TUGAS AKHIR RC09-1380
ALTERNATIF KONSTRUKSI PERBAIKAN TANAH DI BAWAH OPRIT JEMBATAN SUNGAI MARMOYO TOL SURABAYA MOJOKERTO STA 41+100-STA 41+675 TOL SURABAYA MOJOKERTO STA 41+100-STA 41+675
ERNI INDRIYANINGSIH NRP 3109 106 004
Dosen Pembimbing Prof. Ir. Noor Endah, MSc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
ALTERNATIF KONSTRUKSI PERBAIKAN TANAH DASAR DI BAWAH OPRIT JEMBATAN SUNGAI MARMOYO TOL SURABYA-MOJOKERTO STA 41+100-STA 41+675 Nama Mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: Erni Indriyaningsih : 3109 106 004 : Teknik Sipil FTSP - ITS : Prof. Ir. Noor Endah, MSc., PhD. ABSTRAK
Pada proyek pembangunan Tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV Sta. 41+10- Sta.41+675 terdapat perencanaan mainroad yang melewati Sungai marmayo, sehingga diperlukan perencanaan jembatan. Tanah dasar di bawah pada oprit jembatan adalah tanah lempung lembek yang daya dukungnya rendah dan kemampumampatannya tinggi. Daya dukung tanah yang rendah akan menyebabkan terjadinya kelongsoran pada oprit jembatan. Sedangkan kemampumampatannya yang tinggi menyebabkan perbedaan pemampatan yang mengakibatkan terjadinya kerusakan pada perkerasan jalan di atas timbunan dan sambungan antara oprit dan abutmen. Maka dari itu dibutuhkan perkuatan tanah dasar agar mampu menahan beban sehingga tidak terjadi kelongsoran dan perbedaan pemampatan pada oprit jembatan sehingga tidak mengalami kerusakan pada perkerasan jalan di atasnya dan struktur sambungan abutmentnya. Perencanaan dilakukan dengan memperhatikan stabilitas timbunan pada potongan tegak lurus jalan (stabilitas melintang) dan pada arah memanjang jalan ( stabilitas memanjang arah sungai). Pada tugas akhir ini akan direncanakan 2 alternatif sistem perbaikan tanah untuk perencanaan timbunan. Alternatif pertama yaitu preloading yang dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan geotextile. Alternatif kedua yaitu preloading yang dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan micropile. Dari hasil perhitungan, didapatkan bahwa PVD yang digunakan adalah PVD jenis PVD “WICK DRAIN” dengan Spesifikasi Lebar : 100 mm dan ketebalan : 5 mm. Pola pemasangan yang dipilih adalah pola segitiga dengan jarak 1,2 meter. Untuk perkuatan dengan geotextile, digunakan geotextile type Stabilenka 400/50. Pada Sta.41+300 dibutuhkan sebanyak 18 lapis, pada Sta. 41+250 dibutuhkan 14 lapis dan untuk Sta. 41+200 dibutuhkan 13 lapis, setiap lapis dipasang 2 lembar geotextile dengan jarak perlapis sebesar 0,25 meter. Pada timbunan memanjang ke arah sungai dipasang geotextile wall sebanyak 25 lapis, pada ketinggian 0.0-3,0 meter dipasang geotextile wall dengan Sv 0,25 meter , pada ketinggian 3-7,5 dipasang dengan Sv 0,5 meter dan pada ketinggian 7,5-11.7 dipasang dengan Sv 1 meter . Sedangkan pada konstruksi micropile digunakan micropile dimensi 25x25, diperlukan 41 buah per meter pada Sta.41+300, 32 buah per meter pada Sta.41+250, 23 buah per meter pada 41+200 dan pada timbunan memanjang ke arah sungai diperlukan 51buah micropile.
Kata
kunci
:
Lempung
lembek,
oprit,
preloading,
PVD,
geotextile,
micropile.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan jalannya waktu dan meningkatnya perekonomian penduduk kota Surabaya dan sekitarnya, kota-kota di Jawa Timur terutama yang dekat dengan kota Surabaya terkena pengaruh perkembangan kota sedikit demi sedikit beranjak meningkat pada sektor ekonomi, karena diakibatkan oleh pertumbuhan ekonomi secara global. Peningkatan perekonomian Jawa Timur tumbuh pesat, terutama di kota-kota di kabupaten Sidoarjo, Gresik, Bangkalan, Mojokerto dan Lamongan. Peningkatan perekonomian ini dikarenakan oleh tumbuhnya industri di daerah tersebut. Hal ini diiringi oleh peningkatan pemukiman penduduk pada daerah sekitar kotakota tersebut. Dengan adanya hal tersebut di atas maka peningkatan lalu- lintas yang melalui jaringan jalan juga menjadi sangat padat hingga melampui kelas jalan yang tersedia. Pemerintah daerah dalam hal ini Badan Pengelola Jalan Tol (B.P.J.T) menyimpulkan perlunya Pembanguanan Jalan Tol disekitar kota Surabaya, salah satunya adalah ruas Jalan Tol Surabaya-Mojokerto. Pembangunan Jalan Tol Surabaya-Mojokerto sepanjang 36,27 km melewati empat kabupaten/kota, yaitu Kota Surabaya, Kabupaten Sidoarjo, Gresik, dan Mojokerto. Pembangunan tol melibatkan beberapa instansi, diantaranya PT Marga Nujya Sumo Agung bekerja sama dengan Moeljadi Group dan PT Wijaya Karya terbagi menjadi empat seksi pembangunan, yaitu seksi I adalah Tol Waru-Sepanjang (6,6 km), Seksi II Sepanjang-Krian (5,3km), Seksi III DriyorejoKrian (6,10 km), dan Seksi IV yang merupakan jalur terpanjang, yaitu 18,55 km, untuk KrianMojokerto. Pada proyek pembangunan Tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV STA 41+100STA 41+675 terdapat perencanaan mainroad yang melewati Sungai marmayo, sehingga diperlukan perencanaan jembatan. Jembatan tersebut memiliki 2 buah abutment dan 5 buah pilar dengan bentang total 175 m. Selain itu terdapat rencana oprit jembatan dengan timbunan paling tinggi sebesar 8,1 m. Tanah dasar timbunan pada oprit jembatan adalah tanah lempung yang lembek yang daya dukungnya rendah dan
kemampumampatannya tinggi. Daya dukung tanah yang rendah akan meyebabkan terjadinya kelongsoran pada oprit jembatan. Selain itu, kemampumampatannya yang tinggi menyebabkan perbedaan penurunan konsolidasi yang mengakibatkan terjadinya kerusakan pada perkerasan jalan di atas timbunan dan sambungan antara oprit dan abutment maka dibutuhkan perkuatan tanah dasar agar mampu menahan beban sehingga tidak terjadi kelongsoran dan perbedaan penurunan pada oprit jembatan juga tidak mengalami kerusakan pada perkerasan jalan di atasnya dan struktur sambungan abutmentnya. Maka dari itu perencanaan konstruksi oprit ini sangat perlu diperhatikan agar desain oprit yang dihasilkan nantinya dapat aman dan kuat sesuai dengan umur rencana yang telah ditentukan. Beberapa alternatif desain telah tersedia untuk perbaikan tanah pada oprit jembatan, tetapi tidak semua aternatif bisa digunakan dengan alasan pelaksanaan yang terlalu sulit atau alternatif tersebut terlalu mahal untuk dilaksanakan karena harus mendatangkan dari luar Indonesia. Misalnya metode perbaikan tanah stone column, vacuming atau metode menard. Atas alasan itulah maka pada tugas akhir ini akan direncanakan 2 alternatif sistem perbaikan tanah untuk perencanaan timbunan yaitu alternatif pertama preloading yang dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan geotextile dan alternatif kedua preloading yang dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan micropile. Dari 2 alternatif tersebut akan dipilih salah alternatif berdasarkan kemudahan mendapatkan bahan kemudahan dalam pelaksanaan dan waktu pelaksanaan. Oleh karena itu studi ini penting dilakukan agar dapat merencanakan perkuatan tanah dasar yang mampu menerima beban di atasnya tanpa mengalami kelongsoran dan kerusan pada perkerasan jalan diatasnya. 1.2 Permasalahan Dari uraian diatas, beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini sebagai berikut : 1. Berapakah Hinitial yang diperlukan untuk mendapatkan tinggi timbunan yang diinginkan? 2. Berapa besar pemampatan tanah akibat beban yang bekerja di atas tanah dasar timbunan?
3. Bagaimana merencanakan percepatan pemampatan tanah menggunakan preloading yang dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan diperkuat dengan geotextile ? 4. Bagaimana merencanakan percepatan pemampatan tanah menggunakan preloading yang dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan diperkuat dengan micropile ? 5. Alternatif perbaikan tanah dasar mana yang lebih cocok diterapkan untuk perbaikan oprit jembatan Sungai Marmoyo? 1.3 Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah merencanakan perbaikan tanah dasar agar mampu menerima beban sehingga tidak terjadi kelongsoran dan perbedaan penurunan pada oprit jembatan yang menyebabkan kerusakan perekerasan jalan di atasnya. 1.4 Batasan Masalah Beberapa batasan masalah yang didefinisikan pada Tugas Akhir ini adalah : 1. Tidak membahas perhitungan struktur atas jembatan. 2. Tidak membahas perhitungan abutment jembatan. 3. Data yang digunakan adalah data sekunder yang berasal dari kontraktor Tol Surabaya-Mojokerto. 4. Tidak membahas perhitungan geometri dan perkerasan jalan. 5. Tidak merencanakan drainase jalan. 6. Tidak membandingkan dengan alternatif lain diluar alternatif dalam Tugas Akhir ini. 7. Beban Kendaraan sesuai dengan beban standar. 8. Sisi yang direncanakan sisi barat Sungai Marmoyo 9. Tidak membahas metode pelaksanaan 10. Tidak membahas biaya. 1.5 Manfaat Perencanaan dalam Tugas Akhir ini dimaksudkan agar dapat menjadi alternatif perbaikan tanah pada oprit jembatan Sungai Marmoyo Tol Surabaya-Mojokerto STA 41+100- STA 41+675 yang mungkin bisa dijadikan bahan pertimbangan oleh para
pengambil keputusan di Proyek Tol SurabayaMojokerto. 1.6 Lokasi Perencanaan Lokasi perencanaan perbaikan oprit jembatan Sungai Marmoyo terletak di Mojokerto, yang menghubungkan MojokertoKrian. Lebih jelas mengenai lokasi ditunjukkan pada Gambar 1.1 dimana pada proyek Tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV perbaikan oprit berada pada STA 41+100- STA 41+67. Pada Tugas Akhir ini perencanaan oprit ditinjau pada sisi barat Sungai Marmoyo STA 41+200- STA 41+300 sepanjang 100 meter dengan timbunan paling tinggi 8,1m yang ditunjukkan pada Gambar 1.3.
Lokasi perencanaan
Gambar
1.1
Lokasi Proyek Mojokerto
Tol
Surabaya-
Gambar 1.2 Potongan memanjang perencanaan oprit jembatan sisi barat Sungai Marmoyo
4.2 Data Tanah Dasar Data tanah dasar diperoleh dari kontraktor jalan tol Surabaya-Mojokerto. Data yang didapatkan berupa bore log dan SPT dari hasil test laboratorium. Pada perencanaan perbaikan oprit jembatan Sungai Marmoyo titik pengujian terlatak pada DB 20 – DB 23 yang telah disajikan pada gambar 3.2 pada bab sebelumnya. Semua data tanah dievaluasi dengan menggunakan selang kepercayaan 90%. Rekapitulasi hasil perhitungan dengan rentang kepecayaan diberikan pada Tabel 4.1.
BAB III METODOLOGI Mulai
Studi Literatur
Pengumpulan data : 1. Layout Lokasi 2. Data Tanah Dasar 3.Data Timbunan 4. Data Spesifikasi Bahan
.
Penentuan Hinisial Timbunan
Alternatif Perbaikan Tanah
Preloading dengan kombinasi PVD dan diperkuat Geotextile
Preloading dengan kombinasi PVD diperkuat Micropile
Cek Stabilitas melintang&mememanjang
Cek Stabilitas melintang&memanjang
Tidak
Tabel 4.1 Rekapitulasi Perhitungan Parameter Tanah dengan Selang Kepercayaan 90%
Tidak Ya
Ya
Penentuan Alternatif Perbaikan Tanah: 1. Kemudahan mendapatkan bahan 2. Kemudahan dalam pelaksanaan 3. Waktu pelaksanaan
Kesimpulan Dan Saran
Selesai
BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1 Layout Jalan Tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV Layout rencana jalan tol SurabayaMojokerto Seksi IV disajikan pada Gambar 4.1. Lokasi yang ditinjau pada tugas akhir ini sebelah barat Sungai Marmoyo ini adalah STA 41+200 sampai 41+300 (Gambar 4.2).
Gambar 4.1 Layout jalan tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV
BAB V PERENCANAAN ALTERNATIF PERBAIKAN OPRIT 5.1 Perhitungan Tinggi Timbunan Awal 5.1.1 Perhitungan Beban
Sebelum merencanakan perhitungan tinggi timbunan awal, hal yang perlu dilakukan terlebih dahulu adalah menghitung beban-beban (q) yang akan diterima oleh tanah dasar. Bebanbeban tersebut adalah beban timbunan, beban perkerasan dan beban traffic. Beban timbunan yang menggunakan beban pemisalan sebesar 5 t/m2, 7 t/m2, 9 t/m2, 11 t/m2, 13 t/m2, 15 t/m2, dan 18 t/m2 yang nantinya beban-beban tersebut didistribusikan ke kedalaman tanah yang ditinjau (z) sebagai beban merata trapesium. Selain beban timbunan, penambahan beban juga diakibatkan oleh perkerasan jalan. Tebal perkerasan jalan rigid pavement adalah 0,450 m dengan BJ beton 2,4 ton/m2, sehingga beban yang diterima tanah sebesar 1,08 ton/m2. Beban perkerasan tersebut akan disitribusikan sebagai beban merata persegi pada kedalaman (z). Sedangkan untuk Untuk beban traffic, dalam perencanaan tugas akhir ini menggunakan asumsi bahwa qtraffic
berkorelasi dengan tinggi timbunan yang direncanakan (Japan Road Association, 1986) 5.1.2 Penentuan Tinggi Awal (Hinitial) Berdasarkan data tanah yang terdapat pada Bab IV, diketahui bahwa tinggi final (Hfinal) timbunan tertinggi yang direncanakan pada oprit jembatan Sungai Marmoyo sebelah barat adalah sebesar 8.113 meter. Tingginya timbunan tersebut, menyebabkan beban yang diterima tanah besar dan mengakibatkan penurunan konsolidasi yang besar pula. Selain itu kondisi lapisan tanah pada daerah tersebut juga kurang mendukung karena terdiri dari dua lapisan lempung lembek (soft clay) setebal masing-masing 8,5 meter dan 10 meter yang dibatasi oleh lapisan pasir setebal 4 meter. Untuk mengantisipasi adanya kerusakan pada badan jalan maupun abutment jembatan, maka perlu dihitung besarnya penurunan konsolidasi. Tinggi Hfnal dan beban-beban sebelumnya telah diketahui, maka besarnya penurunan dapat dihitung. Dengan mengetahui besarnya settlement (Sc) pada tiap lapisan maka dapat diketahui besarnya pemampatan total pada tanah dasar tersebut ketika dibebani. Penurunan konsolidasi pada kajian Tugas Akhir ini, dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2 dan 2.3 dikarenakan tanah dasar merupakan tanah terkonsolidasi lebih (Overly Consolidated Soil). Pertama dihitung berapa penurunan konsolidasi akibat beban timbunan.Dari perhitungan tersebut, maka diperoleh besar Sc akibat beban timbunan yang tersaji pada Tabel 5.1. Setelah tanah dasar mengalami pemampatan akibat beban timbunan, maka timbunan yang diletakkan akan menjadi lebih rendah dari elevasi rencana. Oleh sebab itu perlu dicari tinggi awal timbunan menggunakan persamaan 2.8. Setelah mendapatkan Hinisial, kemudian dihitung kembali besarnya pemampatan akibat beban perkerasan dengan kedalaman distribusi yang sudah disesuaikan dengan Hinisial yang sudah didapat. Hasil perhitungan penurunan konsolidasi (Sc) akibat beban perkerasan tersaji pada Tabel 5.2. Selanjutnya menghitung tinggi final akibat pemampatan total, H-bongkar traffic dan tebal perkerasan, yaitu : Hfinal = Hinitial – Sc akibat timbunan – Hbongkar traffic + tebal pavement – Sc akibat pavement Hasil perhitungan Hfinal disajikan dalam Tabel 5.3.
Tabel 5.1. Hasil Perhitungan Konsolidasi Akibat Beban Timbunan q t/m2 5 7 9 11 13 15 18
No 1 2 3 4 5 6 7
Sc lap 1 (m) 0.919 1.345 1.688 1.979 2.230 2.450 2.738
Sc lap 2 (m) 0.163 0.397 0.558 0.706 0.845 0.979 1.166
Sc total (m) 1.082 1.742 2.246 2.685 3.075 3.429 3.904
Tabel 5.2. Hasil Perhitungan Konsolidasi Akibat Beban Pavement No 1 2 3 4 5 6 7
q t/m2 5 7 9 11 13 15 18
Sc lap 1 (m) 0.024 0.020 0.016 0.014 0.012 0.011 0.009
Sc lap 2 (m) 0.007 0.006 0.005 0.005 0.005 0.004 0.004
Sc total (m) 0.031 0.025 0.022 0.019 0.017 0.015 0.012
Tabel 5.3. Hasil Perhitungan Hinitial, H Bongkar Traffic dan Hfinal NO
1 2 3 4 5 6 7
Beban q timbunan Sc beban timbunan Hinisial H bongkar traffic (t/m2)
5 7 9 11 13 15 18
(m) 1.082 1.742 2.246 2.685 3.075 3.429 3.904
(m) 3.379 4.856 6.248 7.603 8.931 10.238 12.169
(m) 0.278 0.167 0.139 0.139 0.139 0.139 0.139
Tebal pevement
(m) 0.450 0.450 0.450 0.450 0.450 0.450 0.450
Sc beban pavement (m) 0.031 0.025 0.022 0.019 0.017 0.015 0.012
Tinggi Final
(m) 2.438 3.373 4.291 5.210 6.150 7.106 8.563
Untuk mengetahui besarnya Sc pada masingmasing tinggi timbunan yang direncanakan maka dari Tabel 5.3 dapat dibuat grafik hubungan antara Hfinal vs Hinitial, dan Hfinal vs Settlement total akibat timbunan dan pavement yang disajikan dalam Gambar 5.1 dan Gambar 5.2. Dari Gambar 5.1 dan Gambar 5.2, dapat diketahui tinggi initial yang harus ditimbun pada oprit jembatan sehingga tinggi final yang telah direncanakan dapat mencapai elevasi jembatan meskipun telah mengalami pemampatan. Adapun besar settlement dan tinggi initial pada masing-masing station dapat dilihat pada Tabel 5.4.
Gambar 5.1 Grafik Hubungan Hfinal dengan Hinisial
8,5 meter dengan Hdr = 4,25 meter. Koefisien konsolidasi (U) 90% adalah 0,848 (Das, 1985). Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) pada tiaptiap kedalaman pada lapisan pertama dapat dilihat pada Tabel 5.6 Tabel 5.6 Nilai Cv pada Tiap Kedalaman Lapisan Pertama Kedalaman (m)
No
Gambar 5.2 Grafik Hubungan Hfinal dengan Settlement Tabel 5.4 Besar H Initial pada masing-masing station.
Stationing 41+200 41+250 41+300
Sc lap 1 2.35 2.55 2.65
Sc Lap 2 Sc total O.95 3.3 1.05 3.6 1.15 3.8
H Final 6.543 7.294 8.113
H inisial 9.5 10.6 11.7
5.2 Stabilitas Timbunan dengan Program XSTABL Dari perhitungan sebelumnya telah didapatkan Hinitial untuk masing-masing station. Tahapan selanjutnya adalah mengetahui stabilitas timbunan dengan melakukan pengecekan bidang longsor menggunakan program XSTABL. Dari perhitungan angka keamanan dengan program XSTABL didapatkan nilai SF ≤ 1 yang bertai kemungkinan terjadi longsor sangat besar. Angka keamanan (SF) yang didapat untuk masing-masing station dapat dilihat pada Tabel 5.5. Dikarenakan kemungkinan longsor cukup besar maka diperlukan suatu perkuatan untuk menahan kelongsoran. Tabel 5.5 Angka Keamanan untuk Beberapa Stationing Stationing H inisial 41+200 9.5 41+250 10.6 41+300 11.7 Timbunan arah memanjang sungai
SF 0.888 0.937 1.000 0.586
5.3 Perhitungan Waktu Konsolidasi Tanah lempung mempunyai sifat permeabilitas yang kecil sehingga kemampuan mengalirkan air relatif lambat. Hal ini menyebabkan air yang terdesak akibat penambahan beban timbunan, akan keluar dari lapisan lempung dalam jangka waktu yang lama dan menghasilkan penurunan konsolidasi. Untuk menghitung waktu konsolidasi tersebut, lapisan tanah dibagi menjadi dua lapis. Pada lapisan pertama arah alirannya merupakan double drainage yaitu lapisan lempung setebal
H (m) Cv (cm2/det)
1
0
2.5
2.5
0.0018
2
2.5
4.5
2
0.0018
3 4
4.5 6.5
6.5 8.5
2 2
0.001174 0.001174
Dari data pada Tabel 5.4 didapat nilai Cv gabungan untuk lapisan pertama Cvgab = 0,0880 m2/minggu = 4,5771 m2/tahun. Sehingga waktu konsolidasi untuk mencapai 90% derajat konsolidasi adalah sebagai berikut : 2
t
= Tv90% H dr
t
= 0,848 4,25
t
= 3,35 tahun
Cv
2
4.5771
Untuk lapisan lempung yang kedua setebal 10 meter, arah alirannya merupakan single drainage sehingga Hdr = 10 meter. Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) pada tiaptiap kedalaman pada lapisan kedua dapat dilihat pada Tabel 5.7 Tabel 5.7 Nilai Cv pada Tiap Kedalaman Lapisan Kedua Kedalaman (m)
No 1 2 3 4 5
12.5 14.5 16.5 18.5 20.5
H (m)
Cv (cm2/det)
2 2 2 2 2
0.00117 0.00068 0.00068 0.00068 0.00068
14.5 16.5 18.5 20.5 22.5
Dari data pada Tabel 5.5 didapat nilai Cv gabungan untuk lapisan kedua Cvgab = 0,0290 m2/minggu = 1,5095 m2/tahun. Sehingga waktu konsolidasi untuk mencapai 90% derajat konsolidasi adalah sebagai berikut : 2
t
= Tv90% H dr
t
= 0,848 10 1,5095
t
= 56,17 tahun
Cv
2
Karena waktu konsolidasi untuk lapisan lempung pertama dan kedua tidak sama maka diambil waktu konsolidasi terlama yaitu pada lapisan lempung kedua sebesar 56,17 tahun.
Pada STA 41+300 masih terdapat pemampatan konsolidasi sebesar 380 -335,739 = 44,261cm untuk umur rencana jalan (20 tahun). Perhitungan lengkapnya ditampilkan dalam Tabel 5.8. Untuk sisa pemampatan pada STA 41+250 dan STA 41+200 disajikan pada Tabel 5.9 dan Tabel 5.10 Adanya pemampatan yang masih tersisa menyebabkan jalan mudah sekali mengalami kerusakan. Sehingga untuk mempercepat waktu pempampatan tersebut, perlu dilakukan pemasangan PVD. Tabel 5.8 Besar Pemampatan pada Umur jalan 20 Tahun STA 41+300 Lapisan I Lapisan II Tahun ke- Tv Uv (%) Sc 1(cm) Tahun ke- Tv Uv (%) Sc2 (cm) 1 0.25340 56.8018 150.525 1 0.01510 13.8635 15.943 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.50681 0.76021 1.01362 1.26702 1.52043 1.77383 2.02724 2.28064 2.53405 2.78745 3.04086 3.29426 3.54767 3.80107 4.05448 4.30788 4.56129 4.81469 5.06809
76.7891 87.5809 93.3551 96.4446 98.0977 98.9822 99.4554 99.7086 99.8441 99.9166 99.9554 99.9761 99.9872 99.9932 99.9963 99.9980 99.9990 99.9994 99.9997
203.491 232.089 247.391 255.578 259.959 262.303 263.557 264.228 264.587 264.779 264.882 264.937 264.966 264.982 264.990 264.995 264.997 264.999 264.999
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Sumber : hasil perhitungan
0.03019 0.04529 0.06038 0.07548 0.09057 0.10567 0.12076 0.13586 0.15095 0.16605 0.18114 0.19624 0.21133 0.22643 0.24152 0.25662 0.27171 0.28681 0.30190
19.6060 27.4965 30.1479 32.7023 35.1632 37.5342 39.8185 42.0192 44.1395 46.1822 48.1502 50.0463 51.8730 53.6330 55.3285 56.9621 58.5359 60.0522 61.5130
22.547 31.621 34.670 37.608 40.438 43.164 45.791 48.322 50.760 53.110 55.373 57.553 59.654 61.678 63.628 65.506 67.316 69.060 70.740
Sc total sisa Sc (cm) (cm) 166.468 213.532
1.
2.
226.038 153.962 263.710 116.290 282.061 97.939 293.186 86.814 300.397 79.603 305.467 74.533 309.348 70.652 312.550 67.450 315.347 64.653 317.888 62.112 320.254 59.746 322.490 57.510 324.620 55.380 326.660 53.340 328.618 51.382 330.501 49.499 332.314 47.686 334.059 45.941 335.739 44.261
5.4 Perencanaan Preloading dengan kombinasi Prefabricated Vertical Drain (PVD) 5.4.1 Perencanaan Prefabricated Vertical Drain (PVD) Tanah dasar merupakan lapisan tanah kompresibel yang cukup dalam yaitu 22,5 meter. Seperti yang telah dijelaskan pada sub bab sebelumnya, waktu yang diperlukan untuk menghabiskan penurunan konsolidasi sangat lama yaitu 56,17 tahun, sehingga dikhawatirkan akan terjadi differential settlement pada tanah timbunan yang berakibat perkerasan jalan menjadi lebih cepat rusak. Untuk itu, diperlukan suatu metode yang dapat mempercepat proses pemampatan konsolidasi. Metode yang dipilih dalam Tugas Akhir ini adalah dengan pemasangan Prefabricated Vertical Drain (PVD). Langkah-langkah dalam perencanaan pemasangan PVD adalah sebagai berikut :
Pemilihan Pola dan Jarak Pemasangan PVD Pada perencanaan pemasangan PVD ada dua macam pola yang digunakan, yaitu pola segitiga dan segiempat yang tersaji dalam Bab II gambar 2.7 dan gambar 2.8. Dari masing-masing pola, akan dicari derajat konsolidasi untuk jarak pemasangan selebar 0,8 m; 1 m; 1,2 m; dan 1,5 m. Setelah dihitung derajat konsolidasi total, akan ditentukan pola dan jarak berapa yang akan dipilih dengan mempertimbangkan waktu dan biaya. Perhitungan Derajat Konsolidasi Vertical (Uv) Perhitungan derajat konsolidasi vertical (Uv) ditentukan dengan menggunakan persamaan 2.21. Dalam persamaan tersebut terdapat fungsi Tv (faktor waktu) yang dicari dengan menggunakan persamaan 2.18. Untuk menghitung waktu Tv, sebelumnya perlu dicari Cvgabungan. Adapun perhitungan Cvgabungan sama dengan sub bab seelumnya yaitu Cv gabungan lapisan pertama Cvgabungan = 0,0880 m2/minggu, untuk lapisan kedua Cvgabungan = 0,0290 m2/minggu. Untuk perhitungan Tv dapat diambil contoh pada lapisan pertama minggu ke-1, yaitu : t.C v
Tv
2
H dr 1x0,0880 (4,25) 2
= 0.00487 3.
Perhitungan Derajat Konsolidasi Horisontal (Uh) Untuk menghitung derajat konsolidasi, dapat digunakan persamaan 2.17 yang berubah menjadi : Uh
1
1
tx 8 xCh
e
D 2 x 2 xF ( n )
Pada persamaan di atas, dapat diketahui bahwa parameter tanah yang digunakan untuk mendapatkan Derajat Konsolidasi Horisontal (Uh) adalah koefisien konsolidasi horizontal (Ch) dimana harga Ch diambil 2-5 Cv. Pada perencanan tugas akhir ini harga Ch diambil 3 Cv. Selain Ch, terdapat faktor lain yang merupakan faktor penghambat akibat jarak antar PVD yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.13.
Direncanakan menggunakan PVD 100 mm x 5 mm, dengan diameter ekivalen (dw)= (100+5)/2 = 52,5 mm = 0.0525 mm. Adapun hasil perhitungan F(n) untuk masing-masing pola pemasangan PVD dapat dilihat pada Tabel 5.9 dan Tabel 5.10.
settlement karena derajat konsolidasi sudah mencapai 100 %.
Tabel 5.9 Perhitungan Faktor Penghambat (F(n)) Pola Segitiga
Sumber : hasil Perhitungan
Gambar 5.4 Grafik Derajat Konsolidasi Lapisan Kedua
Tabel 5.10 Perhitungan Faktor Penghambat (F(n)) Pola Segiempat S (m)
D (m)
dw (m)
F(n)
0.8 1 1.2 1.5 1.7
0.904 1.130 1.356 1.695 1.921
0.0525 0.0525 0.0525 0.0525 0.0525
2.096 2.319 2.501 2.725 2.850
Setelah menghitung faktor penghambat akibat jarak pemasangan PVD, maka derajat konsolidasi arah horizontal (Uh) dapat dicari. Setelah mendapatkan harga Uv dan Uh untuk masing-masing pola, maka konsolidasi gabungan ( U ) dapat dicari dengan persamaan 2.22 sehingga didapatkan U untuk masingmasing pola pemasangan PVD pada lapisan pertama dan kedua yang disajikan dalam Lampiran 9. sehingga dapat dibuat grafik hubungan antara U dan waktu yang dibutuhkan (minggu) seperti yang tersaji dalam Gambar 5.3. dan Gambar 5.4.
Gambar 5.3 Grafik Derajat Konsolidasi Lapisan Pertama
Waktu yang disediakan perencana tidak boleh lebih dr 24 minggu, maka dari Gambar 5.3 dapat dilihat bahwa dalam waktu 20 minggu dan dengan pola pemasangan segitiga jarak (S) = 1,2 pada lapisan pertama sudah tidak ada sisa
Pada lapisan kedua dengan waktu dan pola pvd yang sama derajat konsolidasi mencapai 86%. Dapat disimpulakan bahwa dengan derajat konsolidasi tersebut berati sisa settlement pada lapisan kedua adalah 16,1 cm atau sebesar 4,2 % dr settlement total tanah kompresibel. 5.4.2 Preloading dengan Kombinasi PVD Pada pelaksanaan di lapangan, timbunan tidak langsung diurug di tanah dasar tetapi di letakkan secara bertahap (preloading). Penimbunan secara bertahap direncanakan memiliki kecepatan 50 cm/minggu. Sehingga jumlah pentahapan untuk mencapai Hfinal tersebut adalah : Hinitial = 11,7 meter Jumlah pentahapan = 11,7 / 0,50 = 23,4 tahap = 24 tahap Untuk mengawali penimbunan, langkah pertama yang harus dilakukan adalah mencari tinggi kritis (Hcr) yang mampu dipikul oleh tanah dasar. Tinggi kritis dicari dengan menggunakan program XSTABL dan didapatkan tinggi kritis = 5,5 meter dengan SF = 1,501 (untuk harga SF =1,5). Setelah didapatkan tinggi kritis, maka langkah selanjutnya adalah mencari Cu baru untuk menentukan apakah tanah cukup mampu menahan beban apabila tahapan selanjutnya dilakukan secara menerus ataukah harus dilakukan penundaan karena tanah belum cukup kuat memikul beban tersebut. Adapun langkah untuk mencari Cu baru adalah sebagai berikut: 1. Menentukan tahapan penimbunan sampai tinggi Hcr
Tahapan Penimbunan sampai tahap ke-11 disajikan dalam Tabel 5.11.
Tabel 5.11 Tahapan Penimbunan pada Minggu Ke-11 Waktu (minggu) Tinggi Timbunan 0.5 m 1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg 6 mg 7 mg 8 mg 9mg 10 mg 11 mg
0.5 m 1m 1.5 m 2m 2.5 m 3m 3.5 m 4m 4.5 m 5m 5.5 m
1 m 1.5 m 2 m 2.5 m 3 m 3.5 m 4 m 1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg 6 mg 7 mg 8 mg 9 mg 10 mg
1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg 6 mg 7 mg 8 mg 9 mg
1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg 6 mg 7 mg 8 mg
1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg 6 mg 7 mg
1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg 6 mg
1 mg 2 mg 3 mg 4 mg 5 mg
4.5 m 5 m 5.5 m
1 mg 2 mg 1 mg 3 mg 2 mg 1 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg
2. Menghitung tegangan di tiap lapisan tanah untuk derajat konsolidasi 100 % Contoh penambahan beban akibat beban timbunan bertahap 1 s.d. 4 tahap dapat disajikan dalam Gambar 5.5.
Po
1
P1
2
P2
3
P3
4
P4
Gambar 5.5 Sketsa Perubahan Tegangan Akibat Beban Bertahap
:
merumuskan perubahan tegangan di tiap lapisan tanah untuk menghitung derajat konsolidasi kurang dari 100%. Untuk tabel penambahan tegangan efektif, disajikan pada Tabel 5.13. Tabel 5.12 Perubahan Tegangan di Tiap Lapisan Tanah pada Derajat Konsolidasi, U=100% Tegangan kedalaman (m) 0 - 2.5 2.5 - 4.5 4.5 - 6.5 6.5 - 8.5 8.5 - 10.5 10.5 - 12.5 12.5 - 14.5 14.5 - 16.5 16.5 - 18.5 18.5 - 20.5 20.5 - 22.5
Po' H=0m 0.993 2.779 4.367 5.955 5.989 7.250 8.511 8.913 10.063 11.213 14.706
σ1' H = 0.5 m 1.893 3.679 5.267 6.855 6.886 8.141 9.384 9.782 10.909 12.041 15.507
’
= Po + P1 = ’ P2 dan seterusnya hingga 4’ Harga Po, ’ 2’ dan seterusnya berbedabeda untuk setiap kedalaman tanah. P1 = I x q Dimana : q = Htimb tahap ke-i x timb = 0,5 x 1,8 = 0,9 t/m2 Untuk hasil perhitungan perubahan tegangan akibat beban bertahap sampai pada dari tahap 1 s.d. tahap ke-4 dengan derajat konsolidasi 100 %, dapat dilihat pada Tabel 5.12.
3. Menghitung penambahan tegangan efektif akibat beban timbunan apabila derajat konsolidasi kurang dari 100%.
Untuk menghitung penambahan tegangan efektif apabila derajat konsolidasi kurang dari 100% maka dipakai derajat konsolidasi total (Utotal) pada pemasangan PVD pola segitiga dengan jarak 1,2 meter. Derajat konsolidasi total (Utotal) lapisan pertama ataupun kedua digunakan untuk
σ3' H = 1.5 m 3.693 5.479 7.067 8.655 8.664 9.898 11.112 11.478 12.583 13.670 17.105
σ4' H =2 m 4.593 6.379 7.967 9.555 9.546 10.767 11.969 12.318 13.407 14.472 17.897
Tabel 5.13 Tabel Penambahan Tegangan Efektif Lapisan pertama apabila Derajat Konsolidasi < 100% Tahapan
Umur
Derajat
Penimbunan
Timbunan
Konsolidasi
(meter)
(minggu)
Utotal (%)
Tanah Asli
P1 pada U < 100%
100 ' 3'
0 , 71846
4
0,0-0,5 (1)
4
71.846
Perhitungan perubahan tegangan didapat dari 1
σ2' H=1m 2.793 4.579 6.167 7.755 7.782 9.029 10.248 10.632 11.746 12.860 16.303
' 2'
x
3
3
62.043
48.631
' 1'
29.957
' Po '
x
2
1
2,0-2,25 (4)
1
'
2
2
'
1
1
'
0 , 48631
x
2
1,0-1,5 (3)
3
0 , 62043
3
0,5-1,0 (2)
'
0.29957
xPo'
Po '
4 . Menghitung kenaikan daya dukung tanah (akibat kenaikan harga Cu).
Harga Cu baru diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.23 sehingga diperoleh harga Cu baru. Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui harga Cu mengalami kenaikan, tetapi dari harga Cu baru timbunan hanya bisa dikerjakan samapai 7dengan beberapa kali penundaan sampai minggu ke-20. Karena alasan penundaan yang cukup lama maka perlu diberikan perkuatan pada tanah. Perkuatan diberikan pada masing-masing station, dengan menggunakan geotextile atau micropile. Karena tanah telah diberi perkuatan, tahapan penimbunan bisa dilakukan dengan menerus tanpa adanya penundaan. Grafik konsolidasi tanah dasar yang terjadi akibat pentahapan penimbunan dapat dilihat pada
Gambar 5.6. Dari gambar tersebut dapat diketahui untuk total settlement 3,8 meter membutuhkan waktu 27 minggu
Gambar 5.6. Grafik hubungan waktu vs Settlement untuk kondisi PVD dipasang sampai ketebalan lapisan tanah kompresibel
5.5 Perencanaan Geotextile
Salah satu perkuatan tanah yang dapat digunakan adalah menggunanakan geptextile. Pehitungan perencanan geotextile arah melintang pada masing-masing station menggunakan tipe geotextile STABILENKA 400/50 dan angka keamanan rencana (SF) sebesar 1,5. Perhitungan perencanaan geotextile terhadap overall stability untuk timbunan arah melintang adalah : 1. Mengitung nilai momen dorong (Mdorong) Diketahui angka keamanan dan momen tahanan minimum (SFmin dan MRmin) hasil perhitungan XSTABLE untuk timbunan dengan Hinitial 11,7 meter adalah : SFmin = 0.888 dan MRmin = 39360 kNm maka :
SF
M R min M dorong
M dorong
39360 0.888 = 44.324,32 kNm
2. Menghitung nilai momen tahanan yang direncanakan (MRrencana) dengan SF = 1,5 MRrencana = Mdorong x SFrencana = 44.324,32 x 1,5 = 66486,49 kNm 3. Menghitug nilai Tambahan Momen Penahan ( MR) MR = MRrencana - MRmin = 66.486,49 – 39.360 = 27.126,49 kNm 4. Mencari kekuatan geotextile yang diizinkan Tallow
Kekuatan tarik max= 400 kN/m SF untuk instalasi (Fsid) = 1,5 SF untuk faktor rangkak (Fscr) = 3 SF untuk faktor kimia (Fscd) = 1,3 SF untuk faktor biologi (Fsbd) = 1,3 T Tallow FSib xFScr xFScd xFSbd 400 Tallow 1.5 x3x1.3x1.3 = 52,597 kN/m 5. Menghitung kebutuhan geotextile Dalam perencanaan ini digunakan : Jarak pemasangan antar lapisan geotextile 25 cm Jumlah lembar tiap lapisan goetextile = 2 lembar Mgeotextile = Tallow x Ti dimana : Tallow = Kekuatan geotextile Ti = Jarak vertikal antara geotextile dengan pusat bidang longsor (Titik O pada Gambar 5.6) Pada geotextile lapisan pertama (pada dasar timbunan) Hi1 = H timbunan = 11,7 meter Ti1 = yo – yZ = 39,39 – 22,5 = 16,89 meter Mgeotextile = 2(52,597) x 16,89 = 1776,726 KNm Kebutuhan geotextile ditentukan dari Momen akibat pemasangan geotextile lebih besar dari momen tambahan yang dibutuhkan. Hasil perhitungan Mgeotextile untuk Hinitial 11,7 meter pada STA 41+300 disajikan pada Tabel 5.14 Tabel 5.14 Hasil perhitungan Mgeotextile untuk STA 41+300 Jumlah (n) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hi (m) 11.7 11.45 11.2 10.95 10.7 10.45 10.2 9.95 9.7 9.45 9.2 8.95 8.7 8.45 8.2 7.95 7.7 7.45
Ti (m) 16.89 16.64 16.39 16.14 15.89 15.64 15.39 15.14 14.89 14.64 14.39 14.14 13.89 13.64 13.39 13.14 12.89 12.64
Tallow (KN) 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 105.194 Total
Mgeotextile (KNm) 1776.726 1750.427 1724.129 1697.830 1671.532 1645.233 1618.935 1592.636 1566.338 1540.039 1513.741 1487.442 1461.144 1434.845 1408.547 1382.249 1355.950 1329.652 27957.396
Momen > MR M= Mgeotextile1 + Mgeotextile2 + ... + Mgeotextile-n > MR 27.957,396 kNm > 27.126,49 kNm ok
Jadi, dilakukan pemasangan geotextile STABILENKA 400/50 sebanyak 18 lapis dengan masing- masing lapis terdiri dari 2 lembar geotextile. 6. Menghitung panjang geotextile di belakang bidang longsor Fx 0 Tallow xFS 1 2 xLe xE Tallow xFS Le 1 2 xE Dimana : Le = Panjang geotextile di belakang bidang bidang longsor = Tegangan geser antar tanah timbunan 1 dengan geotextile Cu1 1 v tan 1 = Tegangan geser antar tanah dasar dengan geotextile Cu 2 2 v tan 2 E = efisiensi diambil E = 0.8 Diketahui parameter tanah timbunan dan tanah dasar sebagai berikut : Data timbunan : = 1,8 t/m3 = 18 kN/m3 timb = 25o 1 Cu1 = 0 untuk Hi = 11,7 meter = timb x Hi V = 18 x 11,7 = 210,6 kN/m2 = 0 + (135,309 x tan 25o) 1 = 98,204 kN/m2 Data lapisan atas tanah dasar : 3 3 tanah = 1,794 t/m = 17,94 kN/m = 9o 1 Cu1 = 18,5 kN/m2 = 18,5 + (210,6 x tan 9o) 1 = 51,856 kN/m2 Panjang geotextile di belakang bidang longsor : Tallow xFS 2 x(52,597) x1,5 Le 98,204 51,856 x0.8 1 2 xE = 1,314 meter Hasil perhitungan panjang geotextile di belakang bidang longsor (Le) untuk station 41+300 disajikan pada Tabel 5.15 2
Tabel 5.15 Hasil Perhitungan Le Station 41+300 Jumlah lapis 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hi (m) 11.7 11.45 11.2 10.95 10.7 10.45 10.2 9.95 9.7 9.45 9.2 8.95 8.7 8.45 8.2 7.95 7.7 7.45
KN/m2 98.204 96.106 94.008 91.909 89.811 87.712 85.614 83.516 81.417 79.319 77.221 75.122 73.024 70.925 68.827 66.729 64.630 62.532
KN/m3 51.856 96.106 94.008 91.909 89.811 87.712 85.614 83.516 81.417 79.319 77.221 75.122 73.024 70.925 68.827 66.729 64.630 62.532
KN/m4 150.060 192.212 188.015 183.818 179.622 175.425 171.228 167.031 162.835 158.638 154.441 150.244 146.048 141.851 137.654 133.457 129.260 125.064
Le m 1.314 1.026 1.049 1.073 1.098 1.124 1.152 1.181 1.211 1.243 1.277 1.313 1.351 1.390 1.433 1.478 1.526 1.577
7. Menghitung panjang total geotextile Panjang total geotextile adalah panjang dari ujung timbunan sampai belakang bidang longsor. Panjang total geotextile 1 sisi = Le + LD Panjang geotextile di depan bidang longsor (LD) ini dihitung dengan bantuan out put dari program XSTABL dengan cara : LD = (koordianat-X bidang longsor lapisan i geotextile terpasang) – (koordinat tepi timbunan lapisan i geotextile dipasang).
Untuk hasil perhitungan panjang geotextile di depan bidang longsor dan panjang total geotextile dapat dilihat pada Tabel 5.16. Hasil untuk rekapitulasi perencanaan geotextile setiap station disajikan pada Tabel 5.17.
Tabel 5.16 Hasil Perhitungan Panjang Total Geotextile STA 41+300 Jumlah Koordinat Koordinat pakai (n) Y geotex x y 1 22.5 0 22.5 2 22.75 73.13 34.2 3 23 73.13 34.2 4 23.25 73.13 34.2 5 23.5 73.13 34.2 6 23.75 73.13 34.2 7 24 73.13 34.2 8 24.25 73.13 34.2 9 24.5 73.13 34.2 10 24.75 73.13 34.2 11 25 73.13 34.2 12 25.25 73.13 34.2 13 25.5 73.13 34.2 14 25.75 73.13 34.2 15 26 73.13 34.2 16 26.25 73.13 34.2 17 26.5 73.13 34.2 18 26.75 73.13 34.2
X tepi timb Ld
40 40.5 41 41.5 42 42.5 43 43.5 44 44.5 45 45.5 46 46.5 47 47.5 48 48.5
(m) 27.19 32.63 32.13 31.63 31.13 30.63 30.13 29.63 29.13 28.63 28.13 27.63 27.13 26.63 26.13 25.63 25.13 24.63
Le L total Geotextile 1 sisi (m) (m) 1.314 28.504 1.026 33.656 1.049 33.179 1.073 32.703 1.098 32.228 1.124 31.754 1.152 31.282 1.181 30.811 1.211 30.341 1.243 29.873 1.277 29.407 1.313 28.943 1.351 28.481 1.390 28.020 1.433 27.563 1.478 27.108 1.526 26.656 1.577 26.207
Lpasang 1 sisi (m) 34.5 34 33.5 33 32.5 32 31.5 31 30.5 30 29.5 29 28.5 28 27.5 27 26.5 26
Tabel 5.17 Hasil perencanaan Geotextile untuk setiap station Station Hinitial (m) 41+300 11.7 41+250 10.6 41+200 9.5
Mr Mgeotextile Kebutuhan lembar tiap Kekuatan Geotextile STABILENKA (kN/m) kNm kNm Lapisan Geotextile 400 27126.486 27957.396 2 400 21684.813 21906.640 2 400 18944.920 19487.179 2
Menghitung Gaya Penahan Gaya penahan = berat timbunan ABC (Gambar 2.10) x tan Dimana = sudut geser dalam antara tanah 0 timbunan dengan bahan geosintetis = sat
w
ABx BC x tan 25o
= (1,8-1) 11,7 x 23,4 x tan 25o = 102,13 t/m Menghitung Gaya dorong
Pada perhitungan ini gaya dorong ditimbulkan akibat beban merata pada komponen jalan dan beban timbunan, akibat komponen jalan yaitu : qtraffic = 0,5 ton/m2 qperkerasan = 1,08 ton/m2 qtotal = 1,58 ton/m2 p = (q x Ka x H) + (0,5 x timbunan xKa x H2) = (1,58 x 0,405 x 11,7) + (0,5 x 1,8 x 0,405x 11,72) = 57,05 t/m Cek terhadap angka keamanan
SF =
= 1,79 > 1,5………..(OK)
5.6 Perencanaan Geotextile Memanjang Sungai
Wall
Arah
Direncanakan geotextile sebagai dinding penahan pada timbunan ke arah sungai. Geotextile yang digunakan sama dengan geotextile adalah tipe STABILENKA 400/50. Konstruksi ini akan dipasang pada tanah yang sudah kuat yaitu tanah yang sudah diberi perkuatan micropile. Adapun perhitungan kebutuhan geotextile wall adalah sebagai berikut 1. Mencari kekuatan geotextile yang diizinkan Tallow Kekuatan tarik max = 400 kN/m
Tallow Tallow
T FSib xFScr xFScd xFSbd 400 = 52,597 kN/m’ 1.5 x3x1.3x1.3
2. Perhitungan tekanan tanah
= t x zi x Ka H = 18 x zi x 0,405 = 7,29 zi HS
Kebutuhan Lapisan Geotextile (n geotextile) 18 14 13
Selain perhitungan perencanaan geotextile terhadap overall stability dilakukan cek terhadap internal stability. Angka keamanan untuk jalan permanen lebih besar dari 1,5. Adapun perhitungan terhadap internal stability adalah :
=
Akibat berat tanah sendiri
Akibat beban q (traffic dan pavement) Hq
= Ka x q x 15,8 = 6,412 kN/m2
Htot = HS + Hq 3. Perhitungan Jarak antar geotextile (Sv)
Pada z = 11,7 m diperoleh : Hasil perhitungan Sv disajikan pada Tabel 5.18 Dari hasil perhitungan ditetapkan 3 Sv yang berbeda untuk perencanaan geotextile wall sebagai berikut (lihat Gambar 5.7) : Sv1 = 0,25 m dengan n = 12 lapis untuk ketinggian 0.0 s/d 3 m Sv2 = 0,50 m dengan n = 9 lapis untuk ketinggian 3,0 s/d 7,5 m Sv3 = 1m dengan n = 4 lapis untuk ketinggian 7,5 s/d 11,7 m Tabel 5. 18 Perhitungan Jarak Antar Geotextile No 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
Z m 0 1.2 2.2 3.2 4.2 4.7 5.2 5.7 6.2 6.7 7.2 7.7 8.2 8.7 8.95 9.2 9.45 9.7 9.95 10.2 10.45 10.7 10.95 11.2 11.45 11.7
n
0.103 0.188 0.274 0.359 0.402 0.444 0.487 0.530 0.573 0.615 0.658 0.701 0.744 0.765 0.786 0.808 0.829 0.850 0.872 0.893 0.915 0.936 0.957 0.979 1.000
σHS
σHq
σH
SV
SV pakai
KN/m2
KN/m2
KN/m2
m
m
8.766 16.072 23.377 30.682 34.335 37.988 41.640 45.293 48.946 52.598 56.251 59.903 63.556 65.382 67.209 69.035 70.861 72.688 74.514 76.340 78.167 79.993 81.819 83.646 85.472
6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412 6.412
15.179 22.484 29.789 37.095 40.747 44.400 48.053 51.705 55.358 59.011 62.663 66.316 69.969 71.795 73.621 75.448 77.274 79.100 80.926 82.753 84.579 86.405 88.232 90.058 91.884
2.310 1.560 1.177 0.945 0.861 0.790 0.730 0.678 0.633 0.594 0.560 0.529 0.501 0.488 0.476 0.465 0.454 0.443 0.433 0.424 0.415 0.406 0.397 0.389 0.382
1 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
4. Panjang geotextile di belakang bidang longsor (Le)
Perhitunga Le dilakukan tiap lapisan (Tabel 5.19 ) dan disamakan per layer yang sudah ditetapkan sebelumnya. Contoh perhitungan :
misalnya pada z = 11,7 m dan Sv = 0.25 m dengan SF = 1,5 diperoleh :
oleh karenanya kontrol stabilitas yang dihitung hanya kontrol geser (Gambar 5.7) 5.0 m 4.0 m
Dipakai Le min = 1 meter
3.0 m q traffic + q pavement
5. Panjang geotextile di depan bidang longsor (LR)
W3
Sama halnya dengan Le perhitunga LR dilakukan tiap lapisan, hasil perhtungan ddisajikan pada Tabel 5.19 misalnya pada z = 11,45 m dan diperoleh :
Pa1
W1
3.0 m
Tanah Dasar
Gambar 5.7 Sketsa Pemasangan Geotextile Wall
Menghitung Gaya Penahan W1 = 3 x 3 x 1,8 = 16,2 ton W2 = 4 x 4,5 x 1,8 = 32,4 ton W3 = 5 x 4,2 x 1,8 = 37,8 ton Menghitung Gaya dorong Pada perhitungan ini gaya dorong ditimbulkan akibat beban merata pada komponen jalan dan beban timbunan, akibat komponen jalan yaitu : qtraffic = 5 /m2 qperkerasan = 1,08 ton/m2 qtotal = 1,58 ton/m2
6. Perhitungan panjang lipatan geotextile
misalnya pada z = 11,7 m dan Sv = 0.25 m dengan SF = 1,5 Dipakai Lo min = 1 meter 7. Panjang total geotextile
Ltotal = Le + LR + Lo + Sv Hasil perhitungan Panjang total geotextile disajikan pada Tabel 5.19
p = (q x Ka x H) + (0,5 x timbunan xKa x H2) = (1,58 x 0,405 x 11,7) + (0,5 x 1,8 x 0,405x 11,72) = 57,05 t/m
Tabel 5.19 Hasil Perhitungan Panjang Geotextile
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
4.5 m
W2 Tanah Timbunan
Pa1
= 0,101
No
4.2 m
Z
SV pakai
Le
Le pakai
LR
Lo
Lo min
L total
L pakai
m 0 1.2 2.2 3.2 4.2 4.7 5.2 5.7 6.2 6.7 7.2 7.7 8.2 8.7 8.95 9.2 9.45 9.7 9.95 10.2 10.45 10.7 10.95 11.2 11.45 11.7
m
m
m
m
m
m
m
m
1 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
1.760 1.422 1.296 1.229 0.603 0.594 0.587 0.580 0.575 0.570 0.566 0.563 0.560 0.279 0.278 0.278 0.277 0.277 0.276 0.276 0.275 0.275 0.274 0.274 0.269
1.76 1.42 1.30 1.23 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
4.26 3.86 3.45 3.04 2.84 2.64 2.44 2.23 2.03 1.83 1.62 1.42 1.22 1.12 1.01 0.91 0.81 0.71 0.61 0.51 0.41 0.30 0.20 0.10 0.00
0.880 0.711 0.648 0.615 0.302 0.297 0.293 0.290 0.287 0.285 0.283 0.281 0.280 0.140 0.139 0.139 0.139 0.138 0.138 0.138 0.138 0.137 0.137 0.137 0.137
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
3.76 3.42 3.30 3.23 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25
5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
p cos = 54,653 t/m p sin =16,362 t/m
Cek terhadap angka keamanan SF SF SF
GayaPenahan GayaGeser (C ' ((( Wi
((0,85x1,85)
p sin ) / 3) xTan )) x3) p cos
(((16,2
= 0,649 < 2 (not ok)
32,4 37,8 16,362) / 3) xTan16,67)) x3) 54,653
Angka keamanan lebih kecil dari angka kemananan yg disyaratkan maka bidang geser diperluas menjadi 15 meter. (Gambar 5.8 ) q traffic + q pavement
4.2 m
4.5 m Tanah Timbunan
8. Kontrol stabilitas geotextile
Pada perencanaan geotextile wall tanah dasar yang lunak sudah diberi perkuatan micropile,
3.0 m
Tanah Dasar 15,0 m
Gambar 5.8 Sketsa Pemasangan Geotextile Wall dengan L yang disamakan
Maka gaya penahan berubah menjadi : W = 15 x 11,7 x 1,8 = 315,9 ton Sehingga: SF
((0,85x1,8)
(((315,9 16,362) / 15) xTan16,67)) x15) 54,653
= 2,24 > 2 …..(OK) 5.7 Perhitungan Perencanaan Micropile Penggunaan micropile dapat dijadikan salah satu alternatif perkuatan tanah. Pada perencanaan ini digunakan micropile persegi dengan ukuran 25 x 25 cm dengan mutu beton K-450. Perhitungan perencanaan micropile yang digunakan untuk perkuatan tanah adalah : 1. Menghitung faktor (persamaan 2.50)
kekuatan
relatif
(T)
E = 4700 fc’ = 4700 0,83 x 45 = 28723,88 Mpa = 287238,8 Kg/cm2 I = 1/12 b h3 I = 1/12 x (25) x (25)3 = 32552,08 cm4 qu = 2 x Cu = 2 x 0,185 = 0,37 kg Kg/cm2 Dari grafik pada Gambar 2.20 didapat nilai f = 3,5 ton/ft3 = 0,112 kg/cm3
R = 264 cm SFa = 1,5 MRo MD SFo = 496.058.558,55Kgcm MR = (Sfa x MD)- MRo = 303.587.837,84 Kgcm MR n ( Pmax 1cerucuk xR) = 41 buah/m’ Dengan jarak antar micropile (s) adalah : Dari data circular failure dengan bantuan program XSTABLE didapat koordinat x pada tanah dasar (y = 22,5) adalah : x = 31,11 x = 67,21 Panjang x bidang longsor = 67,21-31.11= 36,1 Digunakan panjang x bidang longsor = 35 cm 35 S 2,5m (41 / 3) 1 Maka sket pemasangan micropile tampak atas dapat dilihat pada Gambar 5.9 .Dengan cara yang sama, dapat dihitung kebutuhan micropile untuk masing-masing station dan di tebing sungai sehingga jumlah micropile yang dibutuhkan disajikan dalam Tabel 5.21.
= 152,87 cm = 1,529 m 2. Menghitung gaya horizontal yang mampu ditahan 1 tiang (persamaan 2.55) Mpmax 1 micropile (persamaan 2.53) = 437.708,33 kgcm Direncanakn panjang micropile di awah bidang longsor (L) = 2,5 meter. Mencari nilai Fm dari grafik pada Gambar 2.21 dilakukan perhitungan : L 2,5 1,635 T 1,529 Dari nilai L/T tersebut diperoleh nilai Fm = 1 , maka gaya horizontal yang dapat ditahan oleh satu micropile (P) 438.708,33 P 2863kg 1x152,87 3. Menghitung jumlah kebutuhan micropile (n) Contoh perhitungan kebutuhan micropile adalah pada Sta. 41+300. Dari program DXSTABL diperoleh : SFo = 0.910 MRo = 44.050 KNm = 440.500.000 kgcm
S = 2.5 m
S = 2.5 m
0.5 m
0.5 m
Gambar 5.9 Sket Pemasangan Micropile Tampak Atas
Tabel 5.21 Kebutuhan micropile untuk masingmasing station Stationing 41+200 41+250 41+300 arah memanjang sungai
Jumlah micropile per meter 41 32 23 51
Kedalaman pemasangan dari permukaan tanah dasar (m) 11 11 11 11
Jarak pemasangan anatar microplie (m) 2.5 2.5 2.5 1.5
5.8 Pemilihan Alternatif Perencanaan Setelah melakukan perhitungan terhadap kebutuhan masing-masing metode perkuatan, maka selanjutnya adalah pemilihan alternatif yang akan digunakan untuk masing-masing section. Dalam pemilihan alternatif ini yang menjadi acuan utama adalah perbandingan
antara geotextile dan micropile. Adapun uraiannya adalah sebagai berikut : 1. Timbunan arah melintang Metode yang dipakai adalah kombinasi PVD, preloading dan Geotextile. Hal ini didasarkan pada beberapa alasan, di antaranya adalah: a. Kemudahan membawa material ke lapangan Dibandingkan dengan micropile, transportasi dan mobilisasi geotextile lebih mudah karena bentuk geotextile berupa lembaran-lembaran sehingga dapat dilipat dan dapat dibawa dalam jumlah yang banyak untuk sekali pengangkutan. Sedangkan pada micropile, karena berbentuk tiang, maka cukup sulit dalam pengangkutan. Selain itu, berdasarkan perhitungan, micropile yag dibutuhkan sebagai perkuatan pada kanan-kiri timbunan ini sangat banyak sehingga membutuhkan transportasi yang banyak pula. b. Kemudahan Pelaksanaan Pada metode pelaksanaan geotextile, alat yang dibutuhkan hanyalah bekisting dan alat untuk menjahit geotextile pada daerah lipatan. Namun, pada metode pelaksanaan micropile, dibutuhkan pile driver untuk memasukkan micropile tersebut ke dalam tanah, sehingga pelaksanaannya lebih rumit dibandingkan dengan pelaksanaan pada geotextile. c. Waktu Pelaksanaan Waktu yang diperlukan dalam menyelesaikan geotextile lebih cepat dibanding dengan pada pelaksanaan micropile. Hal ini dikarenakan pelaksanaan untuk memasang geotextile lebih mudah dibanding dengan metode pelaksanaan micropile. 2. Timbunan ke arah sungai Untuk memperkuat timbunan ke arah sungai, metode perkuatan tanah yang dipilih adalah mengunnakan micropile. Geotextile wall dipasang sebagai dinding penahan tanah. Untuk pemasangan geotextile wall tanah dasar harus kuat menahan daya dukung oleh karena itu sebelum pemasangannya geotextile wall tanah dasar harus diberi perkuatan yaitu menggunakan micropile BAB VI KESIMPULAN 6.1. Kesimpulan
Perencanaan alternatif konstruksi perbaikan tanah oprit jembatan Sungai Marmoyo Tol Surabaya – Mojokerto dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Pemampatan yang terjadi
Lapisan tanah terdiri atas dua lapisan tanah yang kompresibel. Besar pemampatan pada
masing-masing station dapat dilihat pada Tabel 6.1. Tabel 6.1 Pemampatan untuk Masing-masing Station Stationing 41+200 41+250 41+300
Sc lap 1 2.35 2.55 2.65
Sc Lap 2 O.95 1.05 1.15
Sc total 3.3 3.6 3.8
H Final 6.543 7.294 8.113
H inisial 9.5 10.6 11.7
2. Tinggi awal timbunan (Hinitial ) yang harus diletakkan untuk mencapai tinggi akhir (Hfinal) dapat dilihat pada Tabel 6.2. Tabel 6.2 Hasil Perhitungan Hfinal dan Hinisial Stationing 41+200 41+250 41+300
H Final 6.543 7.294 8.113
H inisial 9.5 10.6 11.7
3. Dari program DX-STABL diperoleh angka keamanan untuk masing-masing section yang disajikan pada Tabel 6.3. Tabel 6.3 Angka Keamanan Masing-masing Section Stationing H inisial SF 41+200 9.5 0.888 41+250 10.6 0.937 41+300 11.7 1.000 Timbunan arah memanjang sungai 0.586
4. Total Settlement (Sc) yang harus dihilangkan adalah sebesar 3,8 m. Untuk menghilangkan pemampatan total s diperlukan waktu 27 minggu untuk pentahapan penimbunan 50 cm/minggu. Metode perbaikan tanah yang digunakan untuk mempercepat pemampatan adalah dengan cara memberikan beban timbunan (preloading) dikombinasi PVD; jenis PVD tipe Wick Drain dengan lebar 100 mm, tebal 5 mm, pola pemasangan segi-3 jarak 1,2 meter, jarak pemasangan 0.8 m. PVD dipasang sedalam 22,5 m. 5. Geotextile direncanakan untuk stabilitas timbunan arah melintang dan geotextie wall arah memanjang untuk penahan tanah. Geotextile yang digunakan adalah type Stabilenka 400/50. Kebutuhan total geotextile untuk timbunan arah melintang ditampilkan pada Tabel 6.3 Tabel 6.3 Kebutuhan Geotextile Arah Melintang Station 41+300 41+250 41+200
Sv (m) 0.25 0.25 0.25
Kekuatan Geotextile STABILENKA (kN/m) 400 400 400
Kebutuhan lembar tiap Lapisan Geotextile 2 2 2
Kebutuhan Lapisan Geotextile (n geotextile) 18 14 13
Perencanaan yang digunakan untuk geotextile wall terdiri dari 25 lapisan geotextile yaitu 12 lapisan terbawah dengan Sv 0,25 meter, lapisan kedua terdiri dari 9 lapisan dengan Sv 0,5 meter dan lapisan teratas terdiri dari 4 lapisan dengan Sv 1 meter. Geotextile dipasang satu lembar per lapisan.
6. Untuk perkuatan tanah dengan menggunakan cerucuk beton (micropile), spesifikasinya adalah dimensi 25x25 cm dari PT. Beton Elemindo Perkasa. Dari hasil perhitungan, kebutuhan micropile ditampilakan dalam Tabel 6.4. Tabel 6.4 Kebutuhan micropile untuk masing-masing station Stationing 41+200 41+250 41+300 arah memanjang sungai
7.
Jumlah micropile per meter 41 32 23 51
Kedalaman pemasangan dari permukaan tanah dasar (m) 11 11 11 11
Jarak pemasangan anatar microplie (m) 2.5 2.5 2.5 1.5
Pemilihan Alternatif Perbaikan Tanah a. Timbunan arah melintang Metode yang dipakai adalah kombinasi PVD, preloading dan Geotextile. Hal ini didasarkan pada beberapa alasan, di antaranya adalah kemudahan membawa material ke lapangan, dibandingkan dengan micropile, transportasi dan mobilisasi geotextile lebih mudah karena bentuk geotextile berupa lembaranlembaran. Selain itu kemudahan pelaksanaan, pada metode pelaksanaan geotextile, alat yang dibutuhkan hanyalah bekisting dan alat untuk menjahit geotextile pada daerah lipatan. Namun, pada metode pelaksanaan micropile, dibutuhkan pile driver untuk memasukkan micropile tersebut ke dalam tanah, sehingga pelaksanaannya lebih rumit. Alasan yang terakhir adalah waktu Pelaksanaan,waktu yang diperlukan dalam menyelesaikan geotextile lebih cepat dibanding dengan pada pelaksanaan micropile. Hal ini dikarenakan pelaksanaan untuk memasang geotextile lebih mudah dibanding dengan metode pelaksanaan micropile. b. Timbunan ke arah sungai Untuk memperkuat timbunan ke arah sungai, metode perkuatan tanah yang dipilih adalah mengunnakan micropile. Geotextile wall dipasang sebagai dinding penahan tanah. Untuk pemasangan geotextile wall tanah dasar harus kuat menahan daya dukung oleh karena itu sebelum pemasangannya geotextile wall tanah dasar harus diberi perkuatan yaitu menggunakan micropile.
DAFTAR PUSTAKA Das, Braja M. 1985. Mekanika Tanah 1 (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis). Diterjemahkan oleh Noor Endah dan Indrasurya B. Mochtar. Jakarta. Erlangga. Das, Braja M. 1985. Mekanika Tanah 2 (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis). Diterjemahkan oleh Noor Endah dan Indrasurya B. Mochtar. Jakarta. Erlangga. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya. Jurusan Teknik Sipil FTSP ITS Mochtar, Indrasurya B. 2000. Teknologi Perbaikan Tanah dan Alternatif Perencanaan Pada Tanah Bermasalah (Problematic Soil). Surabaya. Jurusan Teknik Sipil FTSP ITS. Endah, Noor. 2009. Handout Kuliah Metode Perbaikan Tanah. Surabaya. Jurusan Teknik Sipil FTSP ITS.
