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 : Erni Indriyaningsih

NRP : 3109 106 004

Jurusan : Teknik Sipil FTSP - ITS

Dosen Pembimbing : 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 kota-kota 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 Driyorejo-Krian (6,10 km), dan Seksi IV yang merupakan jalur terpanjang, yaitu 18,55 km, untuk Krian-Mojokerto.

Pada proyek pembangunan Tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV STA 41+100-STA 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 Surabaya-Mojokerto.

1.6 Lokasi Perencanaan

Lokasi perencanaan perbaikan oprit jembatan Sungai Marmoyo terletak di Mojokerto, yang menghubungkan Mojokerto-Krian. 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.

Gambar 1.1 Lokasi Proyek Tol Surabaya-Mojokerto

Gambar 1.2 Potongan memanjang perencanaan oprit jembatan sisi barat Sungai Marmoyo

Lokasi perencanaan

BAB III

METODOLOGI Mulai

Studi Literatur

Pengumpulan data :1. Layout Lokasi

2. Data Tanah Dasar3.Data Timbunan

4. Data Spesifikasi Bahan

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

. Penentuan Hinisial Timbunan

Preloading dengan kombinasi PVD diperkuat Micropile

Preloading dengan kombinasi PVD dan diperkuat Geotextile

Cek Stabilitas melintang&mememanjang

Cek Stabilitasmelintang&memanjang

YaYa

TidakTidak

Alternatif Perbaikan Tanah

Penentuan Alternatif Perbaikan Tanah:1. Kemudahan mendapatkan bahan2. Kemudahan dalam pelaksanaan3. Waktu pelaksanaan

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1 Layout Jalan Tol Surabaya-Mojokerto

Seksi IV

Layout rencana jalan tol Surabaya-Mojokerto 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

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. Tabel 4.1 Rekapitulasi Perhitungan Parameter

Tanah dengan Selang Kepercayaan 90%

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. Beban-beban 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 Sc lap 1 Sc lap 2 Sc total

t/m2 (m) (m) (m)

1 5 0.919 0.163 1.082

2 7 1.345 0.397 1.742

3 9 1.688 0.558 2.246

4 11 1.979 0.706 2.685

5 13 2.230 0.845 3.075

6 15 2.450 0.979 3.429

7 18 2.738 1.166 3.904

No

Tabel 5.2. Hasil Perhitungan Konsolidasi Akibat Beban Pavement

q Sc lap 1 Sc lap 2 Sc total

t/m2 (m) (m) (m)

1 5 0.024 0.007 0.031

2 7 0.020 0.006 0.025

3 9 0.016 0.005 0.022

4 11 0.014 0.005 0.019

5 13 0.012 0.005 0.017

6 15 0.011 0.004 0.015

7 18 0.009 0.004 0.012

No

Tabel 5.3. Hasil Perhitungan Hinitial, H Bongkar Traffic dan Hfinal

Sc beban timbunan Hinisial Sc beban pavement Tinggi Final

(m) (m) (m) (m)

1 1.082 3.379 0.031 2.438

2 1.742 4.856 0.025 3.373

3 2.246 6.248 0.022 4.291

4 2.685 7.603 0.019 5.210

5 3.075 8.931 0.017 6.150

6 3.429 10.238 0.015 7.106

7 3.904 12.169 0.012 8.563

Tebal pevementH bongkar traffic

(m)

0.450

0.450

0.278

0.167

0.139

0.139

0.139

0.139

0.139

11

13

15

18

(m)

0.450

0.450

0.450

0.450

0.450

NOBeban q timbunan

(t/m2)

5

7

9

Untuk mengetahui besarnya Sc pada masing-masing 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

Gambar 5.2 Grafik Hubungan Hfinal dengan Settlement

Tabel 5.4 Besar H Initial pada masing-masing station. Sc lap 1 Sc Lap 2 Sc total H Final H inisial

2.35 O.95 3.3 6.543 9.5

2.55 1.05 3.6 7.294 10.6

2.65 1.15 3.8 8.113 11.7

Stationing

41+200

41+250

41+300

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

H inisial SF

9.5 0.888

10.6 0.937

11.7 1.000

0.586

Stationing

41+200

41+250

41+300

Timbunan arah memanjang sungai 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

8,5 meter dengan Hdr = 4,25 meter. Koefisien konsolidasi (U) 90% adalah 0,848 (Das, 1985). Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) pada tiap-tiap kedalaman pada lapisan pertama dapat dilihat pada Tabel 5.6

Tabel 5.6 Nilai Cv pada Tiap Kedalaman Lapisan Pertama

No H (m) Cv (cm2/det)

1 0 2.5 2.5 0.0018

2 2.5 4.5 2 0.0018

3 4.5 6.5 2 0.001174

4 6.5 8.5 2 0.001174

Kedalaman (m)

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 :

t =v

dr

CHTv 2

%90

t = 5771.4

25,4848,0 2

t = 3,35 tahun

Untuk lapisan lempung yang kedua setebal 10 meter, arah alirannya merupakan single drainage sehingga Hdr = 10 meter. Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) pada tiap-tiap kedalaman pada lapisan kedua dapat dilihat pada Tabel 5.7

Tabel 5.7 Nilai Cv pada Tiap Kedalaman Lapisan Kedua

No H (m) Cv (cm2/det)

1 12.5 14.5 2 0.00117

2 14.5 16.5 2 0.00068

3 16.5 18.5 2 0.00068

4 18.5 20.5 2 0.00068

5 20.5 22.5 2 0.00068

Kedalaman (m)

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 :

t =v

dr

CHTv 2

%90

t = 5095,1

10848,0 2

t = 56,17 tahun 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

Sc total sisa Sc

Tahun ke- Tv Uv (%) Sc 1(cm) Tahun ke- Tv Uv (%) Sc2 (cm) (cm) (cm)

1 0.25340 56.8018 150.525 1 0.01510 13.8635 15.943 166.468 213.532

2 0.50681 76.7891 203.491 2 0.03019 19.6060 22.547 226.038 153.962

3 0.76021 87.5809 232.089 3 0.04529 27.4965 31.621 263.710 116.290

4 1.01362 93.3551 247.391 4 0.06038 30.1479 34.670 282.061 97.939

5 1.26702 96.4446 255.578 5 0.07548 32.7023 37.608 293.186 86.814

6 1.52043 98.0977 259.959 6 0.09057 35.1632 40.438 300.397 79.603

7 1.77383 98.9822 262.303 7 0.10567 37.5342 43.164 305.467 74.533

8 2.02724 99.4554 263.557 8 0.12076 39.8185 45.791 309.348 70.652

9 2.28064 99.7086 264.228 9 0.13586 42.0192 48.322 312.550 67.450

10 2.53405 99.8441 264.587 10 0.15095 44.1395 50.760 315.347 64.653

11 2.78745 99.9166 264.779 11 0.16605 46.1822 53.110 317.888 62.112

12 3.04086 99.9554 264.882 12 0.18114 48.1502 55.373 320.254 59.746

13 3.29426 99.9761 264.937 13 0.19624 50.0463 57.553 322.490 57.510

14 3.54767 99.9872 264.966 14 0.21133 51.8730 59.654 324.620 55.380

15 3.80107 99.9932 264.982 15 0.22643 53.6330 61.678 326.660 53.340

16 4.05448 99.9963 264.990 16 0.24152 55.3285 63.628 328.618 51.382

17 4.30788 99.9980 264.995 17 0.25662 56.9621 65.506 330.501 49.499

18 4.56129 99.9990 264.997 18 0.27171 58.5359 67.316 332.314 47.686

19 4.81469 99.9994 264.999 19 0.28681 60.0522 69.060 334.059 45.941

20 5.06809 99.9997 264.999 20 0.30190 61.5130 70.740 335.739 44.261

Lapisan I Lapisan II

Sumber : hasil perhitungan 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 :

1. 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.

2. 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 :

2

.

dr

v

HCt

Tv

2)25,4(0880,01x

= 0.00487

3. Perhitungan Derajat Konsolidasi

Horisontal (Uh)

Untuk menghitung derajat konsolidasi, dapat digunakan persamaan 2.17 yang berubah menjadi :

)(28

2

11nxFxD

xChtxh

e

U

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.

Tabel 5.9 Perhitungan Faktor Penghambat (F(n)) Pola Segitiga

Sumber : hasil Perhitungan

Tabel 5.10 Perhitungan Faktor Penghambat (F(n)) Pola

Segiempat S D dw

(m) (m) (m)

0.8 0.904 0.0525 2.096

1 1.130 0.0525 2.319

1.2 1.356 0.0525 2.501

1.5 1.695 0.0525 2.725

1.7 1.921 0.0525 2.850

F(n)

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 masing-masing 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

settlement karena derajat konsolidasi sudah mencapai 100 %.

Gambar 5.4 Grafik Derajat Konsolidasi Lapisan Kedua

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

0.5 m 1 m 1.5 m 2 m 2.5 m 3 m 3.5 m 4 m 4.5 m 5 m 5.5 m

0.5 m 1 mg

1 m 2 mg 1 mg

1.5 m 3 mg 2 mg 1 mg

2 m 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

2.5 m 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

3 m 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

3.5 m 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

4 m 8 mg 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

4.5 m 9mg 8 mg 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

5 m 10 mg 9 mg 8 mg 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

5.5 m 11 mg 10 mg 9 mg 8 mg 7 mg 6 mg 5 mg 4 mg 3 mg 2 mg 1 mg

Tinggi Timbunan

Waktu (minggu)

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.

Gambar 5.5 Sketsa Perubahan Tegangan Akibat Beban Bertahap

Perhitungan perubahan tegangan didapat dari :

1’ = Po + P1

= ’ P2 dan seterusnya hingga 4

’

Harga Po, ’ 2’ dan seterusnya berbeda-

beda untuk setiap kedalaman tanah. P1 = I x q

Dimana : q = Htimb tahap ke-i x timb = 0,5 x 1,8 = 0,9 t/m

2

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

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 Po' σ1' σ2' σ3' σ4'

kedalaman (m) H = 0 m H = 0.5 m H = 1 m H = 1.5 m H =2 m

0 - 2.5 0.993 1.893 2.793 3.693 4.593

2.5 - 4.5 2.779 3.679 4.579 5.479 6.379

4.5 - 6.5 4.367 5.267 6.167 7.067 7.967

6.5 - 8.5 5.955 6.855 7.755 8.655 9.555

8.5 - 10.5 5.989 6.886 7.782 8.664 9.546

10.5 - 12.5 7.250 8.141 9.029 9.898 10.767

12.5 - 14.5 8.511 9.384 10.248 11.112 11.969

14.5 - 16.5 8.913 9.782 10.632 11.478 12.318

16.5 - 18.5 10.063 10.909 11.746 12.583 13.407

18.5 - 20.5 11.213 12.041 12.860 13.670 14.472

20.5 - 22.5 14.706 15.507 16.303 17.105 17.897

Tabel 5.13 Tabel Penambahan Tegangan Efektif Lapisan pertama apabila Derajat Konsolidasi < 100%

Tahapan Umur Derajat P1

Penimbunan Timbunan Konsolidasi pada U < 100%

(meter) (minggu) Utotal (%)

Tanah Asli 100

0,0-0,5 (1) 4 71.846

''

''

33

71846,0

3

4 x

0,5-1,0 (2) 3 62.043

'''

22

62043,0

2

3 x

1,0-1,5 (3) 2 48.631

'''

11

48631,0

1

2 x

2,0-2,25 (4) 1 29.957

'''' 29957.0

1 PoxPoPo

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

Po 1 2 3 4

P1 P2 P3 P4

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 :

dorong

R

MM

SF min

888.039360

dorongM

= 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

bdcdcriballow xFSxFSxFSFS

TT

3.13.135.1400

xxxTallow

= 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 Hi Ti Tallow

(n) (m) (m) (KN)

1 11.7 16.89 105.194 1776.726

2 11.45 16.64 105.194 1750.427

3 11.2 16.39 105.194 1724.129

4 10.95 16.14 105.194 1697.830

5 10.7 15.89 105.194 1671.532

6 10.45 15.64 105.194 1645.233

7 10.2 15.39 105.194 1618.935

8 9.95 15.14 105.194 1592.636

9 9.7 14.89 105.194 1566.338

10 9.45 14.64 105.194 1540.039

11 9.2 14.39 105.194 1513.741

12 8.95 14.14 105.194 1487.442

13 8.7 13.89 105.194 1461.144

14 8.45 13.64 105.194 1434.845

15 8.2 13.39 105.194 1408.547

16 7.95 13.14 105.194 1382.249

17 7.7 12.89 105.194 1355.950

18 7.45 12.64 105.194 1329.652

Total 27957.396

Mgeotextile

(KNm)

Momen > MR

M= Mgeotextile1 + Mgeotextile2 + ... + Mgeotextile-n > MR

27.957,396 kNm > 27.126,49 kNm ok

Jumlah Hi Le

lapis (m) KN/m2 KN/m3 KN/m4 m

1 11.7 98.204 51.856 150.060 1.314

2 11.45 96.106 96.106 192.212 1.026

3 11.2 94.008 94.008 188.015 1.049

4 10.95 91.909 91.909 183.818 1.073

5 10.7 89.811 89.811 179.622 1.098

6 10.45 87.712 87.712 175.425 1.124

7 10.2 85.614 85.614 171.228 1.152

8 9.95 83.516 83.516 167.031 1.181

9 9.7 81.417 81.417 162.835 1.211

10 9.45 79.319 79.319 158.638 1.243

11 9.2 77.221 77.221 154.441 1.277

12 8.95 75.122 75.122 150.244 1.313

13 8.7 73.024 73.024 146.048 1.351

14 8.45 70.925 70.925 141.851 1.390

15 8.2 68.827 68.827 137.654 1.433

16 7.95 66.729 66.729 133.457 1.478

17 7.7 64.630 64.630 129.260 1.526

18 7.45 62.532 62.532 125.064 1.577

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

xExFSTL

xExLxFSTFx

allowe

eallow

21

21

0

Dimana : Le = Panjang geotextile di belakang bidang

bidang longsor 1 = Tegangan geser antar tanah timbunan

dengan geotextile 111 tanvCu

2 = Tegangan geser antar tanah dasar dengan geotextile

222 tanvCu E = efisiensi diambil E = 0.8

Diketahui parameter tanah timbunan dan tanah dasar sebagai berikut : Data timbunan : timb = 1,8 t/m3 = 18 kN/m3 1 = 25o

Cu1 = 0 untuk Hi = 11,7 meter

V = timb x Hi = 18 x 11,7

= 210,6 kN/m2 1 = 0 + (135,309 x tan 25o)

= 98,204 kN/m2

Data lapisan atas tanah dasar : tanah = 1,794 t/m3 = 17,94 kN/m3 1 = 9o

Cu1 = 18,5 kN/m2 1 = 18,5 + (210,6 x tan 9o)

= 51,856 kN/m2

Panjang geotextile di belakang bidang longsor :

xExFST

L allowe

21 8.0856,51204,985,1)597,52(2x

xx

= 1,314 meter Hasil perhitungan panjang geotextile di belakang bidang longsor (Le) untuk station 41+300 disajikan pada Tabel 5.15

Tabel 5.15 Hasil Perhitungan Le Station 41+300

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 X tepi timb Ld Le L total Geotextile 1 sisi Lpasang 1 sisi

(n) Y geotex x y (m) (m) (m) (m)

1 22.5 0 22.5 40 27.19 1.314 28.504 34.5

2 22.75 73.13 34.2 40.5 32.63 1.026 33.656 34

3 23 73.13 34.2 41 32.13 1.049 33.179 33.5

4 23.25 73.13 34.2 41.5 31.63 1.073 32.703 33

5 23.5 73.13 34.2 42 31.13 1.098 32.228 32.5

6 23.75 73.13 34.2 42.5 30.63 1.124 31.754 32

7 24 73.13 34.2 43 30.13 1.152 31.282 31.5

8 24.25 73.13 34.2 43.5 29.63 1.181 30.811 31

9 24.5 73.13 34.2 44 29.13 1.211 30.341 30.5

10 24.75 73.13 34.2 44.5 28.63 1.243 29.873 30

11 25 73.13 34.2 45 28.13 1.277 29.407 29.5

12 25.25 73.13 34.2 45.5 27.63 1.313 28.943 29

13 25.5 73.13 34.2 46 27.13 1.351 28.481 28.5

14 25.75 73.13 34.2 46.5 26.63 1.390 28.020 28

15 26 73.13 34.2 47 26.13 1.433 27.563 27.5

16 26.25 73.13 34.2 47.5 25.63 1.478 27.108 27

17 26.5 73.13 34.2 48 25.13 1.526 26.656 26.5

18 26.75 73.13 34.2 48.5 24.63 1.577 26.207 26

Koordinat pakai

Tabel 5.17 Hasil perencanaan Geotextile untuk setiap station

Station Hinitial Kekuatan Geotextile Mr Mgeotextile Kebutuhan lembar tiap Kebutuhan Lapisan Geotextile

(m) STABILENKA (kN/m) kNm kNm Lapisan Geotextile (n geotextile)

41+300 11.7 400 27126.486 27957.396 2 18

41+250 10.6 400 21684.813 21906.640 2 14

41+200 9.5 400 18944.920 19487.179 2 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 : Menghitung Gaya Penahan

Gaya penahan = berat timbunan ABC (Gambar 2.10) x tan Dimana = sudut geser dalam antara tanah timbunan dengan bahan geosintetis = 0

= BCxABwsat 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 Wall Arah

Memanjang Sungai

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

bdcdcriballow xFSxFSxFSFS

TT

3.13.135.1400

xxxTallow = 52,597 kN/m’

2. Perhitungan tekanan tanah

Akibat berat tanah sendiri HS = t x zi x Ka H = 18 x zi x 0,405 = 7,29 zi

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

Z σHS σHq σH SV SV pakai

m KN/m2 KN/m2 KN/m2 m m0 01 1.2 0.103 8.766 6.412 15.179 2.310 12 2.2 0.188 16.072 6.412 22.484 1.560 13 3.2 0.274 23.377 6.412 29.789 1.177 14 4.2 0.359 30.682 6.412 37.095 0.945 15 4.7 0.402 34.335 6.412 40.747 0.861 0.56 5.2 0.444 37.988 6.412 44.400 0.790 0.57 5.7 0.487 41.640 6.412 48.053 0.730 0.58 6.2 0.530 45.293 6.412 51.705 0.678 0.59 6.7 0.573 48.946 6.412 55.358 0.633 0.5

10 7.2 0.615 52.598 6.412 59.011 0.594 0.511 7.7 0.658 56.251 6.412 62.663 0.560 0.512 8.2 0.701 59.903 6.412 66.316 0.529 0.513 8.7 0.744 63.556 6.412 69.969 0.501 0.514 8.95 0.765 65.382 6.412 71.795 0.488 0.2515 9.2 0.786 67.209 6.412 73.621 0.476 0.2516 9.45 0.808 69.035 6.412 75.448 0.465 0.2517 9.7 0.829 70.861 6.412 77.274 0.454 0.2518 9.95 0.850 72.688 6.412 79.100 0.443 0.2519 10.2 0.872 74.514 6.412 80.926 0.433 0.2520 10.45 0.893 76.340 6.412 82.753 0.424 0.2521 10.7 0.915 78.167 6.412 84.579 0.415 0.2522 10.95 0.936 79.993 6.412 86.405 0.406 0.2523 11.2 0.957 81.819 6.412 88.232 0.397 0.2524 11.45 0.979 83.646 6.412 90.058 0.389 0.2525 11.7 1.000 85.472 6.412 91.884 0.382 0.25

No n

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 :

Dipakai Le min = 1 meter

5. Panjang geotextile di depan bidang longsor (LR)

Sama halnya dengan Le perhitunga LR dilakukan tiap lapisan, hasil perhtungan ddisajikan pada Tabel 5.19 misalnya pada z = 11,45 m dan

diperoleh : = 0,101

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

Tabel 5.19 Hasil Perhitungan Panjang Geotextile Z SV pakai Le Le pakai LR Lo Lo min L total L pakai

m m m m m m m m m0 01 1.2 1 1.760 1.76 4.26 0.880 1 3.76 52 2.2 1 1.422 1.42 3.86 0.711 1 3.42 53 3.2 1 1.296 1.30 3.45 0.648 1 3.30 54 4.2 1 1.229 1.23 3.04 0.615 1 3.23 55 4.7 0.5 0.603 1 2.84 0.302 1 2.5 46 5.2 0.5 0.594 1 2.64 0.297 1 2.5 47 5.7 0.5 0.587 1 2.44 0.293 1 2.5 48 6.2 0.5 0.580 1 2.23 0.290 1 2.5 49 6.7 0.5 0.575 1 2.03 0.287 1 2.5 4

10 7.2 0.5 0.570 1 1.83 0.285 1 2.5 411 7.7 0.5 0.566 1 1.62 0.283 1 2.5 412 8.2 0.5 0.563 1 1.42 0.281 1 2.5 413 8.7 0.5 0.560 1 1.22 0.280 1 2.5 414 8.95 0.25 0.279 1 1.12 0.140 1 2.25 315 9.2 0.25 0.278 1 1.01 0.139 1 2.25 316 9.45 0.25 0.278 1 0.91 0.139 1 2.25 317 9.7 0.25 0.277 1 0.81 0.139 1 2.25 318 9.95 0.25 0.277 1 0.71 0.138 1 2.25 319 10.2 0.25 0.276 1 0.61 0.138 1 2.25 320 10.45 0.25 0.276 1 0.51 0.138 1 2.25 321 10.7 0.25 0.275 1 0.41 0.138 1 2.25 322 10.95 0.25 0.275 1 0.30 0.137 1 2.25 323 11.2 0.25 0.274 1 0.20 0.137 1 2.25 324 11.45 0.25 0.274 1 0.10 0.137 1 2.25 325 11.7 0.25 0.269 1 0.00 0.137 1 2.25 3

No

8. Kontrol stabilitas geotextile Pada perencanaan geotextile wall tanah dasar

yang lunak sudah diberi perkuatan micropile,

oleh karenanya kontrol stabilitas yang dihitung hanya kontrol geser (Gambar 5.7)

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

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 p cos = 54,653 t/m p sin =16,362 t/m Cek terhadap angka keamanan

GayaGesernGayaPenahaSF

)3cos

)))3/)sin ((('( xp

xTanpWiCSF

)3653,54

))67,16)3/)362,168,374,322,16((()85,185,0(( xxTanxSF

= 0,649 < 2 (not ok) Angka keamanan lebih kecil dari angka kemananan yg disyaratkan maka bidang geser diperluas menjadi 15 meter. (Gambar 5.8 )

3.0 m

4.5 m

4.2 m

3.0 m

4.0 m

5.0 m

3.0 m

Tanah Timbunan

Tanah Dasar

q traffic + q pavement

W1

W2

W3

Pa1

Pa1

3.0 m

4.5 m

4.2 m

3.0 m

Tanah Timbunan

Tanah Dasar

q traffic + q pavement

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:

)15653,54

))67,16)15/)362,169,315((()8,185,0(( xxTanxSF

= 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 kekuatan relatif (T)

(persamaan 2.50) 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

= 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 :

635,1529,1

5,2TL

Dari nilai L/T tersebut diperoleh nilai Fm =

1 , maka gaya horizontal yang dapat ditahan oleh satu micropile (P)

3. Menghitung jumlah kebutuhan micropile (n) Contoh perhitungan kebutuhan micropile adalah pada Sta. 41+300. Dari program DX-STABL diperoleh : SFo = 0.910 MRo = 44.050 KNm = 440.500.000 kgcm

R = 264 cm SFa = 1,5

MDSFoMRo

= 496.058.558,55Kgcm MR = (Sfa x MD)- MRo

= 303.587.837,84 Kgcm

)(

n1max xRPM

cerucuk

R

= 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

mS 5,21)3/41(

35

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.

Gambar 5.9 Sket Pemasangan Micropile Tampak Atas

Tabel 5.21 Kebutuhan micropile untuk masing-masing station

Jumlah micropile Kedalaman pemasangan

per meter dari permukaan tanah dasar (m)

41 11

32 11

23 11

arah memanjang sungai 51 11 1.5

41+200

41+250

41+300

StationingJarak pemasangan

anatar microplie (m)

2.5

2.5

2.5

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

kgx

P 286387,1521

33,708.438

0.5 m

0.5 m

S = 2.5 mS = 2.5 m

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

Sc lap 1 Sc Lap 2 Sc total H Final H inisial

2.35 O.95 3.3 6.543 9.5

2.55 1.05 3.6 7.294 10.6

2.65 1.15 3.8 8.113 11.7

Stationing

41+200

41+250

41+300

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

H Final H inisial

6.543 9.5

7.294 10.6

8.113 11.7

Stationing

41+200

41+250

41+300

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

H inisial SF

9.5 0.888

10.6 0.937

11.7 1.000

0.586

Stationing

41+200

41+250

41+300

Timbunan arah memanjang sungai

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

Sv Kekuatan Geotextile Kebutuhan lembar tiap Kebutuhan Lapisan Geotextile

(m) STABILENKA (kN/m) Lapisan Geotextile (n geotextile)

41+300 0.25 400 2 18

41+250 0.25 400 2 14

41+200 0.25 400 2 13

Station

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 Jumlah micropile Kedalaman pemasangan

per meter dari permukaan tanah dasar (m)

41 11

32 11

23 11

arah memanjang sungai 51 11 1.5

41+200

41+250

41+300

StationingJarak pemasangan

anatar microplie (m)

2.5

2.5

2.5

7. 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 lembaran-lembaran. 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.