2007

TUGAS AKHIR NOMOR: 572/WM. FT. S/SKR/2007

ANALISIS PERILAKU TANAH DAN PONDASI MESIN PEMOTONG MARMER

DISUSUN OLEH:

JAN FRITS RANO IMANUEL APLOEGI NOMOR REGISTRASI:

211 00 049

JURUSAN TEKNIK SIPIL - FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDIRA KUPANG 2007

ABSTRAKSI JUDUL TUGAS AKHIR : ANALISIS PERILAKU TANAH DAN PONDASI MESIN PEMOTONG MARMER PENULIS : JAN FRITS RANO IMANUEL APLOEGI UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDIRA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPIL KUPANG-2007 NO. REG : 211 00 049 PEMBIMBING 1 : PAULUS SIANTO, ST., MT PEMBIMBING 2 : SANDY P. GAYASIH, ST., MT Marmer merupakan salah satu jenis bahan tambang baru yang terdapat dan akan dikembangkan di Nusa Tenggara Timur (NTT). Salah satu bagian dalam perencanaan pengembangan marmer di Nusa Tenggara Timur ini adalah rencana pembangunan pabrik pengolahan marmer yang akan mengolah marmer tersebut menjadi bahan siap pakai. Untuk membangun pabrik tersebut tentunya perlu untuk memperhatikan syarat - syarat fisik pelaksanaan pembangunan sebagai contoh perencanaan pondasi, agar didapat hasil yang memuaskan. Untuk mendukung beban - beban struktur pondasi mesin pengolahan marmer, diperlukan suatu sistem pondasi khusus yang mampu memikul beban statis akibat berat bangunan itu sendiri dan beban dinamis akibat adanya alat - alat yang bekerja dalam pabrik tersebut. Dalam kasus ini, yang ditinjau adalah pengaruh beban baik statis maupun beban dinamis akibat bekerjanya mesin pemotong marmer yang akan menyebabkan getaran pada pondasi akibat gerakan menumbuk (impact action) dari mesin ini dan bagaimana hubungannya dengan daya dukung tanah di bawah dan sekitar pondasi blok sebagai landasan mesin pemotong marmer . Karena itu, diadakan penelitian pada tanah dan pondasi, dengan mengambil judul "ANALISIS PERILAKU TANAH DAN PONDASI MESIN PEMOTONG MARMER ". Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghitung tegangan tanah efektif di bawah dan sekitar pondasi, menghitung penurunan/deformasi pada tanah di bawah pondasi, dan mengetahui pengaruh tahapan konstruksi terhadap struktur yang akan dibangun. Perhitungan yang dilakukan dalam analisis ini dilakukan secara manual juga menggunakan program komputer PLAXIS. Setelah dilakukan analisis diketahui bahwa dengan menggunakan program komputer PLAXIS diketahui bahwa tegangan tanah efektif tanah di bawah dan sekitar pondasi adalah 2 2 sebesar 1190 kN/m dan jika menggunakan perhitungan manual adalah sebesar 1169,19 kN/m . Penurunan tanah yang terjadi adalah sebesar 6,641 cm dan ini dihitung dengan menggunakan program komputer PLAXIS. Dari hasil analisis dengan program komputer juga diketahui bahwa tahapan konstruksi mempengaruhi pembangunan konstruksi yaitu adanya pengembangan tanah pada lubang galian akibat lubang galian yang dibiarkan kosong tanpa dibangun apapun.

KATA PENGANTAR Puji dan syukur patut penulis persembahkan ke hadapan Allah Yang Maha baik, karena kasih setia, anugerah dan berkat-Nya yang tak terkira, maka penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah memenuhi persyaratan akademis pada Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Katolik Widya Mandira Kupang. Proses penyelesaian Tugas Akhir ini banyak menempuh jalan yang berliku, dan penulis pada kesempatan ini menyadari bahwa tanpa dukungan dan bantuan dari banyak pihak, baik moril maupun spirituil, maka penulisan ini tidak dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini, Penulis ingin menghaturkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Ignatius Herliyanto, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Widya Mandira. 2. Bapak Paulus Sianto, ST. MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing I. 3. Ibu Sandy P. Gayasih, ST. MT selaku Dosen Pembimbing II. 4. Bapak I. G. N Eka Partama, ST, M.Si selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Dosen – dosen Fakultas Teknik Jurusan Sipil, dan para Petugas Tata Usaha Fakultas Teknik. 6. Bapa dan Mama tersayang, semua do’a, kasih sayang, dukungan, dan fasilitas yang telah diberikan. B’coz of this, I wanna do the best 4 U all. My Bro Franky, n Ivana My Litle Zizt, luv u all. 7. K Dona, K Boy, juga Nando. Seluruh Keluargaku, di Kupang maupun di SoE, juga dimana saja, untuk dukungan dan do’anya. 8. Nidya my Luvly Girl, do’a, cinta, dukungan dan kesabaranmu. Thankz 4 all, U teach me lot thingz Sweety, i Luv U Much Beibz, much.. Meidy n Nelly, Nenk n Honey Madu, kapan kita ngumpul-ngumpul lagi?? 9. RANGER n RINIEETA yang selalu bersama beta menangis dan tertawa bersama. They are : Ama {Bro, kasi turun itu perut sadiki dolo, tu perut ko drum tu, hehe}, Dedy {Bro, 7 tahun katong sama – sama, banyak hal yang su katong lewati bersama, sonde ada

kata

– kata yang tepat untuk menggambarkan rasa trimakasihnya beta buat Bro n Family},

Ade’ {Teman yang aneh, juga yang suka ngaku paling ganteng dari para RANGER, yang benar sa Bro??, eh, juga doyan banget ngajak berantem, awas lu e, tapi u tetep baik ko’, thankz 4 ”uang pulsa”nya yach, sering – sering sa}, Bendo {karmana, ”dasi”nya, bae – bae sa ko??}, Ako Stef {Kong, dont give up, katong tunggu U di TW, itu kalo U su wisuda e}, Elsy {kawan, kalo mau cerita – cerita jangan putar – putar kata – kata, manipulasi kata – kata yang bagus e kawan, yang penting jangan manipulasi beta sa, AWAS}, Rita {Kawan yang suka minta dipiting, jangan sering – sering masukin beta di ”alam bawah sadar”nya dong, coz kawan bakalan sonde bisa tidur, mimpi buruk na, hehehe}, Mba’ Nin {kata – kata motivasinya itu, kenapa baru sekarang Mba’??} , Titin {badan tambah besar, tapi suara tetep kecil, hehehe}, Ernes {RINIEETA yang paling beda, suka ngirim pulsa tapi ko’ bulan ini belum ya?? Itam, n suka aneh, su sonde tahan lagi ko??}. All of U, I can’t forget. Thankz 4 everything, guyz.. 10. Rekan – rekan mahasiswa Fakultas Teknik Jurusan Sipil UNWIRA, khususnya Angkatan 2000 Semy, Mona, Ben, Dime : makasih banyak buat gambar strukturnya kawan, Nory, Rony, Lery, Ido’, Eng, Bocah, Roy, Polce, Nando, Vitalis, dan yang lainnya. 11. Anak – anak GAZZPEND semuanya, juga anak – anak kos Biru Khususnya : DC, Desy, Beby. 12. Semua teman – teman PERKANTAS, Kakak dan Saudara KTB, juga Adik – adik KTB. K Nuel dan K Ady, ”Motivasinya” bagaikan ”Cambuk”, benar – benar bikin Rano terlecut untuk bangkit. God Bless U All.. 13. Semua pihak yang telah bersedia membantu penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Akhir kata, kiranya semua bantuan dan dukungan serta budi baik dari semua pihak ini senantiasa mendapat berkat dan balasan dari Allah Sumber Segala Berkat dan Anugerah. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, karena itu saran – saran sangat diharapkan oleh penulis demi penyempurnaan penulisan Tugas Akhir ini dan demi penyempurnaan penulisan Tugas akhir lainnya pada masa mendatang di Almamater kita tercinta ini.

Kupang, Agustus 2007

Penulis

DAFTAR ISI Halaman

LEMBARAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN PEMBIMBING LEMBARAN PENGESAHAN PENGUJI LEMBARAN PERSEMBAHAN LEMBARAN PENGESAHAN ABSTRAKSI ............................................................................................................... i KATA PENGANTAR .................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ........................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... viii DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... x

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................................................... I-1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ I-2 1.3 Tujuan ................................................................................................................... I-2 1.4 Pembahasan Masalah .......................................................................................... I-2 1.5 Keterkaitan dengan Penelitian Terdahulu.............................................................. I-2 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pendahuluan ......................................................................................................... II-1 2.1.1 Mekanika Tanah dan Dinamika Tanah ......................................................... II-1 2.1.2 Sifat Beban Dinamis ..................................................................................... II-1 2.1.3 Kondisi Tegangan pada Elemen Tanah akibat Pembebanan Gempa ........... II-5 2.1.4 Daya Dukung Dinamis pada Tanah Lempung .............................................. II-6 2.1.5 Konsolidasi Primer ....................................................................................... II-8 2.1.5.1 Konsep Umum Konsolidasi Satu Dimensi ......................................... II-8 2.1.5.2 Teori Konsolidasi Satu Dimensi ........................................................ II-9 2.1.6 Penurunan Tanah......................................................................................... II-13

2.1.6.1 Penurunan Segera ............................................................................ II-13 2.1.6.1.1 Penurunan Segera Berdasarkan Teori Elastisitas .............. II-13 2.1.6.1.2 Penentuan Modulus Young ................................................ II-14 2.1.6.2 Penurunan Konsolidasi Primer .......................................................... II-15 2.1.6.2.1 Tipe Nilai dan Korelasi Koefisien Kompresibilitas ............... II-18 2.1.6.2.2 Nilai Konsolidasi Lempung ................................................. II-18 2.1.7 Kuat Geser Tanah Granular ......................................................................... II-20 2.1.8 Tegangan Vertikal di Bawah Area Pembebanan Persegi ............................. II-20 2.2 Pondasi Mesin ...................................................................................................... II-21 2.2.1 Pendahuluan ................................................................................................ II-21 2.2.2 Kriteria Pondasi Blok .................................................................................... II-22 2.2.3 Derajat Kebebasan Pondasi Blok ................................................................. II-23 2.2.4 Kekakuan Pegas Tanah ............................................................................... II-23 2.2.5 Prosedur Desain Pondasi Blok ..................................................................... II-26 2.2.6 Pondasi Blok untuk Mesin Penumbuk .......................................................... II-29 2.2.7 Standar Amerika untuk Desain dan Konstruksi untuk Mesin Penumbuk ....... II-31 2.2.8 Prosedur Desain untuk Pondasi Mesin Penumbuk ....................................... II-34 2.3 Manual Program PLAXIS ...................................................................................... II-36 2.3.1 Pendahuluan ................................................................................................ II-36 2.3.2 Pengaturan Data Material untuk Tanah ........................................................ II-36 2.3.3 Jenis – jenis Perhitungan ............................................................................. II-39 2.3.4 Prosedur Penurunan Beban ......................................................................... II-41 2.3.5 Input Pembebanan ....................................................................................... II-41 2.3.6 Langkah – langkah Perhitungan dalam Metode Elemen Hingga ................... II-45

BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1 Data ...................................................................................................................... III-1 3.1.1 Jenis Data .................................................................................................... III-1 3.1.2 Sumber Data ................................................................................................ III-1 3.1.3 Jumlah Data ................................................................................................. III-1 3.1.4 Cara dan Proses Pengambilan Data ............................................................ III-1 3.2 Proses Pengolahan Data ...................................................................................... III-1 3.2.1 Diagram Alir ................................................................................................. III-1

3.2.2 Penjelasan Diagram Alir ............................................................................... III-3 3.2.2.1 Data .................................................................................................. III-3 3.2.2.2 Klasifikasi dan Pelapisan Tanah ....................................................... III-3 3.2.2.3 Parameter Tanah dan Timbunan ...................................................... III-3 3.2.2.4 Analisis Desain Pondasi terhadap Beban Tumbukan ........................ III-3 3.2.2.5 Perhitungan Manual Tegangan Tanah .............................................. III-3 3.2.2.6 Perhitungan Tegangan Tanah dengan Program Komputer PLAXIS.. III-4 3.2.2.7 Analisis dan Pembahasan................................................................. III-4 3.2.2.8 Kesimpulan dan Saran...................................................................... III-4

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Klasifikasi dan Pelapisan Tanah............................................................................ IV-1 4.2 Penentuan Parameter ........................................................................................... IV-1 4.2.1 Parameter Lapisan Tanah ............................................................................ IV-1 4.2.2 Parameter Timbunan/Urugan ....................................................................... IV-1 4.3 Analisis dan Pembahasan Desain Pondasi terhadap Beban Tumbukan Menggunakan Perhitungan Manual ....................................................................... IV-2 4.4 Analisis Desain Pondasi terhadap Beban Tumbukan Menggunakan Program Komputer PLAXIS .................................................................................. IV-3 4.4.1 Input Data..................................................................................................... IV-3 4.4.1.1 Setting Umum General setting ........................................................ IV-3 4.4.1.2 Kontur Geometri, Lapisan dan Struktur ............................................ IV-4 4.4.1.3 Material properties ............................................................................ IV-6 4.4.1.4 Pembangkitan Jaring Elemen Hingga Mesh generated .................. IV-7 4.4.1.5 Kondisi Awal Initial conditions ......................................................... IV-8 4.4.2 Perhitungan Calculations ........................................................................... IV-9 4.4.3 Hasil Perhitungan Output result ................................................................. IV-14 4.4.4Kurva Perhitungan Curve ............................................................................ IV-15 4.5 Pembahasan Desain Pondasi terhadap Beban Tumbukan Menggunakan Program Komputer PLAXIS .................................................................................. IV-16 4.6 Kurva Perhitungan Perpindahan Ekstrim pada Tiap Fase ..................................... IV-23 4.7 Variasi Tahapan Konstruksi yang Mempengaruhi Keadaan Tanah ....................... IV-24

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ......................................................................................................... V-1 5.2 Saran

......................................................................................................... V-1

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... v LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Kekuatan Gempa M dan Energi Pelepasan E ....................................... II – 1 Tabel 2.2 Variasi nilai Tv dengan Uav ........................................................................ II – 11 Tabel 2.3 Nilai E dan v yang direkomendasikan ........................................................ II – 14 Tabel 2.4 Nilai Indeks Pemampatan, Cc ................................................................... II – 18 Tabel 2.5 Nilai Koefisien Konsolidasi, Cv .................................................................. II – 19 Tabel 2.6 Nilai Koefisien Volume Kompresibilitas dan Deskripsi Penggunaannya ..... II – 19 Tabel 2.7 Nilai Sudut Tahanan Geser Tanah Non Kohesi ......................................... II – 20 Tabel 2.8 Nilai Desain Rekomendasi untuk Koefisien Elastis Seragam Cu ............... II – 26 Tabel 2.9 Amplitudo Ijin Maksimum untuk Landasan ................................................. II – 32 Tabel 2.10 Ketebalan Minimum untuk Pondasi Blok .................................................... II – 33 Tabel 4.1 Data Material Set untuk Pondasi Beton/Concrete ...................................... IV – 9 Tabel 4.2 Material Properties untuk Lapisan Lempung/Clay ...................................... IV – 9 Tabel 4.3 Perpindahan Tiap Fase Pada Titik Ekstrim untuk Tanah ........................... IV – 26

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Gedung yang Miring pada Waktu Gempa Niigata .................................... II – 2 Gambar 2.2 Mobil Terbenam Waktu Gempa Niigata ................................................... II – 2 Gambar 2.3 Tangki Perawatan Pembuangan yang Terangkat ke Permukaan saat Gempa Niigata......................................................................................... II – 3 Gambar 2.4 Akselogram Gempa Bumi El Centro ........................................................ II – 4 Gambar 2.5 Beban Dinamis Akibat Getaran Beban Kokoh ......................................... II – 5 Gambar 2.6 Beban Dinamis Sementara ...................................................................... II – 5 Gambar 2.7 Catatan Percepatan Vertikal akibat Pemancangan Tiang ........................ II – 5 Gambar 2.8 Kondisi Pembebanan 1 Dimensi pada Elemen Tanah saat Gempa ......... II – 6 Gambar 2.9 Kondisi Pembebanan 2 Dimensi pada Elemen Tanah saat Gempa ......... II – 6 Gambar 2.10 Hasil Uji Triaksial tak Terkonsolidasi pada Lempung Buckshot ............. II – 7 Gambar 2.11 Defenisi Nilai Tegangan di Bawah Pondasi........................................... II – 8 Gambar 2.12 Tegangan Efektif pada Lapisan Tanah akibat Pembebanan ................. II – 8 Gambar 2.13 Perubahan Tekanan Air dalam Lapisan Tanah akibat Pembebanan ..... II – 10 Gambar 2.14 Konsolidasi 1 Dimensi .......................................................................... II – 12 Gambar 2.15 Penurunan Elastis akibat Beban Titik Kumpul....................................... II – 13 Gambar 2.16 Modulus Young dan Uji Triaksial........................................................... II – 15 Gambar 2.17 Perhitungan Penurunan Konsolidasi dengan Metode A ........................ II – 16 Gambar 2.18 Perhitungan Penurunan Konsolidasi dengan Metode B ........................ II – 17 Gambar 2.19 Tegangan Vertikal di Bawah Ujung Beban Merata ................................ II – 20 Gambar 2.20 Jenis-jenis Pondasi Mesin .................................................................... II – 22 Gambar 2.21 Getaran Pada Balok Mode Tunggal ...................................................... II - 25 Gambar 2.22 Koefisien Kompresi Elastis vs Tegangan Geser ................................... II – 27 Gambar 2.23 Jenis Pondasi Rencana pada Tanah .................................................... II – 30 Gambar 2.24 Analogi Massa Pegas untuk Pondasi Hammer ..................................... II – 31 Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pengolahan Data .................................................... III – 2 Gambar 4.1 Pelapisan Tanah...................................................................................... IV – 2 Gambar 4.2 Jendela Pengaturan Umum ..................................................................... IV – 6 Gambar 4.3 Jendela Pengaturan Umum ..................................................................... IV – 6

Gambar 4.4 Jendela Geometri, Lapisan dan Struktur .................................................. IV – 8 Gambar 4.5 Jendela Pembangkitan Jaring Elemen Hingga......................................... IV – 10 Gambar 4.6 Jendela Kondisi Awal pada Pemasukan Prosedur Ko.............................. IV – 11 Gambar 4.7 Jendela Staged construction Fase 1 ........................................................ IV – 14 Gambar 4.8 Jendela Staged construction Fase 1 ........................................................ IV – 14 Gambar 4.9 Jendela Staged construction Fase 2 ........................................................ IV – 14 Gambar 4.10 Jendela Staged construction Fase 2 ..................................................... IV – 15 Gambar 4.11 Jendela Total Multipliers ....................................................................... IV – 15 Gambar 4.12 Jendela Total Multipliers ....................................................................... IV – 16 Gambar 4.13 Jendela Total Multipliers ....................................................................... IV – 16 Gambar 4.14 Jendela Penurunan pada Pondasi dan Tanah ...................................... IV – 17 Gambar 4.15 Jendela Output Tegangan Efektif ......................................................... IV – 17 Gambar 4.16 Jendela Kurva Perhitungan .................................................................. IV – 18 Gambar 4.17 Tampilan Deformed mesh Fase 1 ........................................................ IV – 19 Gambar 4.18 Tampilan Deformed mesh Fase 2 ........................................................ IV – 19 Gambar 4.19 Tampilan Deformed mesh Fase 3 ........................................................ IV – 20 Gambar 4.20 Tampilan Deformed mesh Fase 4 ........................................................ IV – 20 Gambar 4.21 Tampilan Deformed mesh Fase 5 ........................................................ IV – 21 Gambar 4.22 Tampilan Total displacemant Fase 4 ................................................... IV – 22 Gambar 4.23 Tampilan Vertical displacement Fase 1 ............................................... IV – 22 Gambar 4.24 Tampilan Vertical displacement Fase 2 ............................................... IV – 23 Gambar 4.25 Tampilan Vertical displacement Fase 3 ............................................... IV – 23 Gambar 4.26 Tampilan Vertical displacement Fase 4 ............................................... IV – 24 Gambar 4.27 Tampilan Vertical displacement Fase 5 ............................................... IV – 24 Gambar 4.28 Tampilan Effective stresses Fase 5 ..................................................... IV – 25 Gambar 4.29 Grafik Perpindahan Vertikal Tanah tiap Fase....................................... IV – 26 Gambar 4.30 Tampilan Pergerakan Tanah akibat Variasi tahapan Konstruksi .......... IV – 27 Gambar 4.31 Tampilan Pergerakan Tanah yang terjadi secara Normal .................... IV – 28