STUDI EFEKTIFITAS TIANG PANCANG KELOMPOK MIRING PADA PERKUATAN TANAH LUNAK

Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 9 (KoNTekS 9) Komda VI BMPTTSSI - Makassar, 7-8 Oktober 2015

STUDI EFEKTIFITAS TIANG PANCANG KELOMPOK MIRING PADA PERKUATAN TANAH LUNAK Tri Harianto1, Ardy Arsyad2 dan Dewi Yulianti3 1

Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 19 Makassar Email: [email protected] 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 19 Makassar Email: [email protected] 3 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil,Universitas Hasanuddin, Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 19 Makassar Email: [email protected]

ABSTRAK Studi ini bertujuan untuk mengetahui efektifitas tiang pancang kelompok miring pada perkuatan tanah lunak. Tanah lunak yang ditinjau berupa lereng dengan danau yang berlokasi di Danau Alaya, Kota Samarinda, Provinsi Kalimantan Timur. Studi ini diawali dengan pengujian CPT di lapangan serta korelasi data parameter tanah dari berbagai literatur yang dipakai secara umum. Tiang kelompok yang digunakan memiliki kemiringan sebesar 1V:12H dan 5V:12H, tiang-tiang ini diletakkan pada titik-titik yang tersebar di sepanjang bidang longsor. Analisa penurunan tanah dilakukan dengan cara pemodelan dan simulasi berbasis metode elemen hingga dengan bantuan softwarePLAXIS V.8.2, penentuan efektifitas tiang dalam studi ini ditinjau dari besarnya penurunan dan angka keamanan yang diperoleh dari perkuatan tiang kelompok dengan dua sudut yang berbeda. Hasil pengujian CPT kemudian dikelompokkan berdasarkan Soil Behavior Type (SBT) sehingga diperoleh lima lapisan tanah yang digunakan untuk pemodelan. Berdasarkan studi yang dilakukan pada tanah tanpa perkuatan, diperoleh nilai penurunan yang besar dan angka keamanan yang sangat kecil, sedangkan jika menggunakan perkuatan dengan kemiringan yang kecil (1V:12H) pada titik-titik yang ditinjau diperoleh penurunan yang kecil dengan angka keamanan yang lebih besar dari 1.5 (SF>1.5). Kata Kunci : Tanah Lunak, Stabilitas Lereng, Tiang Kelompok, Tiang Miring, PLAXIS.

1. PENDAHULUAN Secara umum pondasi dibagi menjadi dua bagian yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Apabila perbandingan kedalaman pondasi (D) dengan diameternya (B) adalah lebih besar sama dengan 10 (D/B ≥ 10) maka disebut pondasi dalam. Sedangkan pondasi dangkal memiliki perbandingan kedalaman pondasi (D) dengan diameter (B) adalah lebih kecil sama dengan 10 (D/B ≤ 10) (Das, 1995). Salah satu jenis pondasi dalam yaitu pondasi tiang. Dalam penggunaannya, pondasi tiang umumnya terdiri atas tiang tunggal (single pile) dan kelompok tiang (group piles).Tanah lunak membutuhkan daya dukung yang besar agar mampu menahan beban konstruksi. Penggunaan tiang pancang merupakan salah satu metode yang dapat mengatasi permasalahan daya dukung tanah pada daerah dimana lapisan tanah lunaknya dominan dan tanah kerasnya cukup dalam. Pada perencanaan pondasi tiang kelompok, kemampuan menahan beban lateral dan aksial harus diperhitungkan dengan baik agar dapat menghasilkan suatu struktur pondasi yang kuat dan efisien. Salah satu metode yang digunakan untuk merencanakan pondasi tiang kelompok adalah dengan menggunakan perangkat lunak.

2. TINJAUAN PUSTAKA Tanah lunak merupakan tanah yang banyak memberikan masalah bagi struktur yang berada di atasnya baik gedung maupun konstruksi perkerasan jalan. Tanah lunak ini dibagi dalam dua tipe yaitu pasir lepas ,lempung lunak, dan gambut. Tanah lunak memiliki sifat berupa daya dukung relatif rendah, nilai kuat geser undrainedrendah, permeabilitas rendah, sifat kembang susut yang besar, dan pemampatan relatif besar yang berlangsung relatif lama. Sehingga apabila

Paper ID : GT08 Geoteknik 373

keberadaan tanah lunak ini tidak dikenali dan diselidiki secara berhati-hati dapat menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang yang dapat merusak struktur bangunan yang berada di atasnya.

Perkuatan tanah dengan pondasi tiang miring Tahanan tiang tegak terhadap gaya lateral umurnnya sangat kecil dibandingkan dengan tahanan vertikalnya. Untuk mengatasi hal ini, bila tiang mendukung beban lateral yang relatif besar, maka posisi tiang dibuat miring. Dengan tiang yang dimiringkan ini, sebagian atau seluruh gaya lateral akan didukung oleh komponen tahanan tiang ke arah horisontal dari tiang miring tersebut. Sudut kemiringan tiang terhadap garis vertikal dibuat sebesar mungkin, namun harus disesuaikan dengan tipe tiang yang digunakan. Sudut kemiringan tiang terhadap garis vertikal dibuat sebesar mungkin, namun harus disesuaikan dengan tipe tiang yang digunakan. Kemiringan tiang yang sering dipakai: lH:12V sampai 5H:12V (H=horisontal, V=vertikal). (Hary Christady Hardiyatmo, Analisa dan Perencanaan Pondasi II).

3. METODOLOGI PENELITIAN Diagram alir penelitian Mulai

Pendahuluan

Pengumpulan data

Asumsi model struktur geoteknik

Tanpa Perkuatan

Perkuatan tiang pancang miring (1:12) · Pada titik C · Pada titik D · Pada titik E

Perkuatan tiang pancang miring (5:12) · Pada titik C · Pada titik D · Pada titik E

Analisis secara numerik menggunakan program PLAXIS 2D

Pembahasan

Kesimpulan dan saran

Selesai

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Teknik analisis Metode Analisis yang dipakai dalam memprediksi keruntuhan lereng pada Proyek Pembangunan Perumahan Alaya adalah Metode konstitutif dengan menggunakan Program Plaxis.

Pemodelan tanah dan parameter yang digunakan.

Gambar 2. Bentuk Pemodelan dalam Plaxis

Data bahan (Material) Adapun sifat-sifat material yang dimasukkan ke kumpulan data material pada program masukan (input) Plaxis dapat dilihat pada tabel berikut Paper ID : GT08 Geoteknik 374

Tabel.1 Parameter input material tanah PROPERTIES

Symbol

Clayey Silt

Clay

Clayey Silt

Sandy Silt

Silty Sand

Filling

UNIT

-

0.0 – 1.8 1.8

1.8 – 3.6 1.8

3.6 – 9.4 5.8

9.4 – 11.6 2.2

11.6 – 17.2 5.6

-

m m

Material Model

Model

Mohr-Coulomb

Mohr-Coulomb

Mohr-Coulomb

Mohr-Coulomb

Mohr-Coulomb

Mohr-Coulomb

-

Type of Material Behaviour

Type

Undrained

Undrained

Undrained

Drained

Drained

Undrained

-

Dry weight

ϒunsat

17.168

17.168

17.658

18.149

18.639

17.168

kN/m3

Saturated weight

ϒsat

23.358

23.291

24.213

24.980

25.758

23.291

kN/m3

Permeability x-dir

Kx

0.00001

0.00001

0.00001

1

1

0.00001

m/d

Permeability y-dir

Ky

0.00001

0.00001

0.00001

1

1

0.00001

m/d

Young’s modulus

Eref

2701

2526

1962

2453

3924

2526

kN/m2

Poisson’s ratio

ν

0.2

0.2

0.3

0.2

0.2

0.2

-

Cohesion

C’

19.620

19.620

78.480

0

0

19.620

kN/m3

Friction angle

Φ’

31

24

29

32

30

24

o

Dilatancy angle

Ψ

1

0

0

2

0

0

o

Depth Thickness

Paper ID : GT08 Geoteknik 375

Selain material tanah, pada pemodelan ini digunakan pula tiang pancang dengan spesifikasi sebagai berikut : = 50 MPa = 4700 (f’c)0.5 = 33234.02 MPa Diameter tiang (Ø) = 30 cm Luas tiang pancang (Ap) = 0.071 m2 I30 = 1/64. = 3.974.10-4 m4 f’c Epile

4. HASIL DAN PEMBAHASAN Simulasi keruntuhan lereng tanpa perkuatan C D E

Gambar 3 Geometri model lereng tanpa perkuatan

0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.21 0.50 1.12 2.34 3.56 6.01 10.00

Penurunan (m)

Hasil simulasi kelongsoran lereng menggunakan Plaxis V.8,2 dengan umur rencana bangunan selama 10 tahun diperoleh penurunan total pada Titik C(39.00;17.20) sebesar 10.5 cm, Titik D(43.50;6.00) sebesar 6.7 cm, dan Titik E(44.54;10.86) sebesar 3 cm. Grafik penurunan dapat dilihat pada gambar-gambar berikut yang menunjukkan hubungan antara waktu dan penurunan pada titik C(39.00;17.20), D(43.50;6.00) dan E(44.54;10.86) yang berada di sepanjang bidang longsor.

Waktu (Tahun)

0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.21 0.50 1.12 2.34 3.56 6.01 10.00

Penurunan (m)

Gambar 4 Grafik hubungan antara waktu dan penurunan pada Titik C

Waktu (Tahun) A

Gambar 5 Grafik hubungan antara waktu dan penurunan pada Titik D

Paper ID : GT08 Geoteknik 376

0.40 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.21 0.50 1.12 2.34 3.56 6.01 10.00

Penurunan (m)

0.60

Waktu (Tahun) Gambar 6 Grafik hubungan antara waktu dan penurunan pada Titik E

Sum-Marea

Berdasarkan perhitungan program Plaxis, nilai angka keamanan yang diperoleh pada model geometri lereng menunjukkan angka 1.00. Nilai ini menunjukkan bahwa lereng tersebut tidak stabil sehingga dibutuhkan perkuatan untuk meningkatkan kestabilannya. 1.02 1.00 0.98 0.96 0.94

Waktu (Tahun) Gambar 8 Grafik hubungan antara waktu dan Sum-Marea

Simulasi keruntuhan lereng dengan perkuatan tiang pancang kelompok miring (kemiringan 1:12) Perkuatan pada titik C

Penurunan (m)

Setelah mendapatkan perkuatan, penurunan total yang terjadi adalah 8.3 cm dengan angka keamanan sebesar 2.19. 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

Waktu (Tahun) Gambar 9 Grafik hubungan waktu dan penurunan dengan perkuatan pada Titik C (kemiringan 1:12) Perkuatan pada titik D Setelah mendapatkan perkuatan, penurunan total yang terjadi adalah 3.6 cm, nilai ini lebih rendah jika dibandingkan dengan perkuatan di Titik C. Angka keamanan yang diperoleh sebesar 2.18, nilai ini lebih kecil dibandingkan dengan angka keamanan yang diperoleh pada perkuatan di Titik C.

Paper ID : GT08 Geoteknik 377

Penurunan (m)

0.60 0.40 0.20 0.00

Waktu (Tahun) Gambar 10 Grafik hubungan waktu dan penurunan dengan perkuatan pada Titik D (kemiringan 1:12)

0.60 0.40 0.20 10.00

3.57

1.12

0.22

0.02

0.01

0.01

0.01

0.01

0.00

0.00

0.00 0.00

Penurunan (m)

Perkuatan pada titik E Setelah mendapatkan perkuatan, penurunan total yang terjadi adalah 3 cm, nilai terendah yang diperoleh. Angka keamanan yang diperoleh sebesar 2.11

Waktu (Tahun) Gambar 11 Grafik hubungan waktu dan penurunan dengan perkuatan pada Titik E (kemiringan 1:12)

Penurunan (m)

Simulasi keruntuhan lereng dengan perkuatan tiang pancang kelompok miring (kemiringan 5:12) Perkuatan pada titik C Setelah mendapatkan perkuatan, penurunan total yang terjadi adalah 8.1 cm dengan angka keamanan sebesar 2.35. Penurunan yang terjadi hanya berbeda tipis dengan perkuatan tiang kelompok dengan kemiringan 1:12, namun angka keamanan yang dihasilkan lebih besar.

0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

Waktu (Tahun) Gambar 12 Grafik hubungan waktu dan penurunan dengan perkuatan pada Titik C (kemiringan 5:12) Perkuatan pada titik D Setelah mendapatkan perkuatan, penurunan total yang terjadi mencapai 1 cm. Angka keamanan yang diperoleh sebesar 2.21. Angka keamanan yang diperoleh lebih besar dibandingkan pada perkuatan sebelumnya.

Paper ID : GT08 Geoteknik 378

Penurunan (m)

0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00

Waktu (Tahun) Gambar 13 Grafik hubungan waktu dan penurunan dengan perkuatan pada Titik D (kemiringan 5:12)

6.02

2.35

0.51

0.02

0.01

0.01

0.01

0.01

0.00

0.00

0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.00

Penurunan (m)

Perkuatan pada titik E Penurunan total yang terjadi mencapai 1.2 cm dengan angka keamanan sebesar 2.49. Angka keamanan pada perkuatan di Titik E merupakan angka tertinggi jika dibandingkan dengan perkuatan di titik lain dan penurunannya tidak jauh berbeda dari perkuatan sebelumnya pada titik yang sama.

Waktu (Tahun) Gambar 14 Grafik hubungan waktu dan penurunan dengan perkuatan pada Titik E (kemiringan 5:12) 5.

PENUTUP

Kesimpulan Dari hasil analisis penurunan Proyek Pembangunan Perumahan Alaya Samarinda dengan menggunakan software Plaxis, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Lereng tanpa perkuatan memiliki penurunan sebesar 10.5 cm pada Titik C, 6.7 cm pada Titik D dan 3 cm pada Titik E dengan angka keamanan 1.00. Lereng ini sangat rawan karena memiliki angka keamanan yang sangat kecil. Lereng yang rawan membutuhkan perkuatan, salah satunya adalah perkuatan tiang pancang kelompok miring yang mampu mereduksi nilai penurunan dan meningkatkan angka keamanan. Penggunaan Plaxis sangat membantu dalam proses analisis. 2. Kemiringan dan letak tiang pancang mempengaruhi angka keamanan. Tiang pancang kelompok dengan sudut kemiringan yang lebih besar (5:15) mampu meningkatkan angka keamanan dan nilainya lebih besar jika dibandingkan dengan tiang pancang kelompok yang memiliki sudut kemiringan yang kecil (1:12). 3. Keruntuhan atau penurunan sebelum adanya perkuatan sangat besar dan angka keamanan yang diperoleh sangat kecil, hal ini menggambarkan bahwa lereng tersebut sangat rawan. Setelah diberi perkuatan, penurunan yang terjadi lebih kecil dan angka keamanannya meningkat sehingga dapat dikatakan bahwa lereng tersebut cukup stabil dan aman. Saran 1.

2.

3.

Berdasarkan Tabel 4.1, angka keamanan yang mendekati persyaratan SF>1.5 diperoleh dari perkuatan yang diletakkan pada Titik E dengan sudut kemiringan yang kecil (1:12). Sehingga disarankan perkuatan pada pelaksanaan di lapangan diletakkan di Titik E. Dalam analisis dengan menggunakan Software komputer disarankan untuk mengerti dahulu bagaimana cara menggunakan suatu program khususnya Plaxis, parameter yang akan digunakan, jenis pemodelannya dan menginput data. Data parameter yang lengkap dan akurat, baik itu dari pengujian lapangan maupun pengujian di laboratorium akan sangat membantu dalam menjalankan program Plaxis sehingga hasil yang diperoleh memiliki keakuratan yang baik.

Paper ID : GT08 Geoteknik 379

DAFTAR PUSTAKA Bowles, Joseph E.1998 Analisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta. Das Braja M, 1993. Mekanika Tanah 1 (Prinsip–prinsip Rekayasa Geoteknis) Diterjemahkan oleh Endah Noor dan Indrasurya B Mochtar. Penerbit Erlangga, Jakarta. Das Braja M, 1993. Mekanika Tanah 2 (Prinsip–prinsip Rekayasa Geoteknis) Diterjemahkan oleh Endah Noor dan Indrasurya B Mochtar. Penerbit Erlangga, Jakarta. Das Braja M, 2011. Principle of Foundation Engineering (Seventh Ed.). Stamford: Global Engineering. Firdaus, William, 2011. Studi Perilaku Tiang Pancang Kelompok Menggunakan PLAXIS 2D pada Tanah Lunak (Very Soft Soil – Soft Soil), Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Hardiyatmo, Hary Christady. 2010. Analisa dan Perencanaan Pondasi 2, Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Hardiyatmo, Hary Christady. 2007.Mekanika Tanah 2, Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Hardiyatmo, Hary Christady. 2008.Teknik Pondasi 2 Cetakan ke-4, Beta Offset, Yogyakarta. Kulhawy, F.H., and Mayne, P.W., 1990. Manual on Estimating Soil Properties for Foundation Design, Cornell University, New York. Plaxis V.8. 2007. Finite Element Code for Soil and Rock Analysis. Software Manual and References.

Paper ID : GT08 Geoteknik 380