skripsi - repository.ub.ac.idrepository.ub.ac.id/9073/1/hanna maulidya fadhillah.pdf · perencanaan...

PERENCANAAN PERBAIKAN TANAH LUNAK PADA PEMBANGUNAN

CLUSTER D KAWASAN KOTA SUMMARECON BANDUNG

MENGGUNAKAN KOMBINASI METODE VACUUM CONSOLIDATION

DENGAN PREFABRICATED VERTICAL DRAIN

SKRIPSI

TEKNIK SIPIL

Ditujukan untuk memenuhi persayaratan

memperoleh gelar Sarjana Teknik

HANNA MAULIDYA FADHILLAH

NIM. 135060100111042

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

MALANG

2018

LEMBAR PENGESAHAN

PERENCANAAN PERBAIKAN TANAH LUNAK PADA PEMBANGUNAN

CLUSTER D KAWASAN KOTA SUMMARECON BANDUNG

MENGGUNAKAN KOMBINASI METODE VACUUM CONSOLIDATION

DENGAN PREFABRICATED VERTICAL DRAIN

SKRIPSI

TEKNIK SIPIL

Ditujukan untuk memenuhi persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Teknik

HANNA MAULIDYA FADHILLAH

NIM. 135060100111042

Skripsi ini telah direvisi dan disetujui oleh dosen pembimbing

Pada tanggal 28 Desember 2017

Mengetahui,

Ketua Program Studi S1

Dr. Eng. Indradi Wijatmiko, ST., M.Eng (Prac.)

NIP. 19810220 200604 1 002

Dosen Pembimbing I

Dr. Ir. As’ad Munawir, MT

NIP. 19591111 198601 1 003

Dosen Pembimbing II

Ir. Wahyu P. Kuswanda

http://sipil.ub.ac.id/sarjana/indradi/

Terimakasih untuk Keluarga

Bapak dan Ibu Dosen

Sahabat Kuliah

Seluruh Elemen Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik

Universitas Brawijaya

Yang Selalu Saya Banggakan

HALAMAN IDENTITAS TIM PENGUJI SKRIPSI

Judul Skripsi :

Perencanaan Perbaikan Tanah Lunak pada Pembangunan Cluster D Kawasan Kota

Summarecon Bandung Menggunakan Kombinasi Metode Vacuum Consolidation dengan

Prefabricated Vertical Drain.

Nama Mahasiswa : Hanna Maulidya Fadhillah

NIM : 135060100111042

Program Studi : Teknik Sipil

Minat : Geoteknik

Tim Dosen Penguji :

Dosen Penguji 1 : Dr. Ir. As’ad Munawir, MT

Dosen Penguji 2 : Ir. Wahyu P. Kuswanda

Dosen Penguji 3 : Dr. Eng. Yulvi Zaika, MT

Tanggal Ujian : 18 Desember 2017

SK Penguji : 1672/UN 10.F07/SK/2017

RIWAYAT HIDUP

Hanna Maulidya Fadhillah, lahir di Depok, 06 Agustus 1995, anak pertama dari Bapak

Honzo Fabiola dan Ibu Novy Jullien Makalew. Mulai memasuki bangku sekolah di SD

Jamiyyatul Hujjaj Bukittinggi sejak tahun 2001 dan lulus pada tahun 2007. Kemudian

melanjutkan pendidikan di SMPS Xaverius Bukittinggi dan lulus pada tahun 2010.

Selanjutnya melanjutkan pendidikan di SMAN 2 Depok dan lulus pada tahun 2013.

Kemudian mengenyam bangku perkuliahan hingga lulus S1 (Strata 1) pada tahun 2017 dari

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Malang.

Selama kuliah aktif berpartisipasi dalam UKM (Unit Kegiatan Mahasiswa) Shorinji

Kempo serta kegiatan kepanitiaan yang diselenggarakan di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Brawijaya, Malang.

Malang, Januari 2018

Penulis

i

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang atas segala

rahmat dan hidayah-Nya, hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul

“Perencanaan Perbaikan Tanah Lunak pada Pembangunan Cluster D Kawasan Kota

Summarecon Bandung Menggunakan Kombinasi Metode Vacuum Consolidation

dengan Prefabricated Vertical Drain” sebagai salah satu persyaratan untuk

menyelesaikan studi strata satu di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Brawijaya.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini tidak akan dapat terselesaikan tanpa adanya

bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga tak lupa untuk mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Keluarga penulis, Bapak Honzo Fabiola, Ibu Novy Jullien Makalew, adik-adik penulis

Tamara Caesaprillia dan Sarah Mutia Salsabila, serta keluarga besar tercinta yang selalu

memberikan doa, dukungan, dan segala bantuan kepada penulis.

2. Bapak Ir. Sugeng P. Budio, MS selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas

Brawijaya dan Bapak Dr. Eng. Indradi Wijatmiko, ST., M.Eng (Prac) selaku Ketua

Prodi S1 Teknik Sipil Universitas Brawijaya.

3. Bapak Dr. Ir. As’ad Munawir, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing

dan memberikan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Ir. Wahyu P. Kuswanda selaku Dosen Pembimbing II yang turut membimbing

dan memberikan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Bapak Ibu dosen Teknik Sipil Universitas Brawijaya yang telah mengajar dan mendidik

selama masa perkuliahan.

6. Fachreza yang selalu memberikan perhatian, dorongan, do’a, serta dukungan moral.

7. Fanny Ika Sarasvati, Zahra Febrina, Yohanes D. E. Rezki, dan Ryan Hendraning

sebagai teman kelompok yang telah sangat membantu penulis dalam menyelesaikan

tugas akhir ini.

8. Bu Iis dan Pak Danang yang telah membantu penulis pada saat bimbingan tugas akhir.

9. Teman-teman dalam grup “EZ”, Fachreza, Emilio, Yiyin, Louce, Bondan, Erick, Ayu,

Dewa, Gunawan, dan Iqbal yang telah memberikan dukungan dan motivasi serta saling

membantu selama masa perkuliahan.

ii

10. Teman-teman UKM Shorinji Kempo yaitu Weni, Glossy, Lisa, Ravi, Afan, Senpai

Nurul, Senpai Fahad, Senpai Yonatan, dan Senpai Hardyan yang telah memberikan

dukungan ketika awal perkuliahan.

11. Teman-teman angkatan Teknik Sipil 2013 yang telah berjuang bersama.

Untuk penyempurnaan skripsi ini, penulis berharap adanya kritik dan saran yang

membangun dari berbagai pihak. Semoga skripsi ini juga bermanfaat bagi pembaca

khususnya untuk penelitian-penelitian selanjutnya.

Malang, Januari 2018

Penulis

iii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR .......................................................................................................... i

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ................................................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... vii

DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................................... ix

RINGKASAN ...................................................................................................................... xi

SUMMARY ........................................................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................................... 1

1.2. Identifikasi Masalah ................................................................................................... 2

1.3. Rumusan Masalah ...................................................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ........................................................................................................ 2

1.5. Tujuan ........................................................................................................................ 3

1.6. Manfaat ...................................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 5

2.1. Partikel Tanah ............................................................................................................ 5

2.2. Penurunan Tanah (Settlement) ................................................................................... 7

2.2.1. Penurunan Segera (Immediate Settlement) .................................................... 8

2.2.2. Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement) ...................................... 9

2.3. Konsolidasi (Consolidation) .................................................................................... 10

2.4. Perbaikan Tanah ...................................................................................................... 16

2.3.1. Perbaikan Tanah dengan Pembebanan Awal (Preloading) ......................... 17

2.3.2. Prefabricated Vertical Drain (PVD) ........................................................... 17

2.3.3. Metode Vacuum Consolidation .................................................................... 22

2.3.3.1. Koreksi Tekanan Atmosfer ............................................................ 26

2.5. Daya Dukung Pondasi ............................................................................................. 27

2.6. Perencanaan Perbaikan Tanah Lunak dengan Metode Vacuum Consolidation ...... 30

2.6.1. Settlement Akibat Beban Rencana dan Tinggi Timbunan ........................... 30

2.6.2. Waktu Konsolidasi Alami ............................................................................ 30

2.6.3. Perencanaan Prefabricated Vertical Drain .................................................. 30

2.6.4. Timbunan Bertahap ...................................................................................... 31

iv

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................................... 33

3.1. Tahapan Kajian ......................................................................................................... 33

3.2. Lokasi Studi Kasus ................................................................................................... 34

3.3. Studi Literatur ........................................................................................................... 36

3.4. Pengumpulan Data .................................................................................................... 36

3.5. Data Bangunan ......................................................................................................... 36

3.6. Pemilihan Data dan Analisa Parameter Tanah Dasar ............................................... 37

3.7. Pembuktian Diperlukannya Perbaikan Tanah .......................................................... 37

3.8. Perencanaan PVD dan Vacuum Consolidation ........................................................ 37

3.9. Perhitungan Waktu Konsolidasi dan Derajat Konsolidasi ....................................... 38

3.10. Perhitungan Timbunan Bertahap .............................................................................. 38

3.11. Perhitungan Daya Dukung ....................................................................................... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 39

4.1. Hasil Analisa Tanah ................................................................................................. 39

4.2. Tinggi Timbunan ...................................................................................................... 43

4.2.1. Koreksi Tekanan Vakum ................................................................................ 43

4.2.2. Settlement Akibat Timbunan .......................................................................... 44

4.3. Konsolidasi Tanah Dasar .......................................................................................... 46

4.4. Desain Prefabricated Vertical Drain ....................................................................... 48

4.5. Skema Timbunan Bertahap ...................................................................................... 51

4.6. Daya Dukung Pondasi .............................................................................................. 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 57

5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 57

5.2. Saran ......................................................................................................................... 57

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

v

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

Tabel 2.1 Batasan-Batasan Ukuran Golongan Tanah ......................................................... 5

Tabel 2.2 Angka Pori, Kadar Air, dan Berat Volume Kering untuk Beberapa Tipe Tanah

yang Masih Dalam Keadaan Asli ....................................................................... 7

Tabel 2.3 Hubungan untuk Indeks Kompresi Cc .............................................................. 14

Tabel 2.4 Variasi Faktor Waktu terhadap Derajat Konsolidasi ........................................ 15

Tabel 4.1 Rangkuman Data Titik BH-2 ............................................................................ 40

Tabel 4.2 Rangkuman Data Titik BH-5 ............................................................................ 40

Tabel 4.3 Korelasi Cc Titik BH-2 ..................................................................................... 42

Tabel 4.4 Korelasi Cc Titik BH-5 ..................................................................................... 42

Tabel 4.5 Tinggi Timbunan dan Settlement ...................................................................... 45

Tabel 4.6 Waktu Konsolidasi Alami ................................................................................ 47

Tabel 4.7 Perbandingan Lama Waktu dengan Pola dan Jarak PVD ................................. 50

Tabel 4.8 Skema Timbunan Bertahap............................................................................... 51

Tabel 4.9 Kenaikan Nilai Cu ............................................................................................ 52

vii

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

Gambar 2.1 Grafik Hubungan Antara Penurunan dan Waktu ........................................... 8

Gambar 2.2 Grafik Influence Factor (Ip) .......................................................................... 9

Gambar 2.3 Karakteristik Konsolidasi Lempung yang Terkonsolidasi Normal (Normally

Consolidated) dengan Sensitivitas Rendah Sampai Sedang ........................ 10

Gambar 2.4 Karakteristik Konsolidasi Lempung yang Terlalu Terkonsolidasi (Over

Consolidated) dengan Sensitivitas Rendah Sampai Sedang ........................ 11

Gambar 2.5 Grafik Tahapan Konsolidasi ........................................................................ 12

Gambar 2.6 Penurunan Konsolidasi ................................................................................ 12

Gambar 2.7 Derajat Konsolidasi Uz terhadap Faktor Waktu Tv ...................................... 15

Gambar 2.8 Kriteria Pemilihan Metoda Perbaikan Tanah ............................................... 16

Gambar 2.9 Bentuk Pola Pemasangan PVD, Segitiga (kiri) dan Segiempat (kanan) ...... 20

Gambar 2.10 Urutan Pemasangan PVD Menggunakan Alat Pancang Metoda Statik....... 20

Gambar 2.11 Ilustrasi Aplikasi Vacuum Consolidation .................................................... 23

Gambar 2.12 Gambar Tabel Faktor Daya Dukung Meyerhof ........................................... 29

Gambar 3.1 Diagram Alir (Flowchart) Metode Kerja ..................................................... 33

Gambar 3.2 Master Plan Kawasan Kota Summarecon Bandung .................................... 35

Gambar 3.3 Lokasi Cluster D Kawasan Kota Summarecon Bandung ............................ 35

Gambar 3.4 Ilustrasi Desain Rumah Contoh pada Area Cluster D ................................. 36

Gambar 4.1 Lokasi Penyelidikan Tanah .......................................................................... 39

Gamabr 4.2 Grafik N-SPT dari Titik BH-2 dan BH-5 .................................................... 40

Gambar 4.3 Grafik Sondir dari Titik S-1 dan S-6............................................................ 41

Gambar 4.4 Sketsa Penampang Melintang Tanah ........................................................... 42

Gambar 4.5 Hubungan Settlement Konsolidasi dengan Tinggi Timbunan dan

Pemampatan Tanah Dasar ............................................................................ 45

Gambar 4.6 Hubungan Tinggi Timbunan Awal dan Timbunan Akhir ............................ 45

Gambar 4.7 Grafik Waktu Konsolidasi Alami Tanpa Perbaikan Tanah ......................... 47

Gambar 4.8 Hubungan Waktu Konsolidasi dengan Derajat Konsolidasi pada Desain

PVD dengan Pola Pemasangan Segitiga ...................................................... 50

Gambar 4.9 Hubungan Waktu Konsolidasi dengan Derajat Konsolidasi pada Desain

PVD dengan Pola Pemasangan Segiempat .................................................. 50

Gambar 4.10 Sketsa Penampang Melintang Tanah dengan Pondasi Dangkal .................. 53

ix

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

Lampiran 1. Data Laboratorium ......................................................................................... 63

Lampiran 2. Data Boring Log ............................................................................................. 67

Lampiran 3. Data Sondir ..................................................................................................... 73

Lampiran 4. Gambar Perencanaan ...................................................................................... 83

Lampiran 5. Hasil Perhitungan Settlement ......................................................................... 93

Lampiran 6. Hasil Perhitungan Desain PVD .................................................................... 103

Lampiran 7. Hasil Perhitungan Timbunan Bertahap ........................................................ 115

xi

RINGKASAN

Hanna Maulidya Fadhillah, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya, Januari 2018, Perencanaan Perbaikan Tanah Lunak pada Pembangunan Cluster

D Kawasan Kota Summarecon Bandung Menggunakan Kombinasi Metode Vacuum

Consolidation dengan Prefabricated Vertical Drain, Dosen Pembimbing : Dr. Ir. As’ad

Munawir dan Ir. Wahyu P. Kuswanda

Tanah dengan kondisi yang mudah mampat akan menyebabkan terjadinya penurunan

tanah yang relatif besar. Sebagai pendukung dari infrastruktur suatu konstruksi, tanah

dengan spesifikasi tersebut memerlukan proses perbaikan tanah. Tujuan utama dari

perbaikan tanah adalah untuk meningkatkan kekuatan tanah dan mengurangi pemampatan

yang mungkin terjadi.

Pada proyek Kawasan Kota Summarecon Bandung, khususnya Cluster D, metode

perbaikan tanah yang digunakan adalah metode Vacuum Consolidation dengan

Prefabricated Vertical Drain (PVD). Prinsip utama dari metode ini adalah dengan

menghilangkan tekanan atmosfer yang ada di tanah yang akan di konsolidasi dan tetap

bertahan dalam kondisi vakum sampai waktu tertentu. Tipe tanah yang cocok untuk

metode ini adalah tanah dengan konsistensi sangat lunak hingga lunak, dengan nilai N-SPT

sebesar 0-4.

Dari data yang diperoleh, ditunjukkan bahwa area Cluster D memiliki kedalaman

tanah kompresibel rata-rata sebesar 20 m. Pada data laboratorium, nilai Cc sangat kecil

yang memungkinkan terjadinya penurunan yang lebih kecil dari keadaan asli di lapangan.

Sehingga dilakukan korelasi terhadap nilai Cc. Untuk mendapatkan beban rencana,

koreksi tekanan atmosfer perlu dilakukan agar sesuai dengan efektivitas pompa vakum.

Selanjutnya dilakukan perhitungan waktu konsolidasi alami diikuti dengan desain PVD

dan daya dukung pondasi yang direncanakan.

Lama waktu yang diperlukan agar tanah mencapai konsolidasi 90% tanpa dilakukan

perbaikan tanah adalah 194 tahun, sedangkan dengan pelaksanaan perbaikan tanah tanah

hanya memerlukan 22 minggu dengan desain PVD segitiga jarak 120 cm. Untuk desain

pondasi, yang digunakan adalah pondasi dangkal dengan bentuk persegi. Panjang dan

lebarnya adalah 150 cm serta kedalmaannya adalah 50 cm. Daya dukung pondasi sebelum

perbaikan tanah adalah 0,396 kg/cm2 dan sesudah perbaikan tanah adalah 0,567 kg/cm

2.

Kata kunci : penurunan tanah, perbaikan tanah lunak, vacuum consolidation,

prefabricated vertical drain, daya dukung pondasi

xiii

SUMMARY

Hanna Maulidya Fadhillah, Department of Civil Engineering, Faculty of

Engineering, University of Brawijaya, January 2018. Design of Soft Soil Improvement in

Cluster D Summarecon City Bandung Development Using the Combination of Vacuum

Consolidation Method with Prefabricated Vertical Drain. Academic Supervisor : Dr. Ir.

As’ad Munawir and Ir. Wahyu P. Kuswanda

An easily compressed soil will cause a relatively great settlement. As a supporter of

the infrastructure of a construction, soil with mentioned specification requires a process of

soil improvement. The main purpose of soil improvement is to increase the strength of the

soil and to decrease the settlement that might happen in the future.

At Summarecon City Bandung project, especially Cluster D, the chosen method of soil

improvement is the Vacuum Consolidation method with Prefabricated Vertical Drain

(PVD). The main principal of this method is with eliminating the atmospheric pressure

until a certain time. Soil type that fits with this method is soil with the consistency of very

soft to soft, by the N-SPT value of 0-4.

From the data obtained it is shown that Cluster D area has the average compressible

soil depth of 20 m. In laboratory data, the value of Cc is very low which allows a lower

settlement from the original state in the field. So correlation of Cc value is needed. To get

the planned load, atmospheric pressure correction needs to be done to match the

effectiveness of the vacuum pump. Furthermore, the calculation of natural consolidation

time followed by the design of PVD and the foundation’s carrying capacity is planned.

The duration needed until the soil reached 90% consolidation without the soil

improvement is 194 years, but with the soil improvement has been done it only takes 22

weeks with the triangle PVD design by the distance of 120 cm. For the foundation design,

shallow foundation is used with the square shape. The length and width is 150 cm and the

depth is 50 cm. The foundation’s carrying capacity before the soil improvement is 0.396

kg/cm2 and after the soil improvement is 0.567 kg/cm

2.

Keywords : soil settlement, soft soil improvement, vacuum consolidation, prefabricated

vertical drain, foundation’s carrying capacity

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Lahan tanah sebagai tempat berdirinya bangunan cenderung semakin sempit. Dan

karena tuntutan perencanaan yang harus memenuhi spesifikasi, maka penelitian terhadap

kondisi tanah harus dilakukan. Pada tanah yang kondisinya tidak memenuhi spesifikasi

diperlukan penanganan khusus untuk menstabilkan tanah tersebut. Stabilitas tanah dapat

dicapai dengan cara pemadatan, penyesuaian gradasi, penambahan bahan aditif misalnya

kapur, semen, dan lain-lain.

Beberapa wilayah di Indonesia memiliki lapisan tanah lunak yang sangat tebal.

Kedalaman tanah keras yang jauh dari permukaan tanah ini menyebabkan beberapa proyek

pembangunan konstruksi memerlukan perencanaan tanah ekstra agar tidak terjadi

penurunan (settlement) yang signifikan. Salah satunya adalah tanah yang berada di daerah

kota Bandung. Menurut PPID Kota Bandung, Kota Bandung dikelilingi oleh pegunungan,

sehingga bentuk morfologi wilayahnya bagaikan sebuah mangkok raksasa, serta berada

pada ketinggian ±768 m di atas permukaan laut. Keadaan geologis dan tanah yang ada di

kota Bandung dan sekitarnya mempunyai lapisan tanah aluvial hasil letusan Gunung

Tangkuban Parahu. Kota Bandung dialiri dua sungai utama, yaitu Sungai Cikapundung dan

Sungai Citarum beserta anak-anak sungainya yang pada umumnya mengalir ke arah

selatan dan bertemu di Sungai Citarum. Dengan kondisi yang demikian, Bandung selatan

sangat rentan terhadap masalah banjir terutama pada musim hujan.

Kawasan Kota Summarecon Bandung merupakan sebuah proyek dengan kawasan

residensial, komersial, dan Summarecon Teknopolis yang berlokasi di Gedebage,

Bandung, Jawa Barat. Terdapat berbagai macam pembangunan dalam proyek ini, salah

satunya Cluster D yang merupakan area untuk rumah contoh dari Cluster Amanda, Cluster

Btari dan Cluster Cynthia. Berdasarkan analisa penyelidikan tanah, kondisi tanah di

Gedebage merupakan tanah lunak dimana partikel tanah padat lebih sedikit dibandingkan

kandungan air dan udaranya. Konstruksi tidak akan dapat didukung oleh tanah lunak akibat

tanah tidak dapat menahan beban, sehingga proyek pembangunan Kawasan Kota

Summarecon Bandung Cluster D direncanakan menggunakan metode Vacuum

Consolidation sebagai solusi untuk permasalahan tanah tersebut.

2

Metode Vacuum Consolidation adalah teknik yang menerapkan penghisapan vakum

ke tanah yang terisolasi massal untuk mengurangi tekanan atmosfer di dalamnya, sehingga

dengan cara mengurangi tekanan air pori di dalam tanah tegangan efektif dapat meningkat

tanpa mengubah tegangan total. Dengan meningkatkan teknik konstruksi, serta

mengembangkan metode analisis untuk merancang, metode ini telah menjadi metode yang

efektif dan ekonomis untuk perbaikan tanah lunak dan dapat dilaksanakan dalam berbagai

kondisi lokasi proyek.

Dalam merencanakan perbaikan tanah lunak menggunakan metode Vacuum

Consolidation diperlukan analisa perencanaan yang tepat. Metode ini sudah cukup populer

digunakan di beberapa negara untuk mengatasi sejumlah masalah tanah lunak yang

setidaknya memerlukan penanganan khusus. Akan tetapi metode ini masih kurang dikenal

di Indonesia. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor dan kendala yang salah satunya

adalah kurangnya referensi yang bisa dijadikan pedoman dalam perencanaan dan

pelaksanaan metode Vacuum Consolidation di lapangan. Selain itu, keterbatasan alat yang

tersedia menjadi kendala untuk kasus yang memerlukan pembebanan rencana yang cukup

besar.

1.2. Identifikasi Masalah

Perbaikan tanah lunak dengan metode Vacuum Consolidation mengkondisikan tanah

agar mengalami pemampatan jauh lebih cepat dibandingkan dengan proses pemampatan

tanah secara alami yang membutuhkan waktu bertahun-tahun. Dengan demikian daya

dukung tanah yang sudah mampat menjadi jauh lebih baik dari sebelumnya dan siap untuk

konstruksi.

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, penulis dapat merumuskan masalah

sebagai berikut:

a. Bagaimana perbaikan tanah dengan metode Vacuum Consolidation?

b. Berapa lama waktu yang diperlukan agar tanah dapat mencapai konsolidasi 90% tanpa

dan dengan perbaikan tanah menggunakan kombinasi metode Vacuum Consolidation

dengan Prefabricated Vertical Drain?

c. Berapa besar daya dukung pondasi sebelum dan sesudah perbaikan tanah menggunakan

kombinasi metode Vacuum Consolidation dengan Prefabricated Vertical Drain?

1.4. Batasan Masalah

Berhubungan dengan keterbatasan kajian yang dimiliki, adapun batasan masalah pada

kajian ini adalah:

3

a. Metode perbaikan tanah yang digunakan adalah kombinasi metode Vacuum

Consolidation dengan Prefabricated Vertical Drain.

b. Wilayah perencanaan adalah proyek Kawasan Kota Summarecon Bandung Cluster D.

c. Beban bangunan/struktur ditentukan oleh PT. Teknindo Geosistem Unggul.

d. Beban rencana diasumsikan sendiri.

e. Elevasi timbunan rencana adalah 3 m.

f. Perhitungan penurunan sekunder tidak dilakukan.

g. Efisiensi pompa vakum adalah sebesar 80%.

h. Faktor efek smear karena mandrel dianggap sama dengan faktor antar jarak PVD,

sedangkan faktor well resistance diabaikan (dianggap = 0).

i. Perencanaan dibatasi sampai dengan perhitungan daya dukung pondasi.

1.5. Tujuan

Berdasarkan pada rumusan masalah yang telah dikemukakan, maka dapat dirumuskan

tujuan dari tugas akhir ini, antara lain:

a. Tugas akhir ini bertujuan untuk menjelaskan metode perbaikan tanah dengan Vacuum

Consolidation di dunia konstruksi.

b. Tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis lama waktu yang diperlukan agar tanah

termampatkan tanpa dan dengan perbaikan tanah menggunakan kombinasi metode

Vacuum Consolidation dengan Prefabricated Vertical Drain pada proyek Kawasan

Kota Summarecon Bandung.

c. Tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis besar daya dukung pondasi sebelum dan

sesudah perbaikan tanah dengan kombinasi metode Vacuum Consolidation dengan


1.6. Manfaat

Tugas ini diharapkan memberikan manfaat sebagai berikut:

a. Mampu memperkaya teori-teori yang berkaitan dengan perbaikan tanah lunak,

khususnya dengan menggunakan metode Vacuum Consolidation.

b. Mampu memberikan tambahan informasi dan bahan materi dalam merencanakan

perbaikan tanah lunak menggunakan kombinasi metode Vacuum Consolidation dengan


.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Partikel Tanah

Umumnya, tanah dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (slit), atau

lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut.

Ukuran partikel tanah sangat beragam dengan variasi yang cukup banyak. Untuk

menerangkan tentang tanah berdasarkan ukuran-ukuran partikelnya, beberapa organisasi

telah mengembangkan batasan-bataan ukuran golongan jenis tanah (soil-separate-size

limits). Batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah yang telah dikembangkan oleh

Massachussetts Institute of Technology (MIT), U.S. Department of Agriculture (USDA),

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) dan oleh

U.S. Army Corps of Engineers dan U.S. Bureau of Reclamation ditunjukkan pada Tabel

2.1, yang kemudian menghasilkan apa yang disebut sebagai Unified Soil Classification

System (USCS). Pada Tabel tersebut, sistem MIT diberikan hanya untuk keterangan

tambahan saja, yang merupakan hal penting artinya dalam sejarah perkembangan sistem

batasan ukuran golongan jenis tanah. Pada saat ini, sistem USCS telah di terima di seluruh

dunia. Sistem ini sekarang telah dipakai pula oleh American Society of Testing and

Materials (ASTM). (Das, 1993)

Tabel 2.1

Batasan-Batasan Ukuran Golongan Tanah

Nama Golongan Ukuran Butiran (mm)

Kerikil Pasir Lanau Lempung

Massachusetts Institute of

Technology (MIT) >2 2 – 0,06 0,06 – 0,002 <0,002

U.S. Department of Agriculture

(USDA) >2 2 – 0,05 0,05 – 0,002 < 0,002

American Assoxiation of State

Highway and Transportation

Officials (AASTO)

76,2 – 2 2 – 0,075 0,075 – 0,002 <0,002

Unified Soil Classification System

(U.S. Bureau of Reclamation) 76,2 – 4,75 4,75 – 0,075

Halus (yaitu lanau dan

lempung) < 0,0075

Sumber : Das (1993,p.7)

6

Menurut Das (1993) adapun definisi dari masing-masing golongan adalah sebagai

berikut:

a. Kerikil (gravels) adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang juga

mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineral-mineral lain.

b. Pasir (sand) sebagian besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran dari mineral

yang lain mungkin juga masih ada pada golongan ini.

c. Lanau (silt) sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat kecil) dari

tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus, dan sejumlah partikel

berbentunk lempengan-lempengan pipih yang merupakan pecahan dari mineral-mineral

mika.

d. Lempung (clay) sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis

(tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan mikroskopis biasa) yang berbentuk

lempengen-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-

mineral lempung, dan mineral-mineral yang sangat halus lain.

Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat

diremas-remas (remolded) tanpa menimbulkan retakan. Sifat kohesif ini disebabkan karena

adanya air yang terserap (adsorbed water) di sekeliling permukaan dari partikel lempung.

Pada awal tahun 1900, seorang ilmuwan dari Swedia bernama Atterberg mengembangkan

suatu metode untuk menjelaskan sifat konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang

bervariasi. Bilamana kadar airnya tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat

lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar air yang dikandung tanah, tanah dapat

dipisahkan ke dalam empat keadaan dasar, yaitu: padat, semi padat, plastis, dan cair.

Kadar air, dinyatakan dalam persen (%), di mana terjadi transisi dari keadaan padat ke

keadaan semi-padat didefinisikan sebagai batas susut (shrinkage limit). Kadar air di mana

transisi dari keadaan semi-padat ke keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis (plastic

limit), dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batar cair (liquid limit). Batas-

batas ini dikenal juga dengan “Batas-Batas Atterberg” (Atterberg Limits).

Pada kriteria plastisitas sistem klasifikasi AASHTO, nama “berlanau” dipakai apabila

bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas sebesar 10 atau kurang.

Sedangkan nama “berlempung” dipakai jika bagian-bagian yang halus dari tanah

mempunyai indeks plastis sebesar 11 atau lebih. Menurut Edward W. dan Rolf Peter B.

(1981), tanah lempung lunak didefinisikan sebagai lempung yang memiliki tegangan geser

yang kurang dari 25 kPa.

7

Beberapa harga angka pori, kadar air dari tanah yang jenuh air, dan berat volume

kering dari tanah asli diberikan dalam Tabel 2.2.

Tabel 2.2

Angka Pori, Kadar Air, dan Berat Volume Kering untuk Beberapa Tipe Tanah yang Masih

Dalam Keadaan Asli

Tipe Tanah Angka Pori, e Kadar air dalam

keadaan jenuh (%)

Berat Volume

Kering, d (kN/m3)

Pasir lepas dengan butiran

seragam (loose uniform sand) 0,8 30 14,5

Pasir padat dengan butiran

seragam (dense uniform sand) 0,45 16 18

Pasir berlanau yang lepas

dengan butiran tersudut (loose

angular-grained silty sand)

0,65 25 16

Pasir berlanau yang padat

dengan butiran bersudut (dense

angular-grained silty sand)

0,4 15 19

Lempung kaku (stiff clay) 0,6 21 17

Lempung lembek (soft clay) 0,9 – 1,4 30 – 50 11,5 – 14,5

Tanah (loose) 0,9 25 13,5

Lempung organik lembek (soft

organic clay) 2,5 – 3,2 90 – 120 6 – 8

Glacial till 0,3 10 21

Sumber : Das (1993,p.38)

2.2. Penurunan Tanah (Settlement)

Struktur yang ada di atas permukaan tanah akan membebani tanah dan akan

menyebabkan terjadinya perubahan pada lapisan tanah tersebut. Bersarnya perubahan yang

terjadi sangat bergantung pada besar beban dan tipe tanah. Pada awalnya ketika beban

bekerja maka akan terjadi penurunan pada tanah tersebut yang disebutkan penurunan

segera (immediate settlement). Penurunan ini terjadi disebabkan oleh sifat eastis tanah.

Penurunan berikutnya disebut dengan penurunan konsolidasi (consolidation settlement)

yang disebabkan oleh terjadinya perubahan pada pori-pori tanah. Pada tanah berbutir kasar

seperti pasir, karena pori-pori tanah cukup besar maka penurunan segera dan penurunan

konsolidasi bisa terjadi secara bersamaan. Tetapi pada tanah berbutir halus, waktu

terjadinya bisa mencapai ratusan tahun. Tiga komponen yang berperan dalam penurunan

tanah ditunjukkan dalam Persamaan 2-1 dan Gambar 2.1:

St = ρi + S + Ss ................................................................................................... (2-1)

8

dimana:

St = penurunan total (m)

ρi = penurunan segera (m)

S = penurunan akibat konsolidasi primer (m)

Ss = penurunan akibat konsolidasi sekunder (m)

Gambar 2.1 Grafik Hubungan Antara Penurunan dengan Waktu

Sumber: Gouw (2010)

2.2.1. Penurunan Segera (Immediate Settlement)

Menurut Das (1993), penurunan segera merupakan akibat dari deformasi elastis tanah

kering, basah, dan jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air. Perhitungan penurunan

segera umumnya didasarkan pada penurunan yang diturunkan dari teori elastisitas. Bentuk

persamaan tersebut adalah sebagai berikut:

.......................................................................................... (2-2)

dimana:

ρi = penurunan segera (m)

p = tekanan bersih yang dibebankan (t/m2)

B = lebar timbunan (m)

μ = angka poisson (Poisson’s Ratio)

E = modulus elastisitas tanah (modulus Young)

Ip = faktor pengaruh (influence factor)

Untuk mendapatkan nilai Ip dapat digunakan grafik influence factor (Ip) seperti pada

Gambar 2.2.

ρi

9

Gambar 2.2 Grafik Influence Factor (Ip)

Sumber: NAVFAC DM-7 (1970) dalam “presentasi Teknik Pemampatan Awal Tanah”

Fungsi dari nilai a dan b pada Gambar 2.3 adalah agar dapat menemukan nilai I dalam

grafik Influence Factor. Nilai a (m) didapatkan dari perhitungan sudut istimewa, dengan

perbandingan vertikal:horizontal adalah 1:2, dimana tinggi timbunan dikalikan dengan 2.

Sedangkan nilai b (m) diapat diperoleh dari sisi terpanjang area yang diperbaiki.

2.2.2. Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement)

Penurunan konsolidasi (consolidation settlement) merupakan hasil dari perubahan

volume tanah jenuh air sebagai akibat dari keluarnya air yang menempati pori-pori tanah.

Apabila suatu lapisan tanah jenuh diberi penambahan beban, angka tekanan air pori akan

naik secara mendadak. Pada tanah berpasir yang permeable (dapat ditembus air), air dapat

mengalir dengat cepat sehingga pengaliran air pori ke luar sebagai akibat dari kenaikan

tekanan air pori dapat selesai dengan cepat. Keluarnya air dari dalam pori selalu disertai

dengan berkurangnya volume tanah; berkurangnya volume tanah tersebut dapat

10

menyebabkan penurunan lapisan tanah itu. Karena air pori di dalam tanah berpasir dapat

mengalir ke luar dengan cepat, maka penurunan segera dan penurunan konsolidasi terjadi

bersamaan. Penurunan konsolidasi tersebut biasanya jauh lebih besar dan lebih lambat

serta lama dibandingkan dengan penurunan segera.

2.3. Konsolidasi (Consolidation)

Konsolidasi adalah perubahan volume yang disebabkan oleh keluarnya air dari dalam

pori. Proses keluarnya air dari dalam pori-pori tanah secara perlahan-lahan, sebagai akibat

dari adanya penambahan beban, yang disertai dengan pemindahan kelebihan tekanan air

pori ke tegangan efektif akan menyebabkan terjadinya penurunan yang merupakan fungsi

dari waktu (time – dependent settlement) pada lapisan tanah lempung. (Das, 1993)

Suatu tanah di lapangan pada kedalaman tertentu memiliki sejarah geologis ketika

tanah tersebut telah mengalami tekanan efektif maksimum akibat berat tanah diatasnya

(overburden pressure). Tekanan efektif maksimum tidak berarti tekanan tersebut lebih

besar daripada tekanan sekarang, akan tetapi bisa saja lebih kecil. Keadaan ini

mengarahkan kita kepada dua definisi dasar yang didasarkan pada sejarah tegangan:

1. Tanah terkonsolidasi secara normal (normally consolidated soil), dimana tekanan efektif

overburden saat ini merupakan tekanan maksimum yang dialami tanah tersebut.

Karakteristik tanah lempung yang terkonsolidasi secara normal dapat dilihat pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Karakteristik Konsolidasi Lempung yang Terkonsolidasi Normal (normally

consolidated) dengan Sensitivitas Rendah Sampai Sedang

Sumber: Das (1993,p.190)

11

2. Tanah terlalu terkonsolidasi (over consolidated soil), dimana tekanan efektif overburden

saat ini lebih kecil daripada tekanan efektif yang pernah dialami sebelumnya.

Karakteristik tanah lempung yang terlalu terkonsolidasi secara normal dapat dilihat pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Karakteristik Konsolidasi Lempung yang Terlalu Terkonsolidasi (over

consolidated) dengan Sensitivitas Rendah Sampai Sedang


Grafik yang menunjukkan hubungan antara pemampatan dan waktu dapat dilihat pada

Gambar 2.5. Dari grafik tersebut terdapat tiga tahapan berbeda yang berjalan, yaitu:

- Tahap I : Pemampatan awal (intitial compression), disebabkan oleh pembebanan

awal (preloading).

- Tahap II : Konsolidasi primer (primary consolidation), merupakan periode selama

tekanan air pori secara lambat laun dipindahkan ke dalam tegangan efektif, sebagai

akibat dari keluarnya air dari pori-pori tanah.

- Tahap III : Konsolidasi sekunder (secondary consolidation), terjadi setelah tekanan air

pori hilang seluruhnya. Pemampatan yang terjadi di sini disebabkan oleh penyesuaian

yang bersifat plastis dari butir-butir tanah.

12

Gambar 2.5 Grafik tahapan konsolidasi


Untuk memperkirakan penurunan konsolidasi diperlukan harga koefisien dengan

perubahan volume (mv) atau indeks kompresi (Cc). Seperti yang terlihat pada Gambar 2.6

lapisan tanah yang ditinjau (H) adalah lapisan lempung yang berada di bawah struktur

pondasi struktur tersebut. Bila lapisan lempung cukup tebal maka dapat dibagi atas

beberapa lapisan yang tipis. Tegangan akibat lapisan tanah di kedalaman tertentu akan

dihitung dari permukaan (0’) dan untuk tegangan akibat beban struktur akan dihitung dari

bawah permukaan pondasi sebagai kenaikan tegangan efektif (’) akan menurunkan

angka pori dari e0 menjadi e1. (Zaika, 2015)

Gambar 2.6 Penurunan Konsolidasi

Sumber: Zaika, dkk (2015,p.14)

Sc

z

H

13

Penurunan untuk lapisan dengan tebal H, yaitu:

Sc = ’

......................................................................................... (2-3)

Jika mv dan ’ dianggap konstan terhadap kedalaman maka:

Sc = ’ ............................................................................................... (2-4)

atau

Sc =

...................................................................................................... (2-5)

Untuk tanah lempung terkonsolidasi normal (Normally Consolidated Soil) 0’ > c’:

Sc =

..................................................................... (2-6)

Untuk tanah terkonsolidasi berlebih (Over Consolidated Soil):

a. Apabila (0’ + ) ≤ c’

Sc =

..................................................................... (2-7)

b. Apabila (0’ + ) > c’

Sc =

+

........................................ (2-8)

dengan:

0’ = z (sat - w) ................................................................................................. (2-9)

= 2 x Ip x q ................................................................................................. (2-10)

dimana:

Sc = penurunan tanah (m)

e0 = angka pori mula-mula

Cs = swelling index (indeks pengembangan)

Cc = compression index (indeks kompresi/kemampatan)

H = tebal total lapisan tanah (m)

c’ = tekanan prakonsolidasi (t/m2)

0’ = tekanan akibat tanah yang ada di atasnya mula-mula (t/m2)

= kenaikan/penambahan tegangan vertikal (t/m2)

z = tebal per lapisan (m)

Ip = Influence factor

Selain dari data yang didapatkan laboratorium, harga Cc juga dapat diperoleh dari

korelasi-korelasi dengan parameter tanah lain. Hubungan antara indeks pemampatan (Cc)

dengan parameter tanah lainnya dapat dinyatakan seperti dalam Tabel 2.3.

14

Tabel 2.3

Hubungan untuk indeks kompresi Cc

Nilai Jenis Tanah yang Sesuai Referensi

Cc = 0,006 LL + 0,13 e02 – 0,13 Tanah lempung

Kosasih & Mochtar

(1997)

Cc = 0,007 LL + 0,0001 wc2 – 0,18 Tanah lempung

Kosasih & Mochtar

(1997)

Cc = 0,009 (LL – 13) Tanah liat biasa, dimodifikasi, dan

jenuh

Biarez & Favre

(1972)

Cc = 0,007 (LL – 7) Remolded clay Skempton

(1944)

Cc = 1,15 (e0 – 0,35) Semua lempung Nishida

(1956)

Cc = 0,30 (e0 – 0,27) Tanah kohesif anorganik Hough

(1957)

Cc = 0,75 (e0 – 0,50) Tanah dengan plastisitas rendah Rendon-Herrero

dalam Das (1993)

Cc = 0,156 (e0 + 0,0107) Semua lempung Rendon-Herrero

dalam Das (1993)

Besarnya harga Cs lebih kecil dibandingkan dengan Cc.

Cs 0,2 sampai 0,1 Cc

Pada akhir dari konsolidasi primer (setelah tekanan air pori sama dengan nol),

penurunan masih terjadi akibat dari penyesuaian plastis butiran tanah. Tahap konsolidasi

ini disebut konsolidasi sekunder. Penurunan yang diakibatkan oleh konsolidasi sekunder

sangat penting untuk semua jenis tanah organik dan anorganik yang sangat compressible

(mudah mampat). Untuk lempung anorganik yang terlalu terkonsolidasi, indeks

pemampatan sekunder adalah sangat kecil sehingga dapat diabaikan.

Tanah lunak di Indonesia umumnya dianggap sebagai tanah yang sedikit over

consolidated, sehingga dalam penentuan c dapat digunakan persamaan sebagai berikut:

c = 0’ + fluktuasi muka air tanah (t/m2) ........................................................ (2-11)

dimana: fluktuasi muka air tanah 2 m dari asumsi apabila area tanah lunak berada

dekat daerah pantai.

Teori pertama untuk memperhitungkan kecepatan konsolidasi satu dimensi untuk

tanah lempung jenuh dikeluarkan oleh Terzaghi pada tahun 1925. Perkembangan proses

konsolidasi dapat dilihat dengan menggambar kurva u (excess pore water pressure)

15

terhadap z pada waktu t yang berlainan. Kurva-kurva itu disebut isokron yang bentuknya

tergantung pada distribusi excess pore water pressure dan kondisi drainasi lapisan

lempung (single atau double drainage) dan dapat dilihat pada Gambar 2.7.Veriasi derajat

konsolidasi rata-rata terhadap faktor waktu (Tv) dapat dilihat dalam Tabel 2.4.

Gambar 2.7 Derajat Konsolidasi Uz terhadap Faktor Waktu Tv


Tabel 2.4

Variasi Faktor Waktu terhadap Derajat Konsolidasi

Derajat Konsolidasi U (%) Faktor Waktu (Tv)

Kurva (1) Kurva (2) Kurva (3)

0 0 0 0

10 0,008 0,047 0,003

20 0,031 0,100 0,009

30 0,071 0,158 0,024

40 0,126 0,221 0,048

50 0,197 0,294 0,092

60 0,287 0,383 0,160

70 0,403 0,500 0,271

80 0,567 0,665 0,440

90 0,848 0,940 0,720

100 ∞ ∞ ∞

Sumber: Das (1993,p.207-208)

Koefisien konsolidasi (Cv) biasanya akan berkurang dengan bertambahnya batas cair

(LL) dari tanah.

................................................................................................. (2-12)

16

Persamaan tambahan untuk menentukan nilai Cv terhadap tanah yang berlapis dengan

ketebalan yang berbeda adalah sebagai berikut:

.................................................................. (2-13)

2.4. Perbaikan Tanah

Dalam dunia konstruksi, kekokohan sebuah bangunan konstruksi untuk dipengaruhi

oleh kondisi tanah yang ada. Tanah dengan kondisi mudah mampat akan mengakibatkan

rendahnya stabilitas, serta penurunan tanah yang terjadi akan semakin besar. Sebagai

pendukung infrastruktur, tanah lempung lunak memiliki daya dukung yang relatif rendah

serta pemampatan yang relatif besar dalam jangka waktu yang lama. Maka untuk

menghindari kegagalan konstruksi akibat keadaan tanah yang tidak memungkinkan, tanah

tersebut perlu melalui suatu proses perbaikan tanah.

Variasi metode perbaikan tanah sudah jauh berkembang zaman ini. Tujuan utama dari

setiap metode perbaikan tanah antara lain untuk meningkatkan kekuatan tanah, mengurangi

pemampatan yang mungkin terjadi, dan mengurangi permeabilitas tanah. Masing-masing

metode perbaikan tanah dipilih dari efisiensi metode tersebut, biaya yang akan

dikeluarkan, dan juga tergantung oleh kondisi tanah.

Pada Gambar 2.8 dapat dilihat metode-metode yang dapat dilakukan untuk

memperbaiki tanah. Pada tugas akhir ini hanya akan dijelaskan 3 metode perbaikan tanah

yaitu Preloading, Prefabricated Vertical Drain, dan Vacuum Consolidation.

Gambar 2.8 Kriteria Pemilihan Metoda Perbaikan Tanah

Sumber: PT. Teknindo Geosistem Unggul

Vacuum Consolidation dengan PVD

17

2.3.1. Perbaikan Tanah dengan Pembebanan Awal (Preloading)

Preloading adalah proses pemampatan suatu tanah dengan pemberian beban vertikal

sebelum pembangunan konstruksi didirikan. Terdapat dua macam teknik preloading yaitu

dengan memberikan beban timbunan diatasnya dan dengan metode vacuum preloading.

Pemberian beban awal yang dilakukan dengan cara memberikan beban berupa

timbunan, menyebabkan air didalam tanah keluar melalui pori-pori tanah. Metode ini

merupakan metode preloading paling sederhana. Biasanya beban preloading yang akan

diberikan dapat ditentukan terlebih dahulu, kemudian dibandingkan dengan tinggi

timbunan atau beban yang mampu diterima tanah dasar (H kritis). Apabila ternyata tinggi

timbunan sebagai beban preloading yang akan diberikan lebih besar dari H kritis, maka

timbunan tersebut harus diletakkan secara bertahap (stepped preloading). Dan apabila

beban sementara melebihi beban akhir, maka beban tersebut diasumsikan sebagai beban

surcharge.

Pada metode ini, pengaliran air pori hanya terjadi pada arah vertikal saja, sehingga

perhitungan waktu konsolidasi dapat menggunakan Persamaan (2-14).

................................................................................................................. (2-14)

dimana:

t = waktu (hari)

Tv = faktor waktu

Hdr = panjang aliran rata-rata yang harus ditempuh air pori selama konsolidasi (m)

Cv = koefisien konsolidasi vertikal

2.3.2. Prefabricated Vertical Drain (PVD)

Prefabricated Vertical Drain adalah sistem drainase buatan yang dipasang vertikal di

dalam lapisan tanah lunak. Secara umum PVD merupakan bahan sintetis cetakan untuk

drainase. Bahan tersebut dibagi atas dua komponen, yaitu serat penyaring geotekstil

(geotextile filter fabric) yang akan mempermudah aliran air masuk ke dalam rongga-

rongga tanah dan juga plastik inti drainase (plastic drain core) yang berlaku sebagai

pengumpul dan penyalur air. PVD umumnya terbuat dari polypropylene, polystyrene, dan

polyester yang digunakan untuk ketahanan dari bahan-bahan penyusun tanah agar tetap

stabil atau normal.

PVD berupa suatu plastik bergerigi pipih (plastic drain core) memanjang yang

diselimuti membran (filter jacket) yang berfungsi sebagai filter yang biasanya dikirim ke

lapangan berupa gulungan yang memiliki lebar 100 mm dengan ketebalan yang bervariasi

antara 2 – 5 mm. Sebagian besar PVD biasanya terdiri dari selaput synthetic drainage yang

18

bersifat non-woven atau geotekstil yang berfungsi sebagai filter. PVD dipasang secara

vertikal pada lapisan tanah dengan menggunakan sebuah mesin pemasang PVD dengan

jarak yang bervariasi. Panjang dari PVD yang terpasang didalam tanah bervariasi

tergantung pada jenis tanahnya serta kedalaman tanah lunak.

Biasanya sistem preloading dikombinaskan dengan PVD yang bertujuan untuk

memperpendek waktu perbaikan lapisan tanah lempung yang cukup tebal karena dengan

menggunakan PVD akan menyebabkan terjadinya aliran pori arah radial/horisontal selain

aliran arah vertikal yang menyebabkan air pori dapat dikeluarkan dengan lebih cepat.

Semakin tinggi rasio Ch/Cv maka pemasangan PVD akan semakin bermanfaat.

Dengan salah satu tujuan untuk mengurangi panjang lintasan pengaliran, maka jarak

antara PVD merupakan hal yang penting. Saluran drainase tersebut biasanya diberi jarak

dengan pola bujur sangkar atau segitiga. Jarak antara drainase tersebut harus lebih kecil

daripada tebal lapisan lempung dan tidak ada gunanya menggunakan PVD dalam lapisan

lempung yang relatif tipis. Untuk mendapatkan desain yang terbaik, koefisien konsolidasi

vertikal dan horizontal (Cv dan Ch) yang akurat sangat penting untuk diketahui.

Sedangkan tujuan utama dari penggunaan prefabricated vertical drain adalah untuk

mengeluarkan air dari dalam pori tanah serta excess pore water pressure-nya. Semakin

besar nilai discharge capacity (kapasitas pengaliran) pada vertical drain maka akan

semakin baik penggunaan dari PVD. Nilai discharge capacity digunakan untuk

menganalisa faktor resisten aliran. Akan tetapi, nilai resisten yang baik tidak ada

hubungannya dengan jarak pengaliran dan smear (gangguan) yang terjadi.apabila air sudah

masuk kedalam sistem aliran PVD, masih ada kemungkinan terjadinya perubahan jumlah

aliran menjadi lebih sedikit karena berbagai sebab.

Struktur tanah dapat terganggu dengan adanya proses pemasangan PVD dengan

memasukkan mandrel kedalam tanah. Semakin besar ukuran mandrel yang digunakan,

maka area tanah yang terganggu akan meningkat pula. Karena hal tersebut, zona kerusakan

tanah akibat tekanan oleh mandrel (smear zone) dapat mengakibatkan berkurangnya

permeabilitas pada tanah. Menurut Barron (1948) pada beberapa kondisi tanah, lapisan

dengan butiran halus akan mengalami ketergangguan dan kerusakan pada area tertentu dan

akan melebar pada lapisan-lapisan berikutnya. Smear zone menciptakan perkuatan

tambahan yang harus diatasi oleh kelebihan air karena hal ini akan menghambat laju

konsolidasi.

Hal dasar yang dapat dikeathui dari pemasangan PVD adalah semakin besar diameter

ekivalen dari PVD semakin kecil kemampuan drain tersebut. Semakin kecil efek smear

19

yang terjadi semakin efektif vertical drain tersebut. Dengan metode analisa yang

dikembangkan oleh Hansbo (1981) efek dari pemasangan PVD pada nilai rate of

consolidation yang diaplikasikan pada tanah lunak dapat dihitung.

Dalam suatu koordinat silinder tiga dimensi, bentuk persamaan konsolidasi dengan

perbedaan sifat tanah dalam arah horizontal dan vertikal sekaligus adalah:

= Ch

+ Cv

..................................................................... (2-15)

Waktu konsolidasi dinyatakan oleh persamaan:

t =

F(n) ln

...................................................................................... (2-16)

Derajat konsolidasi arah radial rata-rata:

Uv = 1 -

........................................................................................ (2-17)

Pemasangan drainase vertikal yang biasa digunakan ada dua macam, yaitu pola

segitiga dan pola segiempat. Mekanisme dari area penyerapan air pada masing-masing pola

dapat dilihat pada Gambar 2.9. Diameter zona yang terpengaruh oleh drain (D) dari

drainase vertikal masing-masing pola adalah:

Untuk pola segitiga:

D = 1,05 . S ....................................................................................................... (2-18)

Untuk pola segiempat adalah:

D = 1,13 . S ....................................................................................................... (2-19)

dimana:

u = kelebihan tekanan air pori

t = waktu konsolidasi

r = koordinat silinder radial

z = koordinat silinder aksial

Ch = koefisien konsolidasi horizontal

Cv = koefisien konsolidasi vertikal

S = jarak antar PVD

D = diameter silinder pengaruh drainase vertikal

20

Gambar 2.9 Bentuk pola pemasangan PVD, segitiga (kiri) dan segiempat (kanan)

Sumber: P.T Teknindo Geosistem Unggul

PVD mengasumsikan bahwa drainase memiliki potongan melintang berbentuk

lingkaran, sehingga harus dipertimbangkan diameter ekivalennya (dw). Persamaan dari

Hansbo (1987) merupakan persamaan umum yang digunakan untuk menghitung diameter

ekivalen, seperti berikut:

.................................................................................................................. (2-20)

dimana:

dw = diameter ekivalen (cm)

a = lebar PVD (cm)

b = tebal PVD (cm)

Untuk penggunaan dilapangan, pola segitiga lebih sering dipilih karena area

pengalirannya lebih mencakup seluruh area yang dipasang PVD. pemasangan PVD dengan

pola segitiga dianggap menghasilkan pemampatan yang seragam dibandingkan dengan

pola segiempat (Holtz, 1991). Adapun tahapan pemasangan Prefabricated Vertical Drain

dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Urutan Pemasangan PVD Menggunakan Alat Pancang Metoda Statik


21

Penggunaan PVD dilapangan untuk mempercepat selesainya konsolidasi dapat

dilakukan hampir di segala kondisi yang umunya sering terjadi. Penggunaan PVD dapat

dilakukan pada tanah yang bersifat sangat mudah mampat (permeable) apabila

diaplikasikan beban statis diatasnya, dan juga jarak tempuh pengaliran air pori keluar dari

masa tanah terlampau jauh. Tanah dengan ciri-ciri tersebut biasanya tergolong jenis tanah

kohesif, tanah yang berbutir halus baik organic dan non-organic. Selain itu tedapat juga

beberapa koefisien-koefisien yang dapat mempengaruhi kemampuan PVD dilapangan.

Gaya penahan yang baik dari tanah (discharge capacity) dari pengaliran adalah salah

satu unsur yang paling berpengaruh terhadap performance dari vertical drain. Smear zone

juga dianggap memiliki efek yang signifikan terhadap nilai konsolidasi pada tanah yang

dipasang PVD. (Chai dan Miura, 1999)

Hansbo (1979) mengembangkan persamaan (2-16) dengan pendekatan sebagai

berikut:

t =

(F(n) + Fs + Fr) ln

.................................................................... (2-21)

Untuk F(n), Fr, Fs masing-masing adalah faktor-faktor hambatan yang disebabkan

akibat jarak antar PVD, gangguan pada PVD sendiri, dan tanah yang terganggu, dengan

persamaan:

F(n) =

........................................................................................... (2-22)

Fr = . z . (L – z) .

................................................................................... (2-23)

Fs =

................................................................................... (2-24)

dimana:

F(n) = faktor akibat jarak antar PVD

Fr = faktor well resistance

Fs = faktor efek smear

D = diameter silinder pengaruh drainase vertikal

dw = diameter ekivalen PVD

z = panjang suatu titik dari akhir drainase

L = panjang aliran drainase jika drainase terjadi di dua ujung

kh = koefisien permeabilitas arah horizontal pada tanah yang tidak terganggu

qw = kapasitas tampung PVD pada gradien hidrolik = 1

ds = daerah di sekeliling drainase yang terusik akibat pemasangan PVD

ks = koefisien permebilitas tanah horizontal pada daerah yang terusik

22

Dari data lapangan yang didapatkan, nilai Fs/F(n) dapat berkisar antara 1 sampai

dengan 3. Untuk memudahkan perencanaan dapat diasumsikan bahwa Fs = F(n).

Sedangkan untuk Fr dianggap = 0.

Perkembangan proses konsolidasi dapat dilihat dengan menggambar kurva u terhadap

z pada waktu t yang berlainan. Kurva-kurva itu disebut isokron yang bentuknya tergantung

pada distribusi excess pore water pressure dan kondisi drainasi lapisan lempung (double

atau single drainage). Dalam praktek lebih sering menggunakan derajat konsolidasi rata-

rata, sehingga untuk menghitung penurunan konsolidasi pada waktu t adalah perkalian U

dengan penurunan akhir. Waktu konsolidasi dan derajat konsolidasi dapat dihitung dengan

persamaan:

Untuk arah vertikal:

Tv =

........................................................................................................... (2-25)

Uv =

................................................................................................................ (2-26)

Untuk arah horizontal:

Th =

............................................................................................................ (2-27)

Uh = (1 -

) ....................................................................................... (2-28)

Derajat konsolidasi radial dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Ur = (1 – (1 – Uv) x (1 – Uh)) x 100% .............................................................. (2-29)

dimana:

Hdr = panjang aliran rata-rata yang harus ditempuh air pori selama konsolidasi (m)

Tv = waktu konsolidasi arah vertikal (minggu)

Th = waktu konsolidasi arah horizontal (minggu)

Uv = derajat konsolidasi arah vertikal (%)

Uh = derajat konsolidasi arah horizontal (%)

Ur = derajat konsolidasi arah radial (%)

2.3.3. Metode Vacuum Consolidation

Pada 1952, metode Vacuum Consolidation diperkenalkan oleh Kjellman di Swedia

dengan cara meletakkan lembaran material kedap air di permukaan tanah dan menyedot air

dan udara di sisi dalam lembaran kedap air ini dengan menggunakan pompa vakum

(Indraratna et al, 2003). Sejak itu, metode ini telah berkembang menjadi teknik yang

matang dan efisien untuk tanah lempung lunak. Metode ini telah berhasil digunakan untuk

perbaikan tanah atau reklamasi lahan proyek di sejumlah negara. Dengan penggabungan

23

material baru dan teknologi baru, metode ini ditingkatkan dalam beberapa tahun terakhir.

Ilustrasi pengaplikasian metode Vacuum Consolidation dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Ilustrasi aplikasi Vacuum Consolidation


Metode Vacuum Consolidation didasarkan pada gagasan penerapan penghisapan

vakum untuk massa tanah yang terisolasi untuk mengurangi tekanan atmosfer di dalamnya,

sehingga dengan cara mengurangi tekanan air pori di tanah tersebut tegangan efektif dapat

meningkat tanpa mengubah tegangan total. Prinsip utamanya adalah dengan

menghilangkan tekanan atmosfer yang ada di tanah yang akan dikonsolidasi dan tetap

bertahan dalam kondisi vakum sampai waktu tertentu. Tipe tanah yang cocok untuk

metode ini adalah tanah dengan konsistensi very soft hingga soft, dengan nilai N-SPT

sebesar 0 – 4.

Metode ini digunakan dengan pertimbangan apabila pekerjaan tanah mengalami

hambatan yang signifikan. Hambatan yang dimaksud antara lain kondisi tanah adalah

lempung lunak, tidak ada lapisan pasir di dekat permukaan tanah, dan lokasi proyek selalu

hujan sehingga kadar air dalam tanah akan meningkat.

Dalam pengadopsian metode ini, Sand Drain dan PVD sering digunakan untuk

mendistribusikan tekanan vakum dan debit air pori. Sebuah beban vakum dengan nominal

80 kPa biasanya digunakan dalam desain meskipun tekanan vakum terkadang dapat

mencapai nilai yang lebih tinggi yaitu 90 kPa. Metode ini sangat efektif digunakan pada

perbaikan tanah yang sangat lunak, karena tekanan 80 kPa dapat langsung diterapkan tanpa

menyebabkan masalah stabilitas.

Tidak ada batasan dalam penentuan luas permukaan dan bentuk area yang akan

diperbaiki. Walaupun unit pompa vakum standar didesain untuk permukaan seluas 5000

24

m2, akan tetapi untuk permukaan yang lebih luas dapat ditambahkan untuk menyebarkan

tekanan vakumnya. Dalam sisi keuangan, permukaan segiempat cenderung lebih ekonomis

daripada bentuk permukaan yang lain karena adanya sedikit perawatan yang berbeda (parit

vakum, dinding tipis, sheet pile) untuk mempertahankan air dan kekedapan udara di

ujungnya.

Berbagai metode Vacuum Consolidation dikembangkan untuk sejumlah aplikasi.

Sebagian besar sistem yang dikembangkan pada dasarnya hampir sama dengan yang

awalnya dikembangkan oleh Norwegian Geotechnical Institute (NGI), meskipun setiap

sistem mungkin memiliki beberapa fitur khusus. Ketika metode konsolidasi vakum

diperluas ke aplikasi lain dengan kondisi kerja serta kebutuhan bahan yang berbeda, sistem

ini membutuhkan fitur khusus dan/atau mesin konstruksi yang dirancang khusus. Selain

itu, konsolidasi vakum yang diterapkan dalam permukaan tanah dan di bawah air memiliki

pembebanan yang berbeda.

Hambatan terbesar dalam pengembangan metode vakum adalah kurangnya

pemahaman dalam prinsip dasarnya, karena pendekatan umum terbanyak adalah untuk

menganggap vakum sebagai surcharge (beban tambahan). Tekanan atmosfer (Pa) biasanya

dikesampingkan dalam perhitungan tegangan tanah. Penyederhanaan ini biasanya tidak

mempengaruhi hasil akhir karena hal tersebut didasarkan oleh tegangan efektif dan tekanan

atmosfer jarang dijadikan parameter yang menentukan dalam permasalahan geoteknik.

Berikut adalah kondisi-kondisi yang perlu dicapai di dalam pengaplikasian metode

Vacuum Consolidation dalam sebuah proyek:

a. Ground water table pada area yang ditingkatkan tetap pada keadaan awal dan tidak

mencapai membran vakum, sehingga horizontal drain dan sebuah lapisan yang dapat

mampat dapat dipasang di bawah membran.

b. Vakum yang dinaikkan di dalam tanah setidaknya jauh dari kelilingnya, yang

membutuhkan pemasangan jaringan vertical drains.

c. Pompa vakum harus memiliki nilai efisiensi yang tinggi, n.

Kelebihan dari metode Vacuum Consolidation menurut Qian (dalam Jurnal Teknik

Universitas Atma Jaya) diantara lain:

1. Tegangan efektif meningkat seiring dengan peningkatan tekanan isap dan pergeseran

lateral tanah dapat ditahan. Dengan demikian keruntuhan geser dapat diminimalisir.

2. Tinggi tekanan vakum dapat didistribusikan sampai kedalaman yang jauh di bawah

lapisan tanah dengan menggunakan sistem PVD.

25

3. Volume tambahan timbunan untuk pembebanan dapat diturunkan dan tetap mencapai

besar penurunan yang sama.

Chai (2005) mengatakan, dengan sistem ini proses konsolidasi dapat tercapai lebih

cepat tanpa perlu menambahkan tinggi timbunan yang dapat mengakibatkan keruntuhan

geser. Selain itu waktu konstruksi menjadi lebih singkat, tidak memerlukan peralatan berat,

tidak ada campuran kimia yang digunakan, sehingga merupakan metode perbaikan tanah

yang ramah lingkungan.

Untuk tahapan pelaksanaan pekerjaan Vacuum Consolidation dijelaskan sebagai

berikut:

1. Area yang akan dikonsolidasi dilapisi terlebih dahulu dengan pasir.

2. Pemasangan PVD.

3. Pipa horizontal dipasang.

4. Dilanjutkan dengan memasang membran penutup.

5. Penggalian parit perifer.

6. Diakhiri dengan pemasangan vakum.

Prisipnya, metode Vacuum Consolidation terdiri dari sistem saluran air vertikal yang

dipasang dari permukaan tanah ke dalam massa tanah dengan kedalaman tertentu, sistem

drainase permukaan termasuk media granular (tikar pasir) dan saluran horizontal, dan pipa

kolektor yang mengarah ke pompa vakum untuk tanah, serta pemakaian air dan udara dari

massa tanah yang ditangani. Massa tanah vakum tersebut diisolasi dari permukaan oleh

membran kedap udara dan jika diperlukan akan dilindungi secara lateral dari kebocoran

dengan dinding cut-off.

Indraratna (2005) memberikan analisa secara luas untuk metode ini, salah satunya

adalah rasio kelebihan tekanan pori yang dapat ditunjukkan oleh persamaan berikut:

Ru =

....................................................... (2-30)

h = 1-

............................................... (2-31)

μ = ln

- 0,75 + πz(2l – z)

( 1-

) ............... (2-32)

Persamaan μ dapat disederhanakan menjadi:

μ = ln

- 0,75 + πz(2l – z)

........................................... (2-33)

Untuk drainase ideal, smear, dan tahanan sumur diabaikan sehingga, persamaan di atas

dapat disederhanakan menjadi:

26

μ = ln (n) - 0,75 ............................................................................................... (2-34)

Dengan mengasumsikan po = 0 kedalam persamaan (2-31), solusi original dari Hansbo

(1982) dapat diperoleh, yaitu menjadi:

h = (1 -

) ........................................................................................... (2-35)

dimana:

Po = tekanan vakum pada permukaan tanah dan sepanjang drainase (kPa)

k1 = rasio tekanan vakum pada bagian dasar dan bagian atas drainase

uo = kelebihan tekanan pori awal (kPa)

kh = koefisien permeabilitas horisontal tanah dalam zona tak terganggu (m/s)

ks = koefisien permeabilitas horisontal tanah dalam zona terganggu (m/s)

Th = faktor waktu arah horisontal

n = rasio dari de/dw

de = diameter ekivalen silinder tanah / diameter pengaruh (m)

dw = diameter ekivalen drainase vertikal (m)

s = rasio dari ds/dw

ds = diameter dari zona terganggu (m)

z = kedalaman (m)

l = tebal lapisan tanah / ekivalen panjang drainase vertikal (m)

qw = kapasitas aliran drainase (m3/s)

Uh = derajat konsolidasi

μ = faktor gangguan (smear)

2.3.3.1.Koreksi Tekanan Atmosfer

Dalam penentuan beban rencana, diperlukan koreksi tekanan atmosfer dengan asumsi

efektivitas pompa vacuum. Besarnya tekanan atmosfer biasanya tergantung dari ketinggian

lokasi. Tekanan atmosfer dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Pa (h) =

cmHg .................................................................................. (2-36)

dimana:

Pa = tekanan atmosfer (kPa)

h = ketinggian area (m)

Kemudian perencana dapat menghitung beban rencana dengan mengkalikan asumsi

efektivitas pompa vacuum (%) dengan tekanan atmosfer yang telah didapatkan

sebelumnya.

27

2.5. Daya Dukung Pondasi

Pondasi adalah bagian dari struktur/bangunan yang berfungsi

meneruskan/melimpahkan beban struktur/bangunan ke lapisan tanah atau batuan du

bawahnya. Pondasi yang didesain dengan tepat dapat berfungsi untuk melimpahkan beban

tanpa menyebabkan tegangan yang berlebihan pada tanah. Tegangan yang berlebihan akan

menyebabkan penurunan yang besar dan berkelanjutan, bahkan keruntuhan geser tanah,

dan keduanya menyebabkan keruntuhan struktur/bangunan. Pondasi akan aman apabila

penurunan (settlement) tanah yang disebabkan oleh beban masih dalam batas yang

diperbolehkan dan keruntuhan geser dari tanah di mana pondasi berada tidak terjadi. Oleh

karena itu perencanaan pondasi harus mengevaluasi daya dukung tanah. (Zaika dkk, 2015)

Tergantung pada struktur/bangunnan dan tanahnya, beberapa jenis pondasi dapat

digunakan. Jika tanah di dekat permukaan mampu mendukung beban struktur/bangunan,

maka pondasi dangkal seperti pondasi telapak dan pondasi rakit dapat digunakan. Tetapi

jika tanah di dekat permukaan tidak mampu mendukung beban struktur di atasnya, maka

digunakan pondasi dalam seperti pondasi tiang dan pondasi sumuran.

Analisis daya dukung dilakukan dengan cara pendekatan, persamaan-persamaan

dikaitkan dengan sifat-sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan.

Analisis dilakukan dengan anggapan bahwa tanah sebagai material yang bersifat plastis.

Konsep ini pertama kali dilakukan oleh Prandtl (1921) kemudian dikembangkan oleh

Terzaghi (1943), Meyerhof (1955), De Beer dan Vesic (1958) dan lain-lain. (Zaika, 2015)

Dengan menggabungkan persamaan-persamaan yang telah dikembangkan, maka

didapatkan:

qu = c.Nc + q.Nq + 0,5..B.N .......................................................................... (2-37)

Agar persamaan daya dukung tanah yang diberikan pada Persamaan (2-37) dapat

dipakai secara umum, maka persamaan tersebut harus disempurnakan dengan cara

memasukkan faktor-faktor berikut:

a. Faktor kedalaman (depth factor): untuk memasukkan perlawanan geser yang terjadi

sepanjang permukaan bidang runtuh dalam tanah yang berada di atas dasar pondasi.

b. Faktor bentuk (shape factor): untuk menentukan daya dukung dari pondasi yang

berbentuk persegi dan lingkaran.

c. Faktor kemiringan (inclination factor): untuk menentukan daya dukung pondasi di

mana arah dari beban membentuk sudut tertentu dengan vertikal.

Jadi, persamaan umum daya dukung batas yang telah dimodifikasi dapat dituliskan

sebagai berikut:

28

qu = cu.Nc.Fcs.Fcd.Fci + q.Nq.Fqs.Fqd.Fqi + 0,5..B.N.Fs.Fd.Fi ......................... (2-38)

dimana:

cu = kohesi tanah undrained

q = .Df = tekanan overburden pada dasar pondasi

= berat volume tanah

B = lebar pondasi

Df = kedalaman pondasi

Nc, Nq, N = faktor daya dukung

Fcs, Fqs, Fs = faktor bentuk

Fcd, Fqd, Fd = faktor kedalaman

Fci, Fqi, Fi = faktor inklinasi

Menurut Das (1993), harga-harga pendekatan dari faktor bentuk untuk pondasi-

pondasi bentuk persegi, bujur sangkar, dan lingkaran sudah diberikan oleh De Beer (1970).

Bergitu juga harga-harga pendekatan dari faktor kedalaman dan faktor kemiringan telah

diberikan berturut-turut oleh Hansen (1970) dan Meyerhof (1953). Harga-harga tersebut

adalah faktor empiris yang didasarkan pada hasil observasi dari percobaan yang dilakukan.

Faktor-faktor bentuk, kedalaman, dan kemiringan dapat dilihat dalam persamaan-

persamaan berikut:

- Faktor bentuk

Fcs = 1 + 0,2 Kp

....................................................................................... (2-39)

Fqs = 1 + 0,1 Kp

....................................................................................... (2-40)

Fs = 1 + 0,1 Kp

....................................................................................... (2-41)

dengan:

Kp = tan2(

) ............................................................................................ (2-42)

- Faktor kedalaman

Fcd = 1 + 0,2

..................................................................................... (2-43)

Fqd = 1 + 0,1

..................................................................................... (2-44)

Fd = 1 + 0,1

..................................................................................... (2-45)

- Faktor inklinasi

Fci = Fqi =

2

..................................................................................... (2-46)

29

Fi =

2

................................................................................................. (2-47)

dimana:

B = sisi pondasi terpendek (m)

L = sisi pondasi terpanjang (m)

= sudut dari arah beban (°)

= sudut geser tanah (°)

Berikut ini adalah tabel dari faktor-faktor yang mempengaruhi daya dukung

berdasarkan Meyerhof:

Gambar 2.12 Gambar Tabel Faktor Daya Dukung Meyerhof

Sumber: Zaika, dkk (2015)

Di dalam analisis geoteknik pada umumnya, biasanya menggunakan pendekatan

teganan kerja atau tegangan yang terjadi (working stress). Untuk dibandingkan dengan

daya dukung ijin netto (net allowable bearing capacity) yaitu daya dukung batas neetto

dibagi dengan angka keamanan.

qa' =

.......................................................................................................... (2-48)

dengan:

qu’ = qu - .D ..................................................................................................... (2-49)

dimana:

qa' = daya dukung ijin netto

qu’ = daya dukung batas netto

SF = angka keamanan (factor of safety)

30

2.6. Perencanaan Perbaikan Tanah Lunak dengan Metode Vacuum Consolidation

Adapun data-data yang akan diperlukan dalam perencanaan metode Vacuum

Consolidation adalah sebagai berikut:

- Kedalaman PVD

- Data hasil penyelidikan tanah dasar

- Data hasil tes laboratorium tanah dasar

2.6.1. Settlement Akibat Beban Rencana dan Tinggi Timbunan

Tahapan perencanaan perbaikan tanah lunak dengan metode Vacuum Consolidation

dimulai dengan pembebanan vakum yang dihubungkan dengan Prefabricated Vertical

Drain (PVD). Pada awal perencanaan ditentukan pembebanan rencana untuk ditahan oleh

tanah. Beban yang diterapkan oleh preloading ekivalen dengan beban struktur atau beban

timbunan, sehingga penurunan dapat ditentukan.

Perhitungan dilanjutkan dengan menetapkan beban secara asumsi untuk mendapatkan

grafik tinggi timbunan dan pemampatan tanah dasar. Pada perhitungan ini dapat diperoleh

nilai tinggi awal (H awal) dan tinggi akhir (H akhir).

H awal =

.......................................................................... (2-50)

H akhir = H awal – Sc ..................................................................................... (2-51)

2.6.2. Waktu Konsolidasi Alami

Untuk mengetahui tanah perlu diperbaiki atau tidak adalah dengan menghitung waktu

konsolidasi alaminya. Dengan koefisien konsolidasi yang telah diketahui maka perhitungan

waktu konsolidasi (Tv) dapat dilakukan dengan Persamaan (2-12). Kemudian dilanjutkan

dengan menghitung derajat konsolidasi vertikal dengan persamaan:

Untuk Tv < 60%:

................................................................................................ (2-52)

Untuk Tv > 60%:

.................................................................................................. (2-53)

dengan:

................................................................................................................ (2-54)

2.6.3. Perencanaan Prefabricated Vertical Drain

Perencanaan dengan metode Vacuum Consolidation menggunakan PVD pada

umumnya. Perbedaan yang dapat ditemui adalah tidak diperlukannya surcharge. Hal ini

disebabkan karena tekanan vakum dijadikan sebagai surcharge bersamaan dengan preload.

Perencanaan dapat dimulai dengan menentukan jarak PVD. Setelah menentukan pola PVD,

31

selanjutnya dapat dihitung nilai waktu konsolidasi arah vertikal, waktu konsolidasi arah

horizontal, derajat konsolidasi arah vertikal, derajat konsolidasi arah, dan derajat

konsolidasi radial. Perhitungan dapat dihentikan apabila derajat konsolidasi radial telah

mencapai 90%. Grafik hubungan waktu konsolidasi dengan derajat konsolidasi dapat

dibuat untuk melihat perbandingan apabila menggunakan jarak PVD yang berbeda.

2.6.4. Timbunan Bertahap

Timbunan bertahap diperlukan untuk mencari nilai Cu baru dan agar tidak terjadi

kelongsoran tanah. Timbunan di lapangan dilakukan dengan menimbun lapis demi lapis

dengan ketebalan sesuai dengan yang direncanakan. Untuk menghitung timbunan secara

bertahap, persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:

a. Apabila σ`0 + Δq1 ≤ σc

.............................................................................................. (2-55)

b. Apabila σ`0 + Δq1 + Δq2 > σc

..................................................... (2-56)

c. Apabila σ`0 + Δq1 + Δq2 + Δq3 > σc

......................................................................... (2-57)

Sebagai akibat terjadinya konsolidasi pada suatu lapisan tanah maka lapisan tanah

tersebut akan menjadi lebih padat sehingga harga kohesi tanah (cu) juga akan meningkat.

Pada timbunan bertahap, penambahan tegangan akibat beban bertahap dapat dihitung

menggunakan persamaan sebagai berikut :

- ∆1 (penambahan tegangan) akibat tahap penimbunan 1, dari 0 s.d. h1 selama t1 (derajat

konsolidasi = U1)

..................................................................... (2-58)

- ∆2 (penambahan tegangan) akibat tahap penimbunan 2, dari h1 s.d. h2 selama t2

(derajat konsolidasi = U2)

..................................................................... (2-59)

- ∆3 (penambahan tegangan)akibat tahap penimbunan 3, dari h2 s.d. h3 selama t3 (derajat

konsolidasi U3)

.................................................................... (2-60)

32

- ∆n (penambahan tegangan) akibat tahap penimbunan n, dari hn selama tn (derajat

konsolidasi = Un)

........................................................ (2-61)

Jadi, penambahan tegangan tanah pada lapisan yang ditinjau menjadi :

.............................................. (2-62)

Persamaan oleh Skempton dan Henkel (1953) di atas akan sama dengan persamaan-

persamaan oleh Mesri (1975) dan Jamiolkwski (1985) apabila PI<30, yaitu suatu nilai yang

tipikal untuk kebanyakan tanah lempung. Apabila tanah memiliki PI > 30, umumnya

digunakan Persamaan (2-62).

Hasil Penelitian yang terbaru oleh Ardana dan Mochtar (1999) memberikan penurunan

yang lebih sesuai dengan kondisi di lapangan yaitu sebagai berikut:

a. Untuk harga Plasticity Index (PI) tanah < 120%

Cu = 0,0737 + (0,1899 – 0,0016 PI) σp` ........................................................... (2-63)

b. Untuk harga Plasticity Index (PI) tanah > 120%

Cu = 0,0737 + (0,0454 – 0,00004 PI) σp` ......................................................... (2-64)

dimana : harga σp` adalah jumlah keseluruhan dari tegangan akibat tahap

penimbunan

33

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tahapan Kajian

Kajian ini dibuat dengan beberapa tahapan agar mencapai tujuan yang diharapkan.

Berikut adalah tahapan kajian yang akan dilaksanakan:

Studi Literatur

Analisa Parameter Tanah Dasar

Pembuktian Diperlukannya Perbaikan Tanah

Pengumpulan Data

Pemilihan Data

Mulai

Settlement Akibat Beban Rencana

dan Timbunan

Perhitungan Waktu

Konsolidasi Alami

B A

Data Sekunder:

- Data pengujian tanah di lapangan (bore

log dan SPT)

- Data pengujian tanah di laboratorium

- Layout pekerjaan pengeboran

34

Gambar 3.1 Diagram Alir (Flowchart) Metode Kerja

3.2. Lokasi Studi Kasus

Objek studi kasus dalam penulisan tugas akhir ini adalah Cluster D dari proyek

Kawasan Kota Summarecon Bandung.

Kesimpulan

Selesai

A

Hasil dan Pembahasan

Perencanaan PVD dan Vacuum Consolidation

Perhitungan Waktu Konsolidasi dan Derajat

Konsolidasi

Memenuhi

Persyaratan untuk

Perbaikan Tanah?

Ya

B

Tidak

Perhitungan Timbunan Bertahap

Perhitungan Daya Dukung Pondasi

35

Gambar 3.2 Master Plan Kawasan Kota Summarecon Bandung


Gambar 3.3 Lokasi Cluster D Kawasan Kota Summarecon Bandung


36

3.3. Studi Literatur

Tanah berbutir halus (fine grained soil) merupakan tanah di mana lebih dari 50% berat

total contoh tanah lolos ayakan No. 200 (0,075 mm). Dalam dunia konstruksi, tanah

berbutir halus tidak dapat dijadikan pondasi untuk sebuah bangunan konstruksi. Tanah

berbutir halus (lanau dan lempung) akan mengakibatkan besarnya penurunan tanah yang

akan terjadi. Sehingga untuk menghindari hal tersebut, proses perbaikan tanah perlu

dilakukan. Metode perbaikan tanah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah dengan

pemasangan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan Vacuum Consolidation. PVD adalah

sistem drainase buatan yang dipasang vertikal di dalam lapisan tanah lunak. Sedangkan

metode Vacuum Consolidation didasarkan pada gagasan penerapan penghisapan vakum

untuk massa tanah yang terisolasi untuk mengurangi tekanan atmosfer di dalamnya,

sehingga dengan cara mengurangi tekanan air pori di tanah tersebut tegangan efektif dapat

meningkat tanpa mengubah tegangan total.

3.4. Pengumpulan Data

Data yang digunakan hanyalah data sekunder. Data sekunder diperoleh dari instansi

terkait yaitu PT. Teknindo Geosistem Unggul untuk mengetahui data tanah dari lokasi

kajian untuk perencanaan perbaikan tanah

3.5. Data Bangunan

Area Cluster D merupakan area pembangunan rumah contoh untuk Kawasan Kota

Summarecon Bandung. Rumah dengan desain 2 lantai dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Beban bangunan adalah sebesar 22 kPa.

Gambar 3.4 Ilustrasi Desain Rumah Contoh pada Area Cluster D

Sumber: www.griyabagu.com

37

3.6. Pemilihan Data dan Analisa Parameter Tanah Dasar

Untuk memulai pengerjaan perencanaan parameter tanah dasar dipilih dan dianalisis

terlebih dahulu. Data-data yang diperoleh dapat digunakan untuk menghitung penurunan

tanah dan daya dukung pondasi sebelum perbaikan tanah, serta memberi alternatif solusi

terhadap permasalahan tanah lunak pada lokasi tersebut.

3.7. Pembuktian Diperlukannya Perbaikan Tanah

Pembuktian diperlukan untuk mengetahui tanah yang dikaji perlu diperbaiki atau

tidak. Berikut adalah langkah-langkah perhitungan settlement konsolidasi (Sc):

1. Menghitung koreksi tekanan atmosfer dengan Persamaan (2-36).

2. Menentukan nilai Ip dari Gambar 2.2.

3. Menghitung nilai 0’ dengan Persamaan (2-9)

4. Menghitung nilai c’ dengan Persamaan (2-11)

5. Menghitung nilai dengan Persamaan (2-10)

6. Menghitung settlement akibat beban rencana dengan Persamaan (2-7) atau Persamaan

(2-8).

7. Mengulang langkah 3 – 6 sampai dengan kedalaman yang telah ditentukan

8. Menghitung jumlah total Sc sampai dengan kedalaman yang ditentukan.

9. Menentukan beban (q) akhir untuk perhitungan settlement akibat timbunan.

10. Melakukan langkah 7 dan 8.

11. Menghitung H awal dan H akhir dengan Persamaan (2-50) dan Persamaan (2-51).

12. Membuat grafik hubungan beban (q) akhir dengan penurunan (Sc).

13. Menghitung waktu konsolidasi alami dengan Persamaan (2-14), serta derajat

konsolidasi dengan Persamaan (2-52) atau Persamaan (2-53).

14. Memeriksa jangka waktu yang dibutuhkan untuk pemampatan tanah. Apabila jangka

waktu lebih dari 10 tahun, maka diperlukan perbaikan tanah.

3.8. Perencanaan PVD dan Vacuum Consolidation

Pada tahapan ini hanya dilakukan perhitungan PVD. Untuk Vacuum Consolidation

hanya diperlukan pemasangan alat pompa vakum. Efektivitas pompa vakum didapatkan

dengan mengkoreksi tekanan atmosfir di lokasi kajian (Cluster D Kawasan Kota

Summarecon Bandung). Langkah-langkah perhitungan perencanaan PVD adalah sebagai

berikut:

1. Menentukan jarak PVD.

2. Menghitung Cv gabungan dengan Persamaan (2-13).

3. Menghitung diameter zona dengan Persamaan (2-18) atau Persamaan (2-19).

38

4. Menghitung diameter ekivalen dengan Persamaan (2-20).

5. Menghitung faktor hambatan akibat jarak antar PVD dengan Persamaan (2-22).

6. Membuat grafik hubungan waktu konsolidasi dengan derajat konsolidasi.

3.9. Perhitungan Waktu Konsolidasi dan Derajat Konsolidasi

Tahapan selanjutnya adalah untuk menghitung waktu konsolidasi dan derajat

konsolidasi. Hasil perhitungan yang diperoleh sebelumnya digunakan pada perhitungan ini.

Untuk menghitung waktu konsolidasi dengan Prefabricated Vertical Drain dapat

dilakukan seperti langkah-langkah berikut:

1. Menghitung waktu konsolidasi arah vertikal dengan Persamaan (2-25).

2. Menghitung derajat konsolidasi arah vertikal dengan Persamaan (2-26).

3. Menghitung waktu konsolidasi arah horizontal dengan Persamaan (2-27).

4. Menghitung derajat konsolidasi arah horizontal dengan Persamaan (2-28).

5. Menghitung derajat konsolidasi radial dengan Persamaan (2-29).

6. Perhitungan dihentikan apabila derajat konsolidasi radial telah mencapai 90%.

7. Membuat grafik hubungan waktu konsolidasi dengan derajat konsolidasi.

3.10. Perhitungan Timbunan Bertahap

Langkah perhitungan timbunan bertahap adalah sebagai berikut:

1. Menghitung penurunan yang terjadi pada setiap lapis dengan Persamaan (2-53),

Persamaan (2-54), dan Persamaan (2-55).

2. Menghitung penambahan tegangan tanah dengan Persamaan (2-60)

3. Membuat grafik pemampatan tanah akibat penimbunan bertahap.

4. Menghitung kenaikan nilai cu dengan Persamaan (2-61) atau Persamaan (2-62).

3.11. Perhitungan Daya Dukung Pondasi

Untuk memperhitungkan daya dukung batas, digunakan persamaan daya dukung

umum (general bearing capacity equation) dengan langkah-langkah:

1. Menghitung faktor bentuk dengan Persamaan (2-39), Persamaan (2-40), dan Persamaan

(2-41).

2. Menghitung faktor kedalaman dengan Persamaan (2-43), Persamaan (2-44), dan

Persamaan (2-45).

3. Menghitung faktor inklinasi dengan Persamaan (2-46) dan Persamaan (2-47).

4. Menghitung daya dukung batas dengan Persamaan (2-38).

5. Menghitung daya dukung batas netto dengan Persamaan (2-48).

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Analisa Tanah

Pada area yang direncanakan (Cluster D), data yang telah diperoleh menunjukkan

bahwa untuk merencanakan PVD dapat menggunakan hasil laboratorium pada titik BH-2

dan BH-5 serta data sondir S-1 dan S-6. Sebelum memulai menghitung desain PVD,

perhitungan waktu konsolidasi dilakukan terlebih dahulu untuk mengetahui perlu atau

tidaknya area tersebut diperbaiki. Area perencanaan dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Lokasi Penyelidikan Tanah


Pada grafik N-SPT (Gambar 4.2) dan grafik sondir (Gambar 4.3) menunjukkan bahwa

titik BH-2 dan BH-5 serta titik S-1 dan S-6 memiliki kedalaman tanah compressible rata-

rata sebesar 20 m. Hasil lengkap data laboratorium dan borlog dari titik BH-2 dan BH-5

dapat dilihat pada lampiran, dan dirangkum pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2. Sketsa

penampang melintang tanah dapat dilihat pada Gambar 4.4.

40

Tabel 4.1

Rangkuman Data Titik BH-2

Kedalaman (m) Angka Pori e Berat Volume

(t/m3)

Indeks

Pemampatan Cc

Koef. Konsolidasi

Cv (cm2/det)

1.00 - 1.45 1,64 1,523 0,4341 6,793,E-04

5.00 - 5.45 2,32 1,268 1,4583 5,696,E-04

9.00 - 9.45 2,22 1,257 1,2111 6,217,E-04

15.00 - 15.45 2,52 1,172 1,3704 3,682,E-04

19.00 - 19.45 2,08 1,292 0,6744 6,673,E-04


Tabel 4.2

Rangkuman Data Titik BH-5

Kedalaman (m) Angka Pori e Berat Volume

(t/m3)

Indeks

Pemampatan Cc

Koef. Konsolidasi

Cv (cm2/det)

5.00 - 5.45 2,27 1,233 0,9931 5,278,E-04

9.00 - 9.45 2,25 1,264 1,1449 6,442,E-04

15.00 - 15.45 2,17 1,251 1,2583 5,109,E-04

19.00 - 19.45 2,55 1,139 1,2683 4,708,E-04

23.00 - 23.45 2,40 1,226 1,0005 5,882,E-04


Gambar 4.2 Grafik N-SPT dari Titik BH-2 dan BH-5

-40

-38

-36

-34

-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Dep

th (

m)

N-SPT

BH-2

BH-5

41

Gambar 4.3 Grafik Sondir dari Titik S-1 dan S-6

-25

-24

-23

-22

-21

-20

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Dep

th (

m)

qc (kg/m2)

S-1

S-6

42

Pada data laboratorium, nilai Cc sangat kecil sehingga terdapat kemungkinan besar

penurunan yang akan terjadi nanti lebih kecil dari keadaan asli di lapangan. Maka dari itu,

nilai Cc dihitung secara manual dengan korelasi. Hubungan korelasi yang digunakan

adalah dengan parameter angka pori yang didapat dari Kosasih dan Mochtar (1997). Hasil

Cc korelasi dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4.

Tabel 4.3

Korelasi Cc Titik BH-2

Kedalaman (m) BH-2

1.00 - 1.45 0,2235

5.00 - 5.45 0,5736

9.00 - 9.45 0,5141

15.00 - 15.45 0,6994

19.00 - 19.45 0,4359

Tabel 4.4

Korelasi Cc Titik BH-5

Kedalaman (m) BH-5

5.00 - 5.45 0,5437

9.00 - 9.45 0,5320

15.00 - 15.45 0,4856

19.00 - 19.45 0,7189

23.00 - 23.45 0,6226

Setelah semua data dianalisis, sketsa penampang melintang tanah dapat digambarkan

agar mempermudah pengerjaan perencanaan. Data per lapisan dirata-rata sesuai dengan

kedalamannya.

Gambar 4.4 Sketsa Penampang Melintang Tanah

43

4.2. Tinggi Timbunan

Untuk menghitung waktu konsolidasi alami, settlement konsolidasi perlu dihitung

terlebih dahulu. Berikut adalah hasil perhitungan settlement pada titik BH-2 dan BH-5.

4.2.1. Koreksi Tekanan Atmosfer

Untuk mendapatkan beban rencana, koreksi tekanan atmosfir perlu dihitung

menggunakan Persamaan (2-36). Tekanan atmosfir (P) = 1 atm = 76 cmHg = 101,3 kPa.

Besarnya tekanan atmosfir berdasarkan ketinggian lokasi (Area Cluster D Kawasan Kota

Summarecon Bandung) adalah sebesar +660m, maka:

P (660) =

cmHg

= 69,4 cmHg

=

kPa

= 92,5 kPa

Apabila efektivitas pompa vacuum yang diharapkan adalah 80%, maka:

qvakum = 80% x 92,5 kPa = 74 kPa = 7,4 t/m2

Untuk mendapatkan tinggi timbunan akibat beban vacuum, maka:

H vakum =

=

= 4,625 m

4.2.2. Settlement Akibat Beban Rencana

Perhitungan settlement akibat beban rencana diperlukan untuk mendapatkan nilai

tinggi timbunan akhir. Perhitungan tersebut dimulai dengan menentukan besarnya beban

(q) dengan cara asumsi. Beban yang digunakan adalah: 2 t/m2, 3 t/m

2, 5 t/m

2, 7 t/m

2, 10

t/m2, 15 t/m

2, dan 20 t/m

2.

Untuk mendapatkan nilai I pada grafik Influence Factor, diperlukan nilai a dan b.

a = 5 x 2 = 10 m

Panjang total area vacuum adalah sebesar 91,79 m yang diperoleh dari data lapangan

sehingga:

b = 0,5 dari panjang area = 45,895 m

Selanjutnya nilai Ip dapat diperoleh dengan menggunakan hasil a dan b dengan grafik

pada Gambar 2.2, yaitu sebesar 0,5. Perhitungan selanjutnya adalah menghitung penurunan

(Sc) pada kedalaman (H) 1 m, tebal lapisan pertama (z) 0,5 m, dan beban rencana (q) 2

t/m2 sebagai berikut:

0’ = z (sat - w)

= 0,5 (1,309 – 0,981)

44

= 0,164 t/m3

c’ = 0’ + 2

= 0,164 + 2

= 2,164 t/m3

= 2 x Ip x q

= 2 x 0,5 x 2

= 2 t/m2

Cs = 0,2 x Cc = 0,2 x 0,4774 = 0,068

Karena (0’ + ) ≤ c’ maka digunakan Persamaan (2-7):

Sc =

=

= 0,024 m

Penurunan pada tebal lapisan 1 m pertama diperoleh dari perhitungan di atas adalah

sebesar 0,024 m. Langkah ini terus diulang sampai dengan kedalaman (H) 20 m.

Didapatkan total penurunan (settlement) akibat beban rencana pada tebal lapisan 20 m

adalah sebesar 0,140 m.

Kemudian dilanjutkan dengan mengganti beban rencana yang telah ditentukan

sebelumnya. Perlu diperhatikan syarat penggunaan persamaan pada perhitungan penurunan

(Sc) agar tidak terjadi kesalahan. Untuk hasil perhitungan settlement akibat beban rencana

dapat dilihat pada lampiran.

Dari beban (q) pertama adalah 2 t/m2, didapatkan penurunan (Sc) sebesar 0,140 m.

Tinggi timbunan awal dapat dihitung dengan Persamaan (2-46) dan tinggi timbunan akhir

(H akhir) dapat dihitung dengan Persamaan (2-47).

H awal =

=

= 1,337 m

H akhir = H awal – Sc

= 1,337 – 0,140

= 1,197 m

Berikut adalah hasil akhir dari perhitungan tinggi timbunan awal dan tinggi timbunan

akhir:

45

Tabel 4.5

Tinggi Timbunan dan Settlement

q akhir

(t/m2)

Settlement

(m)

H awal

(m)

H akhir

(m)

2 0,140 1,337 1,197

3 0,421 2,138 1,717

5 0,844 3,653 2,808

7 1,163 5,102 3,939

10 1,531 7,207 5,676

15 1,981 10,613 8,632

20 2,318 13,949 11,631

Gambar 4.5 Hubungan Settlement Konsolidasi dengan Tinggi Timbunan

Gambar 4.6 Hubungan Tinggi Timbunan Awal dengan Timbunan Akhir

y = -0,0096x2 + 0,3136x - 0,2167

R² = 0,9978

0

1

2

3

0 5 10 15 20

Set

tlem

ent (

m)

Tinggi Timbunan Awal (m), timbunan 1.6 t/m3

Tinggi Timbunan dan Pemampatan Tanah Dasar

BH-2 dan BH-5

Poly. (BH-2 dan BH-5)

y = -0,0166x2 + 1,4108x - 0,249

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15

H a

w a

l (m

)

H akhir (m)

Tinggi Timbunan Awal dan Akhir

H akhir H awal

Poly. (H akhir H awal)

46

Diketahui elevasi timbunan rencana adalah 3 m. Elevasi ini merupakan timbunan awal

yang diperlukan karena kota Bandung merupakan daerah cekungan. Sehingga kenaikan

elevasi disama-ratakan.

H final = elevasi timbunan rencana + H vakum

= 3 + 4,625

= 7,625 m

H awal = H pelaksanaan (menggunakan persamaan polinomial dari grafik tinggi

timbunan awal dan akhir)

= -0,0166 (7,625)2 + 1,4108 (7,625) – 0,249

= 9,543 m

Timbunan nyata = H pelaksanaan – H vakum

= 9,543 – 4,625

= 4,918 m

Kompensasi penurunan = menggunakan persamaan polinomial dari grafik tinggi

timbunan dan pemampatan tanah dasar

= -0,0096 (9,543)2 + 0,3136 (9,543) – 0,2167

= 1,901 m

Dapat dilihat dari perhitungan diatas, apabila tekanan vakum dianggap sebagai beban

nyata maka timbunan yang diperlukan adalah setinggi 9,543 m. Sedangkan kenyataannya

tekanan vakum merupakan beban maya (tidak nyata) sehingga tanah hanya membutuhkan

timbunan sebesar 4,918 m. Untuk merencanakan timbunan bertahap, tekanan vakum

dianggap beban nyata sehingga dapat menggunakan tinggi timbunan 9,543 m yang

kemudian dibulatkan menjadi 9,6 m.

4.3. Waktu Konsolidasi Alami Tanah Dasar

Pada menghitung waktu konsolidasi alami, diperlukan data koefisien konsolidasi (Cv)

dari titik BH-2 dan BH-5. Perhitungan waktu konsolidasi alami adalah sebagai berikut:

Hdr = 20 m

T90% = 0,848 (Tabel 2.4)

Cv gab =

=

= 0,0005603 cm2/det

= 1,74276 m2/th

47

t =

=

= 194,634 tahun

Perhitungan dilanjutkan sampai saat konsolidasi mencapai 90%. Hasil dari

perhitungan konsolidasi alami dapat dilihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6

Waktu Konsolidasi Alami

Tahun (t) Tv Uv (%)

0 0 0

1 0,00 7,45

5 0,02 16,65

10 0,04 23,55

25 0,11 37,24

50 0,22 52,67

100 0,44 72,34

200 0,87 90,56

300 1,31 96,78

400 1,74 98,90

500 2,18 99,63

750 3,27 99,97

1000 4,36 100,00

Gambar 4.7 Grafik Waktu Konsolidasi Alami

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Der

aja

t K

on

soli

dasi

, U

v (

%)

Tahun

48

Dari hasil perhitungan diatas tanah akan terus mengalami penurunan hingga 195 tahun

sampai titik di mana tanah tersebut mampat (mencapai konsolidasi sebesar 90%). Dapat

disimpulkan bahwa tanah pada area tersebut memerlukan perbaikan tanah.

4.4. Desain Prefabricated Vertical Drain

Diketahui bahwa tanah pada area yang direncanakan memerlukan pekerjaan perbaikan

tanah agar pembangunan dapat dilaksanakan. Telah dijelaskan bahwa metode perbaikan

tanah yang akan digunakan adalah dengan menggunakan Prefabricated Vertical Drain

dengan kombinasi metode Vacuum Consolidation. Kedalaman pemasangan PVD yang

direncanakan adalah 20 m, sedangkan jarak antar PVD berbeda yaitu 100 cm, 120 cm, dan

140 cm. Dari data di lapangan, diketahui bahwa tebal PVD adalah 0,5 cm dengan lebar 10

cm. Berikut adalah contoh perhitungan waktu konsolidasi pada jarak PVD 100 cm:

a. Pola = Segitiga

Data Tanah: H = 20 m = 2000 cm

Cv = 0,000560 cm2/s (didapatkan dari perhitungan Cv pada

konsolidasi tanah dasar)

Ch = 3 x Cv

= 3 x 0,000560

= 0,001681 cm2/s

Desain PVD: s = 100 cm b = 0,5 cm

D = 1,05 x S a = 10 cm

= 1,05 x 100 = 105 cm

dw =

=

= 5,25 cm

F(n) =

=

2,245732

Perhitungan waktu konsolidasi dan derajat konsolidasi pada waktu (t) = 1 minggu

adalah sebagai berikut:

Tv =

=

= 0,000085

Uv =

=

= 0,010386

Th =

=

= 0,09221

Uh = (1 -

) = (1 -

) = 0,15146

Ur = (1 – (1 – Uv) x (1 – Uh)) x 100%

= (1 – (1 – 0,010386) x (1 – 0,15146)) x 100% = 16,0274 %

49

Selanjutnya perhitungan diulang sampai dengan derajat konsolidasi radial (Ur)

mencapai 90%.

b. Pola = Segiempat

Desain PVD: s = 100 cm b = 0,5 cm

D = 1,13 x S a = 10 cm

= 1,13 x 100 = 113 cm

dw =

=

= 5,25 cm

F(n) =

=

2,31916

Perhitungan waktu konsolidasi dan derajat konsolidasi pada waktu (t) = 1 minggu

adalah sebagai berikut:

Tv =

=

= 0,000085

Uv =

=

= 0,010386

Th =

=

= 0,07962

Uh = (1 -

) = (1 -

) = 0,12831

Ur = (1 – (1 – Uv) x (1 – Uh)) x 100%

= (1 – (1 – 0,010386) x (1 – 0,12831)) x 100% = 13,7360 %

Selanjutnya perhitungan diulang sampai dengan derajat konsolidasi radial (Ur)

mencapai 90%.

Dari perhitungan kedua pola diatas diketahui bahwa untuk mencapai konsolidasi 90%,

pola PVD segitiga membutuhan waktu 14 minggu. Sedangkan untuk pola PVD segiempat

membutuhkan waktu 17 minggu.

Hasil dari perhitungan desain PVD dapat dilihat pada lampiran.

Dari seluruh hasil perhitungan desain PVD yang telah dilakukan dapat dibuat grafik

untuk membandingkan hubungan waktu konsolidasi dengan derajat konsolidasi. Dari

grafik ini dapat disimpulkan bahwa dengan desain PVD yang tepat maka untuk mencapai

U 90% akan lebih cepat.

50

Gambar 4.8 Perbandingan Hubungan Waktu Konsolidasi dengan Derajat Konsolidasi pada

Desain PVD Pola Pemasangan Segitiga dengan Waktu Konsolidasi Alami

Gambar 4.9 Perbandingan Hubungan Waktu Konsolidasi dengan Derajat Konsolidasi pada

Desain PVD Pola Pemasangan Segiempat dengan Waktu Konsolidasi Alami

Tabel 4.7

Perbandingan Lama Waktu dengan Pola dan Jarak PVD

Jarak (cm) Lama Waktu

Pola Segitiga Pola Segiempat

100 14 minggu 17 minggu



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Der

aja

t K

on

soli

dasi

, U

r (%

)

Waktu (Minggu)

100 cm

120 cm

140 cm

Waktu Konsolidasi

Alami

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Der

aja

t K

on

soli

dasi

, U

r (%

)

Waktu (Minggu)

100 cm

120 cm

140 cm

Waktu

Konsolidasi

Alami

51

Dapat disimpulkan bahwa desain PVD yang tepat dan efektif adalah dengan

menggunakan pola segitiga dengan jarak pemasangan 120 cm.

4.5. Timbunan Bertahap

Tahap penimbunan direncanakan per minggu dengan ketinggian tiap tahap seperti

ditunjukkan pada Tabel 4.13. Perhitungan pemampatan tanah pada tiap penimbunan dapat

dilihat pada lampiran. Berikut adalah hasil akhir skema timbunan bertahap per minggu:

Tabel 4.8

Skema Penimbunan Bertahap

Tinggi Timbunan Waktu (Minggu)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1,6 m 1

2,6 m 2 1

3,6 m 3 2 1

4,6 m 4 3 2 1

5,6 m 5 4 3 2 1

6,6 m 6 5 4 3 2 1

7,6 m 7 6 5 4 3 2 1

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

9,6 m 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Dari timbunan bertahap ini, tanah dasar mengalami perubahan tegangan. Perubahan

tegangan digunakan untuk mencari kenaikan nilai kohesi tanah undrained (cu) akibat

tahapan penimbunan.

Ʃn adalah jumlah penambahan tegangan pada kedalaman n. Pada kedalaman 1 m

didapatkan nilai Ʃ = 5,4 t/m2 = 0,54 kg/cm

2. Sedangkan nilai PI didapatkan dari data

laboratorium dan dirata-ratakan sesuai dengan lapisannya. PI pada lapisan pertama adalah

19,546 %. Perhitungan nilai cu yang baru adalah sebagai berikut:

Cu = 0,0737 + (0,1899 – 0,0016 PI) Ʃ

= 0,0737 + (0,1899 – 0,0016 PI) 0,54

= 0,1594

Cu baru = 0,1594 > Cu lama = 0,13 (dari hasil rata-rata data laboratorium)

Perhitungan dilanjutkan sampai dengan kedalaman 20 m. Kondisi “oke” apabila nilai

Cu baru lebih besar daripada nilai Cu lama. Tabel perhitungan lengkap serta grafik tahapan

penimbunan dapat dilihat pada lampiran. Berikut adalah hasil kenaikan nilai Cu:

52

Tabel 4.9

Kenaikan Nilai Cu

Kedalaman (m) Ʃ (kg/cm2) PI (%) Cu baru Cu lama Peningkatan (%)

1 0,5400 19,546 0,1594 0,130 22,58

2 0,6007 19,546 0,1690 0,130 30,00

3 0,6471 19,546 0,1763 0,130 35,65

4 0,6886 19,546 0,1829 0,130 40,71

5 0,7277 19,546 0,1891 0,130 45,49

6 0,7654 19,546 0,1951 0,130 50,08

7 0,8021 19,546 0,2009 0,130 54,56

8 0,8381 19,546 0,2066 0,130 58,96

9 0,8737 19,546 0,2123 0,130 63,30

10 0,9088 19,546 0,2179 0,130 67,59

11 0,9437 19,546 0,2234 0,130 71,84

12 0,9783 19,546 0,2289 0,130 76,07

13 0,8837 14,545 0,2210 0,036 513,75

14 0,9084 14,545 0,2251 0,036 525,17

15 0,9329 14,545 0,2292 0,036 536,53

16 0,9573 14,545 0,2332 0,036 547,82

17 0,9886 17,345 0,2340 0,079 196,19

18 1,0132 17,345 0,2380 0,079 201,24

19 1,0377 17,345 0,2420 0,079 206,27

20 1,0621 17,345 0,2459 0,079 211,29

Dari Tabel 4.14 dapat disimpulkan bahwa perencanaan perbaikan tanah berhasil

meningkatkan nilai Cu.

53

4.6. Daya Dukung Pondasi

Berikut adalah hasil dari perhitungan daya dukung pondasi sebelum dilakukan

perbaikan tanah:

Pondasi : Dangkal, bentuk persegi

Ukuran : B = L = 150 cm

Kedalaman Pondasi : Df = 50 cm

Gambar 4.10 Sketsa Penampang Melintang Tanah dengan Pondasi Dangkal

Dari tabel Faktor Daya Dukung Meyerhof (Gambar 2.12), didapatkan:

Nc = 6,49 Nq = 1,57 N = 0,07

Faktor Pengaruh Meyerhof:

- Faktor Bentuk: - Faktor Inklinasi:

Kp = tan2(

) Fci = 1

= 1,195

Fcs = 1 + 0.2 Kp

Fqi = 1

= 1,239

Fqs = 1 + 0.1 Kp

Fi = 1

= 1,166

Fs = 1 + 0.1 Kp

= 1,166

- Faktor Kedalaman:

Fcd = 1 + 0.2

= 1,073

Fqd = 1 + 0.1

= 1,036

Fd = 1 + 0.1

54

= 1,036

Daya dukung batas:

qu = c.Nc.Fcs.Fcd.Fci + q.Nq.Fqs.Fqd.Fqi + 0,5..B.N.Fs.Fd.Fi

= (0,13 . 6,49 . 1,239 . 1,073 . 1) + (0,00131 . 50 . 1,57 . 1,239 . 1,036 . 1) +

(0,5 . 0,00131 . 150 . 0,07 . 1,166 . 1,036 . 1)

= 1,2540 kg/cm2

Dari perhitungan daya dukung batas, dapat dihitung daya dukung ijin pondasi seperti

berikut:

qu’ = qu - .Df

= 1,2450 – 0,00131 . 50

= 1,1886 kg/cm2

qa =

=

= 0,3962 kg/cm

2 > 0,22 kg/cm

2

Dapat diketahui bahwa dari perhitungan diatas daya dukung ijin pondasi sebelum

perbaikan tanah adalah sebesar 0,3962 kg/cm2.

Pada tanah yang telah diperbaiki, nilai Cu telah berubah dari 0,071 kg/cm2 menjadi

0,1546 kg/cm2 akibat dari penimbunan tanah sehingga nilai daya dukung yang dihasilkan

semakin besar. Perhitungan daya dukung setelah dilakukan perbaikan tanah adalah sebagai

berikut:

Daya dukung batas:

qu = c.Nc.Fcs.Fcd.Fci + q.Nq.Fqs.Fqd.Fqi + 0,5..B.N.Fs.Fd.Fi

= (0,1968 . 6,49 . 1,239 . 1,073 . 1) + (0,00131 . 50 . 1,57 . 1,239 . 1,036 . 1) +

(0,5 . 0,00131 . 150 . 0,07 . 1,166 . 1,036 . 1)

= 1,8306 kg/cm2

Dari perhitungan daya dukung batas, dapat dihitung daya dukung ijin pondasi seperti

berikut:

qu’ = qu - .Df

= 1,8306 – 0,00131 . 50

= 1,7651 kg/cm2

qa =

=

= 0,5884 kg/cm

2 > 0,22 kg/cm

2

Dapat diketahui bahwa dari perhitungan diatas daya dukung ijin pondasi sesudah

perbaikan tanah adalah sebesar 0,5884 kg/cm2.

Dari hasil kedua perhitungan diatas, daya dukung pondasi sebelum perbaikan lebih

besar daripada beban struktur. Hal tersebut menunjukkan bahwa apabila dilaksanakan

55

konstruksi pada tanah tersebut maka tanah sudah cukup kuat untuk menahan beban, akan

tetapi tanah akan mengalami penurunan yang signifikan sehingga dapat terjadi kegagalan

konstruksi.

Dapat disimpulkan bahwa walaupun daya dukung pondasi sebelum perbaikan tanah

dapat menahan beban yang diterima, hal tersebut bukan titik tumpu dari perencanaan.

Perhitungan daya dukung pondasi dilakukan sebagai salah satu syarat untuk pembangunan

konstruksi. Daya dukung pondasi sebelum tanah diperbaiki lebih kecil daripada daya

dukung pondasi sesudah tanah diperbaiki. Maka dapat diasumsikan perencanaan perbaikan

tanah telah berjalan dengan baik.

57

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Perencanaan perbaikan tanah lunak dilakukan pada Pembangunan Cluster D Kawasan

Kota Summarecon Bandung dengan menggunakan metode Vacuum Consolidation. Dari

perencanaan ini dapat disimpulkan:

1. Berawal dari Swedia, metode Vacuum Consolidation diperkenalkan oleh Kjellman

pada tahun 1952. Dengan menggunakan prinsip penghisapan vakum, metode ini mulai

berkembang di sejumlah negara dan telah dibuktikan berhasil dalam perbaikan tanah.

Akan tetapi, penggunaan alat ini di Indonesia belum terkenal dikarenakan kurangnya

literatur, pemahaman prinsip dasar, serta besarnya biaya yang dibutuhkan untuk

menggunakan alat vakum. Salah satu proyek di Indonesia yang menggunakan metode

ini adalah proyek Pembangunan Kawasan Kota Summarecon Bandung.

2. Pada perencanaan ini, besarnya tekanan vacuum yang digunakan pada ketinggian +660

m adalah 92,5 kPa. Dengan efektivitas pompa sebesar 80%, besar tekanan vacuum

menjadi 74 kPa atau setara dengan 4,625 m timbunan tanah. Desain PVD yang

dianggap paling efisien adalah pola segitiga dengan jarak 120 cm. Dengan desain

tersebut, lama waktu yang diperlukan agar tanah mencapai konsolidasi 90% adalah

sebagai berikut:

- Tanpa perbaikan tanah : 194 tahun

- Dengan perbaikan tanah : 22 minggu

3. Pondasi yang digunakan adalah pondasi dangkal dengan bentuk persegi, dengan

panjang dan lebar sebesar 150 cm dan kedalaman 50 cm. Daya dukung pondasi yang

terjadi adalah sebagai berikut:

- Sebelum perbaikan tanah : 0,3962 kg/cm2

- Setelah perbaikan tanah : 0,5884 kg/cm2

5.2. Saran

Berdasarkan perencanaan perbaikan tanah dengan metode Vacuum Consolidation ini,

penulis menyarankan hal-hal berikut:

1. Penyelidikan dan analisis geoteknik sangat perlu dilakukan sebelum pekerjaan

konstruksi dimulai, agar dapat diketahui baik atau tidaknya tanah pada area tersebut.

58

2. Pada gambar lokasi penyelidikan tanah dapat dilihat bahwa beberapa titik penyelidikan

tanah tidak diambil di lokasi. Untuk kedepannya, titik penyelidikan tanah sebaiknya

diambil di lokasi.

3. Metode vakum membutuhkan timbunan tanah lebih sedikit daripada metode lain.

4. Untuk menentukan parameter tanah dasar diperlukan pengecekan atas kewajaran data

tersebut. Apabila laporan penyelidikan tanah kurang wajar, maka dilakukan perubahan

dengan cara korelasi.

59

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (Tanpa Tahun). Sejarah Kota Bandung. Pejabat Pengelola Informasi dan

Dokumentasi Kota Bandung

Barron, RA. (1948). Consolidation of Fine-Grained Soils By Drain Wells. Transactions

ASCE.

Chu J., Yan S., Indraratna B. (2008). Vacuum Preloading Techniques – Recent

Development and Applications. Published by GeoCongress.

Chai, J.-C., Hayashi, S., Carter, JP. (2005). Characteristics of Vacuum Consolidation.

Proceedings of the 16th International Conference on Soil Mechanics and

Geotechnical Engineering, Japan.

Dam LTK., Sandanbata I., Kimura M. (2006). Vacuum Consolidation Method – Worldwide

Practice and the Latest Improvement in Japan. Hazama Corporation, Japan.

Das BM., 1993, Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis), jilid pertama.

Texas University, El Paso.

Griffin H., O’Kelly BC. (2013), Ground Improvement by Vacuum Consolidation – A

Review. Published by Institution of Civil Engineers.

Hansbo, S. (1979). Consolidation of Clay by Band-Shaped Prefabricated Drains. Ground

Engineering.

Holtz, RD., et al. (1991). Prefabricated Vertical Drains: Design and Performance. CIRIA

Ground Engineering Report: Ground Improvement. Butterworth – Heinemann Ltd,

Oxford.

Indraratna, B., Rujikiatkamjorn, C., Sathananthan, I. (2005). Radial Consolidation of Clay

Using Compressibility Indices And Varying Horizontal Permeability. Canadian

Geotechnical Journal.

Masse, F., Spaulding CA., Wong, Pr. IC., Varaksin S. (2001). Vacuum Consolidation: A

Review of 12 Years of Successful Development. Geo-Odyssey Conference, Virginia.

Mochtar, I.B. (2000). Teknologi Perbaikan Tanah dan Alternatif Perencanaan pada Tanah

Bermasalah (Problematic Soils). Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

Thioritz, S. (2012). Perbandingan Metode Pembebanan Vakum dan Prapembebanan

Untuk Mempercepat Proses Konsolidasi. Jurnal Teknik Universitas Atma Jaya,

Makassar.

Wahyudi, H. (1997). Teknik Reklamasi. Surabaya.

Zaika, Y., dkk. (2015). Mekanika Tanah II. Universitas Brawijaya, Malang.

skripsi - repository.ub.ac.idrepository.ub.ac.id/9073/1/hanna maulidya fadhillah.pdf · perencanaan...

Documents