Analisis Numerik untuk Studi Kasus Dinding Penahan Tanah

Ali Iskandar, Sudioto Susilo, Tjhoa Hai Seng
PT TARUMANEGARA bumiyasa, Jakarta

Kata Kunci: Beban Harmonik, Tahap Konstruksi, design pilihan jenis dinding penahan tanah galian basement, sheetpile beton pracetak, boredpile, tiang pancang.

ABSTRACT: This paper consist of two case studies of numerical analysis method. First case is a dynamic modeling using finite element method analysis was used for a model case of study in a site at jalan Taman Golf Timur on Pantai Indah Kapuk, North Jakarta. Gravity retaining wall system construction combined with pile reinforcement at the base of a gravity wall and soil beneath the wall was moved triggered by the dynamic load caused by construction vibration of sheet pile vibrator driver, this concrete sheet pile will be used as an additional retaining for higher backfill. Second case is a design for determination between three posible material precast sheetpile concrete, bored pile and driven pile for retaining wall of a basement excavation which location closed to two storey houses.
The aims of this simulation is to describe the effect of vibration from dynamic load of a concrete sheet pile vibrator driver during construction as the source of soil and gravity retaining wall movement, through this simulation, it can be explained that the importance of the apropriate construction phase, implementation and construction equipment, and a valuable lesson to consider for selecting the proper construction equipment, and can be performed well in accordance with field conditions, and geotechnical aspect. Second case is the simulation on design purpose for determination as the best choice between three different material, precast sheetpile concrete, insitu bored pile and driven pile, as a retaining wall for 3 – 6 meter basement excavation.

i . PENDAHULUAN

Pada makalah ini dibahas dua buah study kasus masalah dinding penahan tanah :

Pertama kasus kegagalan pada saat konstruksi perkuatan tanah tambahan yang  menggunakan precast sheetpile beton pada suatu lokasi yang akan digunakan untuk penahan tanah timbunan yang akan dinaikkan elevasinya. Penyebab kegagalan karena saat pelaksanaan perkuatan dengan sheetpile beton harus menggunakan alat berat service crane, dan vibro hammer yang dapat menimbulkan getaran sehingga mereduksi faktor keamanan menjadi lebih kecil. Akibatnya tujuan semula untuk memperkuat sistim struktur penahan tanah tidak tercapai serta  berakibat pada pergerakan tanah dan struktur itu sendiri.

Kasus kedua saat design dinding penahan tanah terdapat permasalahan pemilihan tiga jenis material, sheetpile beton pracetak, bored pile atau tiang pancang, yang akan digunakan untuk bahan konstruksi penahan tanah pada galian basement sedalam antara 3 – 6 meter, dimana letak galian berdekatan dengan rumah tinggal tetangga 2 lantai yang berdiri diatas pondasi dangkal

Gambar 1  kasus pertama

Gambar 2  kasus pertama

Gambar 3  kasus pertama

Gambar 4  kasus kedua

Gambar 5 kasus kedua

  1. STUDY KASUS PERTAMA

1.1     Lokasi Proyek

Kasus pertama pada konstruksi dilokasi jalan Taman Golf Timur, Pantai Indah kapuk, Jakarta Utara.

Kondisi Tanah

Dari hasil penyelidikan tanah ulang berupa boring dan SPT, VST dan Uji Sondir, diperoleh sebanyak 4 jenis tanah yang mendominasi pelapisan tanah pada lokasi ini.

Lapisan pertama adalah timbunan tanah lempung berwarna kemerahan berada sampai pada kedalaman +4m, konsistensi sedang dengan plastisitas tinggi. Kondisi natural kadar air mendekati batas plastis, yang mencerminkan tanah dalam keadaan tidak jenuh air.

Lapisan kedua adalah tanah lempung sangat lunak sampai dengan lunak berada pada kedalaman 4-14m, berwarna keabuan, mempunyai plastisitas tinggi, kondisi kadar air pada keadaan natural mendekati batas cair, keadaan ini menggambarkan bahwa tanah kaya dengan air, sangat lunak dan berada dibawah muka air.

Lapisan ketiga adalah tanah kelanauan yang tersementasi, berwarna abu-abu gelap. Lapisan ini berada pada kedalaman 14-22m, lapis ini merupakan bearing layer untuk pondasi tiang pancang.

Lapisan keempat adalah lapisan tanah lempung berwarna abu-abu kemerahan yang dijumpai sampai pada kedalaman – 22 m sampai akhir pemboran sekitar 30 m, mempunyai plastisitas tinggi, dan sangat kaku.

Berikut adalah hasil uji atterberg limit untuk DB 01-DB02, dan plotting Su (kg/cm2) dari uji VST terhadap kedalaman yang dilakukan pada DB2.

Dari hasil uji atterberg limit dan hasil uji natural water content, didapat bahwa kondisi tanah bagian atas merupakan tanah lempung yang jenuh air. Pada kondisi natural. Dan dari uji VST memperlihatkan nilai Su 0.12-0.22 kg/cm2 hal ini mengindikasikan bahwa tanah tersebut adalah very soft to soft clay.

Rencana sistem konstruksi

Sistem konstruksi untuk dinding penahan tanah adalah dengan menggunakan pasangan batu kali, yang disusun diatas pondasi tiang pancang 25×25 yang dipancang dengan spasi 3 meter. Dibelakang dinding penahan tanah ini direncanakan untuk diperkuat dengan menggunakan sheetpile W325 dengan kedalaman 12m, hal ini dilakukan untuk menambah tinggi timbunan.

Berikut merupakan gambar sistem konstruksi penahan tanah terhadap hasil penyelidikan tanah

Melihat rencana struktur penahan tanah yang diperlihatkan pada Gambar 9 Terlihat bahwa sheetpile hanya sampai pada kedalaman -12 m. Secara logika keputusan menggunakan sheetpile ini adalah keputusan yang tidak tepat. Karena ujung sheetpile tidak sampai penetrasi ke tanah yang lebih kuat, karena terhambat oleh panjang sheetpile itu sendiri yang hanya 12 m.

Hal kedua yang harus diperhatikan adalah, cara instalasi Sheetpile, karena akan timbul getaran-getaran akibat moving Crane Pancang dan bergetarnya vibratory hammer.

Dokumentasi lapangan

Besarnya longsoran yang terjadi pada lokasi ini adalah sekitar 40 m dengan  lebar longsoran 15 m, dan tanah heaving pada sisi luar dinding penahan tanah.

Setelah pergerakan tanah terjadi, maka pekerjaan Sheetpiling dihentikan, dan alat pancang dipindahkan, heaving juga tidak bertambah.

1.5.Soil model dan dynamic loading

1.5.a. Soil Model

Penimbunan dilakukan untuk menaikan elevasi tanah pada areal ini, kurang lebih sedalam 2-4m. Kemudian dilakukan instalasi  sheet pile beton dengan menggunakan service crane dan vibro hammer.

Material yang digunakan dalam program PLAXIS 2D ada 4 macam, yaitu tanah, pelat, anchor, dan grid. Anchor dan grid adalah untuk memodelkan penjangkaran antara pelat/dinding diafragma dan tanah.

Parameter input untuk pemodelan balok, tiang dimodelkan dan nilainya dikonversikan sebagai pelat dengan nilai modulus bahan dikalikan dengan tebal pelat maka didapat EA dan nilai modulus dikalikan dengan nilai inertia per peter lebar (1/12.t3)(m4/m) didapat EI.

1.5.b. Dynamic loading

Pembebanan pada pemodelan ini terbagi menjadi dua, yaitu beban statik, berupa beban gravitasi dari struktural dan material, berat mati hammer. Untuk pembebanan dinamik, hal yang harus diperhatikan adalah besarnya beban getaran yang sifatnya adalah sinusoidal, karena merupakan gerakan berulang-ulang dengan rentang frekuensi tertentu. Berikut ini merupakan data beban sebagai bahan untuk diinputkan kedalam pemodelan.

1.5.hasil analisis dinamik.

Analisis dilakukan pada saat tinggi galian mencapai -1.5 m dari elevasi 0 acuan rumah tinggal. Analisis untuk  beban dinamik dilakukan pada saat beban dinamik mencapai puncak maksimum dan minimum, juga pada saat pengali beban adalah nol. Tinjauan slope stability dilakukan saat 0.25 cycle, 0.5 cycle, 0,75 cycle, 1 cycle, dan 10 cycle. Dari hasil analisis ini didapatkan hasil sebagai berikut:

Dari hasil analisis dinamik ini, menjelaskan bahwa gerakan tanah yang terjadi diakibatkan oleh reduksi faktor keamanan ketika nilai faktor keamanan mengecil, akibat beban dinamik, meskipun turunnya nilai faktor keamanan hanya sesaat, namun karena berlangsung terus menerus, maka peralihan yang terjadi menjadi semakin besar.

Kriteria faktor keamanan ditunjukkan oleh tabel berikut:

Tabel .4. Nilai Minimum Faktor Keamanan Statik Lereng Galian
[Peraturan Kepala Dinas Penataan dan Pengawasan Bangunan Propinsi DKI Jakarta]

1.5.Kesimpulan & Saran

  • Analisis ini bertujuan untuk mengetahui penyebab dan pengaruh longsoran terhadap struktur bangunan yang sudah memasuki masa finishing, dari hasil analisis dan hasil pengamatan dilapangan, tampak bahwa longsoran hanya terjadi sampai batas bangunan.
  • Sistem terbaik untuk menaikkan elevasi pada lokasi ini adalah dengan sistim panggung dengan menggunakan alat bor maupun pancang, karena dengan sistem ini maka settlement akibat konsolidasi dapat dikurangi.
  • Urutan dan cara pelaksanaan yang kurang tepat, tidak akan memberikan solusi yang baik, namun hanya akan menambah permasalahan.
  • Analisis beban dinamis yang bersifat sinusoidal, sebaiknya dibagi menjadi beberapa cycle, faktor keamanan yang terjadi akan fluktuatif, dan hasil analisis menjadi ambigius.
  • Dari hasil analisis tipe longsoran yang terjadi adalah deep sliding.
  1. STUDY KASUS KEDUA

2.1  Lokasi Proyek  

Galian basement dan konstruksi dinding penahan tanah pada proyek ini berlokasi di jalan Kristal Blok H 3 – 5 Permata Hijau , Jakarta Selatan

Gambar 13. Denah lokasi study kasus 2

 

2.2 Data Tanah

 

1.1     Kondisi Lapisan Tanah Dari hasil penyelidikan tanah berupa boring dan SPT dan Uji Sondir, didapatkan lima jenis tanah yang mendominasi pelapisan pada lokasi ini.

  • Lapis pertama Merupakan material fill berupa tanah Lempung kelanauan dengan plastisitas sedang dan konsistensi lunak (nilai NSPT=4 blw/ft) lapisan ini didapati sampai dengan kedalaman 2 meter pertama
  • Lapisan kedua Merupakan tanah Lempung kelanauan dengan plastisitas sedang dan konsistensi lunak (nilai NSPT=23 blw/ft) lapisan ini didapati sampai dengan kedalaman 4
  • Lapisan ketiga merupakan tanah lanau dengan konsistensi lunak dan plastisitas rendah didapati sampai kedalaman 10 m.
  • Lapisan ke empat merupakan tanah lanau dan lanau tersementasi dengan plastisitas rendah dan konsistensi keras didapati sampai dengan kedalaman 17m,
  • Lapisan kelima (17-30 m), merupakan tanah pasir dengan gradasi seragam, berkepadatan sedang.

Gambar 14  Data tanah

  • SISTEM KONSTRUKSI

Untuk keperluan design dan simulasi awal akan digunakan untuk menentukan pilihan salah satu dari tiga macam jenis material / sistem penahan tanah, sheetpile beton pracetak ukuran 50 x 32 cm , bored pile diameter 50 cm, tiang pancang 50 x 50 cm dimana masing jenis dalamnya sekitar 10 meter, konstruksi harus kuat  untuk penahan galian basement sedalam antara 3 – 6 meter.

  • PEMODELAN TANAH

Pemodelan Material dan Tanah

 Material yang digunakan ada 4 macam, yaitu tanah, pelat, anchor, dan grid. Anchor dan grid adalah untuk memodelkan penjangkaran antara pelat/dinding diafragma dan tanah, gambar  14 menunjukkan kondisi pelapisan dan nilai SPT yang dijumpai di DB1.

2.5 HASIL ANALISA

Dari hasil analisa didapat besarnya safety factor yang memenuhi peraturan i

  • KESIMPULAN DAN SARAN

 

 

  • Faktor keamanan yang didapat dari ketiga metoda tersebut adalah sebesar 1.34 pada saat final galian sedalam 3 meter mengacu pada peraturan DKI dan NAVAC DM-7 untuk galian sementara, maka kondisi sistem penahan galian relatif masih dalam kondisi stabil.
  • Tulangan bored pile disarankan minimal menggunakan 0.61% dan tipe Flat concrete sheetpile maupun square pile menggunakan tipe A, penentuan tersebut didasarkan pada bidang momen yang terjadi.
  • Peralihan lateran akibat galian masih cukup besar, dari hasil perhitungan, yaitu 7.5 cm, oleh karena itu dalam konstruksi, langkah-langkah konstruksi dan monitoring berkala pada tie beam untuk penahan galian harus dilakukan dan dilaporkan pada ahli geoteknik. Monitoring tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan patok geser yang ditembak dengan menggunakan theodolit selama konstruksi. untuk lebih teliti, monitoring dapat menggunakan inklinometer yang dilakukan pada daerah yang dianggap paling kritis.
  • Dalam pelaksanaan pembuatan tiang bor sebaiknya pekerjaan pengecoran segera dilakukan setelah dilakukan pemeboran.

REFERENSI

Das, Braja M, “Advanced Soil Mechanics”.2nd edition.California State Univesity, Sacramento.

GEC, Insitu Testing and Soil Properties Correlations, Insitu 2001, Bali.

Brinkgreve, RBJ, PLAXIS 2D ver 8: User’s manual, Delft University of technology & PLAXIS b.v. Belanda.

Navac DM7, “Design Manual Soil Mechanics, Foundation, and Earth Structure”,March 1971.

Dinas Penataan dan Pengawasan Bangunan Pemerintah Provinsi DKI Jakarta, “Penyuluhan Kepada Anggota Assosiasi Profesi Tentang Bangunan Tahan Gempa Di Provinsi DKI Jakarta”,2007.

GEC, Pile Prediction and Performance, 1999, Bandung
Laporan Penyelidikan Tanah dari PT TARUMANEGARA bumiyasa

 



Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *