ALTERNATIF METODE PERBAIKAN TANAH UNTUK PENANGANAN MASALAH STABILITAS TANAH LUNAK PADA AREAL REKLAMASI DI TERMINAL PETI KEMAS SEMARANG Oleh: YULIEARGI INTAN TRI 31 09 100 080 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013 Dosen Pembimbing: Trihanyndio Rendy Satrya, ST., MT. Prof. Ir. Noor Endah, MSc., PhD.
Terminal Peti Kemas Semarang
LATAR BELAKANG Semarang Utara Semarang Selatan Kota Semarang bagian utara sering dilanda banjir rob Sumber: maps.google.co.id
LATAR BELAKANG KondisiBanjir Rob di Pelab han Tanj ng Emas KondisiBanjir Rob di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang
LATAR BELAKANG Banjir rob di Pelabuhan Tanjung Emas Semarang menimbulkan genangan yang mengganggu operasional pelabuhan Penyebab kenaikan muka air laut penurunan tanah PT. Pelindo III Pelabuhan Tanjung Emas Semarang akan mengembangkan Container Yard Terminal Peti Kemas Semarang (TPKS) dengan kegiatan reklamasi
LATAR BELAKANG Tanahdasar Tanah Lunak Tingkat konsolidasi besar, daya dukung rendah, dan permeabilitas rendah Waktu konsolidasi perlu dipercepat Sistem preloading dan pemasangan Verical Drain
LATAR BELAKANG Preloading >> sistem pemberian beban awal secara bertahap Vertical Drain >> mengalirkan air tanah agar keluar lebih cepat dari dalam tanah Sumber: Mochtar, 2000
LATAR BELAKANG Alternatif Perkuatan Timbunan Cerucuk Geotekstil Cerucuk dan Geotekstil Turap Baja Cerucuk, Turap Baja >> menaikkan tegangan geser tanah Geotekstil >> memperkuat timbunan DayaDukung Dukung Tanah Meningkat
LOKASI Terminal Peti Kemas Semarang berada di wilayah kerja Pelabuhan Tanjung Emas Semarang, di pantai utara Kota Semarang Sumber: www.googleearth.com
LAYOUT PROYEK Luas areal reklamasi yang direncanakan adalah 250 m x 105 m = 2.625 ha Layout Dermaga Eksisting Layout Dermaga dan Container Yard yang Akan Diperluas Sumber: PT. PELINDO III
RUMUSAN MASALAH Berapa tinggi timbunan awal (H inisial ) dan tinggi timbunan akhir (H final ) untuk penentuan beban awal preloading? Bagaimana perencanaan percepatan pemampatan tanah menggunakan sistem preloading yang dikombinasikan dengan PVD? Bagaimana perencanaan alternatif perkuatan tanah timbunan (menggunakan cerucuk beton, geotekstil, kombinasi cerucuk beton dan geotekstil, atau turap baja) untuk meningkatkan stabilitas tanah timbunan agar tidak terjadi kelongsoran?
TUJUAN Merencanakan perbaikan tanah di areal reklamasiterminal Peti Kemas dengan merencanakan Tinggi timbunan awal akibatadanya adanya settlement untuk penentuan beban awal preloading Percepatan pemampatantanah dengan kombinasi sistem preloading dan PVD Pemilihanalternatif perkuatantanahtimbunandengan cerucuk beton, geotekstil, kombinasi cerucuk beton dengan geotekstil, atau turap baja untuk meningkatkan stabilitas tanah timbunan sehingga diperoleh metode perkuatan tanah yang paling tepat dan sesuai.
METODOLOGI MULAI A Studi Literatur Apakah waktu cukup untuk mencapai penurunan? Pengumpulan dan Analisa Data Sekunder: -Layout proyek -Data pengujian tanah lapangan -Data pengujian tanah laboratorium -Data topografi -Data gelombang air laut Tidak Preloading & PVD Cek Angka Keamanan Ya Preloading Perencanaan Geoteknik Tidak Perhitungan Perkuatan Tanah Perencanaan Timbunan Preloading Tinggi timbunan (H inisial, H final ) Perhitungan Pemampatan Ya Cerucuk Beton Geotekstil Perhitungan Stabilitas (safety factor) Cerucuk Beton dan Geotekstil Turap Baja Besar dan waktu Pemampatan Analisis Alternatif Perbaikan Tanah Kesimpulan A SELESAI
DATA DAN ANALISIS PARAMETER TANAH N SPT Penyelidikan tanah dilakukan pada elevasi 3.00 mlws 42.5 Empat titik data tanah SPT dan data 45 laboratorium 60 Tbll Tebal lapisan tanah compressible = 30 62.5 m Grafik N SPT VS Kedalaman Kedalaman (mlws) K 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30 32.5 35 37.5 40 47.5 50 52.5 55 57.5 60 65 67.5 70 72.5 75 77.5 80 82.5 85 87.5 90 92.5 95 97.5 100 102.5 105 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60-3.50 350mLWS B1 B2 B3 B4
PLOTTING PARAMETER TANAH (a) () (b) (c) (d) (e) (f) (g) (a)kadar air, (b) Spesific Gravity, (c)berat Jenis Tanah Kering,(d) Indeks Plastisitas, (e) Batas Liquid, (f) Koefisien Konsolidasi Vertikal, (g) Kuat Geser Tanah.
HASIL STRATIGRAFI TANAH B2 B1 B4 B3
HASIL STRATIGRAFI TANAH
DATA TANAH TIMBUNAN Sifat fisik tanah timbunan: C = 0 γ sat = 1.8 t/m 3 γ 3 t = 1.8 t/m ϕ = 30 Geometri timbunan Tinggi timbunan reklamasi (H final ) direncanakan hingga elevasi +3.60 mlws (7.1 m)
DATA SPESIFIKASI BAHAN PVD (Prefabricated Vertical Drain) ) CeTeau Drain CT-D812 produksi PT. Teknindo Geosistem Unggul Weight = 80 g/m Thickness (a) = 100 mm Width (b) = 5 mm Cerucuk Cerucuk beton/ micropile produksi PT. Frankipile Indonesia Tipe = Tiang Pancang Beton Segiempat 25.25 Mutu beton = K-450 Tulangan Utama = 4D16 mm Tulangan spiral = Ø5 mm Panjang sisi = 25 cm
DATA SPESIFIKASI BAHAN Geotekstil Woven High-Strength Polyester PET 600/100 produksi Tencate Mirafi Tensile Strength = 600 kn/m Turap Baja Tipe PZ-40 produksi Piling Products, Inc. Height = 40.9 cm Section Modulus = 3263 cm 3 Moment of Inertia = 67000 cm 4
PERENCANAAN TIMBUNAN Variasi Beban Timbunan q = 3 t/m 2 q = 11 t/m 2 q = 5 t/m 2 q = 13 t/m 2 q = 7 t/m 2 q = 15 t/m 2 q = 9 t/m 2 q = 17 t/m 2 Perhitungan besar pemampatan (Sc) > Normally Consolidated S c Cc H e log 1 0 o p o' p p ' Perhitungan tinggi timbunan awal (Hinisial) q ( Sc H w) w H inisial timb Perhitungan tinggi timbunan akhir (Hfinal) H final = H inisial S c
PERENCANAAN TIMBUNAN Settlement dan H inisial Akibat Beban Grafik Hubungan Settlement t Vs q Timbunan No. q(t/m 2 ) S c (m) H inisial (m) 1 3 2.26 4.87 2 5 3.15 6.47 3 7 3.88 7.99 4 9 4.49 9.44 5 11 5.02 10.84 6 13 5.49 12.22 7 15 5.91 13.56 8 17 6.30 14.89 Sc (m) 7 6 5 4 3 2 1 0 Settlement vs q y = 0.282x + 1.737 R² = 0.979 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 q (t/m 2 )
PERENCANAAN TIMBUNAN Settlement, H inisial dan H final Akibat Beban Traffic,, Pavement,, dan Container No Beban Timbunan Traffic Pavement Container q (t/m 2 ) H (m) S c (m) H inisial (m) H bongkar (m) S c (m) H (m) S c (m) H (m) S c (m) H final (m) A B C D E F G H I J K = D-C-E+G-H+I-J 1 3 1.67 2.26 4.87 0.83 1.3794 0.6 0.3759 2.944 3.2441 1.699 2 5 278 2.78 315 3.15 647 6.47 031 0.31 06302 0.6302 06 0.6 03756 0.3756 2944 2.944 32413 3.2413 2942 2.942 3 7 3.89 3.88 7.99 0.17 0.3781 0.6 0.3753 2.944 3.2385 3.874 4 9 5.00 4.49 9.44 0.14 0.3226 0.6 0.3750 2.944 3.2352 4.745 5 11 6.11 5.02 10.84 0.14 0.3226 0.6 0.3747 2.944 3.2318 5.624 6 13 7.22 5.49 12.22 0.14 0.3226 0.6 0.3744 2.944 3.2299 6.528 7 15 8.33 5.91 13.56 0.14 0.3226 0.6 0.3741 2.944 3.2279 7.452 8 17 9.44 6.30 14.89 0.14 0.3226 0.6 0.3737 2.944 3.2256 8.395 H inisial (m) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 H inisial vs H final y = 1.528x + 2.154 R² = 0.999 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 H final (m) Grafik Hubungan H inisial Vs H final Dengan H final = 71m 7.1 m, diperoleh H inisial, y = 1.528x + 2.154 = 1.528 (7.1) + 2.154 = 13 m
GAMBAR ELEVASI TIMBUNAN AKHIR Tinggi Akhir Tanah Compressible 7.10 30.00 3.60 3.50 5.00 500 5.00 5.00 5.00 2.50 2.50 2.50 2.50 Timbunan?sat =?t = 1.8 t/m3 F=30? 1 : 3 ± 360 3.60 mlws MAL 1 : 5 ± 0.00 mlws Seabed - 3.50 mlws Lapisan Tanah Dasar Lapis 1 Lapis 2 Lapis 3 Lapis 4 Lapis 5 Lapis 6 Lapis 7 Lapis 8-8.50 mlws - 13.50 mlws - 18.50 mlws - 23.50 mlws - 26.00 mlws - 28.50 mlws - 31.00 mlws - 33.50 mlws
WAKTU KONSOLIDASI NATURAL Waktu Konsolidasi Tiap Lapisan Tanah Kedalaman (m) Tebal Lapisan (m) C v (cm2/detik) 0-5 5 0.00136 5-10 5 0.00136 10-15 5 0.00142 15-20 5 0.00125 20-22.5 2.5 0.00110 22.5-25 2.5 0.00105 25-27.5 2.5 0.00082 27.5-30 2.5 0.00070 Cvgabungan = 0.001164 (cm 2 /detik) Hdr = 30 m = 3000 cm Dengan U = 95 %, didapat Tv = 1.128 t 2 2 Tv ( H dr ) 1.128 (3000) 276. 68tahun C v 0. 001164 Waktu konsolidasi perlu dipercepat dengan memasang Prefabricated Vertical Drain (PVD).
Sumber: PT. Teknindo Geosistem Uggul PERENCANAAN PVD
PERENCANAAN PVD PVD dipasang sedalam 30 m Pola pemasangan segitiga Variasi jarak antar PVD: 0.5 m, 08 0.8 m, 1.0 10m, 1.3 13m, 1.5 m, 2 m, dan 2.5 m. Lebar PVD (a)= 10 cm Tebal PVD (b) = 5 mm dw = (a+b)/2 = (0.1 + 0.005)/2005)/2 = 0.0525 m
PERENCANAAN PVD Perhitungan derajat konsolidasi vertikal (Uv) Misal t = 1 minggu = 604800 detik T U v v tcv ( H ) ( dr 6048000.0011635 2 (3000) 2 0.00008 T 0.00008 v 2 100% 2 100%.998% = 0.00998 Perhitungan F (n) (Contoh, S = 0.5 m) D = 1.05 x S = 1.05 x 0.5 = 0.525 m n = D/dw = 0.525/0.0525 = 10 Karena n<20 maka F (n) : 2 n 1 1 10 2 ln(n) 3 F (n) = n 3/ 4 ln(10) 1. 57 2 10 1 2 2 2 4 2 n 1 4n 4(10)
PERENCANAAN PVD Hasil F (n) untuk spasi lain: Perhitungan derajat konsolidasi horizontal (Uh) (Contoh, S= 0.5 m) K h /K v = 2 C h = C v x (K h / K v ) = 0.0011635 x (2) = 0.002327 cm 2 /detik 1 1 1 U 100 % 1 h 100% 72.9% 0.729 8 tc 1( 604800 ) 80. 002327 2 2 2 52.5 2 1.57 ( ) h D F n e e
PERENCANAAN PVD Perhitungan derajat konsolidasi rata-rata (Ū) )(Contoh, S= 0.5 m) Ū = [1 - (1-U h ). (1-U v )] x 100% = [1 - (1-0.729). (1-0.00998)] x 100% = 73.14% t Konsolidasi (U% %) Derajat 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Pola Pemasangan Segitiga dengan Variasi Jarak 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Waktu (minggu) S = 0.5 m S = 0.8 S = 1 m S = 1.3 m S = 1.5 m S = 2 m S = 2.5 m Dipilih pemasangan PVD pola segitiga dengan jarak 1.3 m untuk U=95% dengan waktu konsoldasi 24 minggu/ 6bulan.
PENIMBUNAN BERTAHAP Kecepatan penimbunan = 50 cm/ minggu H inisial = 13 meter Jumlah tahapan = 13/0.50 = 26 tahap penimbunan Tinggi kritis (Hcr) Safety Factor (SF) rencana = 1.25 Hcr = 2.4 m, SF = 1.255 Tinggi timbunan 2.4 m > tahapan ke-5 > umur timbunan 5 minggu
Peningkatan Cu Akibat Timbunan Bertahap Perhitungan Tegangan g Efektif Akibat Penimbunan H = 2.4 m (Minggu Ke-5) pada U = 100% No Tinggi Umur Tegangan g efektif (t/m 2 ) Timbunan Timbunan Lapisan Tanah 1 2 3 4 5 6 7 8 (m) (minggu) Kedalaman (m) (0-5) (5-10) (10-15) (15-20) (20-22.5) (22.5-25) (25-27.5) (27.5-30) 1 Tanah asli - p o ' (t/m 2 ) 1.255 3.855 6.536 9.234 11.279 12.829 14.629 16.528 2 0.5 5 σ 1 ' (t/m 2 ) 1.655 4.255 6.936 9.634 11.679 13.229 15.029 16.928 3 1 4 σ 2 ' (t/m 2 ) 2.055 4.655 7.336 10.034 12.079 13.629 15.429 17.328 4 15 1.5 3 σ ' 2 3 (t/m ) 2455 2.455 5055 5.055 7736 7.736 10.434 12.479 14.029 15.829 17.728728 5 2 2 σ 4 ' (t/m 2 ) 2.855 5.455 8.136 10.834 12.879 14.429 16.229 18.128 6 2.4 1 σ 5 ' (t/m 2 ) 3.255 5.855 8.536 11.234 13.279 14.829 16.629 18.528
Peningkatan Cu Akibat Timbunan Bertahap Perubahan Tegangan g Akibat Penimbunan H = 2.4 m (Minggu Ke-5) pada U <100% Tahapan penimbunan (m) Tanah Asli Umur Tegangan ΔP U i U i pada U < 100% i Timbunan Efektif Lapisan Tanah 1 2 3 4 5 6 7 8 (minggu) (%) (t/m2) Kedalaman (m) (0-5) (5-10) (10-15) (15-20) (20-22.5) (22.5-25) (25-27.5) (27.5-30) - - p o ' 1.255 3.855 6.536 9.234 11.279 12.829 14.629 16.528 1 0.5 5 2.231 σ 1 ' xpo ' Po ' 0.008 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 1.0 4 1.996 1.5 3 1.728 σ 2 ' σ 3 ' U 9 ' Po ' U 8 ' 2 1' 1' 1' x U 7 ' 3 2 ' 2 ' ' x 2 ' 3 ' U 6 0.007 0.006 0.007 0.009 0.009 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.007 0.007 0.007 0.007 4 2.4 1 0.998 σ 5 ' x 3 ' 3 ' 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.007 0.007 4 2.0 2 1.411 σ 4 ' x 3 ' 3 ' 0.005 0.005 0.006 0.006 0.006 0.006 0.006 0.006 ' 3 ' U 6 σ p ' baru (t/m 2 ) 0.004 1.286 3.887 6.569 9.266 11.312 12.862 14.662 16.561
Peningkatan Cu Akibat Timbunan Bertahap Perubahan Nilai C u Akibat Penimbunan H = 2.4 m (Tahap ke-5, Minggu Ke-5) Lapisan Kedalaman (m) Cu lama Cu transisi Cu baru Cu pakai C' lama C' transisi C' baru (kpa) (kpa) (kpa) (kpa) (kpa) (kpa) (kpa) 1 05 0-5 6 747 7.47 895 8.95 895 8.95 400 4.00 498 4.98 597 5.97 2 5-10 6 9.09 12.17 12.17 4.00 6.06 8.11 3 10-15 6 10.79 15.59 15.59 4.00 7.20 10.39 4 15-20 6 12.56 19.11 19.11 4.00 8.37 12.74 5 20-22.5 25 22.85 20.71 25.00 16.67 16.67 16.67 6 22.5-25 25 24.11 23.22 25.00 16.67 16.67 16.67 7 25-27.5 35 30.12 25.24 35.00 23.33 23.33 23.33 8 27.5-30 35 31.74 28.48 35.00 23.33 23.33 23.33 Cu (kg/cm 2 ) = 0,073 + (0,1899 0.0016 PI) σp Pada tahapan penimbunan dengan tinggi timbunan lebih dari 3.4 m, nilai SF yang dihasilkan < 1.25. Pada tinggi ini, timbunan masih berada pada elevasi muka air laut, sehingga perlu adanya perkuatan tanah timbuna untuk mengatasi kelongsoran yang terjadi akibat penimbunan selanjutnya.
PERKUATAN DENGAN CERUCUK Penggunaan cerucuk dimaksudkan untuk meningkatkan tahanan geser tanah. Apabila tahanan tanah terhadap geser meningkat, maka daya dukung dari tanah tersebut juga akan meningkat. Berdasarkan perhitungan, diketahui bahwa jumlah cerucuk yang dibutuhkan adalah 100 buah/ meter dengan panjang tiap tiang adalah 27 m. R 78.78 m Timbunan?sat =?t = 1.8 t/m3 F = 30? 13.00 9.50 1 : 3 Bidang Longsor 3.50 1 : 5 Seabed 5.00 Lapis 1 5.00 Lapis 2 30.00 5.00 5.00 2.50 250 2.50 2.50 2.50 27.00 0.725 Cerucuk Lapis 3 Lapis 4 Lapis 5 Lapis 6 Lapis 7 Lapis 8 53.80
PERKUATAN DENGAN GEOTEKSTIL Sumber: PT. Teknindo Geosistem Uggul
PERKUATAN DENGAN GEOTEKSTIL Geotekstil digunakan sebagai perkuatan tanah untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar di bawah timbunan. Dalam perencanaan ini geotekstil nantinya akan dipasang pada tepi timbunan. Berdasarkan perhitungan, diketahui bahwa jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 25 lapis dengan jarak antar layer geotekstil 025m 0.25 R 78.78 m 13.00 9.50 Timbunan?sat =?t = 1.8 t/m3 F = 30? Geotekstil 1 : 3 Bidang Longsor 3.50 5.00 5.00 Lapisan Tanah Dasar 1 : 5 Seabed Lapis 1 Lapis 2 30.00 5.00 5.00 2.50 2.50 2.50 2.50 Lapis 3 Lapis 4 Lapis 5 Lapis 6 Lapis 7 Lapis 8
PERKUATAN KOMBINASI CERUCUK DAN GEOTEKSTIL Pada alternatif perkuatan kombinasi Tugas Akhir ini, cerucuk direncanakan memikul 1/3 M R, sedangkan geotekstil menerima M R sisanya. Berdasarkan perhitungan, diketahui bahwa jumlah cerucuk yang dibutuhkan adalah 40 buah/ meter dengan panjang tiap tiang adalah 27 m dan jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 16 lapis dengan jarak antar layer geotekstil 0.25 m. R 78.78 m Timbunan?sat =?t = 1.8 t/m3 F = 30? 13.00 9.50 1 : 3 Bidang Longsor 3.50 1 : 5 5.00 Seabed Lapis 1 5.00 Lapis 2 30.00 5.00 5.00 250 2.50 2.50 2.50 2.50 27.00 0.725 Cerucuk Lapis 3 Lapis 4 Lapis 5 Lapis 6 Lapis 7 Lapis 8 53.80
KESIMPULAN Timbunan H final (m) H inisial (m) 7.1 13 Waktu konsolidasi Tanpa PVD Dengan PVD 276.68 tahun 24 minggu Kecepatan penimbunan betahap/ preloading = 50 cm/ minggu. Tahapan penimbunan menghasilkan peningkatan daya dukung (kenaikan nilai kohesi undrained/ C u ) tanah asli. Tinggi kritis timbunan (H cr ) = 2.4 m, SF = 1.255 ketika tahapan penimbunan dengan timbunan lebih dari 3.4 m, nilai SF yang dihasilkan < 1.25. Pada elevasi ini, timbunan masih berada pada elevasi muka air laut, sehingga perlu adanya perkuatan tanah untuk mengatasi kelongsoran yang terjadi akibat pentahapan penimbunan selanjutnya.
KESIMPULAN KEBUTUHAN PERBAIKAN TANAH Panjang Bidang Longsor (m) ALTERNATIF PERKUATAN Kombinasi Cerucuk ΔM R ANALISA SF Kritis Cerucuk Turap (knm) Geotekstil Geotekstil Jumlah Panjang Jumlah Panjang Jumlah Panjang Bid. Longsor 1 43.4848 0.269 184741.5 87 buah 27 m 25 lapis 29 buah 27 m 16 lapis 5 baris 27 m Bid. Longsor 2 53.8 0.334 328120.8 97 buah 27 m 21 lapis 33 buah 27 m 14 lapis 5 baris 27 m Bid. Longsor 3 28.95 0.311 70537.14 34 buah 27 m 16 lapis 12 buah 27 m 11 lapis 2 baris 27 m Bid. Longsor 4 21.86 0.481 30675.93 15 buah 27 m 8 lapis 5 buah 27 m 5 lapis 1 baris 27 m Desain Akhir 100 buah 27 m 25 lapis 40 buah 27 m 16 lapis 5 baris 27 m
SEKIAN TERIMA KASIH JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013 YULIEARGI INTAN TRI 31 09 100 080