PERHITUNGAN KEGAGALAN SHEET PILE AKIBAT TEKANAN TANAH LATERAL DAN KEKUATAN TARIK TIE ROD PADA PROYEK PEMBANGUNAN DERMAGA PARENGGEAN KOTA WARINGIN TIMUR KALIMANTAN TENGAH
LAPORAN Ditulis untuk Menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir Semester VI Pendidikan Program Diploma III
oleh: ENDANG FEBRYANTI NIM. 1105021020
RENTI ODOR SIAHAAN NIM. 1105022124
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa berkat rahmat dan karunia-Nya laporan ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Laporan yang berjudul “Perhitungan Kegagalan Sheet Pile Akibat Tekanan Tanah Lateral Dan Kekuatan Tarik Tie Rod Pada Proyek Pembangunan Dermaga Parenggean Kota Waringin Timur Kalimantan Tengah” merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada Pendidikan Program Diploma III Politeknik Negeri Medan. Laporan ini mengkaji tentang perhitungan kegagalan konstruksi sheet pile akibat tekanan tanah lateral yaitu tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif yang bekerja di sekitar sheet pile serta kekuatan tarik tie rod. Dalam proses penulisan ini, Penulis mendapatkan bimbingan dan bantuan baik berupa materi, moral, motivasi dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini sudah selayaknya Penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Ir. Sudarto, M.T., Kepala Program Studi Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 4. Bapak Drs. Tarbiyatno, M.T., Dosen Pembimbing kami yang telah banyak memberikan arahan dan saran dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini; 5. Bapak Drs. Yulfalentino, M.T., Dosen wali kelas SI-6C; 6. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 7. Bapak Ir. Joko Kristianto, Direktur di Proyek Pembangunan Dermaga Parenggean yang telah banyak membantu dalam pengumpulan data; 8. Orang Tua tercinta dan seluruh keluarga yang telah memberi dukungan moral dan material; 9. Rekan-rekan dan seluruh pihak yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu yang turut memberikan motivasi.
iv
Laporan ini merupakan hasil karya Penulis dan bukan merupakan plagiat. Penulis menyadari mungkin dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk itu Penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca. Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca, terutama yang berkecimpungan di bidang Teknik Sipil.
Medan,
Agustus 2014
Hormat Penulis,
Penulis I,
Penulis II,
ENDANG FEBRYANTI NIM. 1105021020
RENTI ODOR SIAHAAN NIM. 1105022124
v
INTISARI PERHITUNGAN KEGAGALAN SHEET PILE AKIBAT TEKANAN TANAH LATERAL DAN KEKUATAN TARIK TIE ROD PADA PROYEK PEMBANGUNAN DERMAGA PARENGGEAN KOTA WARINGIN TIMUR KALIMANTAN TENGAH oleh: Endang Febryanti (1105021020) dan Renti Odor Siahaan (1105022124) Sheet pile adalah dinding vertikal yang relatif tipis yang berfungsi untuk menahan tanah yang berbeda elevasinya dan menahan masuknya air ke dalam lubang galian. Laporan Tugas Akhir ini membahas tentang kegagalan sheet pile akibat pengaruh tekanan tanah lateral yang mendesak sheet pile dan kekuatan tarik tie rod. Tujuan laporan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui besarnya tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif yang bekerja di sekitar sheet pile dan kekuatan tarik tie rod dalam menahan beban lateral. Kesimpulan yang di dapat adalah tekanan tanah lateral yang bekerja lebih besar daripada kemampuan sheet pile dan kekuatan tarik tie rod maka sheet pile mengalami kegagalan. Kata kunci: sheet pile, tie rod, tekanan tanah lateral, kegagalan
vi
ABSTRACT CALCULATION OF THE SHEET PILE FAILURE AS A RESULT FROM LATERAL SOIL PRESSURE AND TENSILE STRENGTH OF THE TIE ROD IN PARENGGEAN JETTY CONSTRUCTION PROJECT AT EAST WARINGIN CENTRAL KALIMANTAN by: Endang Febryanti (1105021020) and Renti Odor Siahaan (1105022124) Sheet pile is a vertical walls which relatively thin and serves to hold soil with different elevation and hold water ingress into the retting. This final project report discusses the failure of the sheet pile as a result of the lateral soil pressure that pushed the sheet pile and tensile strength of the tie rod. This final task report aimed to find out the magnitude of the active and passive soil pressure that works around the sheet pile and the tie rod tensile strength in lateral load holding. The conclusion is lateral soil pressure that is working greater than the ability of sheet pile and tensile strength of the tie rod and the sheet pile experience failure. Key words: sheet pile, tie rod, lateral soil pressure, failure
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... iii KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv INTISARI ........................................................................................................... vi ABSTRACT ......................................................................................................... vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .............................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii BAB I.
PENDAHULUAN .......................................................................... 1 A. Latar Belakang .......................................................................... 1 B. Alasan Pemilihan Judul dan Topik Pembahasan ...................... 2 C. Tujuan Pembahasan .................................................................. 3 D. Pembatasan Masalah ................................................................. 3 E. Manfaat ..................................................................................... 3 F. Teknik Pengumpulan Data ........................................................ 4 G. Jadwal ........................................................................................ 4 H. Sistematika Penulisan ............................................................... 5
BAB II.
TINJAUAN PROYEK ................................................................... 7 A. Tinjauan Umum Perusahaan/Instansi Tempat Tugas Akhir ..... 7 B. Data Khusus Proyek .................................................................. 8 C. Struktur Organisasi Perusahaan ................................................ 8
BAB III.
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 11 A. Penyelidikan Tanah ................................................................... 11 B. Tujuan Penyelidikan Tanah ....................................................... 11 C. Metode Penyelidikan Tanah ...................................................... 11 1. Pemboran Tanah ................................................................. 12
viii
2. Pengambilan Contoh Bahan Tanah (Soil Sampling) ........... 12 3. Pengujian Penetrasi (Penetration Test) ............................... 13 D. Batas Konsistensi Tanah ........................................................... 16 E. Dinding Penahan Tanah ............................................................ 17 1. Sistem Stabilitas Eksternal .................................................. 18 2. Sistem Stabilitas Internal .................................................... 23 F. Tekanan Tanah Lateral .............................................................. 25 1. Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At-Rest) ................. 25 2. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif ........................................... 27 3. Teori Rankine untuk Tanah Non-Kohesi ............................ 30 4. Pengaruh Kohesi Tanah ...................................................... 32 5. Daya Dukung Ijin dari Tanah .............................................. 33 6. Kapasitas Dukung Tanah .................................................... 33 BAB IV.
KRONOLOGIS PERUBAHAN BENTUK (DEFORMED) DAN PERHITUNGAN ............................................................................. 37 A. Kronologis Perubahan Bentuk (Deformed) Sheet Pile .............. 37 1. Pemancangan Sheet Pile ..................................................... 37 2. Penimbunan Tanah di Daerah Mooring Dolphin A ............ 38 B. Perhitungan ............................................................................... 44 1. Analisa Tekanan Tanah Lateral yang Bekerja pada Sheet Pile .................................................................... 45 2. Analisa Kekuatan Tarik Tie Rod ......................................... 58
BAB V.
PENUTUP ...................................................................................... 60 A. Kesimpulan ............................................................................... 60 B. Saran .......................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1
: Jadwal Persiapan, Pelaksanaan dan Penulisan Laporan Tugas Akhir ....................................................... 5
Tabel 2
: Hubungan antar Konsistensi dengan Tekanan Konus ..................... 14
Tabel 3
: Korelasi Nilai N-SPT dan Properties Tanah ................................... 15
Tabel 4
: Hubungan Nilai Indeks Plastisitas dengan Jenis Tanah menurut Atterberg .......................................................................................... 17
Tabel 5
: Nilai-nilai Faktor Kapasitas Dukung Tanah Terzaghi (Hary Christady Hardiyatmo, 2007) ........................................... 36
Tabel 6
: Gaya dan Momen Akibat Tekanan Tanah Aktif ............................. 49
Tabel 7
: Gaya dan Momen Akibat Tekanan Tanah Pasif ............................. 54
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
: Lokasi Proyek ........................................................................... 10
Gambar 2
: Skema Urutan Uji Penetrasi Standar (SPT) ............................... 15
Gambar 3
: Batas-batas Konsistensi Tanah ................................................. 16
Gambar 4
: Klasifikasi Dinding Penahan Tanah ......................................... 18
Gambar 5
: Gravity Walls ............................................................................ 19
Gambar 6
: Sheet Pile Wall ......................................................................... 19
Gambar 7
: Mekanisme Kegagalan Dinding Penahan.................................. 20
Gambar 8
: Pengaruh Kedalaman Sheet Pile pada Distribusi Tekanan dan Perubahan Bentuknya ........................................................ 22
Gambar 9
: Perancangan Sheet Pile di Angkur dengan Metode Ujung Tetap ......................................................................................... 23
Gambar 10
: Mechanically Stabilized Earth .................................................. 24
Gambar 11
: Zona Aktif dan Zona Penahan Dinding Penahan ..................... 25
Gambar 12
: Distribusi Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At Rest) pada Dinding Penahan ............................................................. 27
Gambar 13
: Tekanan Tanah Pasif pada Dinding Penahan Tanah (Christady Hardiyatmo, 2003) ............................................... 29
Gambar 14
: Tegangan Rankine dengan Menggunakan Lingkaran Mohr (Christady Hardiyatmo, 2003) .............................................. 31
Gambar 15
: Hubungan φ dan Nγ, Nc, Nq (Terzaghi, 1943) ........................ 35
Gambar 16
: Awal Pemancangan Sheet Pile ................................................. 37
Gambar 17
: Pemancangan Sheet Pile Selesai .............................................. 37
Gambar 18
: Pemasangan Tie Rod di Lokasi Mooring Dolphin A ............... 38
Gambar 19
: Penimbunan Tanah Tempat Dudukan Crane .......................... 39
Gambar 20
: Pemancangan Spun Pile di Daerah Mooring Dolphin A .......... 39
Gambar 21
: Turn Buckle Lepas pada saat Pemancangan Spun Pile ............ 40
Gambar 22
: Turn Buckle Dilaskan pada Anchor Block ................................ 40
Gambar 23
: Pemancangan Spun Pile Dilanjutkan Kembali ......................... 41
xi
Gambar 24
: Pemancangan Spun Pile Sisi Sebelah Dalam ........................... 41
Gambar 25
: Posisi Kedudukan Sheet Pile Bergeser ke Arah Sungai ............ 42
Gambar 26
: Pekerjaan Perbaikan Sheet Pile ................................................ 42
Gambar 27
: Pekerjaan Perbaikan Sheet Pile pada Lokasi Mooring Dolphin A Selesai ..................................................................... 43
Gambar 28
: Section 9A pada Mooring Dolphin A ....................................... 45
Gambar 29
: Diagram Tekanan Tanah Aktif ................................................. 50
Gambar 30
: Uraian Diagram Tekanan Tanah Aktif ..................................... 51
Gambar 31
: Section 9A pada Mooring Dolphin A ....................................... 52
Gambar 32
: Diagram Tekanan Tanah Pasif ................................................. 56
Gambar 33
: Uraian Diagram Tekanan Tanah Pasif ..................................... 57
Gambar 34
: Plan Sheet Pile ......................................................................... 58
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
: Kartu Bimbingan Mahasiswa
Lampiran 2
: Data-data dan Gambar Teknis Proyek Pembangunan Dermaga Parenggean
Lampiran 3
: Dokumentasi
xiii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Di dalam konstruksi dinding penahan tanah, dikenal konstruksi dinding penahan tanah kaku, yang terdiri dari dinding penahan tanah pasangan batu kali (gravity walls), dinding penahan tanah beton (counterfort walls), dan konstruksi dinding penahan tanah lentur (sheet pile). Sheet pile adalah dinding vertikal yang relatif tipis yang berfungsi untuk menahan tanah yang berbeda elevasinya dan menahan masuknya air kedalam lubang galian. Beberapa penggunaan konstruksi sheet pile antara lain: 1. Dinding penahan tanah, misalnya pada tebing jalan raya atau tebing sungai; 2. Dinding dermaga; 3. Dinding penahan galian, misalnya pada pembuatan pondasi langsung atau pondasi menerus, pembuatan basement dan lain-lain. Berdasarkan material yang digunakan ada beberapa jenis sheet pile, seperti: 1. Sheet Pile Kayu Sheet pile kayu digunakan untuk penahan tanah yang tidak begitu tinggi, karena tidak kuat menahan beban-beban lateral yang besar. Sheet pile ini tidak cocok digunakan pada tanah berkerikil, karena sheet pile cenderung pecah bila dipancang. Bila sheet pile kayu digunakan untuk bangunan permanen yang berada di atas muka air, maka perlu diberikan lapisan pelindung agar tidak mudah lapuk. Sheet pile kayu banyak digunakan pada pekerjaan-pekerjaan sementara, misalnya untuk penahan tebing galian.
1
2. Sheet Pile Beton Sheet pile beton merupakan balok-balok beton yang telah dicetak sebelumnya. Balok-balok sheet pile dibuat saling mengkait satu sama lain. Dirancang kuat menahan beban-beban yang bekerja pada sheet pile juga terhadap beban-beban yang akan bekerja. Ujung bawah sheet pile biasanya dibuat runcing karena untuk mempermudah pemancangan.
3. Sheet Pile Baja Sheet pile baja sangat umum digunakan, baik digunakan untuk bangunan permanen maupun sementara, karena lebih menguntungkan dan mudah penanganannya. Keuntungan-keuntungannya antara lain: a. Penyambungan mudah bila kedalaman sheet pile besar; b. Kuat menahan gaya-gaya benturan pada saat pemancangan; c. Bahan ini relatif ringan; d. Sheet pile ini dapat digunakan berulang kali; e. Memiliki keawetan yang tinggi.
B. Alasan Pemilihan Judul dan Topik Pembahasan Di Kecamatan Parenggean, Kabupaten Kota Waringin Timur Provinsi Kalimantan Tengah akan dibangun dermaga yang berbatasan dengan sungai (Sungai Mentaya). Sehubungan dengan hal itu, pihak PT. Unggul Lestari mendirikan sistem proteksi dengan menggunakan sheet pile. Tipe sheet pile yang digunakan adalah corrugated sheet pile 325 mm dengan panjang total 12 m. Berdasarkan data yang diperoleh, lahan tersebut merupakan tanah timbunan dengan ketebalan 2 – 2,5 m. Dengan tanah dasar berupa tanah lempung yang memiliki konsistensi lunak. Selama proses penimbunan dan pemancangan untuk mooring dolphin terjadi desakan pada sistem proteksi sheet pile yang sebelumnya telah terpancang. Sehingga menyebabkan sheet pile mengalami pergeseran ke arah sungai ± 10 - 25 cm, kemudian pada akhirnya menjadi 80 - 150 cm.
2
Akibat adanya pergeseran yang cukup signifikan tersebut, Penulis tertarik untuk menganalisa penyebab kegagalan konstruksi sheet pile.
C. Tujuan Pembahasan Tujuan pembahasan dalam laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Mengetahui besarnya tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif yang bekerja di sekitar sheet pile; 2. Dapat menghitung kekuatan tarik tie rod; 3. Dapat menindak-lanjuti kejadian yang mungkin terjadi di lapangan apabila terjadi kegagalan dalam konstruksi sheet pile; 4. Serta dapat membuat laporan ilmiah yang dapat digunakan sebagai pedoman kerja setelah mahasiswa lulus dan masuk dalam dunia kerja.
D. Pembatasan Masalah Pada laporan Tugas Akhir ini Penulis hanya menganalisa kegagalan konstruksi sheet pile pada daerah Mooring Dolphin A Section 9 kedalaman 12 m dan hanya memberikan beberapa perhitungan mengenai: 1. Menghitung tekanan tanah lateral yaitu tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif; 2. Menghitung kekuatan tarik tie rod.
E. Manfaat Manfaat teoritis: 1. Menjadi referensi bagi mahasiswa untuk menghitung tekanan tanah aktif dan pasif serta kekuatan tarik tie rod dalam menahan tekanan tanah lateral; 2. Untuk menambah wawasan dan pengalaman penulis agar dapat melaksanakan kegiatan yang sama ketika bekerja secara langsung di lapangan.
3
Manfaat praktis: 1. Untuk memacu mahasiswa agar aktif dalam bidang teknik sipil; 2. Dengan mampu menganalisa kekuatan/kemampuan konstruksi sheet pile pada waktu pelaksanaan dilapangan akan menghasilkan pekerjaan yang memuaskan; 3. Terlibat secara langsung dengan kegiatan proyek (kontraktor dan konsultan) yang berkaitan dengan Ilmu Rekayasa Teknik Sipil.
F. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data didapat melalui: 1. Meminta data-data terdahulu yang berhubungan dengan topik; 2. Melakukan konsultasi dengan Dosen Pembimbing; 3. Studi kepustakaan (literatur).
G. Jadwal Adapun jadwal yang direncanakan penulis untuk membantu pengarahan waktu agar sesuai dan tepat penyelesaiannya mulai dari persiapan dan pengumpulan data hingga penyusunan Tugas Akhir mulai Mei sampai Agustus 2014.
4
Tabel 1. Jadwal Persiapan, Pelaksanaan dan Penulisan Laporan Tugas Akhir NO.
KEGIATAN
5
BULAN 6 7 8
9
A. Persiapan Perencanaan objek Tugas Akhir dan mendapatkan judul TA Mendapatkan Dosen Pembimbing TA Bimbingan untuk pelaksanaan TA dari Dosen Pembimbing
1 2 3
B. Pelaksanaan Bimbingan untuk pengumpulan data Pengumpulan data Bimbingan dan pengolahan data Pengolahan data
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C. Pelaporan Bimbingan untuk penulisan BAB I Penulisan BAB I (Pendahuluan) Bimbingan untuk penulisan BAB II Penulisan BAB II (Tinjauan Umum Proyek) Bimbingan untuk penulisan BAB III Penulisan BAB III (Tinjauan Kepustakaan) Bimbingan untuk penulisan BAB IV Penulisan BAB IV (Perhitungan) Bimbingan untuk penulisan BAB V Penulisan BAB V (Simpulan dan Saran) Bimbingan tahap akhir (Penyempurnaan laporan Tugas Akhir) Penyempurnaan laporan Tugas Akhir
H. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang akan ditulis pada Tugas Akhir ini. Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah: BAB I
: PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan tentang latar belakang, alasan pemilihan judul dan topik pembahasan, tujuan pembahasan, pembatasan masalah, manfaat, teknik
5
pengumpulan data, jadwal dan sistematika penulisan. Bab ini memberikan gambaran umum mengenai penyusunan Tugas Akhir ini. BAB II
: TINJAUAN PROYEK
Bab ini berisikan data tentang perusahaan/instansi tempat Tugas Akhir, data khusus proyek, dan struktur organisasi perusahaan. BAB III
: TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisikan tentang gambaran umum mengenai teori-teori yang berhubungan dengan permasalahan dan tujuan pembahasan. BAB IV
: KRONOLOGIS PERUBAHAN BENTUK (DEFORMED) DAN PERHITUNGAN
Bab ini berisikan tentang kronologis perubahan bentuk (deformed) sheet pile, analisa tekanan tanah lateral yang bekerja pada sheet pile, dan analisa kekuatan tarik tie rod. BAB V
: KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang didapat selama melaksanakan penulisan Tugas Akhir ini.
6
