ANALISIS DAN PENANGGULANGAN SETTLEMENT TANAH DI PLTU DAN PLTGU TAMBAK LOROK
TESIS t
Karya tulis sebagaisalah satu syarat Untuk memperolehgelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
RIFQI B ARIEF NIM : 25004038 ProgramStudiRekayasaGeoteknik
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
ANALISIS DAII PENANGGT]LAI\GAII SERTTLEMENT TANAH DI PLTU DAI\ PLTGU TAMBAK LOROK
Oleh Rifdi B Arief NIM:25004038
ProgramStudi RekayasaGeoteknik InstitutTeknologiBandung
Menyetujui Pembimbing
Tanggal -02-2007
(Ir. MasyhurIfsyam,MSE, Ph.D)
ABSTRAK ANALIS$ DAAI PENANGGT'LAI\GAI\ SETTLEMENT TANAH DI PLTU DAI\ PLTGU TAMBAK LOROK Oleh: Rifqi B Arief ll-IM:25004038 Unit PembangkitanListrik PLTU dan PLTGU Tambak Lorok dengandayatotal + 1200 MW berlokasi di area pelabuhan Tanjung Emas, Semarang.PLTGU Tambak Lorok merupakanunit pembangkityang harusjalan dan mensuplailebih dari 40%okebutuhan listrik di Jawa Tengah. Bila terjadi gangguanoperasi pada pembangkit listrik Tambak Lorok akan berakibat fatal pada system kelistrikan, khususnyadaerahJawa Tengah. Gangguantersebutberupa genangandan banjir. Genangandan banjir itu disebabkanoleh penurunantanah dilokasi PLTU dan PLTGU. Di lokasi PLTU dan PLTGU padakedalaman-4 m sld -25 m merupakan tanah lunak yang akan berkonsolidasikalau diberi tambahanbeban.Dalam tesis ini, masalahyang dianalisis adalah konsolidasi di lokasi PLTU dan PLTGU Tambak Lorok, menganalisispondasi apakah masih aman terhadap penunrnan yang terjadi, dan mencari solusi untuk mengamankanbangunandi bagian intake tempat operasionalpompa dari genanganakibat masuknyaair laut. Metode yang digunakandalam analisis adalahperhitunganmanual denganmenggunakanteoriteori yang ada dan menggunakanmeiode elemenhingga de;rganbartlan program plaxis. Hasil analisis pada studi kasus menunjukkanbahwa kuat gesertanah saat ini mengalami kenaikan karena tekah berkonsolidasi akibat timbunan. Besar penurunandi daerahintake adalah 153 cm, sedangkanuntuk penurunansampai pada kedalaman25 adalah sebesar133 cm. Di daerahPLTU adalah 153 cm, sedangkanuntuk pemrnrnansampaipadakedalaman2l adalahsebesar133 cm. Di daerah PLTGU adalah 140 cm, sedangkan untuk penurunan sampai pada kedalaman25 m adalahsebesar123 cm. Penurunandi lokasi di atasberlangsung kira-kira selama 30 tahun. Dari perhiturrgan penurunax grup tiang dapat disimpulkan bahwa penunrnan struktur yang ada tidak membahayakan,karena perbedaanpenurunannyatidak lebih dari 3 cm, denganjarak antar tiang sekitar 6 m. Di lokasi yang terdapatpenurunannyajuga tidak membahayakan,karenatidak ada perbedaanpenurunanyang besar. Negatif skin friction yang terjadi karena setllement tanah tidak membahayakan pondasi yang ada karena angka keamannnyamasihmemenuhi. Penurunan tanah yang tidak dapat dihentikan, hendaknya jangan di tambah penurunannyadengan penimbunan untuk menghindari banjir. Banjir yang ada harus diatasi dengan pembenahansistErn drainase yang terpadu kemudian di buang ke laut. Pondasi tiang, cap yang menggantungjangan di tutup dengan menambahtimbunan. Tetapi diberi penutup cap tersebut supayatidak kelihatan menggantung,dan bisa sebagaipencegahandari penambahantimbunan. Kata kunci:
genangan,settlement,konsolidasi,negatifskin friction, keamananpondasitiang
ABSTRACT ANALYilS AI\D TACKLING SOIL SETTLEMENT IN PLTU AND PLTGU TAMBAK LOROK By: Rifqi B Arief NIM:25004038 PLTU and PLTGU TambakLorok must run becauseit hasto supplythe needof 40 % electricity in West Java. Now PLTU and PLTGU Tambak Lorok is disturbedby flood. The flood is causedby the settlementof the soil . In that location in depth of 4 m until 25 m the soil is soft and will consolidateif it is given an additionalload.In this thesis,it will be analizeof consolidatoinin PLTU and PLTGU Tambak Lorok, analae of safety factor of foundation, and find the solutionfor securethe building from the flood. The methodwich will be usedin that analysis is manual basedon theory and finite element methode with plaxis program. The results of anaysis show that shear streangthof the soil rise becauseof consolidationfor embankment.In intake settle about 153 cm. in PLTU settle about 153 cm, and In settleabout 140cm PLTGU .The settlementin that location go on for 30 years.Analisys the settlementof pile group the conclutioncan be taken as the pile group is not in danger.Becausethe difference of sefflementis not more than 3 cm with the distanceof pile is about 6 m. In the locationthat have some lensesthe differenceof settlementis not big. Negatif skin friction wich is happenedbacauseof settlementwill not endangerthe safety of pile foundation. The settlemetof the soil can not be stopped.So the soil don't be added by additionalload for the rise of elevationto pull to the side of flood. The flood can be tackle by good draination.Pile foundation,pile cap and cap that higher from the elevatoin mustbe cover. Kata kunci:
flood, settlement,consolidation,negatifskin friction, safetyfactor of pile foundation.
PEDOMAN PENGGT]NAAII TESIS
Tesis 52 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersediadi PerpustakaanInstitut Teknologi Bandung,dan terbuka untuk umum denganketentuanbahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipanatau peringkasanhanya dapat dilakukan seizin pengarangdan harus disertaidengankebiasaanilmiah untuk menyebutkansumbemya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur ProgramPascasarjana Institut TeknologiBandung.
111
UCAPAI\ TERIMAKASIH
Puji syukur pada Allah SWT yang telah melimpahkankasih berkat serta karuniaNyasehinggapenulisanTesis ini dapatterselesaikan.Adapun Tesis ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Magister Fakultas Teknik Sipil dan PerencanaanInstitut Teknologi Bandung. Padakesempatanini, penulis bermaksuduntuk menyatakanterima kasih yang kepada semua pihak yang telah memberikan banyak ilmu, sebesar-besarnya bantuandan dukungan selamamasa perkuliahanpenulis di Institut Teknologi Bandung.Ucapanterima kasih ditujukan kepadayang terhormat : 1. Bapak Ir. Masyhur Irsyam, MSE, Ph.D selaku dosenpembimbingyang telah banyak memberikan pengarahandan tuntunan selama penyusunan Tesisini. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. A. Aziz Djajaputer4 MSCE selaku dosenpenguji I dan Bapak Ir. Endra Susila,MT, Ph.D selakudosenpenguji II yang telah memberikansaran,masukan,dankritik dalampenyusunanTesisini. 3. BapakDr. Ir. Ilyas Suratman,CES.,DEA selakuKetua ProgramMagister DepartemenTeknik Sipil ITB. 4. Dosen-dosenGeoteknik yang telah membimbingpenulis selamamasamasaperkuliahan: Bapak Ir. Bigman M Hutapea,MSc, Ph.D, Bapak Ir. Suyud R. Kartasuparta,MSCE, Ph.D, Bapak Ir. Sjarifuddin Nasution, M.Eng, Bapak Ir. Wayan I Sengara,MSCE, MSEM, Ph.D, Bapak Ir. FX Toha,MSCE, MSEM, Ph.D,BapakIr. Sigit Darmawan,Ph.D. 5. Bapakdan Ibu Staf AdministrasiTata UsahaProgramMagisteryang telah banyakmembantuselamamasa-masaperkuliahan. 6. Kedua orangtua penulis Ir. H. Hukama Riva'i, MS dan Dra. Hj. Farida, MH yang telah memberikan doa dan dukungan sehinggapenulis dapat pendidikannyadi ProgramMagister ITB. menyelesaikan 7. Dekan Fakultas Teknil Unissula yang telah memberikan kesempatan kepadasayauntuk sekolahdi ITB.
1V
Dian, Emil, Fikri yang telah memberikandukungan 8. Saudara-saudarikui baik di saatsempitmaupunlapang. 9. Rekan-rekanseniorGeoteknikangkatan2003: BapakTaufilq Mas Garup, Mas Dwi, Mas Doni dan lain-lain. 10.Rekan-rekanGeoteknik angkatan2004: Mas Iman, Yessi, Fahmi, Budi, Abdul, Daniel, Herman, Hatta, Dissa" Nunungo Dani. Thanks for the friendshipand supportsall thesetime! 11.Rekan-rekanGeoteknikangkatan2005: Mas Irwan, Nengah,Fritz, Pandu, Desi, Inggrid dan lain-lain. Terimakasihatassegalabantuanyang pernah diberikan. 12. Staffdan engineerteamBapakMasyhurdi RumahC : Ir. Agus Himawan, Ir. Andi Kartawiri4 MT, Ir. Abdunachman H.o MT, Ir. Andi Nugroho, MT, dan lain-lain yang telah banyak memberikanbimbingan pada masa perkuliahan.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisanTesis ini, untuk itu segalasarandan kritik yang membangunsangat diharapkan.SemogaTesisini dapatbermanfaatbagipihak yangmembutuhkan.
Bandung,Februari2007 Penulis
(Rifqi B Arief)
DAFTAR ISI
I
ABSTRAK
I
ABSTRACT.......
ii
TESIS........ PEDOMANPENGGTINAAN
iii
UCAPAN TERIMAKASIH....
iv
DAFTAR ISI....
vi
DAFTAR GAMBAR.
viii
DAFTAR TABEL....
xii
Bab I
Pendahuluan
I.l
LatarBelakang..........
I-1
t.2
TujuanPenelitian
I-4
r.3
Pembatasan Masalah....
I- 5
t.4
SistematikaPembahasan
I- 5
Bab II
TinjauanPustaka
II. 1
Teori KonsolidasidanSettlement.....
il- I
II. 1.1
KonsepUmumKonsolidasi...........
il- 1
ll.l.2
Variasi u1dan DerajatKonsolidasiU PadaBerbagai Kedalaman
II-8
II.1.3
Uji KonsolidasiSatuDimensidi Laboratorium....
U-l1
II.1.4
BesarPenurunan Tanah
II-13
ll.2
Teori DayaDukungdan SettkementTiang
II-19
ll.2.l
Daya DukungaksialTiang
II-19
11.2.2
SettlementTiang
II-30
II.3
Negatif Skin Friction
Il-34
II.3.1
MekanismeTimbulnyaGesekanNegatif PondasiTiang Pancang
Il-34
1I.3.2
MetodamengevaluasiGesekanNegatif
II-36
Bab III
MetodologiPenelitian
ru. I
GambaranUmum TentangLokasi Studi .
III- I
m. 1.1
GeografiSemarang
III- I
llI.I.2
GeoteknikSemarang..
III- 4
vl
III. 1.3
Penggunaan Lahan
III- 6
III.I.4
HidrologidanHidrometri
III-6
IIl.2
Permasalahan GenangandanPenurunanTanahdi Semarang...
ilI-10
III.3
Permasalahan di PLTU dan PLTGU TambakLorok
III-14
III.4
RuangLingkup Penelitian
III-18
Bab IV
Analisis StudiKasus
ry.1
Maksuddan Tujuan
IV- I
lV.2
ParameterDisain......
W-2
IV.2.l
Data-dataAcuan
lV- 2
1Y.2.2
KorelasiEmpirik
lV-2
1V.2.3
Hasil penyelidikanTanahTerbaru
1V.2.4
PerbandinganAntara Hasil Tes TanahTerdahuluDenganTes
.. IV-4
TanahSekarang
IV-10
IV.3
AnalisisKonsolidasiKarenaTimbunan
IV-II
IV.3.1
KonsolidasiKarenaTimbunanSetinggi4 m PadaSaat Pembangunan....
IV.3.2
N-11
KonsolidasiKarenaPenambahan TimbunanSupayaTidak tergenang
IV-19
IV.3.3
SolusiPenanganan Genangan
IV-19
IV.4
Analisis PenurunanKonsolidasiAkibat BebanStruktur
IV-28
IV.4.1
Pehitunandi DaerahYang Tidak TerdapatLensa
..
IV-28
tv.4.2 Perhitungandi DaerahYang TerdapatLensa IV.4.3 SolusiTerhadapPile CapYang Menggantung ry.5 KeamananDaya DukungAksial PondasiTiang
IV.34
IV.5.l
PerhitunganKapasitasDayaDukungPondasiTiang
IV-39
[v.5.2 KapasitasDayaDukungPondasiDari LoadingTest IV.5.3 PerhitunganNegatif Skin Friction
IV-43
Bab V
IV-38 IV-39
rv-43
Kesimpulandan Saran
v.1 v.2
v-l v-2
Kesimpulan Saran
Lampiran DAFTAR PUSTAKA
vll
DAFTAR GAMBAR
GambarI.l
Salahsatugenangandi arealkajian
I- I
GambarI.2
Salahsatusystempompadrainase
I- 2
GambarI.3
Dampakpenurunanpile captiang di PLTGU
I- 3
GambarI.4
Dampak penurunanpada gedung dengan pondasi tiang..
GambarI.5
I- 3
Dampak penurunan pada jalan
dan bangunan
berpondasidangkal
l-4
GambarII.l
Lapisanlempungyangmengalamikonsolidasi. . . . . ...
ll- 2
GambarII.2
Tanahberlapisdengannilai Cv yangbervariasi..... ..
II- 7
GambarII.3
Tekanan air pori mula-mula konstan thd kedalaman pd drainaseZarah
GambarII.4
II- 8
Perubahan tekanan air pori bervariasi linear thd kedalamanpd drainase2 arah
GambarII.5
II- 9
Perubahantekanan air pori bervariasi sinusoidal thd kedalamanpd drainase2 arah
II- l0
GambarII.6
Bebereapa bentukpeyebaran u1. ..........
il- l0
GambarII.7
Variasi dari Uuu dengan Tu untuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar II.6. (Braja M. Das,
1983).
rr-11
GambarII.8
Skemaalat uji konsolidasi(BrajaM. Das,1983)
ll- 12
GambarII.9
Grafik waktu vs pemampatanselama konsolidasi untuksuatupenambahan bebanyangdiberikan........ il-13
GambarII.10 Penurunan seketikapadatanahyangberlapis..........
[-14
GambarII.11 Grafik e versus log p yang menunjukkan keadaan akibat pembebanan (loading), dan pembebanan kembali(reloading).
II-16
GambarII.12 Penurunankonsolidasipadatanahyangberlapis......
ll-17
GambarII.13 Perbandingankonsolidasi lapangan dan oedometer (Skempton-Bjemrm,1957).... GambarII.14 Konsep dasar dari pondasi tiang (hakash and
vlll
II-18
il- 19
Sharma,1990). untuk dayadukungujung (Masyhur GambarII.15 PenentuanNdesain Irsyam,2006) .............. Gambarll.l6
lI-23
PenentuanNilai cr untuk tiang pancangpada tanah lempung(API Metode-2,1986).
ll-24
GambarII.17 PenentuanNilai a untuk tiang bor pada tanah lempung(Kulhawy, 1984) . Gambarll.l8
II-25
Daya dukung blok untuk grup tiang untuk tanah
rr-29
kohesif(Tomlinson,1994)..... GambarIL19 Daerah pengaruh dari grup tiang dan tiang tunggal (Tomlinson,1994)
II-3 1
GambarII.20 Transfer beban pada grup tiang (Cheney and Chassie, 1993)..............
II- 33
GambarII.21 Mekanismeterjadinyanegatif skhin friction dari kiri ke kanan(Masyhur lrsyam, 2006) GambarlI.22 Letak dan penentuan titik
II-35
netral (Goudrealt &
Fellenius1994)..
II- 36
GambarII.23 Nilai B olehMayerhoff(1973)
II- 38
GambarlI.24 FaktorkoreksiNp(Poulos& Davis,1980).................II -40 GambarII.25 FaktorkoreksiN1(Poulos& Davis,1980).................TT-25 GambarIII.I
Lokasi Penelitian(LAPI ITB,2006)
GambarIII.2
Geologi
Regional Dataran Semarang (LAPI
IT8,2006) GambarIII.3
III-3
PotonganGeologi A-A' Dataran Semarang(LAPI IT8,2006)
GambarIII.4
m-l
III-3
hofil PelapisanTanah DaerahTambak Lorok (LAPI
m-5
ITB,2006) GambarIII.5
PenggunaanLahan Kota Semarang(LAPI IT8,2006). III-6
GambarIII.6
PotensiaquiferdataranSemarang(LAPI IT8,2006) .. III-8
GambarIII.T Pasang Surut
di
Pelabuhan Semarang dari
DISHIDROSTNI AL ............ GambarIII.8
PetaLokasi RawanBanjir Kota Semarang(Bappeda
lx
m-10
Kota Semarang,I997) GambarIII.9
III-11
Lokasi PengamatanPenurunanTanah di Semarang
(JrcA,1997).........
ilr-rz
GambarIII.l0 Kontur PengamatanMuka Air Tanah 1984(Marsudi, 2000)
ilr-13
GambarIII.l1 Kontur Pengamatan Muka Air Tanah 1996(Marsudi,
2000)
ilr-r3
GambarIII.12 Genangan di KantorPelabuhan TanjungEmas........... m-14 GambarIII.I3 Genangan dan turunnya tanah di lokasi PLTU TambakLorok
III-15
GambarIII.14 Genangan dan turunnya tanah di lokasi PLTGU TambakLorok
III-15
GambarIII.15 Masuknya air laut di lokasi pompa intake pada saat pasang
III-16
GambarIIL16 PenurunanTanahdi PLTGU TambakLorok
III-I7
GambarIII.17 Langkahkerjayangdilakukan...................
UI-19
GambarIV.l
Korelasihargaq I ono'danPI (Mesri, 1975).
Gambar[V.2
KorelasiN-SPT denganUndrainedShearStrength
lV- 2
(TerzaghiandPeck,1967andSowers,1979).......... GambarIV.3
IV- 3
KorelasiEu/Cu,PI DenganOCR(Jamiolkowskiet al.,
1970) .......
rv- 3
GambarIV.4
Lokasi PenyelidikanTanah(LAPI ITB, 2006)
IV- 5
GambarIV.5
Profil Pelapisan Tanah Daerah Intake (Pot 1-l) (LAPI IT8,2006)
GambarIV.6
IV- 6
Profil Pelapisan Tanah Daerah PLTU (Pot 2-2) (LAPI rTB, 2006)
GambarIV.7
tV- 7
Profil PelapisanTanah Daerah PLTGU (Pot 3-3) (LAPI ITB,2006)
rV-8
GambarIV.8
Grafik penurunanvs waktu di lokasi intake
IV-14
GambarIV.9
Grafik penurunanvs waktu di lokasiPLTU
IV-16
GambarIV.10 Grafik penurunanvs waktu di lokasiPLTGU GambarIV.ll
.. ry-18
RencanaDaerahAliran dalamAreal PLTU-PLTGU .
IV-20
GambarIV.l2 RencanaBangunan Air
Untuk Mengatasi Masalah
Genangan(LAPI IT8,2006)
lV-22
GambarIV.13 Tipikal Pompa Listrik Kapasitas0,2 m3ldtk (LAPI IT8,2006)
tV-23
GambarIV.14 Lokasi NormalisasiSaluran(LAPI ITB, 2006)
lV-24
GambarIV.15 Lokasi TanggulPagarBRC (LAPI ITB,2006)
lV-25
GambarIV.16 Tipikal Tanggul di Wilayah PLTU-PLTGU (LAPI IT8,2006)
tV-26
GambarlV.l7 TanggulLokasi Intake(LAPI ITB, 2006)
IV-27
GambarIV.18 Tipikal PeninggianTanggul di Wilayah Intake (LAPI ITB,2006)
IV-27
GambarIV.19 Model penyebarantegangandari bebanuntuk analisis penunrnankonsolidasipada grup tiang (Tomlinson, 1994).......
ry-28
Gambar1V.20 Grup tiang yang dipergunakan dalam analisis sefflement
IV-29
GambarIV.21 Analisis settlementgrup tiang denganmetodeelemen hingga
IV-33
Gambar[V.22 Analisis dalampotonganmelintang
IV-34
GambarIV.23 Analisis dalampotonganmemanjang
IV-35
Gambar1V.24 Elevasi Pondasi Gantry Crane di GTG Larna (LAPI IT8,2006)
IV-36
GambarIV.25 Penanganan Kaki gantryCrane(LAPI ITB, 2006) ..... lV-37 Gambar1V.26 Bantalanuntuk mengganjaldi kaki crane(LAPI ITB,
2006)
rv-38
GambarLY.27 Penutupronggabawahlantai (LAPI IT8,2006) ........ IV-38 GambarIV.28 PenutupDari Rangkabaja(LAPI ITB, 2006) Gambar1V.29 Letak titik netral
IV-39 ..
xl
IV-44
DAFTAR TABEL
Tabel II.l
Nilai dari Nq dan $, (Mayerhof,1976)
Tabel II.2
Nilai dariK, untuktiang,(Mayerhof,1976)..................lI-22
Tabel II.3
Nilai p oleh Dr. Garlenger(1973)
lI-37
Tabel II.4
Nilai No oleh Vesic (1977)
Il-37
Tabel III.I
Perhitungan penurunan tanah model l-dimensi di
Il-21
daerah Semarangtahun 1984-2003(Notosiswoyo et. a1.,2001) Tabel III.2
ilI- 4
Pemakaian Air Tanah di Semarang Tahun 1996 (Notosiswoyoet. a1.,2001)
III- 9
Tabel IV.l
NilaiN-SPThasilpenyelidikantanahterbaru
IV- l0
Tabel IV.2
Perhitunganmencaricumula-muladan akhir ..
IV- 1l
Tabel IV.3
Perhitungan unfuk mencari besar penurunan karena timbunan di daerahintake
Tabel IV.4
Perhitunganuntuk mencari waktu penurunandi daerah intake
Tabel IV.5
IV- 14
Perhitungan untuk mencari besar penurunan karena timbunandi daerahPLTU
Tabel IV.6
IV- 16
Perhitungan unfuk mencari besar penurunan karena timbunandi daerahPLTGU
Tabel IV.8
IV. 18
Tabel perhitunganpenurunankarena beban struktur di lokasi intake
Tabel IV.10
IV- 30
Tabel perhitunganpenumnankarena beban struktur di lokasiPLTU
Tabel IV.ll
IV- 17
Perhitunganuntuk mencari wakf,upenurunandi daerah PLTGU
Tabel IV.9
IV- 15
Perhitunganuntuk mencari waktu penurunandi daerah PLTU
Tabel IV.7
IV- 13
IV- 3l
Tabel perhitunganpenurunankarena beban struktur di lokasiPLTGU
IV-32
xll
Tabel lV.lz
Nilai besar penurunan dengan perhitungan metode elemenhingga
IV-33
Tabel IV.13
Besarpenurunandi bangunanSteamTurbine Generator IV-35
Tabel IV.14
Perhitungan daya dukung pondasi tiang pada lokasi intake
Tabel IV.l5
.. IV-40
Perhitungan daya dukung pondasi tiang pada lokasi intake
Tabel IV.16
.. IV-41
Perhitungan daya dukung pondasi tiang pada lokasi PLTGU
Tabel lV.l7
IV-42
Hasil loading test dan Qu1 di lokasi Tambak Lorok (Irsyam,1996)
Tabel IV.18
IV-43
Hasil perhitunan negatif skin friction dg titik netral 0.75L
Tabel IV.19
rV-45
Hasil perhitunannegatif skin friction dg titik netral di
rv-46
25m
xlll
