BAB III METODOLOGI 3.1 Tahap Persiapan Tahap persiapan merupakan rangkaian kegiatan sebelum memulai tahapan pengumpulan data dan pengolahannya. Dalam tahap awal ini disusun hal-hal penting yang harus dilakukan dengan tujuan mengefektifkan waktu dan pekerjaan. Adapun yang termasuk dalam tahap persiapan ini meliputi: 1. Studi pustaka terhadap materi Tugas Akhir untuk mendapatkan gambaran mengenai perencanaan secant pile sebagai dinding penahan tanah basement. 2. Menentukan data-data yang digunakan. 3. Mencari data-data yang dibutuhkan dalam perencanaan. Persiapan di atas harus dilakukan dengan cermat untuk menghindari pekerjaan yang berulang sehingga tahap pengumpulan data menjadi tidak optimal. 3.2 Tahap Perencanaan Sebagaimana yang rutin dilaksanakan dalam perencanaan struktur lainnya, dalam merencanakan Secant Pile ini membutuhkan data-data yang akurat untuk mendapatkan hasil desain yang optimal. Data-data tersebut yang dibutuhkan antara lain: - Peta Lokasi dan Topografi - Lapisan Tanah - Sistem Penyangga - Program Komputer III-1
3.2.1 Peta Lokasi dan Topografi Peta topografi yang didapat adalah peta digital yang memiliki skala 1 : 300. Dari peta topografi yang diperoleh, telah direncanakan sebuah apartment yang memiliki luas bangunan 1800 m 2 dengan luas tanah + 2700 m 2. Elevasi tertinggi pada +0,07 mdmt dan terendah -1.83 mdmt. Peta tersebut dapat dilihat pada Lampiran Laporan Penyelidikan Tanah. 3.2.2 Lapisan Tanah Data lapisan tanah cukup penting, baik dalam perencanaan dinding maupun dalam mengantisipasi pelaksanaan pekerjaan. Dalam perencanaan, data tanah yang dibutuhkan meliputi: - Struktur lapisan tanah. - Sifat karakterisitik tanah dari masing-masing lapisan. - Engineering Properties (Effective Stress Condition). - Muka air tanah. 3.2.3 Sistem Penyangga Dalam sebuah perencanaan, sistem penyangga ini merupakan alternatif dalam pelaksanaan konstruksi jika konstruksi utama tidak dapat menahan gaya lateral dari tanah tersebut. Sehingga dalam pemilihan jenis sistem penyangga juga menentukan apakah menggunakan sistem bracing/strutting, angker atau top-down level. Jumlah lapis dari sistem penyangga ini akan mempengaruhi pelaksanaan pekerjaan galian tanah. 3.2.4 Program Komputer Dari data-data tersebut diatas berupa lapisan tanah berikut karakteristiknya, level muka air tanah, dalamnya galian, jumlah penyangga beserta kekakuan dinding (EI) adalah kumpulan data yang diperlukan dalam perhitungan Secant Pile. Didalam kekakuan dinding (EI) ini merupakan perkalian dari modulus elastisitas tiang dengan momen inersia menentukan dimensi tiang beserta mutu beton yang digunakan. Mutu beton yang digunakan pada tiang primer dan tiang sekunder, III-2
mutu betonnya tidak selalu harus sama, umumnya mutu beton tiang primer lebih rendah dibanding dengan tiang sekunder yang memikul gaya-gaya, baik momen maupun gaya geser. Dan tiang primer lebih berfungsi sebagai filler agar dinding menjadi impermeable. Analisa perhitungan Secant Pile dan tentunya akan menjadi lebih mudah bila dilaksanakan dengan menggunakan komputer, untuk mendukung hal tersebut komputer program PLAXIS v8.2 yang dikembangkan oleh Ir. Gouw Tjie Liong M.Eng. ChFC, dkk. sangat dibutuhkan. Output yang diberikan oleh program PLAXIS v8.2, berupa: - Displacement - Momen Lentur - Gaya Geser - FS (Safety Factor) Momen lentur, gaya geser dan FS (Safety Factor) yang didapat perlu dikoreksi terhadap jarak as ke as antara 2 pile, karena seperti telah disinggung di bagian awal bab ini. dari momen lentur yang dikoreksi akan memberikan jumlah tulangan pokok, sedangkan gaya geser yang telah dikoreksi menentukan tulangan sengkang beserta jaraknya. 3.3 Pengolahan dan Analisa Data Data-data yang telah terkumpul lalu dianalisa sehingga konstruksi yang direncanakan sesuai dengan kebutuhan dan dapat dilaksanakan. Analisa yang dilakukan adalah analisa data tanah, dari data tanah yang ada dapat kita ketahui kemampuan tanah dalam menahan beban tanah dari struktur basement tersebut. Hal ini berkaitan langsung dengan keamanan struktur yang direncanakan, sehingga tanah pada lokasi perencanaan harus memiliki daya dukung yang memadai. III-3
3.4 Tahapan Perhitungan untuk Menentukan Kedalaman DPT Untuk mengembangkan hubungan untuk kedalaman penanaman tiang turap yang dibutuhkan di dalam tanah granular perhatikanlah Gambar 7(a). Tanah yang akan ditahan oleh dinding turap, berada di atas garis galian, adalah juga tanah granular. Permukaan air tanah berada pada kedalaman L1 dari puncak tiang. Ambillah sudut gesek pasir sebagai φ. Intensitas tekanan aktif pada kedalaman z = L1 dapat dinyatakan sebagai, 1 = *L1*Ka (3.1) Dimana, Ka = Koefisien tekanan aktif Rankine = Tan2(45 ) = Berat isi tanah di atas muka air Gambar 3.1. Tiang Turap Kantilever Tertanam pada Pasir Variasi Diagram Tekanan Bersih Dengan cara yang sama, tekanan aktif pada kedalaman z = L1 +L2 (yaitu pada kedalaman muka galian) adalah sama dengan 2 = ( *L1 + *L2)*Ka (3.2) Dimana, = Berat isi tanah efektif = sat - w III-4
Perlu dicatat bahwa pada kedalaman garis galian, tekanan hidrostatik dari kedua arah dinding adalah sama dan oleh karena itu akan saling mengutungkan. Untuk menentukan tekanan tanah bersih di bawah garis galian hingga pada titik rotasi O, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1 sebelumnya, haruslah dipertimbangkan bahwa tekanan pasif bekerja dari sebelah kiri (sebelah air) ke arah sebelah kanan ( sebelah tanah) dan juga tekanan aktif bekerja dari sebelah kanan ke sebelah kiri dinding. Untuk kasus-kasus ini, pengabaian tekanan hidrostatik untuk kedua sisi dinding, tekanan aktif pada kedalaman (z) dapat diberikan sebagai, a = [ *L1 + *L2 + *(z L1 L2)]*Ka (3.3) Juga, tekanan pasif pada kedalaman (z) adalah sama dengan p = *(z L1 L2)*Kp (3.4) Dimana, Kp = Koefisien tekanan pasif Rankine = Tan2 45 +. Maka dengan mengombinasikan Pers. (3) dan (4), tekanan lateral bersih dapat ditentukan sebagai: = a - p = [( *L1 + *L2) *Ka] [ *(z L1 L2)*(Kp Ka) = 2 [ *(z L)*(Kp - Ka) (3.5) Dimana, L =L1 + L2 Tekanan bersih ( ) menjadi sama dengan nol pada kedalaman L3 di bawah garis galian; atau 2 - *(z L)(Kp Ka) = 0 Atau L3 = ( ) (3.6) Pada kedalaman z = (L 1 + L 2 + L 3 + L 4 ), tekanan bersih dapat diberikan sebagai, 8 = *(Kp Ka)* L4 (3.7) III-5
Perlu dicatat bahwa kemiringan garis DEF adalah 1 vertikal ke (K p K a ) horizontal. Untuk kesetimbangan DPT, gaya-gaya horizontal = 0, dan momen di titik O = 0. (catatan: titik O terletak pada batang penguat jangkar). Dengan menjumlahkan gaya-gaya dalam arah horizontal (per satuan panjang dinding), Luas diagram tekanan ACDE luas EBF F = 0 Dimana F = gaya tarik pada batang penguat per satuan panjang dinding penahan tanah atau, P 1 2 L F = 0 Atau F = P K K L (3.8) Dimana P = luas diagram tekanan ACDE Sekarang, ambillah momen pada titik O P[(L + L + L ) (z + L )] + 1 2 K K Atau L i2 + L + L3 + 2 3 L = 0 L + 1,5L (i2 + L + L ) [( ) ( )] ( ) = 0 (3.9) Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan cara trial and error untuk mendapatkan kedalaman teoritis, L 4. Maka kedalaman teoritis penetrasi sama dengan D teoritis = L 3 + L 4 (3.10) Kedalaman teoritis dinaikkan sekitar (30 40)% untuk mendapatkan kedalaman yang diaktualkan pada pekerjaan konstruksi. D aktual = (1,3 s/d 1,4)*D teoritis (3.11) Langkah demi langkah pada prosedur yang diajukan sebelumnya, faktor keamanan dapat dipakaikan pada K p pada permulaan perhitungan (yaitu, K p(rencana) = K p /FS). Kalau ini dipakai, maka tidak perlu penambahan kedalaman teoritis. III-6
Momen maximum pada DPT akan terjadi pada kedalaman diantara z = L 1 ke z = L 1 + L 2. Kedalaman (z) ini merupakan kedalaman pada gaya geser sama dengan nol, sehingga momen maximum dapat dihitung dengan persamaan berikut: L F + (z L ) + K (z L ) = 0 (3.12) Kalau niali (z) telah ditentukan, maka besaran momen maximum dapat dengan mudah diperoleh. 3.5 Prosedur Menentukan Diagram Tekanan Berikut ini adalah prosedur langkah demi langkah untuk menentukan diagram tekanan yang dibutuhkan untuk mendapatkan kedalaman tiang turap cantilever pada tanah-tanah granular. 1. Hitung Ka dan Kp; 2. Hitung 1 [Pers. (3.1)] dan 2 [Pers. (3.2)]. Catatan L1 dan L2 sudah diketahui; 3. Hitung L3 [Pers. (3.6)]; 4. Hitung P; 5. Hitung z (yaitu pusat tekanan untuk luasan ABCDE) dengan mengambil momen di E. 6. Menyelesaikan Pers. (3.9) dengan cara try and error untuk menentukan L4; 7. Sekarang diagram distribusi tekanan sebagaimana diperlihatkan oleh Gambar 7(a) dapat dengan mudah digambarkan. 8. Menentukan kedalaman teoritis [Pers. (3.12)] penetrasi tiang turap L3 +L4. Kedalaman aktual penetrasi tiang turap dapat ditentukan dengan menaikkan besaran kedalaman teoritis sebesar (30 40) % atau Safety Factor, SF = (1,3 1,4). III-7
3.6 Bagan Alir Perencanaan Secant Pile Merupakan gambaran secara sistematis tentang tahap-tahap dalam perencanaan Secant Pile. Hal ini bertujuan untuk mempermudah dalam pengerjaannya. Dapat dilihat pada Gambar 3.2: 3.6.1 Pengumpulan Data Tanah Data tanah yang digunakan dalam analisis ini adalah proyek apartemen, jl. Intan Ujung Jakarta Selatan. Pada laporan penyelidikan data tanah ini, data yang diperlukan masih memiliki banyak kekurangan sehingga perlu adanya sebuah pendekatan akan parameter-parameter terkait. 3.6.2 Pembuatan Stratigrafi dan Korelasi Stratigrafi merupakan gambaran lapisan tanah yang menunjukkan keberadaan lapisan tanah, mulai dari lapisan tanah lunak (biasa dijumpai pada sekitar permukaan tanah) sampai lapisan tanah keras (biasa dijumpai pada kedalaman tertentu). Dalam pembuatan stratigrafi ini, akan memudahkan dalam analisis data tanah dan untuk memudahkan input parameter ke dalam program PLAXIS v8.2. Korelasi data tanah bertujuan untuk mencari parameter-parameter terkait akan analisis yang dilakukan sehingga pada tahap input ke program PLAXIS v8.2 tidak memiliki kendala. 3.6.3 Pengolahan dan Analisa DPT Terdapat dua komponen DPT yaitu Secant Pile dan Tie Back Anchor. Tujuan dari pengolahan dan analisa data komponen DPT adalah untuk mengetahui dimensi yang akan digunakan dan parameter-parameter terkait dari Secant Pile dan Tie Back Anchor dalam mendesain DPT. 3.6.4 Perhitungan Metode Konvensional Pada tahap ini, perhitungan Secant Pile akan dihitung menggunakan metode Free Earth Support dimana hasil yang didapat berupa panjang total dan momen maksimum dari Secant Pile. III-8
3.6.5 Perhitungan Program PLAXIS v8.2 Maksud dari perhitungan menggunakan program PLAXIS v8.2 adalah memberikan pemahaman akan langkah-langkah yang harus dilakukan dalam meng-input parameter yang terkait baik Secant Pile maupun data tanah. 3.6.6 Safety Factor Output yang dikeluarkan dari program PLAXIS v8.2 berupa Displacement, Bending Moment, Shear Force dan Safety Factor. Untuk Safety Factor, syarat yang harus dipenuhi adalah SF > 1,5. Jika syarat tersebut terpenuhi maka dimensi tersebut aman untuk digunakan atau diaplikasikan. Seandainya dalam perencanaan SF < 1,5 maka harus kembali ke tahap di point 3.6.3. 3.6.7 Hasil dan Interpretasi Pada tahap ini akan diberikan penjelasan tentang hasil atau output yang dikeluarkan dari metode konvensional maupun program PLAXIS v8.2. kemudian membandingkan kedua metode tersebut dengan hasil yang didapat dari analisis yang dilakukan. 3.6.8 Shop Drawing Shop Drawing atau gambar kerja berisi tentang acuan pelaksanaan suatu pekerjaa, gambar-gambar ini bersifat detail dan menjadi pedoman dalam melaksanakan pekerjaan pada dinding penahan tanah atau Secant Pile sebagai struktur Basement. III-9
Gambar 3.2. Bagan Alir Perencanaan Secant Pile III-10