SPT. didapat < 28. 4. Mencari (Poisson Ratio), lihat tabel 3.7 pada type of soil cocokkan pada lapisan tanah tersebut soft clay, yaitu didapat 0,25. 5. Mencari Eref 50, lihat N-SPT = 3 itu sifatnya very loose (pasit lepas). pada buku plaxis (gouw tjie-long, 2012), nilai Eref 50 didapat 15 mpa = 15000 kn/m2 6. Mencari Eref oed, nilai Eref oed itu sama dengan nilai Eref 50. nilai Eref oed didapat 15 mpa = 15000 kn/m2 7. Mencari Eref ur, nilai Eref ur didapat dengan rumus 3xEref 50. maka didapat 3x15= 45 mpa = 45000 kn/m2 8. Mencari m, itu didapat 0,5. karena tanahnya lanau dan pasir, lalu untuk m=1 itu khusus untuk tanah lempung. III - 18
9. Mencari K0 Nc itu didapat dari rumus 1-sin = 1- sin 18,04 = 0,690 Untuk langkah mencari nilai parameter tanah kondisi drained pada model hardening soil yang hilang pada lapisan tanah selanjutnya itu sama, terpaku pada pada tabel korelasi diatas (meyerhoff, 1956) dan buku plaxis (gouw tjie-long, 2012). Tabel 3.11 Hasil Korelasi Parameter Tanah Untuk Kondisi Drained pada Model Hardening Soil c) Perhitungan Safety Factor Galian Basement dengan Kemiringan Tertentu. Setelah data parameter tanah didapatkan, selanjutnya menentukan geometri untuk membuat basement pada plaxis. Setelah itu merencanakan suatu galian basement dengan kedalaman 6 m, dengan beban kiri dan kanan itu jalan raya 10 kn/m2 dan mencari kemiringan optimum. III - 19
d) SF > 1,3 Perhitungan plaxis dimulai hingga memperoleh Safety Factor > 1,3. maka, bisa dikatakan bahwa rencana membuat basement itu aman. Jika Safety Factor <1,3 maka, penentuan geometri dan kemiringan dirubah lagi hingga memperoleh Faktor aman. e) Perhitungan Metode Konvensional (Metode Bishop) Metode konvensional dengan menggunakan metode bishop ini digunakan hanya untuk membandingkan hasil faktor keamanan dengan cara program plaxis dengan manual itu akankah sama. Tidak harus sama Safety Factor antara program plaxis dengan cara Konvensional, jika semua sudah dikerjakan dengan baik dan benar. f) Selesai Pembuatan tugas akhir ini dianggap selesai, jika sudah mengerjakan sesuai flow chart tugas akhir 3.10 PENJELASAN LANGKAH-LANGKAH PENGERJAAN GALIAN BASEMENT PADA PLAXIS. Langkah pengerjaan galian basement dalam program plaxis akan tertuang pada Bab IV. III - 20