BukuB struktur IPLT03052018 - Kementerian Pekerjaan...

BUKU B PANDUAN PERENCANAAN

STRUKTUR IPLT

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ............................................................................................................................................ ii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................................. v

DAFTAR TABEL ................................................................................................................................... vii

1. Filosofi dan Tahapan Perencanaan Struktur Bangunan Pengolahan Lumpur Tinja ................ 1

2. Pertimbangan Desain Struktur Bangunan pada IPLT ................................................................ 9

Bangunan Penerima Lumpur Tinja .................................................................................... 12

Bangunan Pre-treatment ...................................................................................................... 12

Bangunan Pemekatan dan Stabilisasi Lumpur ................................................................. 14

Bangunan Stabilisasi Cairan ............................................................................................... 15

Bangunan Stabilisasi Padatan ............................................................................................ 18

3. Penyelidikan Tanah ..................................................................................................................... 19

Penyelidikan Tanah Lapangan ........................................................................................... 19

Penyelidikan Tanah Laboratorium .................................................................................... 24

Sifat-Sifat Indeks Tanah .................................................................................................. 24

Sifat Mekanis Tanah ........................................................................................................ 30

4. Analisis dan Desain Struktur Bangunan dan Perpipaan .......................................................... 34

Material bangunan .............................................................................................................. 34

Semen ............................................................................................................................... 34

Agregat ............................................................................................................................. 34

4.1.2.1 Agregat kasar ...................................................................................................... 35

4.1.2.2 Agregat halus ...................................................................................................... 35

Baja Tulangan dan Baja Struktural ................................................................................ 35

Air ..................................................................................................................................... 36

Beton ................................................................................................................................ 36

4.1.5.1 Job Mix Design ..................................................................................................... 41

4.1.5.2 Evaluasi dan Penerimaan Beton ......................................................................... 41

4.1.5.3 Frekuensi Pengujian ........................................................................................... 42

Pengecoran ...................................................................................................................... 42

4.1.6.1 Pengangkutan Beton ........................................................................................... 43

4.1.6.2 Pengecoran dan Kompaksi Beton ....................................................................... 45

4.1.6.3 Pemadatan Beton ................................................................................................ 48

Pembebanan ........................................................................................................................ 48

iii

Beban yang Bekerja ......................................................................................................... 48

4.2.1.1 Beban Gravitasi ................................................................................................... 49

4.2.1.2 Beban Gempa ...................................................................................................... 50

4.2.1.3 Beban Tanah dan Tekanan Hidrolis ................................................................... 50

Kombinasi Pembebanan ................................................................................................. 51

Ketentuan Desain Struktur ................................................................................................. 51

Batasan minimum rasio tulangan susut dan suhu ........................................................ 51

Selimut Beton ................................................................................................................... 52

Tebal minimum elemen struktur ................................................................................... 53

Batasan lendutan akibat vibrasi ..................................................................................... 55

Sambungan (joints) ......................................................................................................... 55

Analisis Struktur .................................................................................................................. 55

Moment dan Geser SNI 2847:2013 ................................................................................ 56

Metode Elemen Hingga (Software Komersil) ............................................................... 58

Penerapan Analisis Geoteknik untuk bangunan pada IPLT ......................................... 58

Analisis Kolam Beton Menggunakan Tabel PCA ............................................................. 9

Contoh Analisis Dan Desain Bak (Kolam) Beton menggunakan PCA-R .................................. 12

Analisis dan Desain Perpipaan ........................................................................................... 19

Material pipa .................................................................................................................... 19

Beban Luar ....................................................................................................................... 20

4.5.2.1 Tekanan Tanah .................................................................................................... 20

4.5.2.2 Beban Hidup (Beban Roda) ................................................................................ 24

4.5.2.3 Beban Gempa ...................................................................................................... 25

4.5.2.4 Beban Akibat Tanah Ekspansif ........................................................................... 25

4.5.2.5 Flotation .............................................................................................................. 26

Analisis Kinerja Pipa yang Tertimbun ........................................................................... 26

4.5.3.1 Metode Elemen Hingga (Finite Element Method) .............................................. 26

4.5.3.2 Analisis Pipa Kaku ............................................................................................... 27

4.5.3.3 Analisis Pipa Fleksibel (Flexible Pipe) ............................................................... 30

Analisis Geoteknik pada Pemasangan Pipa ................................................................... 36

4.5.4.1 Galian Terbuka (Open Trench) ........................................................................... 36

4.5.4.2 Stabilitas Galian Dalam ....................................................................................... 40

5. Perencanaan Pondasi .................................................................................................................... 9

Karakteristik tanah ............................................................................................................... 9

iv

Jenis Pondasi .......................................................................................................................... 9

Pondasi Dangkal .............................................................................................................. 10

Pondasi Sumuran ............................................................................................................. 13

Pondasi Dalam ................................................................................................................. 13

Daya Dukung Izin Tanah ..................................................................................................... 20

Penurunan (Settlement) ..................................................................................................... 23

Penurunan Total .............................................................................................................. 23

Penurunan elastik............................................................................................................ 24

Penurunan Segera Pondasi Kelompok Tiang pada Tanah Pasir .................................. 25

Penurunan Segera Pondasi Kelompok Tiang pada Tanah Lempung .......................... 25

Persyaratan Struktur dari Pondasi .................................................................................... 26

Pengaruh Muka Air Tanah .................................................................................................. 28

Penentuan Pondasi Daerah Khusus ................................................................................... 29

Daerah Rawa .................................................................................................................... 29

Daerah Pesisir .................................................................................................................. 31

Daerah Perbukitan .......................................................................................................... 31

6. Desain dan Analisis Kestabilan Lereng .................................................................................... 135

Kriteria Faktor Keamanan ................................................................................................ 135

Aplikasi ............................................................................................................................... 136

Analisa Kestabilan Lereng Tanah ..................................................................................... 137

Analisis Kestabilan Lereng dengan Metode Kesetimbangan ..................................... 137

Analisis kestabilan Lereng dengan Metode Elemen Hingga ...................................... 141

Analisa Kestabilan Lereng Batuan ................................................................................... 142

Alternatif Perkuatan Lereng ............................................................................................. 144

Dinding Penahan Tanah ................................................................................................ 144

Perkuatan Mekanik Tanah (Geotekstil) ...................................................................... 135

7. Perbaikan Tanah ........................................................................................................................ 136

Kriteria Penentuan Jenis Perbaikan Tanah ..................................................................... 136

Jenis-Jenis Perbaikan Tanah ............................................................................................. 137

Pemantauan ....................................................................................................................... 144

Referensi ............................................................................................................................................ 163

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1-1 Tahapan Perencanaan Struktur Bangunan Lumpur Tinja .......................................... 2 Gambar 2-1 Bangunan Pengolahan Lumpur Tinja dan Peralatan Mekanis .................................... 9 Gambar 2-2 Contoh Potongan Saringan Sampah ........................................................................... 13 Gambar 3-1 Skema Penetapan Jumlah Titik Penyelidikan Tanah................................................. 19 Gambar 3-2 Contoh grafik hasil pembacaan sondir ...................................................................... 20 Gambar 3-3 Contoh Grafik Korelasi Nilai qc (CPT) dan N-SPT ..................................................... 21 Gambar 3-4 Contoh Grafik Korelasi Cone Resistance dan Friction Ration ................................... 21 Gambar 3-5 Contoh Hasil Pengeboran (Boring Log) .................................................................... 23 Gambar 3-6 Grafik Batas-batas Atterberg ..................................................................................... 30 Gambar 3-7 Grafik Dial Reading Versus t0.5 ................................................................................... 32 Gambar 3-8 Penentuan Nilai Cc ...................................................................................................... 33 Gambar 4-1 Kontrol Segregasi pada Pelepasan Beton dari Mixer ................................................ 44 Gambar 4-2 Kontrol Segregasi pada Pelepasan Beton dari Gerobak ............................................ 44 Gambar 4-3 Kontrol Segregasi pada Pengisian Bucket Beton ...................................................... 45 Gambar 4-4 Kontrol Segragasi pada Akhir Saluran/Talang (Chutes) .......................................... 45 Gambar 4-5 Penempatan Beton dari Gerobak .............................................................................. 46 Gambar 4-6 Penempatan Beton pada Permukaan Miring ............................................................ 46 Gambar 4-7 Penempatan Beton pada Deep Wall .......................................................................... 47 Gambar 4-8 Penempatan Poker Vibrator ...................................................................................... 48 Gambar 4-9 Kondisi Pembebanan pada Tangki ............................................................................ 49 Gambar 4-10 Respon Spektra Percepatan 0,2 detik di Batuan Dasar SB Untuk Probabilitas

Terlampaui 2% dalam 50 Tahun (Redaman 5%) Berdasarkan SNI 1726:2012 .......................... 50 Gambar 4-11 Respon Spektra Percepatan 1 detik di Batuan Dasar SB untuk Probabilitas

Terlampaui 2% dalam 50 Tahun (Redaman 5%) Berdasarkan SNI 1726:2012 .......................... 50 Gambar 4-12 Terminologi Momen dan Geser ................................................................................ 57 Gambar 4-13 Koefisien Momen dan Geser Ujung Tidak Menerus dan Tidak Terkekang .............. 57 Gambar 4-14 Koefisien Momen dan Geser Ujung Tidak Menerus dan Menyatu dengan Tumpuan

Balok Tepi ....................................................................................................................................... 57 Gambar 4-15 Koefisien Momen dan Geser Tidak Menerus dan Menyatu dengan Tumpuan Kolom

......................................................................................................................................................... 57 Gambar 4-16 Sistem Koordinat untuk Pelat ................................................................................... 9 Gambar 4-17 Koefisien distribusi gaya momen untuk dinding berdasarkan PCA Rectangular ... 10 Gambar 4-18 Contoh Koefisien Distribusi Gaya Geser untuk Dinding .......................................... 11 Gambar 4-19 Contoh Koefisien Defleksi......................................................................................... 11 Gambar 4-20 Diagram Alir Perencanaan Kolam (Bak) Menggunakan PCA-R .............................. 12 Gambar 4-21 Dasar Teori Beban Marston untuk Pipa yang Ditimbun ......................................... 21 Gambar 4-22 Perbandingan Proyeksi Positif Pipa Saluran: Projection Condition ....................... 22 Gambar 4-23 Gambaran dari Beban Prisma pada Pipa ................................................................. 24 Gambar 4-24 Mesh Elemen Hingga untuk Pipa yang Tertimbun ................................................. 26 Gambar 4-25 Bedding Pipe ........................................................................................................... 28 Gambar 4-26 Wall Crushing pada Arah Jam 3 dan 9 ...................................................................... 31 Gambar 4-27 Tekuk Lokal pada Dinding ....................................................................................... 32

vi

Gambar 4-28 Defleksi Cincin pada Pipa Fleksibel ......................................................................... 32 Gambar 4-29 Reverseal Curvature Akibat Defleksi Berlebihan .................................................... 32 Gambar 4-30 Standar Pipe Lying Condition ................................................................................. 35 Gambar 4-31 Pembebanan tiang ................................................................................................... 36 Gambar 4-32 Galian pada Tanah (a) Stabil dan (b) Tidak Stabil .................................................. 38 Gambar 4-33 Urugan di Bawah dan di Atas Pipa .......................................................................... 39 Gambar 4-34 Contoh Penggunaan Dinding Penahan Tanah dengan Slurry Wall ......................... 43 Gambar 5-1 Perhitungan Pondasi Dangkal ................................................................................... 12 Gambar 5-2 Tahanan yang Bekerja pada Tiang Tunggal .............................................................. 14 Gambar 5-3 Efisiensi Kelompok Tiang ........................................................................................... 17 Gambar 5-4 Kelompok Tiang Pada Tanah Lempung ..................................................................... 18 Gambar 5-5 Perhitungan Tiang Bor .............................................................................................. 19 Gambar 5-6 Korelasi Cu dan α ....................................................................................................... 20 Gambar 5-7 Diagram Alir Perencanaan Daya Dukung dan Penurunan Pondasi .......................... 21 Gambar 5-8 Kurva Penurunan-Pembebanan untuk Fondasi Dangkal .......................................... 23 Gambar 5-9 Uplift pada Bangunan Berongga di dalam Tanah ...................................................... 29 Gambar 5-10 Persiapan Perletakan Cerucuk Kayu ....................................................................... 30 Gambar 5-11 Daya Dukung Ultimate untuk Pondasi Memanjang yang Terletak pada Tanah Miring

........................................................................................................................................................ 32 Gambar 6-1 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Fellenius ............................................ 137 Gambar 6-2 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Bishop yang Disederhanakan ........... 138 Gambar 6-3 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Janbu yang Disederhanakan ............. 139 Gambar 6-4 Faktor Koreksi untuk Metode Janbu yang Disederhanakan ................................... 140 Gambar 6-5 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Morgenstern-Price ........................... 140 Gambar 6-6 Langkah Pemodelan Menggunakan Plaxis .............................................................. 142 Gambar 6-7 Contoh Gambar Pemodelan Menggunakan Plaxis ................................................... 142 Gambar 6-8 Pola Keruntuhan dan Penetapan Kuat Batuan dalam Analisis Stabilitas Lereng .... 143 Gambar 6-9 Gaya-gaya yang Bekerja ........................................................................................... 144 Gambar 6-10 Berbagai Tipe Sheetpile .......................................................................................... 145 Gambar 6-11 Dinding Soldier Pile ............................................................................................... 146 Gambar 6-12 Dinding Contiguous Bored Pile ............................................................................. 146 Gambar 6-13 Dinding Secant Pile ................................................................................................ 146 Gambar 6-14 Dinding Diafragma .................................................................................................. 147 Gambar 6-15 Dinding Penahan Tanah dengan Perkuatan Geotekstil.......................................... 135 Gambar 7-1 Metode Perbaikan Tanah Berdasarkan Karakteristik Tanah .................................. 136 Gambar 7-2 Prefabricated Vertical Drains dan Preloading ......................................................... 139 Gambar 7-3 Jenis Grouting .......................................................................................................... 140 Gambar 7-4 Deep mixing .............................................................................................................. 141 Gambar 7-5 Metode Dewatering Open Sumps ............................................................................. 143 Gambar 7-6 Metode Dewatering Deep Well ................................................................................ 144 Gambar 7-7 Metode Dewatering Wellpoint ................................................................................ 144

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2-1 Komponen-komponen Bangunan Penerima Lumpur Tinja (Tahap Awal) .................... 9 Tabel 2-2 Komponen-komponen Bangunan Pre-treatment ........................................................... 9 Tabel 2-3 Komponen-komponen Bangunan Pemekatan dan Stabilisasi Lumpur .......................... 9 Tabel 2-4 Komponen-komponen Bangunan Stabilisasi Cairan .................................................... 10 Tabel 2-5 Komponen-komponen Bangunan Stabilisasi Padatan (Tahap 2) .................................. 11 Tabel 3-1 Jumlah Titik Penyelidikan Tanah .................................................................................. 19 Tabel 3-2 Standar untuk Pengujian Laboratorium ....................................................................... 24 Tabel 3-2 Sistem Klasifikasi Tanah Unified ................................................................................... 27 Tabel 3-3 Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO ................................................................................. 29 Tabel 4-1 Kekuatan Tekan Rata-Rata Perlu, Bila Data Tersedia untuk Menetapkan Deviasi Standar

Benda Uji ........................................................................................................................................ 36 Tabel 4-2 Kekuatan Tekan Rata-Rata Perlu Jika Data Tidak Tersedia ........................................... 37 Tabel 4-3 Rekomendasi Slump untuk Berbagai Tipe Konstruksi ................................................. 38 Tabel 4-4 Hubungan antara rasio air – bahan sementisius dan kekuatan tekan beton ............... 38 Tabel 1-8 Volume agregat kasar per satuan volume beton .......................................................... 38 Tabel 4-6 Perkiraan Air Campuran dan Persyaratan Kandungan Udara ...................................... 39 Tabel 4-7 Estimasi Awal Berat Beton Segar .................................................................................. 40 Tabel 4-8 Batasan Minimum Rasio Tulangan Susut dan Suhu .......................................................51 Tabel 4-9 Batasan Minimum Selimut Beton Non Prategang ......................................................... 52 Tabel 4-10 Tebal Minimum Balok Non-prategang atau Pelat Satu Arah Bila Lendutan Tidak

Dihitung ......................................................................................................................................... 53 Tabel 4-11 Batasan Maksimum Lendutan ..................................................................................... 54 Tabel 4-12 Batasan Lendutan Statik dari Balok yang Menahan Mesin yang Bervibrasi .............. 55 Tabel 4-13 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Bangunan.................................................... 9 Tabel 4-14 Nilai Desain dari Rasio Penurunan ............................................................................. 23 Tabel 4-15 Faktor impak F’ versus Tinggi Penutuo ...................................................................... 24 Tabel 4-16 Nilai Dari Koefisien Beban Cs Untuk Beban Tambahan Terpusat dan Terdistribusi di

atas Pipa Saluran Secara Vertikal .................................................................................................. 25 Tabel 4-17 Bedding Factor ........................................................................................................... 28 Tabel 4-18 Nilai Desain untuk Standar Pipe Lying Condition ...................................................... 35 Tabel 4-19 Refensi Desain Manual untuk Pipa Fleksibel dan Kaku .............................................. 35 Tabel 4-20 Batas Maksimum Deformasi Lateral Dinding ............................................................. 42 Tabel 4-21 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Pipa dan Saluran ........................................ 9 Tabel 5-1 Faktor Daya Dukung Tanah Terzaghi ........................................................................... 10 Tabel 5-2 Faktor Bentuk Pondasi Terzaghi .................................................................................... 11 Tabel 5-3 Faktor Gesekan Dinding ................................................................................................. 13 Tabel 5-4 Rangkuman Persamaan Kapasitas Dukung Tanah Pondasi Dalam ...............................15 Tabel 5-5 Persamaan Efisiensi Kelompok Tiang pada Tanah Pasiran ........................................... 17 Tabel 5-6 Persyaratan Cerucuk Kayu ............................................................................................ 30 Tabel 5-7 Kemampuan Tiang Pancang Minipile Menopang Beban ............................................... 31 Tabel 6-1 Nilai Faktor Keamanan untuk Lereng Tanah ............................................................... 135 Tabel 6-2 Nilai Faktor Keamanan untuk Lereng Batuan .............................................................. 136

viii

Tabel 5-10 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Dinding Penahan Tanah .......................... 135 Tabel 7-1 Bahan Pengikat dan Pengisi yang Digunakan dalam Deep Mixing ............................. 142

1

1. Filosofi dan Tahapan Perencanaan Struktur Bangunan Pengolahan Lumpur Tinja

Filosofi dasar desain struktur adalah struktur harus memenuhi kriteria kekuatan, kemampulayanan (serviceability), dan persyaratan khusus lainnya. Berdasarkan metode desain Load and Resistance Factor Design (LRFD), struktur memenuhi kriteria kekuatan apabila kapasitas struktur yang tereduksi lebih besar daripada gaya dalam terfaktor yang terjadi akibat kombinasi pembebanan maksimum. Namun, apabila berdasarkan metode desain Allowable Stress Design (ASD), struktur memenuhi kriteria kekuatan apabila tegangan yang terjadi tidak melebihi batas tegangan izin. Kriteria kemampulayanan (serviceability), meliputi batasan lendutan (kekakuan), batasan lebar retak, batasan vibrasi, dan lain-lain. Sementara itu, kriteria persyaratan khusus lainnya dapat berupa, namun tidak terbatas pada, kebutuhan daktilitas struktur bila terletak di daerah zona gempa.

Pada umumnya, perencanaan fasilitas penanganan lumpur tinja dan fasilitas

pendukungnya dapat dibagi dalam dua bagian besar, yakni struktur atas dan struktur

bawah. Struktur atas adalah struktur yang tidak berhubungan langsung dengan tanah,

sedangkan struktur bawah adalah struktur yang berhubungan langsung dengan tanah.

Perencanaan struktur atas harus memenuhi unsur kekuatan, kekakuan, dan

kemampulayanan. Struktur bawah pada fasilitas penanganan lumpur tinja harus didesain

dengan mempertimbangkan faktor kekuatan dan kestabilan.

Secara umum bangunan fasilitas penanganan limbah tidak jauh berbeda dengan

struktur gedung dan non gedung lainnya, hanya saja fasilitas penanganan limbah

memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan

massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, sehingga

termasuk dalam kategori risiko III untuk beban gempa.

Fasilitas penanganan lumpur tinja/air limbah domestik terdiri atas struktur

gedung dan non gedung. Desain untuk struktur gedung tidak berbeda dengan gedung

pada umumnya sehingga bisa mengikuti standar desain gedung pada umumnya.

Berdasarkan letak penempatannya, struktur non gedung berupa tank dapat di

kelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu elevated tank, underground tank, dan ground tank.

Beban yang bekerja pada struktur bangunan tergantung dari fungsi dan penempatan

bangunan tersebut. Beberapa struktur bangunan pengolahan air limbah domestik

memerlukan material yang tahan terhadap terhadap sulfat.

Tahapan perencanaan struktur bangunanan pengolahan lumpur tinja dimulai dari

hasil analisis buku Utama dan Buku A, yang berupa kebutuhan struktur bangunan dan

geometrinya, serta peralatan mekanikal elektrikal (buku C) yang nantinya akan menjadi

input beban dalam mendesain struktur bangunan tersebut. Lokasi bangunan fasilitas

pengolahan lumpur tinja/air limbah domestik berpengaruh terhadap perencanaan

desain struktur bawah dan struktur atas. Untuk itu, lokasi harus sudah ditentukan

terlebih dahulu oleh tim geologi sebelum melakukan perencanaan struktur bangunan

pengolahan lumpur tinja. Secara umum, tahapan perencanaan bangunan fasilitas

penanganan lumpur tinja/air limbah domestik dapat dilihat pada Gambar 1-1.

Gambar 1-1 Tahapan Perencanaan Struktur Bangunan Lumpur Tinja

2. Pertimbangan Desain Struktur Bangunan pada IPLT

IPLT terdiri dari bangunan penerima, pre-treatment, bangunan pemekatan dan stabilisasi lumpur, bangunan stabilisasi cairan, dan

bangunan stabilisasi padatan seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2-1.

Gambar 2-1 Bangunan Pengolahan Lumpur Tinja dan Peralatan Mekanis

Adapun beban yang bekerja, kriteria desain dan material yang digunakan pada masing-

masing komponen sub sistem pengolahan dapat dilihat pada Tabel 2-1, Tabel 2-2, Tabel

2-3 dan Tabel 2-4.

Tabel 2-1 Komponen-komponen Bangunan Penerima Lumpur Tinja (Tahap Awal)

Bangunan Beban Keterangan

Bak Penerima Dinding: tekanan lateral air

limbah (sisi dalam), tekanan

lateral tanah dan air tanah (sisi

luar), gaya uplift

Alat mekanik: Pompa, alat ukur

debit, screen, panel elektrikal

Menggunakan material beton

bertulang

Tabel 2-2 Komponen-komponen Bangunan Pre-treatment

Bangunan Beban Keterangan

Saringan sampah Beban air limbah domestik,

mekanikal screen, pompa

Terbuat dari baja anti karat,

diperkuat dengan pengaku (bar

screen)

Bak penangkap pasir

(grit chamber)

Dinding: tekanan lateral air

limbah domestik (sisi dalam),

tekanan lateral tanah dan air

tanah (sisi luar), gaya uplift

Tutup: beban arus lalu lintas

Pompa pasir


bertulang

Bak ekualisasi Dinding: tekanan lateral air




Pompa aerator, mixer


bertulang

Bak Penangkap

Lemak




luar), gaya uplift

Tutup: beban arus lalu lintas


bertulang

Tabel 2-3 Komponen-komponen Bangunan Pemekatan dan Stabilisasi Lumpur

Bangunan Beban Kriteria Desain

10

Gravity thickener Dinding: tekanan lateral air



tanah (sisi luar), gaya uplift,

beban lumpur air limbah

domestik, beban peralatan

(pompa lumpur, skimmer dan

pompa scum)

Terbuat dari konstruksi beton

bertulang

Stabilisasi lumpur Dinding: tekanan lateral air




beban lumpur air limbah

domestik

Aerator, mixer


bertulang atau barang pabrikan

Bak pengendapan Dinding: tekanan lateral air




Pompa lumpur, scrapper, pompa

scum


bertulang

Tabel 2-4 Komponen-komponen Bangunan Stabilisasi Cairan


Kolam anaerobik Dinding: tekanan lateral air




Pompa lumpur


bertulang.

Anaerobic baffled

reactor





Pompa lumpur


bertulang atau fiber glass

(pabrikan).

Upflow anaerobic

sludge blanket




luar), gaya uplift, Pompa lumpur


bertulang atau baja/fiber glass

(pabrikan).

Anaerobic biofilter Dinding: tekanan lateral air





(pabrikan). Dilengkapi dengan

11


luar), gaya uplift, berat media

filter

Pompa lumpur

kerikil atau bola plastik sebagai

media filternya.

Kolam aerasi Dinding: tekanan lateral air




Aerator, pompa resirkulasi,

lumpur

Dinding kolam terbuat dari

konstruksi beton bertulang atau

pasangan batu kali. Dilengkapi

dengan aerator.

Kolam lumpur aktif Dinding: tekanan lateral air




Aerator, pompa resirkulasi,

lumpur.


bertulang. Dilengkapi dengan

aerator.

Aerobic Biofilter Dinding: tekanan lateral air



luar), gaya uplift, berat media

filter.



(pabrikan). Dilengkapi dengan

kerikil sebagai media filternya.

Oxidation ditch Dinding: tekanan lateral air



luar), gaya uplift, beban aerator.


bertulang. Dilengkapi dengan

aerator.

Kolam fakultatif Dinding: tekanan lateral air



luar), gaya uplift.

Kolam fakultatif dan anaerobik

terbuat dari konstruksi beton

bertulang, sedangkan dinding

kolam maturasi terbuat dari

beton bertulang atau pasangan

batu kali.

Tabel 2-5 Komponen-komponen Bangunan Stabilisasi Padatan (Tahap 2)


Bak pengering

lumpur (sludge

drying bed)




tanah (sisi luar), gaya uplift, berat

pompa.

Sludge drying bed terbuat dari

beton bertulang atau pasangan

batu bata pada dinding.

12

Bangunan Penerima Lumpur Tinja

a. Bak Penerima Bak Penerima terbuat dari konstruksi beton bertulang. Bak Penerima dapat

dilengkapi dengan pompa yang berfungsi untuk memompakan air limbah domestik

ke bangunan pengolahan selanjutnya. Analisis struktur dapat dilakukan berdasarkan

Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen Hingga dan Bab 4.4.4 tentang PCA Rectangular

untuk perhitungan simplifikasi, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang

menggunakan metode desain pada Bab 4.4.1 yang membahas terkait LRFD dan

mengacu pada SNI 2847:2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan

Gedung.

Secara geoteknik, berikut hal-hal yang perlu diperhatikan untuk konstruksi bak

penerima.

- Penyelidikan tanah yang dilakukan adalah sondir/cone penetration test (CPT)

atau uji penetrasi standar/standard penetration test (SPT) dengan jumlah titik

penyelidikan minimal 3 titik.

- Galian yang dilakukan adalah galian terbuka dengan lebar dan kedalaman galian

bergantung dimensi sumur yang direncanakan. Penggalian harus dilakukan

secara bertahap dengan memperhatikan kondisi tanah galian. Galian dapat

diperkuat dengan dinding penahan tanah untuk menghindari kelongsoran.

- Jika muka air tanah tinggi maka perlu dilakukan dewatering untuk menurunkan

muka air tanah agar tidak menggangu pelaksanaan pekerjaan konstruksi.

- Apabila dasar galian merupakan tanah yang tidak kompeten (lunak, ekspansif)

maka perlu dilakukan pengupasan tanah dan diganti dengan material yang

sesuai. Kedalaman pengupasan disesuaikan dengan daya dukung tanah yang

dibutuhkan untuk memikul beban bak. Jika tanah tidak kompeten lebih dari 3 m

dan tidak mampu menopang beban sumur, maka perlu dilakukan perbaikan

tanah yang disesuaikan dengan jenis tanah tersebut.

- Dalam perencanaan bak penerima perlu dipertimbangkan gaya angkat ke atas

akibat beban uplift yang lebih besar dari beban struktur di atasnya.

- Pengurugan dilakukan di sekeliling bangunan dan dipadatkan.

Bangunan Pre-treatment

a. Saringan sampah

Saringan sampah (bar screen) terbuat dari baja anti karat (stainless steel),

berbentuk batangan dan disusun sejajar yang diperkuat dengan pengaku. Saringan

sampah dipasang pada bagian inlet sumur pengumpul dengan tahapan sebagai

berikut:

i. Pembuatan rumah/dudukan saringan pada dinding bangunan inlet, dibuat dari

baja U-Canal anti karat diperkuat dengan jangkar.

ii. Pemasangan bar screen dilengkapi dengan pemasangan katrol (gantry dan

derek). Pemasangan saringan sampah dibuat dengan kemiringan 45-85o

terhadap horizontal.

13

iii. Pastikan saringan dapat diangkat dan dipasang kembali.

Gambar 2-2 Contoh Potongan Saringan Sampah

Secara geoteknik, berikut hal-hal yang perlu diperhatikan untuk konstruksi bar

screen.

- Penyelidikan tanah yang dilakukan adalah sondir atau SPT dengan jumlah titik







muka air tanah agar tidak menggangu pekerjaan konstruksi.







- Dalam perencanaan bar screen perlu dipertimbangkan gaya angkat ke atas


b. Bak penangkap pasir Bak penangkap pasir (grit chamber) terbuat dari konstruksi beton bertulang.

Analisis struktur dapat dilakukan berdasarkan Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen

Hingga dan Bab 4.4.4 tentang PCA Rectangular untuk perhitungan simplifikasi,

sedangkan untuk desain struktur beton bertulang menggunakan metode desain pada

14

Bab 4.4.1 yang membahas terkait LRFD dan mengacu pada SNI 2847:2013 tentang

Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung.


penangkap pasir.















- Dalam perencanaan bak penangkap pasir perlu dipertimbangkan gaya angkat ke

atas akibat beban uplift yang lebih besar dari beban struktur di atasnya.

c. Bak ekualisasi

Struktur bangunan ini menggunakan beton bertulang. Analisis struktur dapat

dilakukan berdasarkan Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen Hingga untuk bangunan

kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang menggunakan metode

desain pada Bab 4.4.1 yang membahas terkait LRFD dan mengacu pada SNI

2847:2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung.

d. Bak penangkap lemak






Bangunan Pemekatan dan Stabilisasi Lumpur

a. Gravity thickener Struktur unit gravity thickener menggunakan beton bertulang. Analisis struktur

dapat dilakukan berdasarkan Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen Hingga untuk

bangunan kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang

menggunakan metode desain pada Bab 4.4.1 yang membahas terkait LRFD yang

15


Gedung.

b. Stabilisasi lumpur Struktur unit stabilisai lumpur menggunakan beton bertulang. Analisis struktur

dapat dilakukan berdasarkan Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen Hingga untuk

bangunan kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang



Gedung.

c. Bak pengendapan Bak pengendapan terbuat dari konstruksi beton bertulang. Analisis struktur dapat






pengendapan.




bergantung dimensi bak yang direncanakan. Penggalian harus dilakukan secara

bertahap dengan memperhatikan kondisi tanah galian. Galian dapat diperkuat

dengan dinding penahan tanah untuk menghindari kelongsoran.




maka perlu dilakukan pengupasan tanah dan diganti dengan material yang sesuai.

Kedalaman pengupasan disesuaikan dengan daya dukung tanah yang dibutuhkan

untuk memikul beban bak. Jika tanah tidak kompeten lebih dari 3 m dan tidak

mampu menopang beban sumur, maka perlu dilakukan perbaikan tanah yang

disesuaikan dengan jenis tanah tersebut.

- Dalam perencanaan bak pengendapan perlu dipertimbangkan gaya angkat ke atas


Bangunan Stabilisasi Cairan

Sistem unit stabilisasi cairan terdiri dari instalasi pengolahan air limbah domestik

parbikan (sistem paket) dan instalasi pengolahan air limbah domestik sistem kolam.

Secara geoteknik, berikut hal-hal yang perlu diperhatikan untuk konstruksi komponen

pengolahan biologis.



16


bergantung dimensi sumur yang direncanakan. Penggalian harus dilakukan secara

bertahap dengan memperhatikan kondisi tanah galian. Galian dapat diperkuat

dengan dinding penahan tanah untuk menghindari kelongsoran.



- Apabila dasar galian merupakan tanah yang tidak kompeten (lunak, ekspansif) maka

perlu dilakukan pengupasan tanah dan diganti dengan material yang sesuai.

Kedalaman pengupasan disesuaikan dengan daya dukung tanah yang dibutuhkan

untuk memikul beban bak. Jika tanah tidak kompeten lebih dari 2 m dan tidak mampu

menopang beban sumur, maka perlu dilakukan perkuatan dan perbaikan tanah yang

disesuaikan dengan jenis tanah tersebut.

- Dalam perencanaan sumur pengumpul perlu dipertimbangkan gaya angkat ke atas


- Pengurugan dilakukan di sekeliling bangunan dan dipadatkan.

a. Kolam anaerobik Struktur bangunan ini menggunakan beton bertulang atau fiber glass (pabrikan).


Hingga untuk bangunan kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang



Gedung.

b. Anaerobic Baffled Reactor Struktur bangunan ini menggunakan beton bertulang atau fiber glass (pabrikan).


Hingga untuk bangunan kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang



Gedung. Untuk struktur yang terbuat dari fiber glass (pabrikan), kekuatan bisa

dievaluasi menggunakan metode ASD sesuai dengan batas tegangan izin ditentukan

dari material yang digunakan oleh pabrik.

c. Upflow Anaerobic Sludge Blanket Struktur bangunan ini menggunakan beton bertulang, baja atau fiber glass

(pabrikan). Analisis struktur dapat dilakukan berdasarkan Bab 4.4.2 tentang Metode

Elemen Hingga untuk bangunan kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton

bertulang menggunakan metode desain pada Bab 4.4.1 yang membahas terkait LRFD

yang mengacu pada SNI 2847:2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk

Bangunan Gedung. Untuk struktur yang terbuat dari fiber glass (pabrikan), kekuatan

bisa dievaluasi menggunakan metode ASD sesuai dengan batas tegangan izin

ditentukan dari material yang digunakan oleh pabrik.

17

d. Anaerobic biofilter Pengolahan ini dapat terbuat dari beton bertulang, baja atau fiber glass (pabrikan).

Unit ini dilengkapi dengan filter media berupa kerikil atau bola plastik. Analisis

struktur dapat dilakukan berdasarkan Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen Hingga

untuk bangunan kompleks, sedangkan untuk desain struktur beton bertulang



Gedung. Untuk tangki biofilter yang terbuat dari fiber glass (pabrikan), kekuatan bisa

dievaluasi menggunakan metode ASD sesuai dengan batas tegangan izin ditentukan

dari material yang digunakan oleh pabrik.

e. Kolam aerasi Dinding kolam aerasi dibuat dari konstruksi beton bertulang atau pasangan batu kali

sedangkan dasar kolam diberi lapisan lining sesuai dengan jenis tanah. Analisis




mengacu SNI 2847:2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan

Gedung.

f. Kolam lumpur aktif

Kolam lumpur aktif dibuat dari konstruksi beton bertulang. Analisis struktur dapat



desain pada Bab 4.4.1 yang membahas terkait LRFD dan mengacu SNI 2847:2013

tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung.

g. Aerobic biofilter Tangki biofilter terbuat dari beton bertulang atau fiber glass (pabrikan). Unit ini

dilengkapi dengan kerikil sebagai media filternya. Analisis struktur dapat dilakukan

Bab 4.4.2 tentang Metode Elemen Hingga untuk bangunan kompleks, sedangkan

untuk desain struktur beton bertulang menggunakan metode desain pada Bab 4.4.1

yang membahas terkait LRFD dan mengacu SNI 2847:2013 tentang Persyaratan

Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. Untuk tangki biofilter yang terbuat dari

fiber glass (pabrikan), kekuatan bisa dievaluasi menggunakan metode ASD sesuai

dengan batas tegangan izin ditentukan dari material yang digunakan oleh pabrik.

h. Oxidation ditch Oxidation ditch dibuat dari konstruksi beton bertulang. Analisis struktur dapat





18

i. Kolam fakultatif






Bangunan Stabilisasi Padatan

a. Sludge drying bed Struktur bangunan sludge drying bed menggunakan beton bertulang. Analisis




mengacu SNI 2847:2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan

Gedung.

19

3. Penyelidikan Tanah

Penyelidikan Tanah Lapangan

Penyelidikan tanah lapangan dibutuhkan untuk data perancangan pondasi

bangunan-bangunan, seperti bangunan gedung, dinding penahan tanah, bendungan,

jalan, dermaga dan lain-lain. Penyelidikan tanah lapangan bertujuan untuk:

a. mengetahui keadaan tanah dan stratifikasinya;

b. mendapatkan contoh tanah untuk diuji di laboratorium;

c. mengetahui tinggi muka air tanah;

d. mengetahui tingkat kepadatan dan konsistensi tanah; dan

e. mengetahui letak tanah keras.

Jumlah titik penyelidikan tanah minimum 3 titik untuk bangunan struktur kecil

serta jarak relatif penyelidikan tanah untuk pemasangan pipa/saluran antara 10–30 m.

Jumlah penyelidikan tanah dilakukan per 10 m apabila secara visual terdapat indikasi

variasi tanah yang cukup besar, misal di daerah perbatasan rawa dan perbukitan. Namun,

penyelidikan tanah juga dapat dilakukan per 30 m apabila variasi tanah di lokasi

diindikasikan tidak terlalu besar.

Tabel 3-1 berikut dapat digunakan untuk menentukan jumlah titik penyelidikan

tanah di lapangan berdasarkan luasan bangunan dari data tata letak bangunan

pengolahan lumpur tinja. Nilai yang disajikan adalah nilai minimum titik penyelidikan

tanah, jumlah tersebut bisa bertambah jika ahli geoteknik yang kompeten menyatakan

perlu ditambah.

Tabel 3-1 Jumlah Titik Penyelidikan Tanah

Luasan Bangunan

(m2)

Jumlah Titik Penyelidikan Tanah

Bor + SPT Sondir (CPT) Sampel Tak Terganggu (UDS)

A ≤ 625 1 2 1

625 < A ≤ 2.500 1 4 2

2.500 < A ≤

10.000 2 6

4

10.000 < A ≤

15.000 2 8

4

Sondir (CPT)

Bor + SPT

625 ≤ A ≤ 2500

A ≤ 625

Gambar 3-1 Skema Penetapan Jumlah Titik Penyelidikan Tanah

a. Sondir

20

Uji penetrasi konus/cone penetration test (CPT) atau umumnya dikenal dengan uji

sondir harus dilakukan sesuai dengan persyaratan yang ada dalam SNI 2827:2008

untuk CPT dan CPTu. Pengujian lapangan dengan alat sondir dilakukan untuk

mendapatkan parameter perlawanan penetrasi di lapangan. Parameter tersebut

berupa nilai perlawanan konus, perlawanan geser, angka banding geser dan geseran

total tanah yang dapat digunakan dalam perencanaan, serta perhitungan pondasi

suatu konstruksi.

Gambar 3-2 Contoh grafik hasil pembacaan sondir

Rasio friksi (%) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

FR = fs

qc x 100

Total friksi dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:

TFd = ΣFdi + ΣFdi+1

di mana: FR = rasio friksi (%)

fs = tahanan geser (kg/cm2)

= qf.Ac/As

qc = perlawanan konus (kg/cm2)

TFd = total friksi per satuan kedalaman (kg/cm)

Fd = friksi per kedalaman 20 m (kg/cm2)

21

Sebagai referensi dari Terzaghi dan Peek, korelasi nilai qc (CPT) dengan N-SPT untuk

tanah lempung = 2,5 N-SPT dan untuk tanah pasir = 4 N-SPT ditampilkan pada

Gambar 3-3.

Gambar 3-3 Contoh Grafik Korelasi Nilai qc (CPT) dan N-SPT

Pada tabel perhitungan sondir terdapat kolom estimasi jenis tanah. Jenis tanah

diprediksikan berdasarkan angka rasio (FR). Pengklasifikasian ini bermacam-

macam tergantung dari hasil penyelidikan tanah yang dilakukan. Penggunaan

klasifikasi ini dapat menggunakan grafik korelasi cone reistance (qc) dan angka rasio

(FR) disarankan oleh Meigh (1987), ditampilkan pada Gambar 3-4 di bawah ini.

Gambar 3-4 Contoh Grafik Korelasi Cone Resistance dan Friction Ration

Sumber: Meigh, 1987

b. Bor tangan

22

Bor tangan (hand boring) atau bor dangkal biasanya tidak menggunakan mesin

untuk menggerakan mata bor. Bor tangan menggunakan berbagai macam bor tanah

(auger) pada ujung bagian bawah setang bor. Bagian atas dari rangkaian setang bor

ini mempunyai tangkai (handle) yang dipakai untuk memutar alat tersebut. Bor

tangan dapat pula dilengkapi tripod (kaki tiga) dengan katrol dan tali yang dipakai

untuk mencabut kembali setang-setang dan auger dari lubang bor. Pengeboran

tangan yang dilengkapi dengan tripod memungkinkan pengeboran mencapai

kedalaman hingga 15 m, sedangkan jika tidak dilengkapi dengan tripod pengeboran

tangan hanya mampu mencapai kedalamaan 8–10 m. Bor tangan hanya dapat

dilakukan pada material yang cukup lunak, terutama pada lempung lunak (soft clay)

sampai lempung kaku (firm clay).

c. Bor mesin

Bor mesin atau bor dalam adalah pekerjaan bor menggunakan mesin yang dapat

mencapai kedalaman 60 m. Pengeboran dengan mesin dapat dilakukan melalui

beberapa metode, yaitu rotary drilling, percussion drilling, dan wash drilling.

d. Bor dalam dan SPT

Bor dalam dilakukan bersamaan dengan uji penetrasi standar/standard penetration

test (SPT) untuk mengetahui perlawanan dinamik tanah dan juga pengambilan

contoh terganggu dengan teknik penumbukan. SPT bertujuan untuk menentukan

tahanan tanah pada dasar lubang bor terhadap penetrasi dinamis dari split barrel

sampler (konus padat) dan memperoleh contoh tanah terganggu untuk tujuan

identifikasi tanah. Hasil SPT digunakan untuk menentukan sifat deformasi tanah

berbutir kasar dan jenis tanah lainnya SPT harus dilakukan sesuai dengan SNI 4153-

2008.

Pada Gambar 3-5 ditampilkan contoh pembacaan hasil pengeboran (boring log) yang

menunjukan posisi muka air tanah, deskripsi tanah, dan nilai N-SPT. Laporan hasil

pengeboran tanah harus dibuat jelas dan tepat. Semua hasil-hasil pengeboran dicatat

dalam laporan hasil pengeboran, yang berisi antara lain:

1) kedalaman lapisan tanah;

2) elevasi permukaan titik bor, lapisan tanah, dan muka air tanah;

3) simbol jenis tanah secara grafis;

4) deskripsi tanah;

5) posisi dan kedalaman pengambilan contoh (disebutkan kondisi contoh

terganggu atau tak terganggu); dan

6) nama proyek, lokasi, tanggal, dan nama penanggung jawab pekerjaan

pengeboran.

Penggambaran profil lapisan tanah disajikan dalam bentuk simbol-simbol yang

digambarkan secara vertikal. Kebanyakan tanah terdiri dari beberapa campuran dari

jenis tanah, seperti lempung berlapis, lanau berlapis, lanau berpasir, kerikil berlanau,

dan sebagainya.

23

Gambar 3-5 Contoh Hasil Pengeboran (Boring Log)

24

Penyelidikan Tanah Laboratorium

Pengujian tanah di laboratorium dilakukan terhadap semua contoh tanah yang

diperoleh dari lapangan, berupa contoh tanah terganggu dan tidak terganggu. Pengujian-

pengujian yang dilakukan bertujuan untuk memperoleh data dan informasi parameter

sifat fisik maupun sifat mekanika tanah, selanjutnya parameter-parameter tersebut akan

digunakan sebagai bahan analisis dan pertimbangan dalam perencanaan dan desain

pondasi, penurunan dan kapasitas daya dukung tanah, stabilitas lereng, dan perbaikan

tanah. Berikut ini adalah tabel standar yang digunakan dalam pengujian sifat-sifat indeks

tanah:

Tabel 3-2 Standar untuk Pengujian Laboratorium

Tipe Pengujian Standar Uji

Sifat-Sifat Indeks Tanah:

1. Kadar air tanah

2. Berat jenis tanah

3. Analisa ukuran butiran

4. Batas konsistensi Atterberg

- Batas plastis

- Batas cair

- Batas susut

SNI 1965:2008

SNI 1964:2008

SNI 3423:2008

SNI 1966:2008

SNI 1967:2008

SNI 3422:2008

ASTM D 2216

ASTM D 854

ASTM D 422

ASTM D 4318

ASTM D 4318

ASTM D 4318

Tipe Pengujian Standar Uji

Sifat Mekanis Tanah:

1. Triaksial UU

2. Triaksial CU

3. Uji geser langsung

4. Uji konsolidasi/oedometer

SNI 4813:2015

SNI 2455:2015

SNI 4813:2015

SNI 2812:1992

ASTM D 2850

ASTM D 4767

ASTM D 3080

ASTM D 2435

Sifat-Sifat Indeks Tanah

Sifat tanah dalam keadaan asli yang digunakan untuk menentukan jenis tanah

dengan menggunakan metode klasifikasi tanah. Terdapat beberapa metode klasifikasi

tanah yang dapat digunakan untuk menentukan jenis tanah dan karakteristiknya,

diantaranya yaitu: metode USCS (Unified Soil Classification System), USDA, AASHTO

(American Association of State Highway and Transportting Official), dan lain sebagainya.

Untuk semua pengujian klasifikasi tanah, perlu diperhatikan pemilihan suhu oven untuk

pengeringan karena dapat mengakibatkan efek yang tidak baik pada nilai uji tanah yang

didapatkan jika suhu terlalu tinggi.

a. Pengujian kadar air tanah (moisture content test)

Pengujian kadar air harus memenuhi persyaratan berikut:

(1) pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kandungan air yang terdapat di dalam

pori-pori benda uji tanah. Prinsipnya adalah kadar air tanah dapat ditentukan

dari perbandingan antara berat air yang terkandung dalam pori-pori butir tanah

dengan berat butir tanah itu sendiri setelah dikeringkan pada kondisi standar;

25

(2) tata cara pengujian kadar air harus mengacu pada SNI 1965:2008; dan

(3) pemilihan benda uji tanah harus mengacu pada SNI 1965:2008.

Hasil pengujian kadar air dievaluasi dengan memperhatikan beberapa persyaratan

berikut:

(1) perlu dipertimbangkan (jika relevan) tanah yang mengandung kadar organik

sangat tinggi, gypsum dalam cukup besar, dan tanah yang air porinya

mengandung bahan padat terlarut serta tanah dengan pori-pori yang berdekatan

dan terisi air;

(2) perlu dilakukan pemeriksaan sejauh mana kadar air di laboratorium mewakili

kadar air di lapangan. Pengaruh metode pengambilan, pengiriman dan

penanganan contoh, persiapan benda uji serta lingkungan laboratorium juga

harus dipertimbangkan dalam penilaian; dan

(3) untuk tanah yang dimaksud pada butir (1), suhu pengeringan sekitar 50o C,

namun hasil yang diperoleh harus dipertimbangakan dengan hati-hati.

b. Penentuan berat jenis tanah

Penentuan berat jenis tanah harus memenuhi beberapa persyaratan di bawah ini:

(1) penentuan berat jenis tanah bertujuan untuk menentukan berat volume total

massa tanah, termasuk kandungan cairan atau gas di dalamnya;

(2) tata cara pengujian berat jenis tanah harus mengacu pada SNI 1964:2008;

(3) berat jenis tanah dilakukan terhadap benda uji basah atau benda uji kering oven

yang mengacu pada SNI 1964:2008; dan

(4) hasil penentuan berat jenis tanah harus mempertimbangkan hal-hal berikut:

- Kemungkinan adanya gangguan contoh tanah.

- Pengambilan contoh tanah dengan cara khusus, uji laboratorium untuk berat

jenis tanah berbutir kasar umumnya hanya berupa perkiraan.

- Berat jenis tanah dapat digunakan dalam menentukan gaya-gaya desain yang

diperoleh dari tanah dan hasil pengolahan dari uji laboratorium lainnya.

- Berat jenis tanah juga dapat digunakan untuk mengevaluasi karakteristik

tanah lainnya, misal dengan kadar air dan perhitungan kepadatan tanah

kering.

c. Analisis ukuran butiran Analisis ukuran butiran harus memenuhi persyaratan-persyaratan di bawah ini:

(1) Analisis ukuran butiran bertujuan untuk mendapatkan persentase massa

rentang ukuran butiran yang terpisah yang ditemukan di dalam tanah.

(2) Tata cara analisis ukuran butiran harus mengacu pada SNI 3423:2008.

(3) Prosedur cara uji adalah cara uji analisis hidrometer dan analisis saringan.

(4) Pemilihan benda uji untuk analisis ukuran butir harus dijaga sesuai

dengan SNI 03-1975-1990, untuk penyiapan contoh tanah kering terganggu dan

contoh tanah agregatuntuk pengujian, atau AASHTO T 146 dalam penyiapan

26

contoh tanah basah terganggu untuk pengujian. Bagian yang dapat mewakili

pemilihan contoh kering udara untuk pengujian harus ditimbang.

d. Penentuan batas konsistensi Atterberg

Penentuan batas konsistensi Atterberg harus memenuhi persyaratan-persyaratan

berikut:

(1) Batas-batas konsistensi digunakan untuk menentukan karakteristik perilaku

tanah lempung dan lanau ketika kadar air berubah. Klasifikasi lempung dan

lanau didasarkan pada batas konsistensi.

(2) Batas-batas konsistensi Atterberg terdiri dari batas cair, batas plastik, dan batas

susut. Tata cara pengujiannya harus mengacu pada:

- SNI 1967:2008 untuk batas cair

- SNI 1966:2008 untuk batas plastis

- SNI 3422:2008 untuk batas susut

e. Klasifikasi tanah berdasarkan USCS (Unified Soil Classification System) Dalam sistem klasifikasi ini, percobaan laboratorium yang dipakai adalah analisa

ukuran butir dan batas-batas Atterberg. sistem ini telah digunakan secara luas oleh

ahli teknik. Secara garis besar Sistem Klasifikasi Unified membagi tanah dalam dua

kelompok besar, yaitu :

(1) Tanah berbutir halus (fine grained soil), yaitu tanah di mana lebih besar dari 50%

berat total dari contoh tanah lolos saringan No. 200. Simbol untuk kelompok ini

yaitu :

M untuk lanau (silt)

C untuk lempung anorganik (clay)

O untuk lempung organik dan lanau organik

Pt untuk tanah gambut (peat)

(2) Tanah berbutir kasar (coarse grained soil), yaitu kerikil dan pasir di mana kurang

dari 50% berat total contoh tanah lolos saringan No. 200. Simbol dari kelompok

ini yaitu :

G untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil

S untuk pasir (sand) atau tanah berpasir

Simbol-simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi USC adalah :

W = well graded (tanah dengan gradasi baik)

P = poorly graded (tanah dengan gradasi buruk)

L = low plasticity (plastisitas rendah, LL<50)

H = high plasticity (plastisitas tinggi, LL>50)

Tanah berbutir kasar ditandai dengan simbol-simbol kelompok seperti GW, GP, GM,

GC, SW, SP, SM, dan SC. Untuk klasifikasi yang benar faktor-faktor berikut ini perlu

diperhatikan :

(1) Persentase butiran yang lolos saringan No. 200 (fraksi halus)

27

(2) Persentase butiran yang lolos saringan No. 40 (fraksi kasar)

(3) Koefisien keseragaman (Cu) dan koefisien gradasi (Cc) untuk tanah di mana 0-

12% lolos saringan No. 200

(4) Batas cair dan indeks plastisitas bagian tanah yang lolos saringan No. 40 (untuk

tanah di mana 5% atau lebih lolos saringan No. 200)

Bilamana persentase butiran yang lolos saringan No. 200 adalah 5% sampai dengan

12% simbol ganda seperti GW-GM, GP-GM, GW-GC, SW-SM, SW-SC, SP-SM, dan SP-SC

diperlukan. Klasifikasi tanah berbutir halus dengan simbol ML, CL, OL, MH, CH, dan

OH didapat dengan cara menggambar batas cair dan indeks plastisitas tanah yang

bersangkutan pada bagan plastisitas. Sistem klasifikasi Unified diberikan dalam

Tabel 3-2.

Tabel 3-3 Sistem Klasifikasi Tanah Unified

Divisi Utama Simbol

Kelompok Nama Umum

TA

NA

H B

ER

BU

TIR

KA

SAR

L

ebih

da

ri s

eten

gah

mat

eria

lnya

le

bih

kas

ar d

ari s

arin

g N

o. 2

00

Ker

ikil

L

ebih

dar

i set

enga

h f

rak

si k

asar

ny

a le

bih

kas

ar d

ari s

arin

gan

No

. 4

Ker

ikil

ber

sih

(h

anya

k

erik

il)

GW Kerikil bergradasi baik dan campuran kerikil pasir, sedikit, atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

GP Kerikil bergradasi buruk dan campuran kerikil pasir, sedikit, atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

Ker

ikil

den

gan

b

ahan

GM Kerikil berlanau, campuran kerikil-pasir-lanau

GC Kerikil berlempung, campuran kerikil-pasir-lanau

28

PA

SIR

L

ebih

dar

i set

enga

h f

rak

si

kas

arn

ya

leb

ih k

asar

dar

i sa

rin

gan

No

. 4

Pas

ir b

ersi

h (

han

ya

ker

ikil

)

SW Pasir bergradasi-baik, pasir berkerikil, sedikit, atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

SP Pasir bergradasi-buruk, pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

Ker

ikil

d

enga

n

bah

an SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau

SC Pasir lempung, campuran pasir-lempung

Tan

ah b

erb

uti

r h

alu

s L

ebih

dar

i set

enga

h m

ater

ialn

ya le

bih

hal

us

dar

i sar

inga

n N

o. 2

00

LA

NA

U D

AN

LE

MP

UN

G

Bat

as c

air

ku

ran

g d

ari 5

0

ML Lanau anorganik, pasir halus sekali, serbuk batuan, pasir halus berlanau atau lempung

CL Lempung anorganik dengan plastisitas rendah dengan sedang lempung berkerikil, lempung berpasir, lempung berlanau, lempung kurus

OL Lanau organik dan lempung berlanau organik dengan plastisitas rendah

Bat

as c

air

leb

ih d

ari 5

0

MH Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae, lanau yang elastis

CH Lempung organik dengan plastisitas tinggi. Lempung gemuk.

OH Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai dengan tinggi

Tanah-tanah dengan kandungan organik tinggi

PT Peat (gambut), muck, dan tanah-tanah lain dengan kandungan organik tinggi

Sumber: Hardiyatmo, H.C, 2012

f. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO

Sistem ini mengklasifikasikan tanah ke dalam tujuh kelompok besar yaitu A-1 sampai

A-7. Tanah yang diklasifikasikan ke dalam A-1, A-2 dan A-3 adalah tanah berbutir di

mana 35% atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos saringan No. 200

sedangkan yang lebih dari 35% butirannya lolos saringan No. 200 diklasifikasikan ke

dalam kelompok A-4, A-5, A-6 dan A-7. Kelompok A-4 sampai A-7 merupakan butiran

yang sebagian besar merupakan lanau atau lempung. Sistem klasifikasi ini

didasarkan pada kriteria pengujian sebagai berikut:

1) Ukuran butiran

Kerikil adalah bagian tanah lolos saringan 75 mm (3 in), tertahan saringan

No. 10.

Pasir adalah bagian tanah lolos saringan 2 mm (No. 10),tertahan saringan

No. 200.

29

Lanau dan Lempung adalah agian tanah yang lolos saringan No. 200.

2) Plastisitas: disebut berlanau apabila bagian-bagian yang halus dari tanah

mempunyai Indeks Plastisitas sebesar 10 atau kurang. Disebut berlempung

dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai Indeks

Plastisitas sebesar 11 atau lebih.

3) Apabila batuan berukuran lebih besar dari 75 mm ditemukan di dalam contoh

tanah yang akan ditentukan sistem klasifikasinya, maka batuan tersebut harus

dikeluarkan terlebih dahulu dan persentase batuan yang dikeluarkan tersebut

dicatat.

Sistem klasifikasi tanah AASHTO disajikan dalam Tabel 3-3 berikut.

Tabel 3-4 Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO

Catatan: Indeks Plastisitas untuk Sub Kelompok A-7-5 < LL – 30

Indeks Plastisitas untuk Sub Kelompok A-7-6 > LL – 30

Sumber: Bowles, 1991

30

Grafik batas-batas Atterberg digunakan untuk pengklasifikasian tanah subkelompok A-4,

A-5, A-6, dan A-7 sehingga terlihat lebih mudah dalam membaca jenis suatu tanah

tergolong dalam subkelompok mana dari Sistem Klasifikasi AASHTO. Untuk membaca

grafik ini hanya perlu diketahui nilai Indeks Plastisitas dan Batas Cair dari pengujian

batas konsistensi tanah.

Gambar 3-6 Grafik Batas-batas Atterberg

Sumber: Hardiyatmo, H.C, 2012

Sifat Mekanis Tanah

a. Kuat geser tanah (shear strength)

Uji kuat geser tanah bertujuan untuk menentukan parameter kuat geser tak

terdrainase. Uji kekuatan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

(1) Uji triaksial tak terkonsolidasi tak terdrainase (triaksial UU)

(2) Uji triaksial terkonsolidasi tak terdrainase (triaksial CU)

(3) Uji geser langsung (direct shear)

Uji kekuatan tanah harus memenuhi ketentuan sebagai berikut:

(1) Untuk penentuan kuat geser dari tanah lempung, lumpur, dan tanah organik,

harus digunakan contoh tanah terganggu. Sedangkan untuk beberapa jenis

tanah dengan tujuan tertentu, pengujian dapat dilakukan pada benda uji yang

dilarutkan atau berupa remasan tanah.

(2) Untuk lanau kasar dan pasir, benda uji dapat dipadatkan kembali atau

dilarutkan. Metode persiapan perlu dipilih dengan cermat untuk

menghasilkan struktur dan kepadatan tanah yang sedekat mungkin dengan

perancangannya.

(3) Untuk benda uji yang dipadatkan kembali atau dilarutkan, komposisi,

kepadatan dan kadar air benda uji yang relevan dengan kondisi lapangan

serta metode persiapan benda uji harus ditentukan.

b. Uji Triaksial Tak Terkonsolidasi Tak Terdrainase (Triaksial UU)

31

Pengujian triaksial UU harus memenuhi persyaratan-persyaratan di bawah ini:

1) Pengujian triaksial adalah pengujian benda uji tanah kohesif berbentuk silinder

yang dibungkus karet kedap air yang diberi tekanan ke semua arah dan diberi

tekanan aksial sampai terjadi kelongsoran.

2) Kelongsoran adalah suatu keadaan tegangan deviator maksimum telah tercapai

atau keadaan tegangan deviator yang telah mencapai 15% regangan aksial,

tergantung mana yang tercapai terlebih dahulu.

3) Contoh uji sebanyak minimal 3 contoh, mempunyai diameter minimal 30 mm,

tinggi antara 2–2,5 kali diameter contoh uji.

4) Pengujian triaksial UU harus merujuk pada SNI 4813:2015.

c. Uji triaksial terkonsolidasi tak terdrainase (Triaksial CU)

Pengujian triaksial CU harus memenuhi ketentuan di bawah ini:

1) Pengujian triaksial terkonsolidasi harus merujuk pada SNI 2455:2015.

2) Pengujian harus dilakukan pada benda uji terganggu.

3) Evaluasi dan penggunaan hasil pengujian harus memperhitungkan hal-hal

berikut:

Kuat geser tak terdrainase, parameter tekanan air pori dan hubungan

tegangan-regangan dipengaruhi oleh gangguan contoh tanah yang lebih

besar daripada parameter kekuatan terdrainase.

Tergantung pada jenis pengujiannya, dapat diperoleh kuat geser terdrainase

atau tak terdrainase dari tanah. Dengan demikian, nilainya adalah sudut

geser dalam efektif (ϕ’) dan kohesi efektif (c’), atau kekuatan geser tak

terdrainase (cu). Nilai- nilai tersebut dapat digunakan pada analisis

stabilitas terdrainase maupun tak terdrainase.

d. Uji geser langsung (direct shear)

Pengujian geser langsung harus sesuai dengan ketentuan di bawah ini:

1) Uji geser langsung bertujuan untuk memperoleh parameter kuat geser tanah

terganggu atau tanah tidak terganggu yang terkonsolidasi, dan diuji geser

dengan diberi kesempatan berdrainase dan kecepatan pergeseran/deformasi

tetap.

2) Tata cara pengujian geser langsung harus mengacu pada SNI 2813:2008.

3) Nilai yang diperoleh dari hasil pengujian sudut geser dalam efektif dan kohesi

efektif serta nilai-nilai tersebut dapat digunakan di dalam analisis stabilitas dan

penurunan.

e. Uji Konsolidasi (Oedometer)

Parameter-parameter yang dibutuhkan pada persamaan yang diuraikan di atas

diperoleh dari hasil uji laboratorium Oedometer seperti yang diterangkan di bawah

ini:

32

1) Pengujian konsolidasi/ kompresibilitas oedometer untuk menentukan

kompresi, konsolidasi, dan karakteristik pengembangan tanah.

2) Pengujian ini harus merujuk pada SNI 03-2812-1992.

3) Evaluasi dan penggunaan hasil pengujian oedometer harus memperhatikan hal-

hal berikut:

Hasil pengujian oedometer dapat digunakan untuk memperkirakan

tegangan leleh (tekanan pra konsolidasi) untuk tanah lempung, tanah

organik, dan tanah lanauan.

Perlu diperhitungkan bahwa tekanan pra konsolidasi yang ditentukan dari

uji oedometer dapat sangat dipengaruhi oleh gangguan contoh.

Nilai-nilai yang paling umum untuk mengkarakterisasi kompresibilitas

adalah modulus oedometer (Eoed), koefisien kompresibilitas (mv), indeks

kompresi (Cc), dan tekanan pra-konsolidasi (σ’p).

Penurunan akibat rangkak (creep) dapat dihitung dengan menggunakan

koefisien kompresi sekunder (Cα).

Koefisien konsolidasi (Cv) dapat diperoleh dengan menggunakan teori

konsolidasi satu dimensi.

Setiap parameter hasil uji oedometer dapat digunakan untuk analisis

sederhana penurunan pondasi telapak.

Nilai t90 dapat ditentukan dengan menggunakan grafik dial reading terhadap

akar waktu diperlihatkan pada Gambar 3-7 dan penentuan nilai Cc ditunjukkan

pada Gambar 3-8.

Gambar 3-7 Grafik Dial Reading Versus t0.5

Sumber: Pedoman Praktikum Mektan, ITB

33

Gambar 3-8 Penentuan Nilai Cc Sumber: Pedoman Praktikum Mektan, ITB

34

4. Analisis dan Desain Struktur Bangunan dan Perpipaan

Material bangunan

Semen

Semen adalah bahan berbutir halus hasil gilingan dari kapur dan sebagainya yang

mempunyai sifat pengikat. Jenis semen yang digunakan harus sesuai dengan kebutuhan

dan kondisi di lapangan. Perencana harus menentukan tipe semen yang sesuai dengan

peruntukan struktur yang direncanakan. Beberapa tipe dan karakteristik semen yang

umum digunakan sebagai berikut:

a. Tipe I (Ordinary Portland Cement)

Semen Portland tipe I merupakan semen yang digunakan untuk pekerjaan konstruksi

umum.

b. Tipe II (Modified Cement)

Semen Portland Tipe II merupakan semen dengan resistansi terhadap sulfat tingkat

menengah dan menghasilkan panas hidrasi sedang. Semen jenis ini cocok digunakan

untuk daerah yang memiliki cuaca dengan suhu yang cukup tinggi.

c. Tipe III (Rapid-Hardening Portland Cement)

Semen Portland Tipe III merupakan semen yang mampu mencapai kekuatan di masa-

masa awal. Biasa digunakan pada jalan layang dan landasan lapangan udara.

d. Tipe IV (Low-Heat Portland Cement)

Semen Portland Tipe IV merupakan semen dengan panas hidrasi yang rendah

sehingga peningkatan kekuatan lebih lama dibandingkan dengan semen tipe lainnya,

tanpa mempengaruhi kekuatan akhir. Biasanya digunakan untuk turap penahan

tanah, bendungan besar, dan struktur-struktur masif (mass concrete).

e. Tipe V (Sulphate-Resisting Cement)

Semen Portland Tipe V merupakan semen yang cocok digunakan untuk lingkungan

dengan kadar sulfat yang cukup tinggi.

Jumlah kandungan Alkali (Na2O + 0,658 K2O) dari semen yang ditentukan berdasarkan

ASTM C150-94 tidak boleh melebihi 0,60% dari beratnya, kecuali jika disetujui lain sesuai

dengan persyaratan. Jika disetujui dengan menggunakan semen yang mempunyai

kandungan alkali melebihi batasan maksimum ini, maka harus dipertimbangkan usulan

agregat yang tidak reaktif terhadap alkali ini.

Agregat

Agregat adalah bahan berbutir, seperti kerikil, batu pecah, pasir, yang digunakan

bersama media pengikat untuk membentuk beton. Agregat terdiri atas dua jenis yaitu

agregat kasar dan agregat halus. Secara umum agregat yang digunakan harus memenuhi

kriteria berikut ini:

a. agregat halus dan kasar untuk semua mutu beton harus memenuhi Standar Industri

Indonesia SII-0052-80 atau harus memenuhi ketentuan ASTM C33-93;

b. agregat tersebut harus keras, kuat ,awet dan bersih tidak tercampur bahan-bahan

humus, arang, serpihan mika, bahan organik, alkali atau sampah dan lumpur yang

35

dapat mempengaruhi kekuatan dan keawetan dari beton, atau mempengaruhi

tulangan beton;

c. agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% sedang agregat kasar

tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1% (ditentukan terhadap berat kering).

Yang dimaksud dengan lumpur adalah bagian-bagian yang dapat melalui ayakan

0,060 mm. Apabila kadar lumpur lebih besar dari ketentuan yang di atas maka

agregat harus dicuci; dan

d. bila diperlukan, kontraktor harus melakukan tes Material Agregat dengan metode

Los Angeles dan Analisa Ayakan.

4.1.2.1 Agregat kasar

Agregat kasar adalah agregat yang ukurannya lebih besar dari 4,75 mm (ayakan

No. 4). Agregat kasar untuk beton harus terdiri dari butir-butir yang kasar, keras tidak

berpori dan berbentuk kubus atau bila terdapat butir-butir yang pipih jumlahnya tidak

boleh melampaui 20% dari jumlah berat seluruhnya, serta harus bersih dari zat-zat

organis, zat-zat reaktif alkali atau substansi yang merusak beton.

Agregat kasar tidak boleh mengalami pembubukan hingga melebihi 50%

kehilangan berat menurut tes mesin Los Angeles ASTM C-131-55 sesuai SNI 2417:2008

tentang Cara Uji Keausan Agregat dengan Mesin Abrasi Los Angeles .

Ukuran maksimum nominal agregat kasar harus tidak melebihi:

a. 1/5 jarak terkecil antara sisi cetakan, ataupun

b. 1/3 ketebalan slab, ataupun

c. 3/4 jarak bersih minimum antara tulangan atau kawat, bundel tulangan.

4.1.2.2 Agregat halus

Agregat halus adalah agregat yang ukurannya lebih kecil dari 4,75 mm tetapi lebih

besar dari 0,75 mm (ayakan No. 200). Pasir merupakan agregat halus yang berasal dari

hasil disintegrasi dan abrasi batu.

Baja Tulangan dan Baja Struktural

Baja tulangan yang digunakan harus tulangan ulir untuk meningkatkan lekatan

antara tulangan dan beton. Tulangan polos boleh digunakan untuk tulangan spiral dan

prategang. Baja tulangan harus memenuhi persyaratan kuat leleh dengan karakteristik

sebagai berikut:

a. fy = 400 MPa (BJTD-40) untuk baja tulangan ulir.

b. U24

c. fy = 500 MPa untuk tulangan wire mesh.

Sementara itu, baja struktural yang digunakan harus memenuhi salah satu dari

spesifikasi berikut:

a. baja karbon: ASTM A36M

b. baja low-alloy berkekuatan tinggi: ASTM A242M

36

c. baja berkekuatan tinggi tinggi, low alloy, colombium-vanadium: ASTM A572 M

d. baja berkekuatan tinggi, low alloy, 345 MPa: ASTM A588M

e. bentuk-bentuk struktural: ASTM A992M

Air

Air yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi ASTM C1602M. Air

untuk kebutuhan campuran dan pemeliharaan beton tidak boleh mengandung bahan-

bahan yang merusak beton/baja tulangan. Apabila menemui keraguan dalam kualitas air

disarankan untuk memeriksakan air tersebut ke laboratorium pemeriksaan air bersih

(air minum), untuk mengetahui kadar kandungan bahan-bahan atau zat-zat dalam air

yang dapat merusak beton dan/atau baja tulangan.

Beberapa kandungan yang dapat memberikan efek negatif terhadap campuran

beton dan harus dihindari, antara lain:

a. alkali karbonat dan bikarbonat yang dapat mempengaruhi setting time dari beton;

b. klorida yang dapat menyebabkan korosi pada tulangan;

c. suflat yang dapat menyebabkan reaksi ekspansif dan penurunan performa beton;

d. bahan-bahan organik yang dapat menyebabkan turunnya kekuatan dan mutu beton;

e. minyak yang dapat menyebabkan turunnya kekuatan dan mutu beton; dan

f. berbagai macam elemen seperti seng, tembaga, timah, dan lain-lain yang dapat

menyebabkan penurunan mutu dan kekuatan beton.

Beton

Campuran beton harus diproporsikan sesuai kriteria teknis sehingga

menghasilkan kekuatan tekan rata-rata (f’cr), seperti yang disebutkan dalam Tabel 4-1.

Tabel 4-1 Kekuatan Tekan Rata-Rata Perlu, Bila Data Tersedia untuk

Menetapkan Deviasi Standar Benda Uji

Kekuatan tekan yang disyaratkan, MPa Kekuatan tekan rata-rata perlu, MPa

f’c ≤ 35

Gunakan nilai terbesar yang dihitung dari persamaan

berikut:

f’cr = f’c + 1,34 Ss

f’cr = f’c + 2,33 Ss – 3,5

f’c > 35

Gunakan nilai terbesar yang dihitung dari persamaan

berikut:

f’cr = f’c + 1,34 Ss

f’cr =0,9 f’c + 2,33 Ss

Di mana Ss adalah deviasi standar benda uji yang dimodifikasi, dengan ketentuan:

jika benda uji berjumlah 15, maka Ss diambil sebesar 1,16;

jika benda uji berjumlah 20, maka Ss diambil sebesar 1,08;

jika benda uji berjumlah 25, maka Ss diambil sebesar 1,03; dan

jika benda uji berjumlah lebih dari 30 atau lebih, maka Ss adalah 1,0.

37

Bilamana benda uji tidak memenuhi kurang dari 15, maka kuat tekan rata-rata

dihitung berdasarkan Tabel berikut:

Tabel 4-2 Kekuatan Tekan Rata-Rata Perlu Jika Data Tidak Tersedia

untuk Menetapkan Deviasi Standar Benda Uji

Kekuatan tekan yang disyaratkan, MPa Kekuatan tekan rata-rata perlu, MPa

f’c < 21 f’cr = f’c + 7,0

21 ≤ f’c ≤ 35 f’cr = f’c + 8,3

f’c > 35 f’cr =1,10 f’c + 5,0

Tingkat kekuatan suatu mutu beton individu memenuhi syarat apabila dua hal

berikut dipenuhi:

a. setiap nilai rata-rata aritmatika dari semua tiga uji kekuatan yang berurutan

mempunyai nilai yang sama atau lebih besar dari f’c.

b. tidak ada uji kekuatan di bawah f’c dengan lebih dari 3,5 MPa jika f’c sebesar 35 MPa

atau kurang; atau dengan lebih dari 0,10 f’c jika lebih dari 35 MPa.

Bila tidak tersedia catatan hasil uji lapangan yang dapat diterima untuk

mendokumentasikan kekuatan rata-rata perlu, maka proporsi beton yang diperoleh dari

campuran dapat diizinkan dengan syarat:

a. bahan yang digunakan harus sama dengan bahan untuk pekerjaan yang diusulkan;

b. campuran percobaan dengan rentang proporsi yang akan menghasilkan rentang

kekuatan tekan yang mencakup f’cr dan memnuhi persyaratan keawetan Pasal 4 SNI

2847:2013;

c. campuran percobaan harus mempunyai slump dalam rentang yang disyaratkan

untuk pekerjaan yang diusulkan;

d. untuk setiap campuran percobaan, paling sedikit dua silinder 150 kali 300 mm atau

tiga silinder 100 kali 200 mm harus dibuat dan dirawat sesuai dengan ASTM C192M.

Silinder harus diuji pada umur 28 hari atau pada umur uji yang ditetapkan untuk f’c;

dan

e. penentuan komposisi campuran beton yang diusulkan untuk pekerjaan harus

menggunakan campuran percobaan hasil uji kekuatan tekan yang sesuai dengan

umur uji yang ditetapkan.

Beton harus selalu dibuat dengan kelecakan (workability), konsistensi, dan

plastisitas yang sesuai untuk kondisi kerja. Kelecakan adalah ukuran seberapa mudah

atau sulitnya menempatkan, mengkonsolidasikan, dan menyelesaikan beton. Konsistensi

adalah kemampuan beton yang baru dicampur untuk mengalir. Plastisitas menentukan

kemudahan pencetakan beton. Untuk itu perlu dilakukan slump test. Slump test

dilaksanakan berdasarkan SNI 1972-2008 tentang Cara Uji Slump. Adapun rekomendasi

slump untuk berbagai tipe konstruksi dapat dilihat pada tabel 4-3. Sedangkan hubungan

antara rasio air – bahan sementisius dan kekuatan tekan beton dapat dilihat pada Tabel

4-4.

38

Tabel 4-3 Rekomendasi Slump untuk Berbagai Tipe Konstruksi

Konstruksi beton Slump , mm

Maksimum*) Minimum

Dinding pondasi dan pondasi telapak beton bertulang 75 25

Pondasi telapak, kaison dan dinding substruktur dengan beton

polos

75 25

Balok dan dinding beton bertulang 100 25

Kolom gedung 100 25

Pavement dan pelat 75 25

Mass concrete 75 25 *) dapat meningkat 25 mm untuk pemadatan menggunakan tangan (tidak menggunakan vibrator)

Sumber: Adaptasi dari ACI 211.1

Kekuatan berdasarkan pada silinder 28 hari dengan dirawat (curing) basah

ditentukan berdasarkan ASTM C31 (AASTHO T23). Hubungan antara kuat tekan dan

rasion air-bahan sementisius pada Tabel 4-4 menggunakan asumsi ukuran agregat

maksimum berkisar 19–25 mm. (Adaptasi dari ACI 211.1 dan ACI 211.3).

Untuk setiap campuran beton yang berbeda, baik dari segi aspek bahan yang

digunakan ataupun proporsi campurannya, harus dilakukan pengujian.

Tabel 4-4 Hubungan antara rasio air – bahan sementisius dan kekuatan tekan beton

Kuat tekan pada umur 28 hari, MPa Rasio air-bahan sementisius dengan massa

(beton tidak diisi udara)

45

40

35

30

25

20

15

0,38

0,42

0,47

0,54

0,61

0,69

0,79

Tabel 4-5 Volume agregat kasar per satuan volume beton

Ukuran agregat maksimum (mm)

Volume agregat kasar kering*) per unit volume dari

beton untuk modulus kehalusan pasir yang berbeda

2,40 2,60 2,80 3,00

9,5 0,50 0,48 0,46 0,44

12,5 0,59 0,57 0,55 0,53

19 0,66 0,64 0,62 0,60

25 0,71 0,69 0,67 0,65

37,5 0,75 0,73 0,71 0,69

50 0,78 0,76 0,74 0,72

75 0,82 0,80 0,78 0,76

150 0,87 0,85 0,83 0,81

39

*)volume berdasarkan pada kondisi agregat kering seperti yang dijelaskan pada ASTM

C29, unit berat agregat.

Volume ini dipilih dari hubungan empiris untuk menghasilkan beton dengan

tingkat kelecakan yang sesuai untuk konstruksi penulangan. Beton dengan nilai

kelecakan kurang dari yang dibutuhkan untuk konstruksi, maka perkerasan beton dapat

ditingkatkan hingga 10%, sedangkan untuk beton yang kelecakannya lebih dari yang

dibutuhkan (misalnya kondisi ketika terdapat penempatan pompa), maka nilai kelecakan

dapat dikurangi hingga 10%.

Tabel 4-6 Perkiraan Air Campuran dan Persyaratan Kandungan Udara

Air, kg/m3 dari beton sebagai indikasi ukuran nominal agregat maksimum

Slump, (mm) 9,5* 12,5

*

19

*

25* 37,5

*

50*+

75+ 150+

Beton tidak diisi udara

25 hingga 50 207 199 19

0

17

9

166 154 130 113

75 hingga 100 228 216 20

5

19

3

181 169 145 124

150 hingga 175 243 228 21

6

20

2

190 178 160 -

Perkiraan jumlah udara yang

terperangkap pada beton tidak diisi

udara, persen (%)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2

Beton diisi udara

25 hingga 50 181 175 16

8

16

0

150 142 122 107

75 hingga 100 202 193 18

4

17

5

165 157 133 119

150 hingga 175 216 205 19

7

18

4

174 166 154 -

Rekomendasi rata-rata total kandungan udara, persen untuk tingkat paparan:

Paparan rendah (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5^

’

1,0^’

Paparan menengah (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5^

’

3,0^’

Paparan tinggi (%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5^

’

4,0&

’

40

*jumlah air campuran untuk beton diisi udara berdasarkan pada persyaratan kandungan

udara untuk kondisi moderat.

Tabel 4-6 di atas digunakan untuk menghitung jumlah air dan semen yang

dibutuhkan pada percobaan campuran trial mix dengan suhu 20–25 0C. Jumlah

penggunaan air campuran dipengaruhi oleh bentuk agregat/bahan campuran. Agregat

yang berbentuk tajam menggunakan jumlah campuran air yang minimum, sedangkan

aggregat yang berbentuk bulat biasanya membutuhkan air kurang dari 18 kg untuk beton

tidak diisi udara dan kurang dari 15 kg untuk beton diisi udara. Penggunaan water

reducing admixture (ASTM C494) akan mengurangi jumlah air campuran hingga 5% atau

lebih. Volume dari cairan admixture diperhitungkan dalam total volume campuran air.

Terdapat beberapa hal lain yang perlu diperhatikan dalam penggunaan Tabel 4-6,

diantaranya:

a. +nilai slump untuk beton yang memiliki ukuran agregat lebih besar dari 40 mm

didasarkan pada uji slump yang dibuat setelah partikel yang lebih besar dari 40 mm

dihilangkan dengan cara wet screening;

b. ^jumlah air campuran ini dipakai untuk menghitung faktor semen pada waktu

membuat percobaan campuran trial mix dengan ukuran agregat maksimum 75 mm

atau 150 mm. Nilai tersebut merupakan ukuran rata-rata untuk agregat kasar dengan

model yang baik (well shaped coarse agregat) dan bergradasi baik dari kasar ke halus

c. ‘rekomendasi tambahan lain untuk kandungan udara dan toleransi yang diperlukan

pada kandungan udara untuk proses kontrol di lapangan dijelaskan pada dokumen

ACI seperti ACI 201, 345, 318, 301 dan 302. ASTM C94 untuk beton ready mix juga

membatasi kandungan udara pada beton. Ketentuan besarnya kandungan udara

yang dibutuhkan pada beton dalam dokumen lainnya tidak selalu sama, sehingga

pada waktu mencampur beton diperlukan pertimbangan yang baik untuk

menghitung total kandungan udara sesuai kebutuhan pekerjaan dan ketentuan

teknis. Berikut ini terdapat tabel estimasi berat beton segar sesuai ukuran agregat

maksimum.

Tabel 4-7 Estimasi Awal Berat Beton Segar

Ukuran Agregat Maksimum

(mm)

Estimasi Awal Berat Beton*) (kg/m3)

Beton Tidak Diisi Udara Beton Diisi Udara

9,5 2.280 2.200

12,5 2.310 2.230

19 2.345 2.275

25 2.380 2.290

37,5 2.410 2.350

50 2.445 2.345

75 2.490 2.405

150 2.530 2.435 *) nilai dihitung untuk campuran beton dari kandungan semen menengah (330 kg semen per meter kubik)

dan slump menengah, dengan berat jenis agregat 2,7.

41

Kebutuhan air berdasarkan nilai untuk slump 75–100 mm. Apabila data yang

dibutuhkan tersedia, maka nilai estimasi massa beton pada tabel tersebut dapat

dikoreksi/diperbaiki dengan langkah sebagai berikut:

a. untuk setiap perbedaan 5 kg air campuran dari Tabel 4-9 pada slump 75–100 mm,

perbaiki massa beton per m3 dengan penambahan 8 kg pada arah yang berlawanan

dalam Tabel 4-9;

b. untuk setiap perbedaan 20 kg dari kadar semen 330 kg, perbaiki massa beton per m3

dengan penambahan 3 kg pada arah yang sama dalam Tabel 4-9;

c. untuk setiap perbedaan 0,1 dari berat jenis agregat 2,7 perbaiki massa beton sebesar

60 kg pada arah yang sama Tabel 4-9;

d. Untuk beton diisi udara, kadar udara pada kondisi lingkungan agresif dalam Tabel 4-

9 dapat digunakan. Massa dapat ditingkatkan sebesar 1 persen untuk setiap reduksi

kadar air.

4.1.5.1 Job Mix Design

Sebelum melakukan job mix design, perlu mempersiapkan data-data sebagai

berikut:

a. analisis saringan agregat kasar dan halus harus sesuai modulus kehalusan;

b. berat kering dari agregat kasar;

c. berat jenis material;

d. kapasitas penyerapan atau kelembaban bebas dalam agregat;

e. variasi perkiraan kebutuhan air pencampuran dengan slump, kadar udara, dan

gradasi agregat yang tersedia;

f. hubungan antara kekuatan dengan rasio air/semen untuk kombinasi semen dan

agregat yang tersedia; dan

g. spesifikasi pekerjaan, jika ada (misalnya rasio air/semen maksimum, kadar udara

minimum, ukuran maksimum agregat dan f’c).

Setelah dilakukan persiapan data yang dibutuhkan, langkah selanjutnya yaitu

pekerjaan desain campuran (job mix design) dengan tahapan sebagai berikut:

i. menentukan slump;

ii. memilih ukuran maksimum agregat;

iii. estimasi campuran air dan kadar udara (air content);

iv. pilih rasio air/semen;

v. hitung kebutuhan semen (cement content)

vi. estimasi kandungan agregat kasar;

vii. estimasi kandungan agregat halus;

viii. penyesuaian kelembaban agregat; dan

ix. penyesuaian batch trial.

4.1.5.2 Evaluasi dan Penerimaan Beton

Pengujian penerimaan beton dilakukan sesuai dengan ketentuan Pasal 5.6.2 hingga

5.6.5 dalam SNI 2847:2013. Agensi pengujian yang melakukan pengujian penerimaan

42

harus memenuhi ASTM C1077. Teknisi pengujian lapangan yang mempunyai kualifikasi

pengujian penerimaan beton, melakukan beberapa hal/ketentuan sebagai berikut:

a. pengujian dilakukan pada beton segar di lapangan tempat kerja;

b. menyiapkan benda uji yang diperlukan untuk perawatan sesuai dengan kondisi

lapangan; dan

c. menyiapkan benda uji untuk uji tekan kekuatan.

Teknisi laboratorium yang mempunyai kualifikasi pengujian penerimaan beton

harus melakukan semua pengujian laboratorium yang disyaratkan. Semua laporan uji

penerimaan harus disediakan untuk insinyur profesional bersertifikat, kontraktor,

produsen beton, dan bila diperlukan untuk pemilik dan instansi tata bangunan.

4.1.5.3 Frekuensi Pengujian

Benda uji untuk uji kekuatan setiap mutu beton yang dicor setiap hari harus

diambil dengan frekuensi minimal 1 (satu) kali sehari, atau minimal 1 (satu) kali untuk

setiap 110 m3 beton atau minimal 1 (satu) kali untuk setiap 460 m3 luasan permukaan

lantai atau dinding.

Jika volume total adalah sedemikian hingga frekuensi pengujian yang disyaratkan

sebelumnya, maka hanya akan menghasilkan jumlah uji kekuatan beton < 5 (kurang dari

lima) untuk suatu mutu beton. Dengan kondisi demikian, benda uji harus diambil paling

sedikit dari lima adukan yang dipilih secara acak atau dari masing-masing adukan,

bilamana jumlah adukan yang digunakan < 5 (kurang dari lima). Apabila volume total

dari suatu mutu beton < 38 m3 ( kurang dari 38 m3), maka pengujian kekuatan tekan

tidak perlu dilakukan, dengan syarat bukti terpenuhinya kekuatan tekan telah

diserahkan dan disetujui oleh pengawas lapangan. Suatu uji kekuatan tekan dilakukan

pada nilai kekuatan tekan rata-rata dari yang paling sedikit 2 (dua) silinder dengan

ukuran 150 x 300 mm atau paling sedikit 3 (tiga) silinder dengan ukuran 100 x 200 mm

yang dibuat dari adukan beton yang sama dan diuji pada umur beton 28 hari atau pada

umur uji yang ditetapkan untuk penentuan f’c.

Benda uji untuk uji kekuatan harus diambil sesuai dengan ASTM C172. Silinder

untuk uji kekuatan harus dicetak dan dirawat secara standar sesuai dengan SNI 03-4810-

1998 dan diuji sesuai dengan SNI 03-1974-1990. Silinder harus berukuran 100 x 200 mm

atau 150 x 300 mm.

Pengecoran

Sebelum dilakukan pengecoran beton, perlu dilakukan beberapa persiapan

sebagai berikut:

a. semua peralatan untuk pencampuran dan pengangkutan beton harus bersih;

b. semua sampah atau kotoran harus dibersihkan dari cetakan yang akan diisi beton;

c. cetakan harus dilapisi dengan benar;

d. bagian dinding bata pengisi yang akan bersentuhan dengan beton harus dibasahi

secara cukup;

43

e. tulangan harus benar-benar bersih dari lapisan berbahaya;

f. air harus dikeringkan dari tempat pengecoran sebelum beton dicor, kecuali bila

tremie digunakan atau kecuali bila sebaliknya diizinkan oleh petugas bangunan; dan

g. semua material halus dan material lunak lainnya harus dibersihkan dari permukaan

beton sebelum beton tambahan dicor terhadap beton yang mengeras.

Beton yang telah tercampur dalam alat pencampur harus dipindahkan ke tempat

pengecoran akhir dengan metode khusus/tertentu untuk mencegah pemisahan atau

tercecernya bahan. Peralatan pengantar/pemindah harus mampu mengantarkan

campuran beton ke tempat pengecoran tanpa ada pemisahan bahan dan tanpa sela yang

dapat mengakibatkan hilangnya plastisitas beton.

Beton harus dicor sedekat mungkin pada posisi pengecoran untuk menghindari

terjadinya segregasi akibat penanganan kembali atau segregasi akibat pengaliran.

Pengecoran beton harus dilakukan dengan kecepatan sedemikian hingga beton selama

pengecoran tersebut tetap dalam keadaan plastis dan dengan mudah mengisi ruang di

antara tulangan. Setelah dimulainya pengecoran, maka pengecoran tersebut harus

dilakukan secara menerus hingga mengisi penuh panel atau penampang sampai

batasnya, atau sampai sambungan yang ditetapkan dalam ketentuan Pasal 6.4 SNI

2847:2013. Permukaan atas cetakan vertikal pada pengecoran secara umum harus datar.

Semua beton harus dipadatkan secara menyeluruh dengan menggunakan peralatan yang

sesuai, dan harus diupayakan mengisi sekeliling tulangan hingga mengisi seluruh celah

serta masuk ke semua sudut cetakan.

Untuk jenis beton tertentu (selain beton kekuatan awal tinggi) harus dirawat pada

kondisi suhu di atas 100C (> 100C) dan dalam kondisi lembab dengan ketentuan

sekurang-kurangnya 7 (tujuh) hari setelah pengecoran.

Khusus untuk struktur tangki diperiksa terlebih dahulu dengan cara mengisi

tangki dengan air (internal water pressure only) dan memperhatikan kebocoran

(leakage test) yang terjadi pada tangki. Kebocoran pada tangki di tandai, kemudian tangki

di kosongkan dan kebocoran pada tangki diinjeksi (grouting) dengan material grouting,

bagian dalam tangki kemudian dilapisi dengan waterproofing.

4.1.6.1 Pengangkutan Beton

Terdapat beberapa metode pengangkutan beton dari mixer ke lokasi. Pemilihan metode

ini sangat bergantung pada pertimbangan ekonomi dan kuantitas beton yang diangkut.

Jenis/metode pengangkutan yang umum digunakan mulai dari gerobak, ember, skips,

belt conveyor, dan truk khusus dengan pemompaan. Hal yang perlu diperhatikan dalam

pengangkutan beton adalah konsistensi campuran beton harus sesuai dengan metode

pengangkutan yang dipilih, sehingga beton tetap kohesif dan tidak terpisahkan. Metode

pengangkutan beton yang buruk harus dihindari karena dapat menyebabkan segragasi

agregat pada beton.

44

Gambar 4-1 Kontrol Segregasi pada Pelepasan Beton dari Mixer

Sumber: Concrete Technology, Neville

Gambar 4-2 Kontrol Segregasi pada Pelepasan Beton dari Gerobak


45

Gambar 4-3 Kontrol Segregasi pada Pengisian Bucket Beton


4.1.6.2 Pengecoran dan Kompaksi Beton

Operasi penempatan dan pemadatan saling berkaitan dan dilakukan pada waktu yang

hampir bersamaan. Hal ini sangat penting untuk memastikan persyaratan kekuatan,

impermeabilitas, dan durability beton yang mengeras dalam struktur aktual. Tujuan

utama dari penempatan adalah menyetorkan/mengalirkan beton sedekat mungkin ke

posisi akhir pengecoran sehingga segregasi agregat dapat dihindari, sehingga beton

dapat dipadatkan sepenuhnya.

Gambar 4-4 Kontrol Segragasi pada Akhir Saluran/Talang (Chutes)


46

Gambar 4-5 Penempatan Beton dari Gerobak


Gambar 4-6 Penempatan Beton pada Permukaan Miring


47

Gambar 4-7 Penempatan Beton pada Deep Wall


Beberapa ketentuan yang harus diperhatikan:

a. Sekop tangan dan pemindahan beton menggunakan poker vibrators harus dihindari.

b. Beton harus ditempatkan dalam lapisan seragam, tidak dalam tumpukan besar atau

lapisan miring.

c. Tebal lapisan harus sesuai dengan metode vibrasi, sehingga udara yang

terperangkap dapat dilepaskan dari dasar setiap lapisan.

48

d. Tingkat penempatan dan pemadatan harus sama.

e. Jika dibutuhkan hasil akhir yang bagus dan warna yang seragam pada kolom dan

dinding, maka cetakan harus diisi beton dengan kecepatan paling sedikit 2 m per jam

serta hindari penundaan.

f. Setiap lapisan harus dipadatkan sepenuhnya sebelum menempatkan beton yang

berikutnya, kemudian setiap lapisan berikutnya harus ditempatkan selagi lapisan

dasar masih berupa plastik sehingga konstruksi monolit tercapai.

g. Benturan antara beton dan bekisting atau tulangan harus dihindari. Untuk bagian

yang dalam, sepanjang pipa tremie dipastikan keakuratan lokasi beton dan segragasi

minimum.

h. Beton harus ditempatkan pada bidang vertikal. Ketika penempatan dalam cetakan

horizontal atau miring, maka beton harus ditempatkan secara vertikal dan tidak jauh

dari beton yang sebelumnya ditempatkan.

4.1.6.3 Pemadatan Beton

Proses pemadatan beton dengan vibrator pada dasarnya menghilangkan udara yang

terperangkap dan memaksa partikel-partikel agregat terkonfigurasi dengan baik.

Campuran yang kering dan kaku dalam vibrator dapat dipadatkan dengan sangat baik,

jika dibandingkan dengan pemadatan secara manual menggunakan tangan. Kekuatan

beton yang diinginkan dapat dicapai dengan kandungan semen yang lebih rendah, baik

pemadatan secara manual maupun menggunakan vibrator sehingga dapat dihasilkan

beton berkualitas prima, tentunya setelah melalui campuran dan pengerjaan yang tepat.

Pemadatan bisa menggunakan internal vibrator dan external vibrator. Jika menggunakan

internal vibrator penempatan poker vibrator yang benar dapat dilihat pada Gambar 4-8.

Gambar 4-8 Penempatan Poker Vibrator

sumber: Concrete Technology, Neville

Pembebanan

Beban yang Bekerja

Beban yang bekerja pada umumnya berupa beban mati, beban hidup, beban tanah, beban

angin, tekanan hidrostatis, dan beban gempa yang akan bekerja sebagai beban kombinasi.

Untuk beban mati dan beban hidup dapat mengacu pada beban minimum untuk

49

perancangan bangunan gedung dan struktur lain dalam SNI 1727:2013. Khusus untuk

struktur tangki, ada 3 kondisi pembebanan pada tangki yang berada di bawah permukaan

tanah, yaitu :

a. Kondisi 1 : Internal water pressure only (sebelum pengurugan)

b. Kondisi 2 : External earth pressure only (sebelum tangki diisi)

c. Kondisi 3 : Tangki penuh dan urugan tanah (tahanan pada tanah diabaikan)

Gambar 4-9 Kondisi Pembebanan pada Tangki

4.2.1.1 Beban Gravitasi

Beban gravitasi terdiri atas beban mati dan beban hidup. Beban mati adalah beban

seluruh bahan konstruksi yang terpasang, termasuk dinding, lantai, atap (lid), dan

struktural lainnya serta peralatan yang terpasang. Dalam menentukan beban mati untuk

perancangan, digunakan berat bahan dan konstruksi yang sebenarnya. Apabila tidak

terdapat data tersebut, maka nilai yang harus digunakan adalah nilai yang disetujui oleh

pihak berwenang. Berikut ini ukuran berat beton dari beberapa jenis beton yang biasa

digunakan, yaitu:

a. berat beton bertulang = 2.400 kg/m3;

b. berat beton polos = 2.100 kg/m3;

c. berat baja = 7.850 kg/m3;

d. berat air limbah domestik = 1.200 kg/m3.

Beban hidup adalah beban yang diakibatkan oleh pengguna struktur, tidak

termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan seperti beban angin, beban hujan,

beban gempa, beban banjir, atau beban mati. Besarnya beban hidup dapat mengacu pada

SNI 1727:2013. Beban akibat peralatan mekanikal dan elektrikal juga harus

diperhitungkan dalam perencanaan sesuai dengan peruntukannya.

50

4.2.1.2 Beban Gempa

Untuk struktur yang berada di atas permukaan tanah beban gempa dapat berupa

beban respons spektrum maupun beban statik ekivalen. Untuk struktur yang berada di

atas permukaan tanah, beban gempa dapat mengacu pada SNI 1726:2012. Untuk

struktur yang berada di bawah tanah atau sebagian di bawah tanah, maka perhitungan

beban gempa berupa seismic earth pressure atau tekanan tanah dinamis.

Gambar 4-10 Respon Spektra Percepatan 0,2 detik di Batuan Dasar SB Untuk Probabilitas

Terlampaui 2% dalam 50 Tahun (Redaman 5%) Berdasarkan SNI 1726:2012

Gambar 4-11 Respon Spektra Percepatan 1 detik di Batuan Dasar SB untuk Probabilitas

Terlampaui 2% dalam 50 Tahun (Redaman 5%) Berdasarkan SNI 1726:2012

4.2.1.3 Beban Tanah dan Tekanan Hidrolis

Dalam perancangan struktur di bawah tanah, harus diperhatikan tekanan lateral

tanah di sampingnya. Beban tanah didapat berdasarkan hasil penyelidikan tanah, apabila

tidak terdapat beban tanah dalam laporan penyelidikan tanah, maka ketentuan besarnya

beban tanah dapat mengacu pada SNI 1727:2013 di mana beban tanah diperhitungkan

sebagai beban lateral minimum. Bila sebagian atau seluruh tanah yang ada di sampingnya

51

berada di bawah permukaan air, perhitungan harus dilakukan berdasarkan pada berat

tanah yang berkurang karena gaya apung, ditambah dengan tekanan hidrostatis penuh.

Dalam perancangan dasar tangki yang berada pada permukaan tanah dengan

kemungkinan adanya tekanan air ke atas, maka harus diperhitungkan beban tekanan

tersebut sebesar tekanan hidrostatis penuh pada seluruh luasan dasar tangki. Besarnya

tekanan hidrostatis harus diukur dari sisi bawah struktur.

Kombinasi Pembebanan

Analisis dilakukan menggunakan Strength Design Method dengan kebutuhan

dasar kuat desain (φ Rn) ≥ kuat perlu (U).

φ Rn ≥ U

U = 1,4 (D+F)

U = 1,2 (D+F) + 1,6 L + 0,5 (Lr atau R)

U = 1,2 D + 1,6 (Lr atau R) + (1,0 L atau 0,5 W)

U = 1,2 D + 1,0 W + 1,0 L + 0,5 (Lr atau R)

U = 1,2 D + 1,2 F + 1,0 E + 1,0 L

U = 0,9 D + 1,2 F + 1,0 W

U = 0,9 D + 1,2 F + 1,0 E

di mana D = beban mati, F = liquid Pressure, E = gempa, H = beban lateral tanah, L =

beban hidup, Lr = beban hidup atap, dan W = beban angin.

Ketentuan Desain Struktur

Ada beberapa hal yang perlu menjadi pertimbangan dalam mendesain struktur

bangunan lingkungan, antara lain batasan minimum rasio tulangan susut dan suhu;

selimut beton; tebal minimum elemen struktur; batasan lendutan akibat vibasi; dan

sambungan (joints).

Batasan minimum rasio tulangan susut dan suhu

Batasan minimum rasio tulangan susut dan suhu untuk pelat dan dinding di mana

tulangan lentur hanya ada pada satu arah saja. Tulangan susut dan suhu adalah

kebutuhan normal untuk tulangan lentur dalam meminimalkan retak dan mengikat

struktur bersama-sama. Nilai rasio antara tulangan susut dan suhu berfungsi untuk

menentukan jarak diantara pergerakan joint yang dapat mengurangi retak tegak lurus

dari tulangan. Sebagai tambahan, jumlah dari tulangan susut dan suhu adalah fungsi dari

campuran beton dan properties lainnya, seperti jumlah agregat; ketebalan; tulangannya;

dan kondisi lingkungan dari site. Batas minimum rasio tulangan susut dan suhu dapat

dilihat pada Tabel 4-8.

Tabel 4-8 Batasan Minimum Rasio Tulangan Susut dan Suhu

Jarak Antara

Pergerakan Joint Rasio Tulangan Minimum untuk Susut dan Suhu

52

(m) Mutu 280 MPa Mutu 420 MPa

< 6 0,0030 0,0030

6–10 0,0040 0,0030

10–12 0,0050 0,0040

> 12 0,0060*) 0,0050*)

*) Tulangan maksimum untuk susut dan suhu di mana pergerakan sendi tidak

disediakan.

Catatan: Tabel ini berlaku untuk jarak antara expansion joint dan full contraction

joints. Bila digunakan dengan partial contraction joints, rasio tulangan minimum

harus ditentukan dengan mengalikan panjang sebenarnya antara partial contraction

joints dengan 1,5.

Sumber: ACI 350

Selimut Beton

Selimut beton sebagai proteksi tulangan terhadap cuaca dan efek lainnya diukur

dari bagian terluar permukaan beton dan bagian terluar permukaan tulangan. Adapun

tebal minimum selimut beton non prategang dapat dilihat pada Tabel 4-9. Sedangkan

batasan minimum tebal balok atau pelat satu arah non prategang jika lendutan tidak

dihitung dapat dilihat pada Tabel 4-10.

Tabel 4-9 Batasan Minimum Selimut Beton Non Prategang

Selimut beton

minimum (mm)

(a) Beton yang dicor di atas dan selalu berhubungan dengan tanah 75

(b) Beton yang selalu berhubungan dengan tanah, cairan, cuaca atau

bantalan pada lantai kerja

Pelat dan balok usuk 50

Balok dan kolom:

Pengikat, sengkang dan spiral 50

Tulangan utama 65

Dinding 50

Tapak dan dasar pelat :

Formed surfaces 50

Muka tapak dan dasar pelat 50

Komponen struktur cangkang dan pelat lipat 40

(b) Kondisi yang tidak termasuk dalam 7.7.1 (a) and (b) ACI 350:

Pelat dan balok usuk :

53

Batang tulangan D-36 dan yang lebih kecil 20

Batang tulangan D-43 dan D-57 40

Balok dan kolom:

Pengikat, sengkang dan spiral 40

Tulangan utama 50

Dinding:


Batang tulangan D-43 dan D-57 40

Komponen struktur cangkang dan pelat lipat:

Batang tulangan D-16, MW200 atau MD 200 wire dan yang lebih

kecil 13


Sumber: ACI 350

Tebal minimum elemen struktur

Tebal minimum elemen struktur harus memenuhi Tabel 4-10 apabila lendutan

tidak dihitung secara detail.

Tabel 4-10 Tebal Minimum Balok Non-prategang atau Pelat Satu Arah Bila Lendutan Tidak

Dihitung

Tebal minimum (h)

Komponen

struktur

Tumpuan

sederhana

Satu ujung

menerus

Dua ujung

menerus Kantilever

Komponen struktur tidak menumpu atau tidak dihubungkan dengan partisi

atau konstruksi lainnya yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar.

Pelat masif satu

arah

l/20 l/24 l/28 l/10

Balok atau pelat

rusuk satu arah

l/16 l/18,5 l/21 l/8

Notes:

Panjang bentang dalam mm.

Nilai yang diberikan harus digunakan langsung untuk komponen struktur dengan beton

normal dan tulangan dengan mutu 420 MPa. Untuk kondisi lain, nilai di atas harus

dimodifikasikan sebagai berikut:

a) untuk beton ringan dengan berat jenis wc diantara 1.440 sampai 1.920 kg/m3 , nilai tadi

harus dikalikan dengan (1,65–0,003 wc ) tetapi tidak kurang dari 1,09.

b) Untuk fy selain 420 Mpa, nilainya harus dikalikan dengan (0,4 + fy/700)

Sumber: SNI 2847:2013

Rangkak dan susut akibat sustained loads mengakibatkan tambahan “defleksi

jangka panjang” melebihi dan di atas ketika beban pertama kali dikenakan ke struktur.

54

Defleksi dipengaruhi oleh suhu, humidity, kondisi perawatan, umur pada saat

pembebanan, jumlah tulangan tekan, dan faktor lainnya. Batasan maksimum

defleksi/lendutan dapat dilihat pada Tabel 4-11.

Tabel 4-11 Batasan Maksimum Lendutan

Jenis Komponen Struktur Lendutan yang Diperhitungkan Batas Lendutan

Atap datar yang tidak menumpu atau

tidak disatukan dengan komponen

nonstruktural yang mungkin akan

rusak oleh lendutan besar

Lendutan seketika akibat

beban hidup L l/180*

Lantai yang tidak menunpu atau tidak

disatukan dengan komponen

nonstruktural yang mungkin akan

rusak oleh lendutan besar

Lendutan seketika akibat

beban hidup L l/360

Konstruksi atap atau lantai yang

menumpu atau disatukan dengan

komponen nonstruktural yang

mungkin akan rusak oleh lendutan

besar

Bagian dari lendutan total

yang terjadi setelah

pemasangan komponen

nonstruktural (jumlah dari

lendutan jangka panjang,

akibat semua beban tetap

yang bekerja, dan lendutan

seketika, akibat penambahan

beban hidup)†

l/480‡

Konstruksi atap atau lantai yang

menumpu atau disatukan dengan

komponen nonstruktural yang

mungkin tidak akan rusak oleh

lendutan besar

l/240¤

* Batasan ini tidak dimaksudkan untuk mencegah kemungkinan penggenangan air.

Kemungkinan penggenangan air harus diperiksa dengan melakukan perhitungan lendutan

tambahan akibat adanya penggenangan air tersebut, dan mempertimbangkan pengaruh jangka

panjang dari beban yang selalu bekerja, lawan lendut (camber), toleransi konstruksi, dan

keansalan sistem drainage.

† Lendutan jangka panjang harus dihitung berdasarkan ketentuan 9.5.2.5 or 9.5.4.2 ACI 350

tetapi boleh dikurangi dengan nilai lendutan yang terjadi sebelum penambahan komponen

non-struktur. Besarnya nilai lendutan ini harus ditentukan berdasarkan data teknis yang dapat

diterima berkenaan dengan karakteristik hubungan waktu dan lendutan dari komponen

struktur yang ditinjau.

55

‡Bbatas lendutan boleh dilampaui bila langkah pencegahan kerusakan terhadap komponen

yang ditumpu atau yang disatukan telah dilakukan.

¤ Batas lendutan tidak boleh lebih besar toleransi yang disediakan untuk komponen non-

struktur. Batasan ini boleh dilampaui bila ada lawan lendut yang disediakan sedemikian hingga

lendutan total dikurangi lawan lendut tidak melebihi batas lendutan yang ada.

Sumber: SNI 2847:2013

Batasan lendutan akibat vibrasi

Rekomendasi batasan lendutan statis dari balok yang menahan mesin yang

bervibrasi dapat dilihat pada Tabel 4-12.

Tabel 4-12 Batasan Lendutan Statik dari Balok yang Menahan Mesin yang Bervibrasi

Frekuensi Operasi (rpm) Frekuensi Natural Minimum

Struktur (rpm)

Lendutan Statis Maksimum Akibat Beban Mati dan Peralatan/Mesin (nm)

400 600 2,50 600 900 1,10 800 1.200 0,64

1.000 1.500 0,41 1.200 1.800 0,28 2.000 3.000 0,10

2.400 3.600 0,069 Sumber: ACI 350

Sambungan (joints)

Expansion dan contraction joint harus didesain untuk mencegah retak, spalling,

dan korosi tulangan. Jumlah, spasi, dan detail dari joint harus didesain dengan

mempertimbangkan secara penuh properties fisis dan kemampuan filler, sealant, dan

material waterstop dalam menahan siklus deformasi. Material yang digunakan untuk

waterstop untuk menghentikan aliran cairan harus bisa menahan deformasi pergerakan

(perpanjangan atau perpendekan) tanpa deformasi permanen atau kegagalan dan tahan

terhadap efek temperatur dan kimiawi. Sementara itu, joint sealant harus dipasang di

sepanjang keliling yang terpapar untuk mencegah cairan atau gas maupun zat padat

masuk ke dalam joint yang dapat merusak fungsi joint. Sealant harus didesain untuk

menahan tekanan desain, temperatur, pergerakan, dan tidak boleh mengalami degradasi

atau hilang ikatan saat terpapar serangan kimiawi.

Analisis Struktur

Semua komponen struktur rangka atau konstruksi yang menerus harus dirancang

dengan memperhatikan pengaruh maksimum beban terfaktor yang dapat ditentukan

dengan teori analisis linear elastis. Kecuali untuk beton prategang, metode pendekatan

analisis rangka diizinkan untuk dilakukan pada bangunan dengan tipe konstruksi,

bentang dan tinggi yang umum. Sedangkan pada struktur yang kompleks harus dilakukan

56

analisis metode elemen hingga untuk mendapatkan gaya-gaya dalam yang bekerja dan

deformasi struktur.

Moment dan Geser SNI 2847:2013

Sebagai alternatif analisis menggunakan software komersial berbasis metode

elemen hingga, gaya-gaya dalam elemen balok dan pelat satu arah diizinkan untuk

dihitung berdasarkan metode koefisien momen dan geser SNI 2847:2013 dengan

ketentuan semua hal berikut ini terpenuhi:

a. Terdapat dua bentang atau lebih b. Bentang-bentangnya mendekati sama, dengan bentang yang lebih besar dari dua

bentang yang bersebelahan tidak lebih besar dari bentang yang lebih pendek dengan nilai lebih 20%.

c. Beban terdistribusi merata d. Beban hidup tak terfaktor (L), tidak melebihi tiga kali beban mati tak terfaktor (D) e. Komponen struktur adalah prismatis.

Momen positif dan negatif maksimum dan geser dihitung berdasarkan rumus berikut ini:

Mu = Cm (wu ln2)

Vu = Cv (wu ln)/2

di mana Cm dan Cv adalah koefisien momen dan geser yang terlihat pada gambar berikut

ini:

57

Gambar 4-12 Terminologi Momen dan Geser

Gambar 4-13 Koefisien Momen dan Geser Ujung Tidak Menerus dan Tidak Terkekang

Gambar 4-14 Koefisien Momen dan Geser Ujung Tidak Menerus dan

Menyatu dengan Tumpuan Balok Tepi

Gambar 4-15 Koefisien Momen dan Geser Tidak Menerus dan

Menyatu dengan Tumpuan Kolom

Ujung tak menerus

Bentang ujung Bentang interior

Muka interior dari tumpuan eksterior

Muka eksterior tumpuan interior pertama

Muka lainnya tumpuan interior

58

Metode Elemen Hingga (Software Komersil)

Penggunaan program analisis struktur untuk memudahkan dan mempercepat

desain dan analisis struktur menggunakan software komersil yang berbasis metode

elemen hingga. Adapun proses analisis metode elemen hingga adalah sebagai berikut.

a. Merakit matriks kekakuan elemen lokal [S]m

b. Menghitung matriks kekakuan elemen [K]m terhadap sumbu struktur,

[K]m = [T]T [S]m [T]m

c. Merakit matriks kekakuan global [K]s

d. Penentuan gaya ujung elemen sesuai dengan kondisi kekangan (vektor beban

ekivalen), {P}m = [T]mT {FEF}m

e. Merakit vektor beban ekivalen {P}s

f. Penyelesaian [K]s {x} = {P}s , menghasilkan perpindahan dan rotasi

g. Menentukan gaya dalam ujung elemen, {F}m = {FE}m + [S]m {Δ}m

Konsultan berkewajiban memastikan kebenaran hasil analisis yang didapatkan dari

software komersil ini.

Penerapan Analisis Geoteknik untuk bangunan pada IPLT

Pada Tabel 4-13 diuraikan gambaran pengaplikasian analisis geoteknik untuk

bangunan air yaitu kolam, bak, dan gedung yang dibahas dalam Buku B ini berdasarkan

dengan kondisi tanah, pondasi bangunan, perbaikan tanah, dan perkuatan lereng tanah

pada saat galian.

Tabel 4-13 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Bangunan

Bangunan Air Kondisi Tanah Pondasi Perbaikan Tanah Perkuatan Lereng Tanah

Kolam Lempung

secara umum

Jika dipelukan pondasi tiang

dapat digunakan

Jika kolam berada di

bawah tanah asli

potensi perbaikan

tanah relatif kecil

Jika kolam dibuat dengan galian dalam

maka perkuatan lereng dengan dinding

baja atau beton perlu dipertimbangkan

Pasir dengan

muka air tanah

di bawah dasar

kolam

Jika diperlukan pondasi tiang

dapat digunakan

Pemadatan lokal tanah

asli

Jika kolam dibuat dengan galian dalam

maka perkuatan lereng dengan dinding

baja atau beton perlu dipertimbangkan

Pasir dengan

muka air tanah

di atas dasar

kolam


dapat digunakan

Pemadatan lokal tanah

asli dengan terlebih

dahulu melakukan

dewatering

Jika melibatkan galian dalam maka disarankan menggunakan perkuatan lereng dinding baja atau beton

Tanah gambut

daerah rawa

Harus menggunakan pondasi

tiang

Mengali dan mengganti sebagian tanah gambutnya

Harus menggunakan dinding penahan baja atau beton

Tanah lunak

yang dalam


tiang

Mengali dan mengganti sebagian tanah lunaknya atau mencampur tanah asli dengan semen

Harus menggunakan dinding penahan baja atau beton

Tanah

Ekspansif


yang disarankan oleh ahli

geoteknik

Metode perbaikan sesuai saran ahli geoteknik

Galian disarankan saat musim kering dan jika diperlukan menggunakan dinding penahan baja atau beton

Bak Lempung

secara umum

Jika dipelukan pondasi tiang

dapat digunakan untuk

menambah daya dukung dan

mengurangi penurunan

Potensi perbaikan

tanah relatif kecil

Jika bak dibuat dengan galian dalam

maka opsi menggunakan perkuatan

lereng perlu dipertimbangkan

10


Pasir dengan

muka air tanah

di bawah dasar

Bak


dapat digunakan

Pemadatan lokal tanah asli

Jika konstruksi dengan galian dalam maka opsi perkuatan lereng perlu dipertimbangkan.

Pasir dengan

muka air tanah

di atas dasar

Bak


dapat digunakan


Jika konstruksi dengan galian dalam maka opsi perkuatan lereng perlu dipertimbangkan. dewatering selama konstruksi juga membutuhkan dinding penahan yang kedap air

Tanah gambut

daerah rawa

Sebaiknya mengunakan pondasi

tiang

Menggali dan mengganti sebagian tanah gambutnya

Perkuatan lereng menggunakan dinding penahan baja atau beton

Tanah lunak

yang dalam

Sebaiknya mengunakan pondasi

tiang

Menggali dan mengganti sebagian tanah lunaknya atau mencampur tanah asli dengan semen

Perkuatan lereng menggunakan dinding penahan baja atau beton

Tanah

Ekspansif

Lebih disukai menggunakan

pondasi tiang


Galian disarankan saat musim kering dan jika diperlukan menggunakan dinding penahan baja atau beton

Gedung Lempung

secara umum

Tergantung kuat geser tanah bisa

mengunakan pondasi dangkal

atau pondasi tiang

Potensi perbaikan

tanah relatif kecil

Jika melibatkan pekerjaan galian dalam

maka opsi perkuatan lereng

dipertimbangkan

Pasir dengan

muka air tanah

dalam



atau pondasi tiang


Jika melibatkan pekerjaan galian dalam maka opsi perkuatan lereng dipertimbangkan

Pasir dengan

muka air tanah

tinggi



atau pondasi tiang


Jika melibatkan pekerjaan galian maka opsi perkuatan lereng dipertimbangkan. Pekerjaan dewatering selama

11


konstruksi membutuhkan dinding penahan yang kedap air seperti: slurry wall, sheet pile wall dengan epoxy, diaphragm wall, dll dan lain-lain

Tanah gambut

daerah rawa

Digunakan pondasi tiang Mengali dan mengganti sebagian tanah gambutnya

Jika melibatkan pekerjaan galian dalam maka opsi perkuatan lereng dengan baja atau beton dipertimbangkan

Tanah lunak

yang dalam

Digunakan pondasi tiang, bisa

dipancang atau dibor sesuai

kebutuhan

Mengali dan mengganti sebagian tanah lunaknya atau mencampur tanah asli dengan semen. Dapat juga menggunakan Preloading dan PVD

Jika melibatkan pekerjaan galian dalam maka opsi perkuatan lereng dengan baja atau beton dipertimbangkan

Tanah

Ekspansif

Lebih disukai penggunaan

pondasi pancang


Jika melibatkan pekerjaan galian dalam maka opsi perkuatan lereng sesuai anjuran ahli geoteknik

Analisis Kolam Beton Menggunakan Tabel PCA

Analisis dapat dilakukan secara manual dengan bantuan Tabel PCA Rectangular

dan PCA Circular untuk distribusi gaya yang bekerja disepanjang dinding tangki persegi

dan melingkar (circular).

Mx= Momen per unit lebar, sumbu x meregangkan serat pada arah y ketika pelat atau

dinding berada pada bidang x-y. Momen yang digunakan untuk menentukan baja pada

arah y (vertikal) dari pelat atau dinding dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut:

Mx = Koef. Mx x q a2 / 1.000

My = Momen per unit lebar, sumbu y meregangkan serat pada arah x ketika pelat atau

dinding berada pada bidang x-y, atau pada arah z ketika pelat berada pada bidang z.

Momen yang digunakan untuk menentukan baja pada arah x atau z (vertikal) dari pelat

atau dinding dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

My = Koef. My x q a2 /1.000

Mxy, Myz = momen torsi pada pelat atau dinding pada bidang x-y dan y-z, dapat dihitung

berdasarkan persamaan berikut:

Mxy = Koef. Mxy x q a2 / 1.000

Myz = Koef. Myz x q a2 / 1.000

Gambar 4-16 Sistem Koordinat untuk Pelat

Momen ortogonal ekivalen Mtx dan Mty untuk pelat pada bidang x-y dihitung sebagai:

Ketika momen positif menghasilkan tarik

Mtx = Mx + | Mxy |

Mty = My + | Mxy |

Jika Mtx dan Mty bernilai negatif, nilai negatif dari momen diubah menjadi nol (tidak

membutuhkan baja) dan momen yang lainnya dihitung sebagai berikut:

Jika Mtx < 0, maka Mtx = 0 dan Mty = My + | M2xy / Mx | > 0

10

Jika Mty < 0, maka Mty = 0 dan Mtx = Mx + | M2xy / My | > 0

Ketika momen negatif menghasilkan tarik:

Mtx = Mx - | Mxy |

Mty = My - | Mxy |

Jika Mtx dan Mty bernilai positif, nilai positif dari momen diubah menjadi nol dan momen

yang lainnya dihitung sebagai berikut:

Jika Mtx > 0, maka Mtx = 0 dan Mty = My - | M2xy / Mx | < 0

Jika Mty > 0, maka Mty = 0 dan Mtx = Mx - | M2xy / My | < 0

Koefisien dipilih berdasarkan kondisi pada ujung dinding dan juga rasio lebar/tinggi

dinding. Contoh koefisien distribusi gaya pada PCA dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4-17 Koefisien distribusi gaya momen untuk dinding berdasarkan PCA Rectangular

Sumber: PCA-R

Sementara itu, gaya geser yang terjadi dapat dihitung dengan rumus:

Geser = Cs x q x a

Contoh koefisien geser dapat dilihat pada Gambar 4-18.

11

Gambar 4-18 Contoh Koefisien Distribusi Gaya Geser untuk Dinding

Sumber: PCA-R

Defleksi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

defleksi = Cdqaa4

1.000D

D= Et3

12(1-μ2)

Contoh koefisien defleksi dapat dilihat pada Gambar 4-18.

Gambar 4-19 Contoh Koefisien Defleksi

Diagram alir perencanaan bak berdasarkan metode koefisien PCA diberikan oleh

Gambar 4-20 berikut. Berdasarkan ukuran dan geometri tangki yang dihasilkan dari

analisis dan kebutuhan dari sisi teknik lingkungan, maka berdasarkan kondisi perletakan

tangki, konsultan menentukan koefisien momen dan geser yang telah disediakan oleh

PCA. Berdasarkan momen dan geser yang terjadi, kemudian diasumsikan tebal dinding

dan didesain kebutuhan tulangannya. Dalam perencanaan ini, perlu diperhatikan kriteria

lebar retak, tulangan susut dan suhu, serta efek floatation.

12

Gambar 4-20 Diagram Alir Perencanaan Kolam (Bak) Menggunakan PCA-R

Contoh Analisis Dan Desain Bak (Kolam) Beton menggunakan PCA-R

Tangki beton dengan bagian atas terbuka memiliki 3 ruang, masing-masing ruang

6 x 18 m seperti yang ditunjukkan pada gambar. Tinggi tangki adalah 5 m. Tangki

sebagian akan berada di bawah tanah, dengan elevasi tanah 3 m di bawah atas

tangki. Muka air tanah 1,2 m dari dasar tanah. Level cairan di dalam tangki adalah

4,5 m. Mutu beton yang digunakan f’c = 28 MPa dan kuat leleh tulangan f’y = 400

MPa. Daya dukung tanah 130 kPa. Dinding di atas muka air tanah harus didesain

menggunakan tekanan lateral tanah yang ekivalen dengan berat cairan 720 kg/m3,

sedangkan di bawah muka air tanah menggunakan 1.500 kg/m3. Asumsi berat jenis

air limbah domestik pada tangki adalah 1.200 kg/m3.

13

- Desain Dinding Interior Batasan pada kasus 3 di Bab 2 PCA-R akan digunakan untuk menentukan momen

yang bekerja pada dinding tangki. Perhatikan, kedalaman air 4,5 m pada tinggi

dinding.

18 m

6 m 6 m 6 m

14

a = 4,5 m b = 18 m b/a = 4,0 q = (4,5 m)(1.200 kg/m3) = 5.400 kg/m2

Koefisien momen vertikal maksimum PCA-R adalah 149, dengan melihat tabel

Mx. Momen ini terjadi di bagian tengah bawah dinding. Demikian juga, Tabel My

memberikan koefisien momen horizontal maksimum 99, yang terletak pada

bagian atas dinding.

Untuk perhitungan momen qu = Sd x 1,2 x 5.400 kg/m2

Sd merupakan koefisien sanitasi

1.0y

ds

fS

f

γ = beban terfaktor

beban tidak terfaktor = 1,2

15

Asumsi paparan lingkungan normal (fs = 140 MPa)

Sd = 0,9 x 400

1,2 x 140 = 2,14

Sehingga momen qu = 2,14 x 1,2 x 5.400 kg/m2 = 13.867 kg/m2 = 2.840 psf

Mu = koefisien momen x qu x a2 / 1.000

Momen vertikal: koefisien = 149

Mu = 95.211 lb ft/ft = 43.877 kg m/m

Momen horizontal: koefisien = 99

Mu = 63.261 lb ft/ft = 29.153 kg m/m

Geser maksimum pada dinding diperoleh dari koefisien geser maksimum PCA-R,

pada kasus ini Cs = 0,5.

Untuk perhitungan geser qu = 1,0 x 1,2 x 5.400 kg/m2 = 6.480 kg/m2 = 1.327 psf

Vu = Cs x qu x a = (0,5) (1.327 psf) (15’) = 9.952 lb/ft = 14.810 kg/m

- Desain Lentur Vertikal pada Dinding Interior

Coba dengan tebal dinding 350 mm, tebal bersih selimut beton 50 mm dan D25

– 150 mm.

Tinggi efektif, d = 350 – 50 – (25/2) = 287,5 mm

Luas tulangan, As = 6 x 490 mm2 = 2940

a =As fy

0,85 fc b=

2.940 x 400

0,85 x 28 x 1.000= 49,4 mm

φMn= φAsfy d-1

2a =0,9 x 490 x 400 x 2940 -

49,4

2= 51.425 kg m/m

- Desain Lentur Vertikal pada Dinding Interior


– 250 mm.


16

Luas tulangan, As = 4x490 mm2 = 1960 mm2

a =As fy

0,85 fc b =

1.960 x 400

0,85 x 28 x 1.000= 32,9 mm

φMn= φAsfy d-1

2a =0 ,9 x 490 x 400x 1.960-

32,9

2=34.284 kg m/m

- Desain Lentur Horizontal pada Dinding Interior Coba dengan tebal dinding 350 mm, tebal bersih selimut beton 50 mm dan D19

– 300 mm.


Luas tulangan, As = 3x283 mm2 = 849 mm2

a = As fy

0,85 fc b=

849 x 400

0,85 x 28 x 1.000=14,3 mm

φMn = φAsfy d-1

2a = 0,9x 490 x 400 x 849 -

14,3

2= 14.850 kg m/m

Kapasitas geser

Vc = 0,17 b d fc = 0,17 x 1.000 x 287,5 x √28 = 25.862 kg/m

φVn = 0,75 Vc = 0,75 x 25.862 = 19.369 kg/m

- Dinding Eksterior Panjang

3 m

1,2 m

0,9 m

4,5 m

R1

R2 R3

17

Interior

q1 = 2,14 x 1,2 x 1.200 = 3.456 kg/m2

R1 = 0,5 x 4,5 x q1 = 7.776 kg/m

d1 = 4,5/3 = 1,5 m

momen = R1 x d1 = 11.664 kg m/m

Eksterior

q2 = 1,6 x 1,6 x 2,1 x 720 = 3.870 kg/m3

R2 = 0,5 x 2,1 x q2 = 4.063 kg/m

d2 =2,1/3 = 0,7 m

momen = R2 x d2 = 2.844,1 kg m/m

q3 = 2,14 x 1,2 x 0,9 x 780 = 1.802 kg/m3

R3 = 0,5 x 0,9 x q3 = 811 kg/m

d3 = 0,9/3 = 0,3 m

momen = R3 x d3 = 243,3 kg m / m

momen total eksterior = 2.844,1 + 243,3 = 3.087,4 kg m / m

- Dinding Eksterior Pendek

Sama seperti dinding eksterior panjang, pengaruh dari tekanan cairan internal

akan lebih besar daripada tekanan tanah dan muka air eksterior. Sebagai

hasilnya dinding akan didesain untuk tekanan cairan internal.

a = 4,5 m b = 6 m b/a = 1,33 q = (4,5 m)(1.200 kg/m3) = 5.400

kg/m2

secara konservatif pada Tabel PCA-R diambil koefisien untuk b/a = 1,5. Koefisien

momen vertikal maksimum diambil 61, sedangkan koefisien momen horizontal

maksimum diambil 44.

18

Untuk perhitungan momen qu = 2,14 x 1,2 x 5.400 kg/m2 = 13.867 kg/m2 =

2.840 psf

Mu = koefisien momen x qu x a2 / 1.000

Momen vertikal: koefisien = 61 Mu = 38.979 lb ft/ft = 17.963 kg

m/m

Momen horizontal: koefisien = 44 Mu = 28.116 lb ft/ft = 12.956 kg

m/m

Geser maksimum pada dinding diperoleh dari koefisien geser maksimum pada

hal 2-17 PCA-R, pada kasus ini Cs = 0,4.

Untuk perhitungan geser qu = 1,0 x 1,2 x 5.400 kg/m2 = 6.480 kg/m2 = 1.327 psf

19

Vu = Cs x qu x a = (0,4) (1.327 psf) (15’) = 9.952 lb/ft = 11.848 kg/m

- Desain Lentur Vertikal pada Dinding Eksterior


– 250 mm.


Luas tulangan, As = 4 x 283 mm2 = 1.134 mm2

a = As fy

0,85 fc b=

1.134 x 400

0,85 x 28 x 1.000= 19 mm

φMn = φAsfy d-1

2a = 0,9 x 490 x 400x 1.134-

19

2= 19.835 kg m/m

- Desain Lentur Horizontal pada Dinding Eksterior


– 300 mm.


Luas tulangan, As = 3 x 283 mm2 = 849 mm2

a = As fy

0,85 fc b=

849 x 400

0,85 x 28 x 1.000= 14,3 mm

φMn = φAsfy d-1

2a =0,9 x 490 x 400 x 849-

14,3

2= 14.850 kg m/m

Kapasitas geser

Vc = 0,17 b d fc=0,17x 1.000 x 287,5 x √28 = 25.862 kg/m

φVn = 0,75 Vc= 0,75 x25.862 = 19.369 kg/m

Analisis dan Desain Perpipaan

Material pipa

Material pipa yang digunakan harus sesuai dengan standar dan ketentuan

peraturan perundang-undangan. Adapun jenis material pipa yang digunakan adalah

sebagai berikut:

a. Pipa baja

Pipa baja yang digunakan adalah sebagai berikut:

1) Pipa baja kelas medium sesuai dengan standar BS 1387-67.

2) Fabrikasi pipa baja harus sesuai dengan AWWA C200 atau SNI 07-0822-1989

atau SII 2527-90 atau JIS G 3452 dan JIS G 3457.

3) Desain pipa sesuai dengan AWWA Manual M11 (Steel Pipe Design and Installation)

20

4) Dimensi fitting pipa baja sesuai dengan AWWA C208 (Dimension for Steel Water Pipe Fittings)

5) Ketebalan dinding minimum dan diameter luar dinding fitting harus sesuai

standar berikut ini:

fitting dengan diameter 125 mm atau lebih kecil menggunakan standar JIS B 2311;

fitting dengan diameter 150 mm atau lebih besar menggunakan standar JIS B 2311 (sampai dengan 500 mm) dan JIS G 3451 atau AWWA C208; dan

dimensi pipa flens mengikuti SNI 07-2195-1991 tentang Permukaan Flensa Pipa, Dimensi, dan SNI 07-2196-1991 tentang Flensa Pipa, Toleransi Dimensi.

b. Pipa PVC

Pipa PVC yang digunakan adalah yang sesuai dengan standar berikut:

1) SNI 06-0162-1987 Pipa PVC untuk saluran air buangan dan air limbah di dalam

dan di luar bangunan.

2) Pipa PVC yang berada di atas tanah/ekspose menggunakan kelas AW PN 10

kg/cm2 sesuai dengan JIS standar K 6741/6742.

3) Fitting untuk sambungan pipa PVC harus sesuai dengan SNI 06-0162-1987 Pipa

PVC untuk saluran air buangan dan air limbah di dalam dan di luar bangunan.

4) Ulir valve harus sesuai dengan ISO 7/1 Pipe threads where Pressure Tight Joint

are made on the Thread.

5) Seluruh katup udara (air valve) sesuai dengan standar flange JIS B2213.

6) Badan katup dan flange terbuat dari cast iron dan mengikuti Specification for

Grey Iron Casting for Valves, Flange and Pipe Fittings kelas B (ASTM Designation

A 126) atau ductile iron (ASTM 536)

7) Gate valve perunggu harus didesain dan dibuat sesuai dengan JIS B 2011 atau

ketentuan lain yang disetujui.

c. Pipa Poly Ethylene (PE)

Pipa PE yang digunakan harus sesuai dengan standar berikut:

1. Pipa PE sesuai dengan SNI 06-4829-2005 tentang Pipa Polietilena untuk Air

Minum, dan semua flange sesuai dengan JIS standar (Pipa PE termasuk HDPE).

2. Spesifikasi pipa PE sesuai dengan ISO 4427:1996 (Polyethylene pipes for water

supply specifications).

Beban Luar

4.5.2.1 Tekanan Tanah

Saat merancang pipa rigid (misalnya pipa beton), biasanya diasumsikan bahwa

pipa tersebut dipengaruhi tekanan vertikal yang disebabkan oleh tanah dan lalu lintas,

sedangkan reaksi tekanan horizontal tidak diperhitungkan atau dapat diabaikan. Untuk

pipa fleksibel, beban vertikal menyebabkan defleksi pipa, yang pada gilirannya

menghasilkan dukungan (supporting) tekanan tanah horizontal. Jika tekanan tanah

21

horizontal dan tekanan tanah vertikal memiliki nilai yang sama/mendekati sama, maka

beban di sekitar pipa akan mendekati beban hidrostatiknya. Tegangan pada dinding pipa

yang paling berpengaruh adalah tegangan tekan melingkar, sehingga untuk penimbunan

yang dalam akan menimbulkan tekuk pada pipa.

a. Pipa kaku (rigid)

Terdapat beberapa jenis pipa kaku (rigid), yakni sebagai berikut:

1) Pipa Galian Terbuka (Trench Condition) Persamaan Beban Marston. Dasar teori beban Marston untuk pipa yang ditimbun

dapat dilihat pada Gambar.

Gambar 4-21 Dasar Teori Beban Marston untuk Pipa yang Ditimbun

Sumber: Buried Pipe Design, Moser Wd = beban pada saluran per satuan panjang sepanjang saluran (kg/m);

E = logaritmik natural;

γ = satuan berat timbunan (kg/m3);

V = tekanan vertikal pada semua bidang horizontal timbunan, dalam pound

per

satuan panjang parit;

Bc = lebar horizontal (luar) saluran (m);

Bd = lebar horizontal parit pada atas saluran (m);

H = tinggi timbunan di atas saluran (m);

h = jarak permukaan tanah ke semua bidang horizontal dalam timbunan;

Cd = koefisien beban untuk saluran parit;

Μ = tan ɸ = koefisien geser dalam dari timbunan;

μ’ = tan ɸ = koefisien geser antara timbunan dan sisi parit; dan

K = rasio dari satuan tekanan aktif lateral ke satuan tekanan vertikal.

Beban pada saluran kaku pada parit dinyatakan sebagai:

W = C γB

22

Koefisien beban Cd dinyatakan sebagai:

C =1 − e

( )

2Kμ′

Nilai Cd tersebut kemudian di plot sebagai H/Bd vs Cd untuk berbagai jenis tanah

seperti yang didefinisikan oleh nilai Kμ’, di mana Kμ’ adalah fungsi dari koefisien

geser dalam dari material pengisi.

2) Pipa terkubur dalam Tanah (Embankment Condition)

Tidak semua pipa dipasang di dalam parit, sehingga diperlukan penyelesaian

masalah untuk pipa yang terkubur di tanggul. Tanggul adalah tempat bagian atas

pipa yang berada di atas tanah alami. Marston mendefinisikan jenis pemasangan

ini sebagai saluran proyeksi positif.

Gambar 4-22 Perbandingan Proyeksi Positif Pipa Saluran: Projection Condition

Sumber: Buried Pipe Design, Moser

Projection condition dan ditandai dengan rasio penurunan positif rsd ,yang

didefinisikan sebagai:

r =S + S − (S + d )

S

Penurunan bidang kritis = Sm (regangan pada sisi tanah) + Sg (penurunan

permukaan)

Penurunan bagian atas pipa = Sf (penurunan saluran) + dc (defleksi vertikal

pipa)

23

Tabel 4-14 Nilai Desain dari Rasio Penurunan

Kondisi Rasio Penurunan

Pondasi tidak leleh + 1,0

Pondasi biasa + 0,5 sampai + 0,8

Podasi leleh 0 sampai + 0,5

Formula beban Marston untuk rangkaian proyeksi positif adalah:

Wc = CcγBc2

Cc =e

2Kμ(HeBd

)-1

2Kμ+

H

Bc-

He

Bce

2Kμ(HeBd

)

b. Pipa fleksibel (flexible pipe)

Pipa fleksibel menghasilkan kapasitas pengangkut beban tanah dari fleksibilitasnya.

Di bawah beban tanah, pipa cenderung berdefleksi sehingga membentuk perletakan

tanah pasif pada sisi pipa. Kekuatan efektif dari sistem pipa fleksibel–tanah sangat

tinggi.

Beban prisma adalah beban desain yang realistis untuk pipa fleksibel, yang

merupakan beban vertikal prisma di atas pipa. Jika ingin menghitung beban efektif

pada saluran fleksibel, maka beban prisma disarankan sebagai dasar perhitungan

desain. Beban prisma dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

P = γH

di mana: P = tekanan akibat berat tanah pada kedalaman H

γ = berat jenis tanah

H = kedalaman di mana tekanan tanah dibutuhkan

Untuk mendapatkan satuan yang sama seperti beban Marston maka beban prisma

dikali dengan Bc.

PBc = γH Bc

24

Gambar 4-23 Gambaran dari Beban Prisma pada Pipa


4.5.2.2 Beban Hidup (Beban Roda)

Beban hidup adalah beban statik atau beban permukaan kuasi-statik. Pipa saluran

yang dikubur dapat dikenai beban yang dihasilkan dari lalu lintas transportasi. Beban

terpusat (seperti roda truk) dapat dihitung menggunakan solusi “Boussinesq” yang

sudah diintegrasikan Hall dan Newmark untuk mendapatkan koefisien beban. Rumus

penghitungan yang diberikan, yaitu:

W = C PF′

L

di mana: Wsc = beban per panjang pipa, kg/m

P = beban terpusat, kg

F’ = faktor impak (Tabel 4-15)

L = panjang efektif pipa saluran, m

Cs = koefisien beban yang merupakan fungsi dari Bc/(2H) dan L/(2H), (H =

tinggi

timbunan dari atas pipa ke permukaan tanah, dan Bc = diameter pipa,

koefisien

beban Cs dapat dilihat pada tabel 4-16)

Tabel 4-15 Faktor impak F’ versus Tinggi Penutuo

Tinggi penutup, feet Kondisi permukaan pemasangan (F’)

Jalan raya Runways

0–1 1,50 1,0

1–2 1,35 1,0

2–3 1,15 1,0

25

> 3 1,00 1,0

Untuk beban terdistribusi berdasarkan integrasi Newmark untuk Cs dapat dihitung

menggunakan persamaan berikut:

Wsd = Cs pF’Bc

di mana: p = intensitas beban terdistribusi (kg/m2)

Cs = Koefisien beban D/(2H) dan M/(2H), (D dan M adalah lebar dan panjang

masing-masing area dari beban terdistribusi).

Nilai F’ dapat dilihat pada Tabel 4-15 dan koefisien beban Cs dapat dilihat pada Tabel 4-

16.

Tabel 4-16 Nilai Dari Koefisien Beban Cs Untuk Beban Tambahan Terpusat dan

Terdistribusi di atas Pipa Saluran Secara Vertikal

4.5.2.3 Beban Gempa

Pada zona kritis tertentu, gerakan tanah yang besar akibat gempa bumi dapat

menghancurkan jalur pipa. Zona kritis tersebut terdapat pada daerah dengan perbedaan

pergerakan tanah yang tinggi seperti zona sesar, bidang geser tanah, atau zona transisi di

mana pipa masuk ke dalam struktur. Namun, jaringan pipa fleksibel yang terkubur bisa

bertahan dalam gempa. Bahan perpipaan yang fleksibel dan sambungan yang fleksibel

akan memungkinkan pipa untuk menyesuaikan dengan pergerakan tanah tanpa

mengalami kegagalan. Gempa bumi dapat mempengaruhi integritas pipa yang terkubur

dengan dua cara yaitu: melalui jalur gelombang (deformasi tanah transien) dan melalui

deformasi tanah permanen.

4.5.2.4 Beban Akibat Tanah Ekspansif

Ekspansi tanah dapat menyebabkan peningkatan tekanan tanah. Tanah ekspansif

berpotensi menimbulkan masalah tertentu. Perencana desain harus meminta saran dari

ahli geotek dan kemudian mengambil langkah-langkah yang tepat dalam perancangan

instalasi untuk mengurangi dampak buruk dari ekspansi tanah.

26

4.5.2.5 Flotation

Pipa yang dikubur sering ditempatkan di bawah muka air. Timbunan tanah yang

tinggi dapat mencegah flotation/uplift, namun untuk timbunan dangkal mungkin

diperlukan pencegahan flotation/uplift. Perkerasan beton di atas pipa dapat membantu

menahan flotation. Bila tanah di dasar galian sangat basah akibat kenaikan muka air maka

dapat digunakan lantai kerja beton.

Analisis Kinerja Pipa yang Tertimbun

4.5.3.1 Metode Elemen Hingga (Finite Element Method)

Teknik analisis metode elemen hingga dikembangkan terutama untuk analisis

sistem struktur yang kompleks dengan safety factor 1,5. Teknik ini dikembangkan untuk

menganalisis respon struktur terhadap kondisi pembebanan yang berbeda. Metode

elemen hingga untuk analisis tegangan pada solid mechanics adalah teknik matematis di

mana kontinum diidealkan dengan membaginya menjadi sejumlah elemen diskrit.

Elemen-elemen ini terhubung dengan elemen yang berdekatan pada nodal yang biasanya

terletak pada ujung sudut elemen. Fungsi bentuk khusus digunakan untuk

menghubungkan perpindahan sepanjang elemen batas ke nodal perpindahan dan untuk

menentukan kompatibilitas perpindahan dari antara elemen yang berdekatan. Gambar

berikut menunjukkan kontinum yang telah diidealkan.

Gambar 4-24 Mesh Elemen Hingga untuk Pipa yang Tertimbun


27

Metode elemen hingga menggunakan persamaan ekilibrium dalam bentuk

matriks untuk setiap nodal dalam sistem ideal. Setelah kondisi batas diterapkan

(identifikasi nodal jepit atau gerakan terbatas), persamaan dapat diselesaikan untuk

perpindahan nodal yang tidak diketahui. Perpindahan ini dapat digunakan untuk

mengevaluasi tegangan dan regangan pada elemen.

[K] {d} = {f}

di mana: [K] = matriks kekakuan

{d} = vektor perpindahan nodal

{f} = vektor beban nodal

Matriks kekakuan [K] menghubungkan nodal perpindahan ke nodal gaya dan merupakan

fungsi dari geometri struktur, dimensi elemen, sifat elemen, dan fungsi bentuk elemen.

4.5.3.2 Analisis Pipa Kaku

Adapun prosedur desain pipa kaku (rigid pipe) adalah sebagai berikut:

i. Tentukan beban tanah luar

ii. Tentukan beban hidup (beban roda)

iii. Pilih kebutuhan bedding

iv. Tentukan load factor

v. Masukkan safety factor

vi. Pilih kekuatan pipa yang sesuai

Adapun bedding untuk pipa kaku dapat dilihat pada Gambar 4-25 dan Tabel 4-17

28

Gambar 4-25 Bedding Pipe

Sumber: Moser

Tabel 4-17 Bedding Factor

Bedding Class Load Factor

A 2,8–3,4

B 1,9

C 1,5

D 1,1

Beban Marston yang menyebabkan kegagalan disebut field strength. Rasio field

strength terhadap three-edge bearing strength disebut juga dengan bedding factor (load

factor). Field strength merupakan perkalian antara beban desain dengan faktor

keamanan.

Pemilihan beban desain yang lebih kecil dari batas beban kinerja diakibatkan oleh

ketidakpastian. Ketidakpastian ini ada dalam kondisi pelayanan, beban, keseragaman

material, dan asumsi yang digunakan dalam desain. Dengan demikian, faktor reduksi

diperhitungkan dan biasanya disebut sebagai faktor keamanan.

Faktor keamanan untuk pipa rigid biasanya berdasarkan pada batas kinerja dari

retak yang berbahaya (injurious cracking).

W =W

SF

29

di mana: Wf = beban yang mengakibatkan kegagalan (retak)

Ww = beban kerja aman

SF = faktor keamanan (faktor keamanan yang dapat diterima adalah SF = 1,5)

Contoh Perhitungan

Sebuah pipa dengan diameter 15 in harus dipasang sedalam 14 ft dari tanah asli, yaitu

pasir. Jika lebar parit 3,0 ft, tentukan pipa dan bedding class yang harus dipilih.

1) Tentukan beban tanah H

Bd=

14

3= 4,67

Kμ = 0,165 pasir

Cd=1-e

-2Kμ'(HBd

)

2Kμ'=2,4

Wd = CdγBd2= 2,4 x 120 x 32 = 2.592 lb/ft

2) Tentukan beban hidup. Beban hidup diabaikan untuk timbunan 14 ft.

3) Pilih bedding. Ekonomis dan dibutuhkan practical engineering judgment. Asumsi

bedding antara kelas D, C, dan B.

4) Tentukan load factor

Kelas D BF = 1,1

Kelas C BF = 1,5

Kelas B BF = 1,9

5) Masukkan safety factor

Rekomendasi:

Concrete (ACPA) SF = 1,25 – 1,5

Reinforced Concrete (ACPA) SF = 1,0 berdasarkan retak

0,01 in

Clay (CPI) SF = 1,0 – 1,5

Asbestos Cement (ACPPA) SF = 1,0 – 1,5

6) Pilih kekuatan pipa

W3-edge = Wc xSF

BF

W3-edge = 2.592 xSF

BF

30

WD load = Wc xSF

BFx

1

D

WD load = 2.074 xSF

BF

Kebutuhan kekuatan minimum untuk SF = 1,5

Bedding class Three-edge, lb/ft D load, (lb/ft)/ft

B 2.046 1.637

C 2.592 2.074

D 3.535 2.828

Pemilihan mungkin didasarkan pada rincian pekerjaan termasuk pertimbangan

ekonomi mengenai biaya pipa dibandingkan bedding. Pilihlah kelas kekuatan yang

sama atau melebihi dari kekuatan yang diberikan pada tabel di atas.

4.5.3.3 Analisis Pipa Fleksibel (Flexible Pipe)

Untuk pipa yang terkubur batas kinerja langsung berhubungan dengan tegangan,

regangan, defleksi atau tekuk. Batas kinerja yang sering diperhatikan dalam desain dan

dapat dianggap respon yang mungkin terhadap tekanan tanah, meliputi wall crushing

(tegangan), tekuk pada dinding, reversal of curvature, defleksi berlebihan, batas

regangan, tegangan longitudinal, kelelahan (fatique), dan deliminasi (delamination).

Namun, untuk produk tertentu, batasan kinerja tertentu dari batas kinerja tersebut tidak

dipertimbangkan.

a. Wall crushing

Wall crushing merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan kondisi

leleh lokal pada material daktail atau retak gagal pada material getas. Batas kinerja

ini tercapai ketika tegangan pada dinding mencapai tegangan leleh atau tegangan

ultimate material pipa. tegangan tekan cincin merupakan kontributor utama

terhadap batas kinerja ini.

Tekanan cincin = PvD

2A

di mana: Pv = tekanan tanah vertikal

D = diameter

A = luas penampang per satuan panjang

Namun, wall crushing juga bisa terjadi akibat tegangan lentur

Tegangan lentur = /

di mana: M = momen lentur per satuan panjang

T = tebal dinding

I = momen inersia penampang dinding per satuan panjang

31

Wall crushing adalah batas kinerja utama atau dasar desain untuk sebagian besar

produk pipa rigid atau getas. Batas kinerja ini juga dapat dicapai untuk pipa fleksibel

yang dipasang di tempat timbunan yang sangat padat dan dikenakan timbunan yang

sangat dalam.

Gambar 4-26 Wall Crushing pada Arah Jam 3 dan 9


b. Tekuk pada dinding

Tekuk bukan batas kinerja kekuatan, tetapi bisa terjadi karena kekakuan yang tidak

cukup. Sebagian besar pipa saluran dikubur dalam tanah yang memiliki ketahanan

geser yang cukup besar. Kekuatan tekuk kritis pada pipa saluran yang dikubur

menggunakan persamaan Meyerhof dan Baike sebagai berikut:

Pcr=2

R

KEI

1-v2

Jika modulus tanah dasar K diganti dengan E’/R, maka

Pcr =2

R

E'

1-v2

EI

R3

Untuk pipa saluran fleksibel direkomendasikan menggunakan faktor keamanan 2

untuk menahan tekuk. Orang Scandinavian menulis ulang persamaan di atas untuk

tekanan tekuk kritis sebagai berikut:

Pcr = 1,15 PbE'

Pb = 2E

1-v2

t

D

3

Persamaan di atas bekerja baik untuk pipa baja, dan konservatif untuk pipa plastik.

Namun, salah satu dari persamaan sebelumnya harus digunakan untuk desain,

dengan mengingat bahwa tekanan tekuk yang diprediksi akan berada pada sisi

konservatif untuk sebagian besar pipa plastik.

32

Gambar 4-27 Tekuk Lokal pada Dinding


c. Defleksi berlebihan

Defleksi adalah parameter desain untuk pipa fleksibel dan pipa semirigid atau

semiflexible. Defleksi desain yang dihitung harus sama atau kurang dari batas

defleksi desain untuk produk tertentu. Defleksi desain dapat dihitung menggunakan

metode elemen hingga.

Gambar 4-28 Defleksi Cincin pada Pipa Fleksibel


Gambar 4-29 Reverseal Curvature Akibat Defleksi Berlebihan


d. Batas regangan

Regangan berhubungan dengan defleksi. Oleh karena itu, teknik pemasangan yang

digunakan adalah yang diusulkan oleh produsen produk yang akan membatasi

defleksi dan dengan demikian akan membatasi regangan.

Regangan lentur

33

Regangan lentur dapat dihitung menggunakan rumus berikut ini:

ε = ±t

D

2∆y/D

1 − 2∆y/D

di mana: ε = regangan maksimum pada dinding pipa terhadap lentur cincin

t = tebal dinding pipa

D = diameter pipa

Δy = penurunan vertikal pada diameter

e. Tegangan longitudinal

Desain dan konstruksi pemasangan harus sedemikian rupa sehingga tegangan

longitudinal diminimalkan. Produk pipa rigid dan pipa fleksibel tidak dirancang

untuk menahan tegangan longitudinal yang tinggi. Tegangan longitudinal dapat

terjadi akibat:

ekspansi termal

momen longitudinal

poisson effect (akibat tekanan internal)

Beberapa penyebab utama lendutan longitudinal pada area pipa, yaitu:

1) perbedaan penurunan dari manhole atau struktur di mana pipa terhubung

secara kaku;

2) penurunan bedding pipa yang tidak merata, misalnya erosi tanah di bawahnya;

3) pergerakan tanah yang berhubungan dengan air pasang;

4) kenaikan dan penurunan musiman tanah yang dipengaruhi oleh perubahan

kadar air, misalnya lempung yang paling ekspansif;

5) pondasi tidak seragam; dan 6) tekanan pertumbuhan akar pohon.

f. Kelelahan (fatigue)

Batas kinerja fatigue mungkin merupakan pertimbangan yang diperlukan, baik pada

penggunaan aliran gravitasi maupun aliran tekanan. Material pipa akan gagal pada

tegangan yang lebih rendah jika sejumlah besar tegangan siklis ada. Lonjakan

tekanan akibat penggunaan peralatan yang salah dan menghasilkan water hammer

dapat mengakibatkan tekanan siklis dan fatigue.

g. Delaminasi.

Produk yang diperkuat dan delaminasi dapat mengalami delaminasi saat mengalami

defleksi cincin. Delaminasi disebabkan oleh tegangan radial dan geser interlaminar.

Tegangan tarik radial dihitung dengan persamaan berikut:

σr=T/[t(R+y)]

T= ∫ σday

-c

di mana: σr = tegangan tarik radial

34

t = tebal dinding

R = jari-jari

y = jarak dari sumbu netral ke titik yang di tanyakan

c = t/2

σ = tegangan pada arah tangensial sebagai fungsi posisi pada dinding

da = (dy) x (satuan panjang)

Delaminasi mungkin juga disebabkan oleh aksi kimia. Contoh utamanya adalah

korosi pada tulangan baja. Saat korosi terjadi, produk korosi menghasilkan tekanan

interlaminar yang dapat mengakibatkan delaminasi.

Batas kinerja untuk pipa fleksibel biasanya berhubungan dengan defleksi. Faktor

keamanan lebih sering berdasarkan defleksi bukan pada beban. setiap produk akan

menunjukkan batasan kinerja yang berbeda, dan faktor keamanan biasanya 1,5

(defleksi desain 2% atau lebih). Untuk produk fleksibel yang hanya menunjukkan

defleksi sebagai batas kinerja, defleksi desainnya sebesar 7,5% dan faktor

keamanannya 4 (empat) atau lebih.

Adapun prosedur desain pipa fleksibel (flexible pipe), yaitu:

i. tentukan rasio dimensi;

ii. tentukan beban tanah luar;

iii. tentukan beban hidup (beban roda);

iv. tentukan kebutuhan luas dinding untuk beban luar;

v. tentukan defleksi;

vi. tentukan allowable buckling; dan

vii. tentukan regangan.

Adapun bedding atau standar pipe lying condition dapat dilihat pada Gambar 4-30,

sedangkan deskripsinya dapat dilihat pada Tabel 4-18.

35

Gambar 4-30 Standar Pipe Lying Condition

Tabel 4-18 Nilai Desain untuk Standar Pipe Lying Condition

Lying condition Deskripsi

Tipe 1 Flat – bottom trench. Loose backfill

Tipe 2 Flat – bottom trench. Backfill lightly consolidated to centerline pipe

Tipe 3 Pipe bedded in 4-1n-minimum loose soil. Backfill lightly consolidated to top

of pipe

Tipe 4 Pipe bedded in sand, gravel, or crush stone to depth of one eighth pipe

diameter, 4 in minimum. backfill compacted to top of pipe

Tipe 5 Pipe bedded to its centerline in compacted granular material, 4 in minimum

under pipe. Compacted granular or select material to top of pipe

Untuk perencanaan dari masing-masing jenis pipa fleksibel, dapat mengacu pada manual desain

AWWA yang terlihat pada Tabel 4-19.

Tabel 4-19 Refensi Desain Manual untuk Pipa Fleksibel dan Kaku

Jenis Pipa Manual Desain

36

Pipa PVC AWWA M23, PVC Pipe – Design and Installation

Pipa PE AWWA M55, PE Pipe – Design and Installation

Analisis Geoteknik pada Pemasangan Pipa

Pada konstruksi perpipaan terdapat beban yang bekerja di atasnya yang perlu

dipertimbangkan untuk keamanan konstruksi pipa, beban yang bekerja tersebut

meliputi:

a. beban mati, merupakan beban yang disebabkan oleh berat tanah di atas pipa

(timbunan); dan

b. beban hidup, merupakan beban yang berasal dari beban operasional.

Gambar 4-31 Pembebanan tiang

Sumber: NYSDOT Geotechnical Design Manual, 2013

4.5.4.1 Galian Terbuka (Open Trench)

Dalam pemasangan pipa dilakukan beberapa tahapan pekerjaan dari segi

geoteknik, diantaranya pembersihan dan pengupasan; penggalian lapisan bawah

permukaan dan lubang pengujian; penggalian; dimensi galian berdasarkan diameter dan

jenis pipa; dan pembuatan lapisan alas dan urugan di bawah pipa.

a. Pembersihan dan pengupasan

Beberapa hal yang harus dilakukan dalam pembersihan dan pengupasan, yaitu:

- jalur pipa harus dibersihkan sebelum melakukan penggalian atau melakukan

pengurugan;

- dilakukan pembersihan dan pengupasan pada daerah yang akan digali;

- tidak boleh ada pohon yang ditebang, dirusak atau digangu tanpa iji pihak yang

berwenang;

- semua kotoran, buangan, tumbuhan dan bahan bongkahan seluruhnya harus

disingkirkan dari lokasi pekerjaan dan dibuang oleh penyedia jasa pelaksanaan

konstruksi dengan cara yang baik, kecuali bagi bahan atau bangunan yang hanya

disingkirkan sementara waktu dan nantinya akan diperbaiki kembali seperti

semula; dan

- bahan maupun bangunan yang disingkirkan untuk sementara waktu dan

nantinya harus dipasang kembali dan diperbaiki kembali.

b. Penggalian lapisan bawah permukaan dan lubang pengujian

37

Adapun beberapa hal yang harus dilakukan dalam pekerjaan penggalian lapisan

bawah permukaan dan lubang pengujian, yaitu:

- sebelum penggalian jalur pipa pada daerah milik jalan, perlu dilakukan

penggalian lapisan bawah permukaan dan lubang pengujian untuk mengetahui

infrastruktur yang sudah ada di dalam tanah; dan

- lokasi infrastruktur bawah tanah yang sudah diketahui diberi tanda dan bila

infrastruktur tersebut mengalami kerusakan karena kelalaian, maka harus

diganti/diperbaiki.

c. Penggalian

Berikut merupakan beberapa hal yang harus dilakukan dalam pekerjaan penggalian.

- Perlu dilakukan stabilisasi lereng galian dengan penurapan/penopangan atau

pembuatan sudut galian yang aman atau dengan cara lain yang diperlukan.

Dewatering dapat dilakukan untuk menurunkan muka air tanah yang tinggi pada

area penggalian.

- Untuk galian terbuka, penggalian dilakukan sampai dasar perletakan pipa

(trase) dengan keadaan dasar galian yang kering sehingga selama pekerjaan

berlangsung pekerja dapat bekerja secara aman dan efisien. Lebar galian terbuka

harus cukup agar pipa dapat diletakan dan disambungkan dengan baik dan

pengurugan serta pemadatan dapat dilakukan. Galian terbuka tidak boleh

melebihi panjang yang diizinkan dan galian harus diselesaikan paling sedikit 10

m di depan perletakan pipa terakhir. Jika diperlukan, penggalian dan

pengurugan dilakukan dalam waktu 24 jam.

- Jika penggalian dilakukan di tanah dengan kondisi yang buruk seperti muka

akhir dasar galian yang tidak stabil atau terdiri dari bahan yang kurang baik

seperti abu, bahan sampah dan lain-lain, maka bahan tersebut harus digali dan

disingkirkan. Jika diperlukan pondasi khusus, harus dilakukan pergantian tanah

atau pengurugan dengan bahan yang memadai.

- Untuk galian dengan dinding tegak lebih dari 1 m harus diperkuat dengan

penopangan/penurapan sehingga galian tidak runtuh selama pekerjaan galian

berlangsung.

d. Dimensi galian berdasarkan diameter dan jenis pipa

Lebar galian pipa harus tersedia agar dapat dilewati oleh alat penggali untuk

memasukan dan menyambungkan pipa, serta memungkinkan penimbunan sesuai

ketentuan dari setiap pipa yang digunakan. Jika lebih dari satu jaringan pipa yang

akan dipasang pada satu galian yang sama, maka tidak diperbolehkan kedua jaringan

pipa tersebut bersinggungan. Adapun berbagai bentuk galian pipa dapat dijelaskan

sebagai berikut:

1) Pada area terbuka yang luas, galian pipa pada tanah yang tidak stabil dengan

memperlihatkan adanya runtuhan dinding saluran, dapat diatasi dengan lebar

galian di bagian atas yang lebih luas dan dasar galian yang lebih sempit.

38

Stabilitas tanah adalah kemampuan tanah mempertahankan sifat teknisnya di

bawah kondisi bervariasi yang dapat terjadi selama umur berdirinya bangunan.

Batuan, kerikil, pasir, dan lanau cenderung merupakan tanah-tanah stabil.

Sedangkan kebanyakan lempung, dilihat dari dimensinya, tidak stabil di bawah

kondisi kelembaban yang berubah-ubah di bawah permukaan. Berikut ini

karakteristik tanah relatif stabil dan tanah yang tidak stabil:

Karakteristik tanah relatif stabil sebagai berikut:

- NSPT untuk tanah lempung ≥ 8 dengan qc ≥ 32 kg/cm2

- NSPT untuk tanah pasir lepas ≥ 10 dengan qc ≥ 40 kg/cm2

Karakteristik tanah tidak stabil sebagai berikut:

- NSPT untuk tanah lempung ≤ 2 dengan qc ≥ 5 kg/cm2

- NSPT untuk tanah pasir lepas ≤ 10 dengan qc ≤ 40 kg/cm2

- Tanah pasir yang berada di bawah muka air tanah

2) Kedalaman galian disesuaikan dengan perencanaan kebutuhan pondasi tanah

urugan, lapisan alas, urugan tempat perletakan pipa serta urugan sampai

permukaan atau urugan penutup (final backfill).

Gambar 4-32 Galian pada Tanah (a) Stabil dan (b) Tidak Stabil

e. Pembuatan lapisan alas dan urugan di bawah pipa

Dalam pembuatan lapisan alas dan urugan di bawah pipa dilakukan penggalian dasar

terlebih dahulu. Penggalian dilakukan seperlunya untuk semua pondasi saluran,

pondasi tapak, pelat di atas tanah, dan sebagainya sampai kedalaman dan elevasi

yang diperlukan untuk pelaksanaan pekerjaan. Galian harus ditopang dengan sekor-

sekor, balok-balok dan papan turap atau dibuat miring pada kedua sisinya dengan

sudut yang aman. Setelah penggalian selesai, dapat dilakukan pengujian material

dalam galian.

Lapisan alas dibutuhkan untuk menciptakan garis lurus dan data sebagai tempat

perletakan pipa sehingga menjadi lebih kokoh namun tidak keras. Bahan lapisan alas

pipa berupa pasir atau kerikil (sebagai pengganti pasir) dengan ketebalan tidak lebih

dari 100 mm dan dipadatkan dengan alat pemadat pada kepadatan kering

maksimum 95%.

39

Gambar 4-33 Urugan di Bawah dan di Atas Pipa

Pada proses pengurugan di bawah dan di atas pipa sesuai Gambar 4-33, terdapat

beberapa ketentuan sebagai berikut:

- Semua galian diurug kembali dengan pasir atau bahan lain, dengan tenaga

manusia mulai dari lapisan pasir alas hingga garis tengah pipa, diletakkan secara

berlapis secara berlapis dengan ketebalan tidak lebih dari 150 mm dan

dipadatkan dengan alat pemadat pada kepadatan kering maksimum 95%.

- Bahan urugan ditempatkan dalam galian secara penuh selebar galian di masing-

masing sisi pipa, dan perlengkapan lainnya secara menerus.

- Pondasi tanah urugan (foundation) disesuaikan dengan material setempat yang

merupakan dasar atau pondasi di bawah pipa dan urugan tempat perletakkan

pipa.

- Urugan tempat perletakan pipa (bedding) digunakan untuk menunjang pipa

secara langsung di atas pondasi. Untuk pipa plastik, material bedding ini

biasanya pasir dengan butiran halus sampai sedang. Pemilihan material bedding

yang tepat dapat menjamin interaksi pipa dan tanah yang baik dan membangun

kekuatan pipa. Material yang keras seperti beton tidak dapat digunakan sebagai

alas pipa plastik, karena pipa plastik ini akan hancur ketika bertumbukan dengan

material tersebut.

- Final backfill merupakan material urugan akhir sehingga galian tertutup sampai

mencapai grade line. Pemadatan dibutuhkan untuk meminimalkan penurunan

permukaan tanah.

Pemasangan pipa dapat dilakukan dengan metode:

a. Galian terbuka (open face types)

Pada saat penggalian dengan metode ini dipastikan aman. Jika galian dilakukan di

bawah muka air, lapisan tanah endapan dengan nilai NSPT rendah, lapisan pasir

berlumpur dan tanah berbatu dapat menggunakan metode penyuntikan material

grouting atau membuat sumur dalam untuk menurunkan elevasi muka air tanah atau

menggunakan kedua metode tersebut secara bersamaan.

b. Galian dengan peralatan mekanis (close face type)

40

Untuk metode jacking pipa diameter besar dan diameter sedang dilaksanakan

dengan beberapa metode, yaitu metode tekanan lumpur (slurry pressure balance),

metode tekanan tanah (earth pressure balance) dan metode tekanan lumpur tinggi

(high density slurry) berdasarkan stabilisasi mesin pemotong dan metode

pemindahan sedimen. Metode-metode ini di aplikasikan pada tanah lempung dengan

NSPT < 10, tanah berpasir dengan NSPT < 50, tanah berbatu dengan kandungan batu

30–80% dan tanah keras dengan kuat tekan uniaxial <200 MN/m2.

Untuk metode jacking pipa diameter kecil dilaksanakan dengan beberapa metode,

sebagai berikut:

- Jenis tekan umumnya diaplikasikan pada tanah padat dan berpasir dengan NSPT

< 15.

- Metode mata bor (auger) umumnya diaplikasikan pada tanah lempung, pasir

berlumpur, pasir, dan kerikil kecil.

- Metode penyemprotan cairan (slurry pressure balance type) umumnya

diaplikasikan pada tanah lunak, pasir akuifer dan kerikil pasir.

- Metode tekanan tanah (earth pressure balance type) umumnya diaplikasikan

untuk jenis tanah keras, berasir, berkerikil dan berbatu.

Untuk metode jacking pipa sangat besar dilaksanakan dengan metode

microtunneling untuk material dengan diameter maksimum 5 m.

4.5.4.2 Stabilitas Galian Dalam

Faktor terpenting dari galian dalam adalah desain dan proses konstruksi yang

menjamin keselamatam pekerja dan menjamin keamanan terhadap dampak deformasi

terhadap bangunan di sekitarnya. Karenanya, kriteria kondisi batas desain terhadap

stabilitas konstruksi galian dalam harus dipenuhi dan dipersiapkan.

Pembahasan di dalam pedoman ini mencakup galian tanah dan/ atau batuan

dengan kedalaman 3 m atau lebih. Galian dalam dapat berupa galian terbuka dengan

kemiringan lereng yang aman dan/ atau galian yang harus diamankan oleh konstruksi

pengaman seperti dinding penahan tanah.

Analisis galian dalam harus meninjau kemungkinan terjadinya keruntuhan

(failure) serta regangan dan deformasi yang diakibatkannya, termasuk dampak

gangguan lingkungan akibat pekerjaan dewatering yang diakibatkannya serta

implikasinya terhadap pondasi eksisting di dekatnya. Karenanya, semua gaya yang

bekerja dalam perancangan galian dalam seperti tekanan tanah, hidrostatik air tanah,

beban tambahan, dan gempa harus diperhitungkan.

a. Ketentuan Teknis Perancangan Galian Dalam Perancangan galian dalam harus mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

- stabilitas lereng tanah dan/atau batuan;

41

- stabilitas struktur perkuatan;

- stabilitas struktur (tegangan) dari konstruksi penahan sendiri;

- stabilitas terhadap pengangkatan tanah dasar;

- stabilitas terhadap perubahan tekanan air tanah;

- gangguan gerakan tanah akibat galian (ground movement);

- gangguan akibat penurunan muka air tanah (dewatering);

- beban yang harus ditinjau pengaruhnya pada stabilitas galian dan penahan

lateral yaitu beban yang berjarak minimal sama dengan kedalaman galian yang

dihitung mulai dari tepi galian; dan

- bila galian dilakukan pada lokasi yang sudah ada pondasi eksisting (tiang bor,

pancang, pondasi dangkat, atau raft), maka stabilitas pondasi tersebut harus

ditinjau terhadap potensi beban tarik yang bisa terjadi akibat berkurangnya

tekanan vertikal efektif tanah dan potensi pengurangan tekanan lateral tanah

pada kondisi jangka pendek maupun jangka panjang.

Perancangan galian dalam harus mencakup ketentuan sebagai berikut:

- penyelidikan geoteknik yang memadai

- pengamatan kondisi lapangan dan pemilihan konstruksi penahan galian

disesuaikan dengan kondisi lapangan.

- melakukan pengujian kekuatan dan sifat deformasi tanah/batuan, serta

pengamatan terhadap perilaku air tanah dan air permukaan yang dapat

berdampak terhadap lingkungan.

- penentuan parameter tanah, meliputi:

1) kuat geser tanah pada kondisi tak terdrainase (Su atau tegangan total, c, dan

ϕ) dan terdrainase (tegangan efektif, c’ dan ϕ’);

2) kekakuan (stiffness) tanah (E);

3) permeabilitas tanah (k); dan

4) muka air tanah.

- stabilitas lereng yang dapat disokong oleh galian terbuka.

- analisis daya dukung tanah termasuk tipe bangunan dinding penahan.

b. Konstruksi Galian Terbuka

Jika lahan bebas yang tersedia cukup, maka konstruksi galian dalam diizinkan

mempertimbangkan galian terbuka dengan syarat terjaminnya keamanan galian dan

tidak ada potensi gangguan terhadap sekitarnya. Sistem galian terbuka ini tidak

diperbolehkan jika terjadi kondisi sebagai berikut:

- Lokasi galian berada di dekat permukiman padat (dalam radius 10 kali dari

kedalaman galian).

- Lokasi galian berada di daerah perkotaan dan daerah lain yang memiliki muka

air tanah tinggi serta padat bangunan.

c. Konstruksi Dinding Penahan Tanah

42

Jika galian terbuka tidak mungkin dikerjakan karena lahan yang terbatas, maka

diperlukan konstruksi dinding penahan tanah untuk menyokong galian dalam

selama masa konstruksi. Namun, apabila akan digunakan dinding penahan

permanen maka analisis konstruksinya harus mencakup hal-hal sebagai berikut:

- Dinding penahan harus direncanakan untuk menahan tekanan lateral statik dan

seismik;

- Sistem pemikul dinding dan lantai dasar harus didesain terhadap tekanan lateral

dan tekanan ke atas (uplift) pada muka air desain dan pada saat banjir;

- Kemantapan dasar secara keseluruhan harus dievaluasi secara cermat, termasuk

apakah diperlukan bobot pengimbang (counterweight), jangkar tanah, atau tiang

tarik untuk mengimbangi uplift dan/atau momen guling akibat gempa;

- Jika ditemukan muka air tanah tinggi saat kontruksi dan pekerjaan dewatering

yang dapat membahayakan lingkungan, dinding penahan harus berfungsi

sebagai cut-off-wall;

- Tekanan tanah yang bekerja pada dinding penahan tanah, meliputi tanah kondisi

statik dan dinamik.

d. Penurunan Permukaan Tanah di Sekitar Galian Batasan deformasi lateral izin dinding penahan tanah ditentukan oleh kondisi tanah,

kedalaman galian serta jarak dan kondisi gedung terdekat yang besarnya ditentukan

dalam rumusan seperti yang tercantum dalam Tabel 4-20.

Tabel 4-20 Batas Maksimum Deformasi Lateral Dinding

Batas maksimum deformasi lateral pada dinding Keterangan: x= jarak dari batas galian, H = kedalaman galian, δw = defleksi dinding

Lokasi gedung dan infrastruktur eksisting terdekat

Zonan 1 (x/H < 1)

Zona 2 (1 ≤ x/H ≤ 2)

Zona 3 (x/H > 2)

Tanah Tipe A Tanah Tipe B

Batas izin maksimum deformasi (δw/H)

0,5% 0,7% 0,7% 10%

Keterangan:

a) Tanah Tipe A meliputi: tanah lempung dan lanau over-consolidated (over-consolidated

stiff clays and silts), tanah residu (residual soils), dan tanah pasir dengan kepadatan

sedang sampai dengan padat (medium to dense sands).

b) Tipe Tanah B meliputi: tanah lempung dan lanau lunak (soft clays, silts), tanah organik

(organic soils), dan tanah timbunan tidak terpadatkan (loose fills).

Sumber: RSNI Geoteknik, 2015

e. Instrumentasi dan Monitoring

Instrumentasi yang direkomendasikan untuk dipasang dan disyaratkan dalam

perancangan galian dalam untuk memantau kinerja stabilitas galian, yaitu:

43

- Inklinometer untuk memantau pergerakan lateral tanah atau dinding penahan

(SNI 3404:2008);

- Piezometer untuk mengetahui kenaikan tekanan air pori (SNI 8134:2015 dan

SNI 03-3453-1994;

- Settlement marker untuk memantau pergerakan vertikal tanah;

- Ekstensometer untuk mengetahui deformasi dan pengangkatan tanah (SNI

3454-2008);

- Load cell untuk mengetahui perubahan beban penahan selama konstruksi galian

- Tiltmeter untuk memantau perubahan inklinasi vertikal bangunan penahan

galian dalam

Monitoring (pemantauan) dan supervisi konstruksi galian selama tahap pelaksanaan

dan setelah selesai galian perlu dilakukan agar dapat dilakukan tindakan pencegahan

kerusakan pada konstruksi.

f. Pemasangan Pipa pada Tanah Pasir dengan Muka Air Tanah Tinggi

Galian pada tanah pasir di bawah muka air tanah harus menggunakan dinding

penahan tanah atau dapat menggunakan DPT tipe steel sheetpile yang hanya bersifat

sementara (temporary) untuk memproteksi penurunan tanah pasir saat

pemasangan pipa. Dan jika dilakukan dewatering maka perlu dibuat slurry wall

(tembok kedap air) hingga mencapai kedalaman lapisan tanah yang kedap air.

Slurry wall digunakan pada saat dewatering agar tidak mempengaruhi bangunan di

sekitarnya hingga kedalaman 20 m. Slurry ini dapat terbuat dari bentonite, cement,

atau material kedap air yang ramah lingkungan lainnya.

Pasir (meneruskan air)

Lempung(kedap air)

Slurry Wall

Pompa Air

Slurry Wall

Gambar 4-34 Contoh Penggunaan Dinding Penahan Tanah dengan Slurry Wall

44

Selain slurry wall dapat juga digunakan alternatif lain yaitu dinding diafragma dan soldier

pile pada saat dewatering agar tidak mempengaruhi bangunan di sekitarnya. Kedua

alternatif tersebut bersifat permanen dan tidak ekonomis.

Rangkuman pengaplikasian analisis geoteknik untuk perpipaan

Pada Tabel 1-1 diuraikan gambaran pengaplikasian analisis geoteknik untuk pipa dan saluran yang dibahas dalam Buku B ini berdasarkan

dengan kondisi tanah, bedding, perbaikan tanah dan perkuatan lereng tanah untuk pekerjaan pipa dan saluran pada prasarana IPLT.

Tabel 4-21 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Pipa dan Saluran

Konstruksi

Perpipaan Kondisi Tanah Bedding Perbaikan Tanah Perkuatan Lereng Tanah

Open Trench

(Galian

Terbuka)

Lempung secara

umum

Pasir dipadatkan

(30 cm)

Hanya jika diperlukan - Tanpa perkuatan dengan mengatur

kemiringan sisi galian

- Jika galiannya tegak dan dalam, jika

diperlukan dipertimbangkan

menggunakan:

a) DPT kayu

b) Dinding Steel Sheet Pile

Pasir dengan muka

air tanah di bawah

dasar galian

Pasir dipadatkan

(30 cm)

Perlu dilakukan dewatering

dengan ukuran pompa yang

memadai

Jika diperlukan dilakukan

pemadatan setempat

Sebaiknya mempertimbangkan

penggunaan: DPT kayu, steel, atau beton

Pasir dengan muka

air tanah di atas

dasar galian

Pasir dipadatkan

(30 cm)

- Perlu dilakukan dewatering


memadai

- Jika diperlukan dilakukan

pemadatan setempat

- Tanpa perkuatan dengan mengatur


- Hanya jika diperlukan menggunakan DPT

Tanah gambut

daerah rawa

Geotekstil dan

pasir dipadatkan

Perlu dilakukan dewatering


memadai

Tanpa perkuatan dengan mengatur


10

Konstruksi

Perpipaan Kondisi Tanah Bedding Perbaikan Tanah Perkuatan Lereng Tanah

Tanah lunak yang

dalam

Geotekstil dan

pasir dipadatkan

Jika diperlukan

menggunakan pondasi

sesuai saran ahli geoteknik

Untuk galian dalam perlu

mempertimbangkan penggunaan dinding

penahan baja atau beton

Tanah Ekspansif Geotekstil dan

pasir dipadatkan

Perlu menggunakan pondasi

dengan tipe yang

disarankan oleh ahli

geoteknik

Disarankan melakukan penggalian dimusim

kering, kemungkinan perkuatan tidak

dibutukan dengan mengatur kemiringan sisi

galian

5. Perencanaan Pondasi

Pondasi adalah suatu bagian dari konstruksi bangunan yang bertugas sebagai

sarana meletakkan bangunan dan meneruskan beban bangunan atas ke dasar tanah yang

cukup kuat untuk mendukungnya. Bentuk pondasi ditentukan oleh berat bangunan dan

keadaan tanah di sekitar bangunan, sedangkan kedalaman pondasi ditentukan oleh letak

tanah padat yang mendukung pondasi.

Pondasi bangunan umumnya dibedakan sebagai pondasi dangkal dan pondasi

dalam. Pemilihan pondasi dapat dilakukan berdasarkan daya dukung tanah sebagai

berikut:

a. Bila tanah keras terletak pada permukaan tanah atau 2–3 m di bawah permukaan

tanah maka jenis pondasi yang dapat digunakan adalah pondasi dangkal yaitu

pondasi jalur, pondasi telapak atau pondasi tiang bor manual.

b. Bila kondisi tanah lunak hingga kedalaman kurang lebih 6 m maka jenis pondasi yang

dapat digunakan adalah pondasi tiang bor manual.

c. Bila tanah keras terletak pada kedalaman sekitar 10 m atau lebih di bawah

permukaan tanah maka jenis pondasi yang dapat digunakan adalah pondasi dalam

yaitu pondasi tiang minipile, pondasi sumuran atau pondasi tiang bor.

d. Bila tanah keras terletak pada kedalaman 20 m atau lebih di bawah permukaan tanah

maka jenis pondasi yang dapat digunaan adalah pondasi dalam yaitu pondasi tiang

pancang atau pondasi tiang bor.

Karakteristik tanah

Perancangan pondasi membutuhkan pengetahuan mengenai perilaku teknis

lapisan tanah di bawahnya, kondisi air tanah, kondisi geologi, dan sejarah terbentuknya

tanah pada lokasi.

Jenis Pondasi

Perencanaan dalam pemilihan pondasi suatu bangunan ditentukan berdasarkan

jenis tanah, kekuatan, dan daya dukung tanah serta beban bangunan itu sendiri. Pada

tanah yang memiliki daya dukung baik, maka pondasinya juga membutuhkan konstruksi

yang sederhana. Jika tanahnya labil dan memiliki daya dukung yang jelek, maka

penentuan pondasinya juga harus lebih teliti. Pondasi suatu konstruksi bangunan harus

mampu menahan beban berikut:

beban horizontal/beban geser, seperti beban akibat gaya tekan tanah;

beban mati (dead load), atau berat sendiri bangunan;

beban hidup (live load), atau beban sesuai fungsi bangunan;

beban gempa;

beban angina;

gaya angkat air; dan

domen dan torsi.

10

Pondasi Dangkal

Pondasi dangkal adalah struktur bangunan paling bawah yang berfungsi

meneruskan (mendistribusikan) beban bangunan ke lapisan tanah yang berada relatif

dekat dengan permukaan tanah. Pondasi dangkal digunakan apabila lapisan tanah keras

yang mampu mendukung beban bangunan di atasnya, terletak dekat dengan permukaan

tanah, serta sesuai untuk digunakan pada jenis struktur yang tidak terlalu berat dan juga

tidak terlalu tinggi. Bentuk pondasi biasanya dipilih sesuai dengan jenis bangunan dan

jenis tanahnya. Secara umum pondasi dangkal dapat berbentuk:

a. pondasi telapak;

b. pondasi menerus;

c. pondasi lingkaran; dan

d. pondasi rakit.

Untuk mengukur daya dukung pondasi perlu dilakukan analisis daya dukung

pondasi menggunakan Teori Terzaghi (1943), sebagai berikut:

qult = c Nc Sc + q Nq + 0,5 γ B Nγ Sγ

di mana: qult = daya dukung tanah ultimate (kN/m2)

c = kohesi tanah di bawah dasar pondasi (kN/m2)

q = beban tambahan (kN/m2)

B = lebar pondasi (m)

D = kedalaman pondasi (m)

φ = sudut geser tanah (o)

NcNqNγ = faktor daya dukung tanah

Sc, Sγ = faktor bentuk pondasi

Nilai faktor daya dukung tanah merupakan fungsi dari besarnya nilai sudut geser dalam

tanah tersebut. Terzaghi memberikan rekomendasi nilai Nc, Nq dan Nγ dalam Tabel 5-1.

Tabel 5-1 Faktor Daya Dukung Tanah Terzaghi

, derajat Nc Nq N Kp

0 5,7 1,0 0,0 10,8

5 7,3 1,6 0,5 12,2

10 9,6 2,7 1,2 14,7

15 12,9 4,4 2,5 18,6

20 17,7 7,4 5,0 25,0

11

Sumber: Terzaghi, 1943 Pondasi dangkal memiliki beberapa bentuk. Pada Tabel 5-2 diberikan rekomendasi nilai

Sc dan Sγ oleh Terzaghi.

Tabel 5-2 Faktor Bentuk Pondasi Terzaghi

Bentuk Sc S

Pondasi Menerus 1,0 1,0

Pondasi Lingkaran 1,3 0,6

Pondasi Sujur Sangkar 1,3 0,8

Sumber: Terzaghi, 1943

Contoh Perhitungan Daya Dukung Pondasi

Suatu pondasi berbentuk bujur sangkar berukuran 2 x 2 m terletak pada kedalaman 1,5

m. Tanah pondasi dianggap homogen dengan berat volume basah = 17,8 kN/m2. Dari

hasil pengujian triaksil undrained diperoleh nilai kuat geser c = 20 kN/m2 dan φ = 20o.

Hitung besarnya kapasitas dukung ultimate dan kapasitas dukung ultimate neto, jika

muka air tanah terletak sangat dalam, dan ditinjau untuk:

a. kondisi keruntuhan geser umum

b. kondisi keruntuhan geser lokal

25 25,1 12,7 9,7 35,0

30 37,2 22,5 19,7 52,0

34 52,6 36,5 36,0

35 57,8 41,4 42,4 82,0

40 95,7 81,3 100,4 141,0

45 172,3 173,3 297,5 298,0

48 258,3 287,9 780,1

50 347,5 415,1 1153,2 800,0

12

Gambar 5-1 Perhitungan Pondasi Dangkal

Penyelesaian:

a. Kondisi keruntuhan geser umum

Untuk φ = 20o, dari Tabel 5-1 diperoleh:

Nc = 17,7; Nq = 7,4; Nγ = 5

po = 1,5 x 17,8 = 26,7 kN/m2

Kapasitas dukung ultimate untuk pondasi bujur sangkar:

qu = 1,3 cNc + poNq + 0,4 γBNγ

qu = 1,3 x 20 x 17,7 + 26,7 x 7,4 + 0,4 x 17,8 x 2 x5

qu = 729,0 kN/m2

Kapasitas dukung ultimate neto:

qun = 1,3 cNc + po (Nq - 1) + 0,4 γBNγ

qun = 1,3 x 20 x 17,7 + 26,7 (7,4 – 1) + 0,4 x 17,8 x 2 x 5

qun = 702,3 kN/m2

atau

qun = qu – Df γb

qun = 729,0 – 26,7 = 702,3 kN/m2

b. Kondisi keruntuhan geser lokal

Kohesi pada keruntuhan geser lokal c’ = 2/3 c = (2/3) 20 = 13,3 kN/m2

Untuk φ = 20o, Nc’ = 11,8; Nq’ = 3,9; Nγ’ = 1,7

Dapat pula ditentukan dengan cara:

Untuk φ = arc tg (2/3 x tg 20o) = 13,6o

Diperoleh Nc’ = 11,8; Nq’ = 3,9 dan Nγ’ = 1,7

Kapasitas dukung ultimate:

qult = 1,3 c’Nc’ + poNq’ + 0,4 γBNγ’

qult = 1,3 x 13,3 x 11,8 + 26,7 x 3,9 + 0,4 x 17,8 x 2 x 1,7

qult = 332,4 kN/m2

13

qun = 332,4 – 26,7

qun = 305,7 kN/m2

Pondasi Sumuran

Pondasi sumuran yang merupakan bentuk peralihan antara pondasi dangkal dan

pondasi dalam, digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang

relatif dalam. Pondasi tersebut juga merupakan pondasi khusus dengan beberapa kondisi

yang cocok untuk diterapkan pondasi sumuran ini, diantaranya:

a. pada kondisi tanah keras dengan kedalaman pondasi lebih dari 3 m, sedangkan

pondasi dangkal lainnya memerlukan galian tanah yang terlalu dalam dan lebar.

b. pada daerah yang memiliki muka air tanah tinggi, dengan pertimbangan bahwa

konstruksi plat beton akan sulit dilaksanakan karena air di lubang galian harus

dipompa terlebih dahulu.

Untuk pondasi sumuran dengan Df > 5B, daya dukung pondasi dapat dihitung dengan

rumus sebagai berikut:

Pu’ = Pu + Ps

Pu’ = qu Ap + π Dfs Df

di mana: Pu’ = beban ultimate total untuk pondasi dalam (kN)

Pu = beban ultimate total untuk pondasi dangkal (kN)

Ps = perlawanan gesekan pada dinding pondasi (kN)

qu = daya dukung pondasi dangkal (kN/m2)

Ap = luas dasar pondasi (m2)

D = B = lebar pondasi (m)

fs = faktor gesekan (Tabel 5-3)

Df = kedalaman pondasi (m)

Tabel 5-3 Faktor Gesekan Dinding

Jenis Tanah fs (kg/cm2)

Lanau dan lempung lunak 0,07–0,30

Lempung sangat kaku 0,49–1,95

Pasir lepas 0,12–0,37

Pasir padat 0,34–0,68

Kerikil padat 0,49–0,96

Sumber: Terzaghi, 1943

Pondasi Dalam

Pondasi dalam suatu bangunan konstruksi mempunyai peranan penting karena

berfungsi sebagai penahan atau penopang beban bangunan yang ada di atasnya untuk

diteruskan ke lapisan tanah yang ada di bawahnya. Untuk menghasilkan bangunan yang

kuat dan kokoh, pondasi suatu bangunan harus direncanakan dengan baik. Perencanaan

pondasi dalam harus memenuhi 3 kondisi berikut ini:

i. faktor keamanan terhadap keruntuhan, baik untuk tiangnya maupun untuk tanah

pendukungnya;

14

ii. penurunan total dan beda penurunan dari pondasi akibat beban kerja; dan

iii. keamanan dan stabilitas dari bangunan di sekitarnya.

Gambar 5-2 Tahanan yang Bekerja pada Tiang Tunggal

Sumber: Braja, 2016

Pondasi dalam dipilih sesuai dengan jenis bangunan dan jenis tanahnya, secara umum

jenis pondasi dalam meliputi:

- Tiang Pancang

Penggunaan tiang pancang untuk suatu pondasi bangunan sangat tergantung pada

kondisi berikut ini:

tanah dasar di bawah bangunan tidak mempunyai daya dukung;

tanah dasar di bawah bangunan tidak mampu memikul bangunan yang ada di

atasnya atau tanah keras yang mampu memikul beban tersebut jauh dari

permukaan tanah;

pembangunan di atas tanah yang tidak rata; dan

memenuhi kebutuhan untuk menahan gaya desak ke atas.

- Tiang Bor

Pondasi tiang bor adalah pondasi dalam yang dibangun di dalam permukaan tanah

sampai kedalaman tertentu dengan membuat lubang melalui pengeboran tanah.

Setelah elevasi kedalaman pengeboran tercapai kemudian pondasi tiang bor

dilakukan dengan pengecoran beton bertulang terhadap lubang yang sudah dibor.

a. Daya dukung aksial tiang tunggal

Daya dukung tiang tunggal dihasilkan dari kombinasi gesekan yang terjadi di selimut

tiang serta tahanan ujungnya di ujung bawah tiang. Tahanan gesek pada selimut

umumnya dominan pada tiang yang ditanam pada tanah lempung dan lanau,

sementara tahanan ujung umumnya dominan pada lapisan pasir/kerikil yang padat

15

serta tanah lempung keras. Persamaan daya dukung tanah untuk tiang pancang dan

tiang bor sama saja, namun terletak perbedaan pada parameter yang digunakan

untuk tanah lempung dan pasir yang diberikan pada Tabel 5-4.

Tabel 5-4 Rangkuman Persamaan Kapasitas Dukung Tanah Pondasi Dalam

Sumber: Slide Pondasi Dalam, ITB

b. Kelompok Tiang

Pengaruh kelompok tiang harus diperhitungkan dalam merencanakan daya dukung

kelompok tiang dan penurunan kelompok tiang dengan memperhatikan ketentuan

sebagai berikut:

- Daya dukung kelompok tiang diperoleh dari total daya dukung tiang tunggal

dikalikan jumlah tiang dan dikalikan dengan faktor efisiensi kelompok tiang.

- Efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor, yaitu:

Jumlah, panjang, diamter, susunan, dan jarak tiang.

Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung).

Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang (tiang pancang atau tiang bor).

Urutan pemasangan tiang.

Karakteristik tanah.

Waktu setelah pemasangan.

Interaksi antar pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah.

16

Arah dari beban yang bekerja.

- Faktor efisiensi kelompok tiang tidak perlu diberlakukan apabila:

Jarak as ke as lebih dari 8 kali diameter tiang, atau

Kapasitas dari tiang ditentukan oleh tahanan ujung tiang

Pada kelompok tiang, jarak antar tiang umumnya ditentukan sebagai berikut:

1) Metode pemasangan (dipancang atau melalui pemboran)

Jarak antar tiang dapat lebih rapat dengan metode pemancangan. Sementara

metode pemboran, jarak antar tiang harus cukup jauh (minimum 3D) untuk

menghindari adanya pengaruh ke lubang pemboran lainnya sewaktu pengecoran.

2) Daya dukung kelompok tiang

Semakin besar jarak antar tiang (lebih besar dari 3D) maka efisiensi dari

kelompok tiang akan semakin besar.

3) Ujung tiang tidak mencapai tanah keras maka jarak tiang minimum ≥ 2 kali

diameter tiang atau 2 kali diagonal tampang tiang.

4) Ujung tiang mencapai tanah keras, maka jarak tiang minimum ≥ diameter tiang

ditambah 30 cm atau panjang diagonal tiang ditambah 30 cm.

Untuk pondasi tiang jarak antara as ke as tiang tidak boleh kurang dari keliling tiang

atau untuk tiang berbentuk lingkaran tidak boleh kurang dari 2,5 kali diameter tiang.

Efisiensi kelompok tiang didefinisikan sebagai:

E = ( )

∑

di mana: Eg = faktor efisiensi

Qg(u) = daya dukung ultimate kelompok tiang (kN/m2)

Qu = daya dukung ultimate tiang tunggal (kN/m2)

17

Gambar 5-3 Efisiensi Kelompok Tiang

Sumber: Slide Pondasi Dalam, Binus

Tabel 5-5 Persamaan Efisiensi Kelompok Tiang pada Tanah Pasiran

Nama Persamaan

Persamaan Sederhana E = ( )

. .

Persamaan Converse-Labarre E = 1 −( ) ( )

. .θ

Dengan θ= arc tan (D/s)

Persamaan Los Angeles 21)-1)(n-(m 1)-n(m 1)-m(n n m s π

D1gE

Persamaan Seiler-Keeney

n m

0.3

1)- n (m 7) 2

(75s

2) - n (m 36s -1 gE

di mana: m = jumlah tiang pada deretan baris

n = jumlah tiang pada deretan kolom

s = jarak antar tiang (m)

D = diameter atau sisi tiang (m)

p = keliling dari penampang tiang (m)

c. Kapasitas Dukung Kelompok Tiang pada Tanah Pasir Pada fondasi tiang pancang, tahanan gesek maupun tahanan ujung dengan s ≥ 3D,

maka kapasitas dukung kelompok tiang diambil sama besarnya dengan jumlah

kapasitas dukung tiang tunggal (Eg = 1). Dengan memakai persamaan berikut:

Q = n. Q

18

Sedangkan pada pondasi tiang pancang, tahanan gesek dengan s < 3D maka faktor

efisiensi ikut menentukan.

Q = n. Q . E

di mana: Qg = beban maksimum kelompok tiang

n = jumlah tiang dalam kelompok

Qa = kapasitas dukung izin tiang

Eg = efisiensi kelompok tiang

d. Kapasitas Dukung Kelompok Tiang pada Tanah Lempung

Kapasitas dukung kelompok tiang pada tanah lempung dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

- Jumlah total kapasitas kelompok tiang

∑Qu = m . n . (Qp + Qs)

= m . n . (9 . Ap . Cu + ∑p . ∆L . α . Cu)

- Kapasitas berdasarkan blok (Lg, Bg, LD)

∑Qu = Lg . Bg . Nc’ . Cu + ∑2 . (Lg + Bg) . Cu . ∆L

di mana: Lg = panjang blok

Bg = lebar blok

LD = tinggi blok

∆L = panjang segmen tiang

Dari kedua persamaan di atas, nilai yang digunakan adalah hasil perhitungan dengan

terkecil. Kelompok tiang dalam tanah lempung yang bekerja sebagai blok dapat

dilihat pada Gambar 5-4 berikut.

Gambar 5-4 Kelompok Tiang Pada Tanah Lempung

Sumber: Hary Christady, 2012

Contoh Perhitungan

Tentukan daya dukung ultimate dari beton berdiameter 800 mm, tiang bor

diperlihatkan pada Gambar 5-5. Asumsikan Lcr = 15 x diameter; dan sudut geser

tiang = 0.75φ’.

19

Gambar 5-5 Perhitungan Tiang Bor

- Lcr = 15 x 0,8 = 12 m

- Daya dukung ultimate tiang: Q ult = Qp + Qs

- Tahanan ujung Qp:

ϕ = 0o Nc = 9

Qp = Nc. Cu. Ap = 9 Cu Ap = 9 x 100 x [π x (0,8) 2/4] = 452 kN

- Tahanan gesek:

Qs = Qs1 + Qs2 + Qs3

Qs1 = α.Cu.As = 0,8 x 60 x (π x 0,8 x 4) = 483 kN

20

Gambar 5-6 Korelasi Cu dan α

Qs2 = Ks. σv’. tanδ. As

di mana: Ks = 1 – sin ϕ = 1 – sin 30 = 0,5;

δ = 0,75 φ’ = 22,50 ;

As = p.L = (π x 0,8) x 6 = 15,08 m2

maka,

Qs2 = 0,5 x [(72 + 133,2)/2] x tan 22,5 x 15,08 = 320 kN

Qs3 = α.Cu.As = 0,58 x 100 x (π x 0,8 x 5) = 729 kN

- Kapasitas dukung tiang ultimate:

Q ult = Qp + Qs

Q ult = 452 kN + (483 kN + 320 kN + 729 kN) = 1.984 kN

- Kapasitas dukung tiang izin:

Q all = Q ult / SF; asumsikan SF = 2,5

Q all = 1.984 kN / 2,5 = 793,6 kN

Daya Dukung Izin Tanah

Perhitungan daya dukung izin tanah, pada pondasi yang akan dibangun akibat

beban kerja harus diambil nilai yang terkecil dari:

- Kapasitas ultimate tanah dengan faktor keamanan yang cukup terhadap

kemungkinan terjadinya keruntuhan;

- Suatu nilai gaya yang memberikan deformasi fondasi akibat beban yang bekerja

masih dalam batas-batas yang diizinkan oleh bangunan tersebut atau bangunan di

sekitarnya.

21

Metode untuk mendapatkan daya dukung lapisan tanah pondasi dangkal, pondasi

sumuran, dan pondasi dalam dapat dilihat pada Gambar 5-7 yang memperlihatkan

diagram alir perencanaan daya dukung pondasi.

Gambar 5-7 Diagram Alir Perencanaan Daya Dukung dan Penurunan Pondasi

a. Metode rasional

Metode rasional yang digunakan untuk menghitung kapasitas ultimate pondasi harus

dilakukan berdasarkan data tanah yang diperoleh dari penyelidikan lapangan

maupun laboratorium pada lokasi pekerjaan. Perhitungan kapasitas ultimate dengan

metode rasional, meliputi:

- metode analitik yang sudah baku (misalnya Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Vesic,

Reese) yang memperhitungkan kondisi lapisan tanah yang ada serta geometri dari

pondasi; dan

- metode empiris yang sudah baku (terbukti).

22

Daya dukung izin pondasi diperoleh dari daya dukung ultimate pondasi tersebut

dibagi dengan suatu faktor keamanan yang besarnya minimum 3 untuk pondasi

dangkal atau minimum 2,5 untuk pondasi dalam.

b. Metode pengujian pembebanan

Daya dukung izin pondasi dapat juga diperoleh dari hasil uji pembebanan pondasi

pada lokasi pekerjaan. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menggunakan

metode ini, diantaranya:

- efek penggunaan skala dari uji pembebanan terhadap dimensi pondasi yang

sebenarnya;

- variasi lapisan tanah tempat dilakukannya uji pembebanan terhadap lokasi

pondasi yang sebenarnya; dan

- durasi pembebanan pada uji pembebanan dibandingkan dengan umur pondasi.

Uji pembebanan yang dilaksanakan pada suatu pelat uji (individual test plate)

ataupun tiang tunggal hanya akan memberikan gambaran mengenai daya dukung

ultimate (ultimate bearing capacity) tanah pada lokasi pengujian tersebut akibat

beban uji yang diberikan. Dengan demikian hasil yang diperoleh dari uji pembebanan

ini belum tentu menggambarkan karakteristik daya dukung (bearing capacity)

pondasi yang sebenarnya atau kondisi daya dukung di lapangan secara keseluruhan.

c. Kriteria penurunan

Harus diingat bahwa walaupun telah digunakan faktor keamanan yang cukup

terhadap kemungkinan terjadinya keruntuhan geser, namun hal ini tidak otomatis

menjamin bahwa penurunan pondasi akan menjadi kecil atau memenuhi syarat

deformasi yang ditentukan. Pada Gambar 5-8 menunjukan bahwa berdasarkan

keruntuhan geser nilai daya dukung izin pondasi adalah sebesar qu/SF. Namun,

mengingat besarnya penurunan yang terjadi, maka nilai S’ lebih besar dari

penurunan yang diizinkan (Sall). Dengan demikian, untuk kondisi tersebut, daya

dukung izin pondasi yang betul adalah sebesar qall(s). Dengan kata lain, daya dukung

izin ditentukan berdasarkan kriteria penurunan yang diizinkan.

23

Gambar 5-8 Kurva Penurunan-Pembebanan untuk Fondasi Dangkal


d. Penurunan izin

Besarnya penurunan total dan beda penurunan yang diizinkan ditentukan

berdasarkan toleransi struktur atas dan bangunan sekitar yang harus ditinjau

berdasarkan masing-masing kasus tersendiri dengan mengacu pada integritas,

stabilitas dan fungsi dari struktur di atasnya. Penurunan izin < 15 cm + b/600 (b

dalam satuan cm) untuk bangunan dan bisa dibuktikan struktur atas masih aman.

Beda penurunan (differential settlement) yang diperkirakan akan terjadi harus

ditentukan secara saksama dan konservatif, serta pengaruhnya terhadap bangunan

di atasnya harus dicek untuk menjamin bahwa beda penurunan tersebut masih

memenuhi kriteria kekuatan dan kemampulayanan sebesar L/300.

Penurunan (Settlement)

Perkiraan besarnya penurunan total maupun beda penurunan merupakan hal

yang penting dalam perancangan fondasi untuk menjamin stabilitas dari bangunan di

atasnya. Terdapat beberapa jenis penurunan yang perlu dihitung dalam perencanaan

pondasi, yaitu:

Penurunan Total

Penurunan total terdiri atas penurunan langsung (elastic settlement) dan

penurunan konsolidasi. Penurunan langsung (elastic settlement) akan terjadi saat beban

diberikan; dan penurunan jangka panjang (long-term settlement) mulai terjadi beberapa

saat setelah pemberian beban.

Jika lapisan tanah dibebani, maka tanah akan mengalami penurunan. Penurunan

akibat beban tersebut merupakan jumlah total dari penurunan elastik dan penurunan

konsolidasi yang dapat dirumuskan sebagai berikut:

S = Se+ Sc+Ss

24

di mana: S = penurunan total (m)

Se = penurunan elastik (m)

Sc = penurunan konsolidasi primer (m)

Ss = penurunan konsolidasi sekunder (m)

Penurunan elastik

Penurunan elastik merupakan penurunan yang terjadi pada tanah berbutir kasar

dan tanah berbutir halus kering atau tidak jenuh terjadi dengan segera sesudah beban

bekerja. Janbu, Bjerrum, dan Kjaernsli (1956) mengusulkan cara menghitung penurunan

elastik rata-rata untuk beban terbagi rata fleksibel pada tanah lempung jenuh dengan

persamaan/rumus sebagai berikut:

Se= A1 A2q0 B

Es

di mana: Se = penurunan segera rata-rata (m)

A1 = faktor koreksi untuk kedalaman pondasi Df

A2 = faktor koreksi untuk lapisan tanah tebal terbatas H

B = lebar beban terbagi rata (m)

q0 = tambahan tegangan neto (kN/m2)

Es = modulus elastisitas (kN/m2)

Penurunan tanah kepasiran juga dapat dievaluasi dengan menggunakan faktor

pengaruh regangan yang diusulkan oleh Schmertmann dan Hartman (1978). Menurut

metode ini, persamaan penurunan elastik (elastic settlement) sebagai berikut:

Se= C1 C2(q-q) ∑Iz

Es∆z

z20

di mana: Iz = faktor pengaruh regangan

C1 = faktor koreksi kedalaman pondasi

= 1 - 0,5 q

q-q

C2 = faktor koreksi creep tanah

=1 + 0,2 log waktu, tahun

0,1

q = tegangan pada tingkat pondasi (kN/m2)

q = γ D = tegangan efektif di dasar pondasi (kN/m2)

Es = modulus elastisitas tanah (kN/m2)

Penurunan elastik dipengaruhi langsung oleh modulus elastisitas dari tanah

terkait. Modulus elastis tanah untuk memperkirakan penurunan elastik dapat diperoleh

dari kurva tegangan versus regangan. Kurva tegangan versus regangan ini dapat

diperoleh dari hasil uji triaksial tak terkonsolidasi tak terdrainase (triaksial UU) atau dari

hasil uji Oedometer.

25

Penurunan Segera Pondasi Kelompok Tiang pada Tanah Pasir

Beberapa metode dari penelitian dapat digunakan untuk menghitung penurunan

pondasi kelompok tiang antara lain, yaitu:

a. Metode Vesic (1977)

S = S (1.1)

di mana: S = penurunan pondasi tiang tunggal (m)

Sg = penurunan pondasi kelompok tiang (m)

Bg = lebar kelompok tiang (m)

d = diameter tiang tungal (m)

b. Metode Meyerhoff (1976)

- Berdasarkan N-SPT

S = 2q .

I = 1 −

≥ 0,5

di mana: q = tekanan pada dasar pondasi (Pa)


N = harga rata-rata N-SPT pada kedalaman ± Bg di bawah ujung

pondasi

tiang

- Berdasarkan CPT

Sg= q. Bg . I

2 qc

di mana: q = tekanan pada dasar pondasi (Pa)


qc = nilai konus pada rata-rata kedalaman (kg/cm2)

Penurunan Segera Pondasi Kelompok Tiang pada Tanah Lempung

Penurunan segera adalah penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah

yang tertekan dan terjadi pada volume konstan. Menurut Janbu, Bjerrum dan Kjaemsli

(1956) digunakan persamaan sebagai berikut:

S = μ . μ

di mana: Si = Penurunan segera (m)

q = Tekanan netto fondasi (P/A)

B = Lebar tiang pancang kelompok (m)

E = Modulus elastis

µi = Faktor koreksi untuk lapisan tanah dengan tebal terbatas H

µo = Faktor koreksi untuk kedalaman fondasi Df

26

a. Penurunan Konsolidasi

Penurunan konsolidasi terjadi pada tanah yang berbutir halus yang terletak di bawah

muka air tanah. Bila tanah mengalami pembebanan dan kemudian berkonsolidasi

dalam dua fase, yaitu:

- Penurunan konsolidasi primer yaitu penurunan yang dipengaruhi oleh kecepatan

aliran air yang meninggalkan rongga pori tanah akibat adanya tambahan tekanan.

Penurunan konsolidasi primer dapat diperhitungkan menggunakan persamaaan

berikut:

S =∆

H

di mana: Sc = penurunan konsolidasi primer (m)

∆e = perubahan angka pori di laboratorium dari t1 ke t2

eo = angka pori awal

H = tebal benda uji awal atau tebal lapisan lempung (m)

- Penurunan konsolidasi sekunder merupakan proses lanjutan dari konsolidasi

primer, di mana prosesnya berjalan sangat lambat. Penurunan konsolidasi

sekunder dapat diperhitungkan menggunakan persamaaan berikut:

S = H log

di mana: Ss = penurunan konsolidasi sekunder (m)

Cα = koefisien kompresi sekunder

H = tebal benda uji awal atau tebal lapisan lempung (m)

∆e = perubahan angka pori di laboratorium dari t1 ke t2

t2 = t1+∆t (detik)

∆t = waktu konsolidasi total (konsolidasi primer dan sekunder) (detik)

t1 = waktu konsolidasi primer selesai (detik)

ep = angka pori saat konsolidasi primer selesai

Persyaratan Struktur dari Pondasi

Perencanaan kekuatan struktur dari pondasi serta persyaratan material pondasi

untuk bangunan air harus mengacu pada SNI 1726:2012 untuk bangunan gedung dan

struktur lain. Beberapa faktor yang diperhitungkan dalam perencanaan kekuatan

struktur, yaitu:

a. Beban pada Pondasi

Beban maksimum yang bekerja pada pondasi merupakan penjumlahan dari beban

mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa serta imposed load yang

disebabkan antara lain oleh gaya angkat ke atas dan tekanan tanah. Beban yang

bekerja dapat bersifat permanen ataupun sementara. Seluruh beban yang disebutkan

di atas harus ditransfer ke tanah melalui fondasi.

27

Persyaratan mengenai masing-masing beban ini dapat dijumpai pada SNI 1727:2013

yang mengatur mengenai beban minimum untuk bangunan gedung dan struktur lain.

Khusus untuk beban gempa pada bangunan gedung dapat merujuk pada SNI

1726:2012.

b. Kekuatan Struktur dan Kemampulayanan

Pada bagian sebelumnya telah disampaikan persyaratan pondasi dari segi geoteknik

antara lain menyebutkan bahwa daya dukung izin pondasi diambil dari daya dukung

ultimate dibagi dengan faktor keamanan. Di samping persyaratan geoteknik

tersebut, pondasi juga harus memenuhi persyaratan kekuatan dari struktur pondasi.

Persyaratan kekuatan struktur pondasi yang harus dipenuhi yaitu:

- Persyaratan kekuatan struktural: pondasi harus kuat menerima beban yang

bekerja padanya. Pondasi yang dibebani melebihi kapasitas strukturnya secara

prinsip akan mengalami keruntuhan katastropik.

- Persyaratan kemampulayanan: disamping harus kuat memikul beban di atasnya,

pondasi juga harus dapat berfungsi dengan baik akibat beban layan yang bekerja

padanya. Persyaratan yang harus dipenuhi mencakup antara lain: penurunan

(total dan diferensial), heave, tilt, pergerakan lateral, getaran, dan durabilitas.

c. Ketahanan terhadap Geser, Pengangkatan, dan Guling

Perancangan suatu pondasi juga harus memenuhi persyaratan berikut ini:

- Ketahanan terhadap geser harus minimum 1,5 kali lebih besar (statik) dan 1,1

(seismik) akibat gaya geser yang disebabkan oleh beban rencana. Tahanan geser

yang diperhitungkan adalah base shear dan tahanan pasif. Namun, tahanan pasif

harus diabaikan kecuali dapat dipastikan bahwa tekanan pasif tetap ada selama

umur rencana.

- Ketahanan terhadap pengangkatan harus minimum 1,5 kali lebih besar dari gaya

angkat akibat beban. Ketahanan ini sedapat mungkin diatasi dengan beban mati

dalam situasi khusus dapat menggunakan sistem angkut.

- Ketahanan akibat guling harus minimum 2 kali lebih besar dari momen guling.

Momen guling besarnya sama dengan jumlah dari momen stabilizing akibat

beban mati minimum ditambah dengan akibat tahanan

pengangkuran/penjangkaran yang diizinkan.

d. Ketahanan terhadap gaya apung (Buoyancy)

Gaya apung (buoyancy) adalah gaya ke atas yang disebabkan oleh fluida yang

melawan berat dari beban yang terendam. Sehingga beban yang terendam akan

mengalami tekanan yang besar di dasar beban dibandingkan ketika tidak terendam.

Suatu struktur pondasi harus dapat menahan gaya apung dengan memenuhi

persyaratan berikut:

- Faktor keamanan minimum 1,5 terhadap bahaya floatation yang disebabkan

oleh elevasi muka air tanah tertinggi. Besarnya ketahanan merupakan

28

penjumlahan dari beban mati dan tahanan izin pengangkuran (permitted

anchoring resistance).

- Faktor keamanan minimum 1,1 terhadap bahaya floatation di mana buoyancy

disebabkan oleh elevasi tertinggi dari muka air tanah, dan ketahanan diambil

sebesar beban mati minimum saja.

Elevasi muka air tertinggi harus ditentukan berdasarkan pada semua kasus ekstrem

yang mungkin terjadi seperti curah hujan yang besar, banjir dan lainnya. Apabila

tidak ada data mengenai hal ini, maka muka air tanah tertinggi harus diambil di

permukaan tanah.

Pengaruh Muka Air Tanah

Muka air tanah di bawah struktur atau di bawah lapisan tanah apabila meningkat

menimbulkan tekanan yang lebih besar dari tekanan rata-rata berat struktur dan/atau

lapisan tanah di atasnya sehingga menyebabkan adanya gaya angkat ke atas. Gaya tekan

ke atas atau disebut juga sebagai tekanan air dalam, menyebabkan berkurangnya berat

efektif bangunan di atasnya. Kestabilan struktur atau lapisan tanah dengan permeabilitas

rendah terhadap gaya uplift harus diperiksa dengan membandingkan berat tetap yang

melawan (misalnya, berat sendiri dan hambatan samping seperti yang terjadi pada

dinding struktur bawah tanah) dengan gaya-gaya uplift akibat air dan sumber-sumber

lainnya. Gaya uplift tersebut dapat menyebabkan keruntuhan lapisan kedap air di dasar

galian.

Gaya uplift dapat diperhitungkan dengan menggunakan persamaan sederhana

berikut ini:

U = b x (γ x H)

di mana: U = gaya uplift (t/m)

B = lebar bangunan struktur bawah (m)

γw = berat jenis air (t/m3)

H = elevasi muka air tanah (m)

29

Gambar 5-9 Uplift pada Bangunan Berongga di dalam Tanah


Gaya uplift tidak perlu diperhitungkan bila beban mati total yang bekerja lebih

besar dari gaya uplift. Apabila gaya uplift lebih besar dari beban mati, maka tindakan yang

dapat dilakukan untuk melawan gaya uplift tersebut sehingga struktur bawah tanah

dapat stabil, yaitu:

a. menambah berat bangunan;

b. menurunkan tekanan air di bawah bangunan dengan membuat sistem drainase

(dewatering) hingga mencapai Haman di mana beban mati yang bekerja menjadi lebih

besar dari gaya uplift; dan/atau

c. memasang angkur/jangkar pada bangunan ke lapisan pondasi di bawahnya.

Penentuan Pondasi Daerah Khusus

Penentuan jenis pondasi untuk beberapa daerah tipikal di Indonesia yaitu daerah

rawa, daerah pesisir, dan daerah perbukitan adalah sebagai berikut:

Daerah Rawa

Ada tiga kemungkinan karakteristik tanah pada daerah rawa, yaitu:

a. tanah gambut, merupakan tanah organik yang mengandung kadar abu lebih kecil

dari 25% atau kadar organik ≥ 75%;

b. tanah lempung lunak, merupakan tanah yang secara visual dapat ditembus dengan

ibu jari minimum sedalam ± 25 mm, atau mempunyai kuat geser ≤ 40 kPa

berdasarkan uji geser laboratorium; dan

c. tanah organik, merupakan tanah yang mengandung kadar organik ≥ 25% sampai

75% atau dengan kadar abu ≥ 75% sampai dengan 25%.

Konstruksi struktur di atas ketiga tanah tersebut akan mengalami permasalahan

yang sama yaitu terhadap daya dukung dan penurunan tanah. Adapun pondasi yang

dapat digunakan untuk menangani permasalahan pada ketiga karakterisitik tanah

tersebut, yaitu:

a. Cerucuk kayu

30

Pondasi cerucuk kayu harus memenuhi persyaratan berikut ini:

- Cerucuk kayu adalah susunan tiang kayu dengan diameter atau ukuran sisi

antara 8 dan 15 cm yang dimasukkan ke dalam tanah sehingga berfungsi sebagai

pondasi.

- Cerucuk kayu yang digunakan dapat berupa batang kayu atau hasil olahan

dengan spesifikasi seperti pada Tabel 5-6.

Tabel 5-6 Persyaratan Cerucuk Kayu

Uraian Persyaratan

Diameter Minimum 8 cm, maksimum 15 cm

Panjang Minimum 3,5 cm, maksimum 6 m

Kelurusan Cukup lurus, tidak belok, dan bercabang

Kekuatan Minimum kelas kuat II PPKI 1973

Tegangan Minimum kelas kuat III untuk mutu A PKKI 1973

Sumber: Pedoman Teknik BM, 2009

- Pelaksanaan cerucuk kayu harus sesuai dengan pedoman yang diuraikan dalam

Tata Cara Perencanaan Pondasi di Atas Tanah Lembek, Organik, dan Tanah

Gambut No. 029/T/BM/1999.

- Penentuan tempat kedudukan tiang-tiang cerucuk yang akan dipasang dan

diberi tanda dengan menggunakan patok-patok seperti terlihat pada Gambar 5-

10.

Gambar 5-10 Persiapan Perletakan Cerucuk Kayu

Sumber: Pedoman Teknik BM, 1999

b. Minipile

Pondasi tiang pancang minipile harus memenuhi persyaratan-persyaratan berikut:

- Tiang pancang minipile adalah jenis pondasi yang berukuran pancangnya lebih

kecil dari tiang pancang biasanya.

- Tiang pancang minipile berdiamater kecil (biasanya kurang dari 300 mm (12

inci)) di mana digunakan untuk kosntruksi pada kondisi tanah keras masih

berada jauh di kedalaman tanah.

- Pemacangan minipile harus mengacu pada FHWA-05-039.

- Kemampuan tiang pancang minipile untuk menopang beban diperlihatkan pada

Tabel 5-7.

31

Tabel 5-7 Kemampuan Tiang Pancang Minipile Menopang Beban

No. Tiang Pancang Minipile Kemampuan Menopang Beban

1 Segitiga ukuran 28 cm 25–30 ton

2 Segitiga ukuran 32 cm 35–40 ton

3 Bujur sangkar ukuran 20 cm 30–35 ton

4 Bujur sangkar ukuran 25 cm 40–50 ton

Daerah Pesisir

Daerah pesisir adalah daerah intervensi atau daerah transisi yang merupakan

bagian daratan yang dipengaruhi oleh kedekatannya dengan daratan, di mana prosesnya

bergantung pada interaksi antara daratan dan lautan. Pada daerah pesisir pada umumnya

mengandung jenis tanah alluvium. Berdasarkan aspek geoteknik, karakteristik tanah

pada daerah pesisir didominasi dengan karakteristik/jenis tanah berikut:

a. tanah lempung lunak,

b. sebagian kecil terdapat tanah gambut, dan

c. terkadang terdapat tanah organik.

Jika pembangunan konstruksi struktur dilakukan pada kondisi daerah yang

memiliki karakteritik ketiga tanah tersebut di atas, maka harus memperhitungkan 2

(dua) permasalahan yaitu daya dukung tanah dan penurunan tanah. Adapun pondasi

yang dapat digunakan untuk kondisi tanah tersebut yaitu dengan menggunakan cerucuk

kayu dan/atau minipile yang telah dijelaskan pada kondisi daerah rawa sebelumnya.

Daerah Perbukitan

Daerah perbukitan adalah daerah di mana memiliki ketinggian >200 m.

Pembangunan konstruksi struktur di daerah perbukitan perlu dipertimbangkan

kestabilan tanah tersebut. Stabilitas tanah yang miring dapat terganggu oleh adanya

tambahan beban pondasi. Pondasi yang disarankan untuk tanah miring adalah pondasi

memanjang. Sebelum pondasi dibangun pada tanah yang miring, stabilitas lereng

tanahnya harus diselidiki. Pondasi harus tidak dibangun pada lereng yang tidak stabil.

Meyerhof (1957) memberikan persamaan daya dukung untuk pondasi

memanjang yang terletak pada lereng (Gambar 5-11), sebagai berikut:

qu

= c Ncq+0,5 γBNγq

di mana: qu = daya dukung ultimate (kN/m2)

c = kohesi (kN/m2)

γ = berat volume tanah(kN/m3)

B = lebar pondasi(m)

Ncq, Nγq = fakot-faktor daya dukung

32

Nilai-nilai Ncq dan Nγq ditunjukkan dalam Gambar 5-11, sedangkan nilai faktor

stabilitas (Ns) dinyatakan oleh:

Ns= γH

c

di mana: γ = berat volume tanah(kN/m3)

H = tinggi kaki lereng sampai puncaknya (m)

C = kohesi tanah (kN/m2)

Faktor-faktor ini bergantung pada kemiringan lereng, posisi relatif pondasi, dan

sudut gesek dalam tanahnya (φ).

Gambar 5-11 Daya Dukung Ultimate untuk Pondasi Memanjang yang Terletak pada Tanah

Miring Sumber: Hary Christady, 1996

6. Desain dan Analisis Kestabilan Lereng

Permukaan tanah tidak selalu membentuk bidang datar atau mempunyai

perbedaan elevasi antara tempat yang satu dengan yang lain sehingga membentuk suatu

lereng. Lereng merupakan suatu kondisi topografi yang banyak dijumpai pada berbagai

pekerjaan konstruksi sipil. Lereng dapat terjadi secara alami maupun sengaja dibuat oleh

manusia dengan tujuan tertentu.

Faktor-faktor yang menyebabkan ketidakstabilan lereng, yaitu:

a. perubahan profil kemiringan lereng akibat beban tambahan di bagian atas lereng

atau berkurangnya kekuatan di bagian dasar lereng;

b. peningkatan tekanan air tanah yang mengakibatkan penurunan tahanan geser pada

tanah pasir atau terjadinya pengembangan pada tanah lempung;

c. penurunan kuat geser tanah; dan

d. getaran yang disebabkan oleh gempa bumi, peledakan, atau pemancangan tiang.

Kriteria Faktor Keamanan

Faktor keamanan lereng yang disyaratkan untuk analisis kestabilan lereng tanah

diperlihatkan pada Tabel 6-1 dengan didasarkan pada pertimbangan biaya dan

konsekuensi kegagalan lereng terhadap tingkat ketidakpastian kondisi analisis.

Tabel 6-1 Nilai Faktor Keamanan untuk Lereng Tanah

Biaya dan konsekuensi dari kegagalan lereng

Tingkat ketidakpastian kondisi

analisis

Rendaha Tinggib

Biaya perbaikan sebanding dengan biaya

tambahan untuk merancang lereng yang

lebih konservatif

1,25 1,5

Biaya perbaikan lebih besar dari biaya

tambahan untuk merancang lereng yang

lebih konservatif

1,5 2,0 atau lebih

aTingkat ketidakpastian kondisi analisis dikategorikan rendah, jika kondisi

geologi dapat dipahami, kondisi tanah seragam, penyelidikan tanah

konsisten, lengkap dan logis terhadap kondisi di lapangan.

bTingkat ketidakpastian kondisi analisis dikategorikan tinggi, jika kondisi

geologi sangat kompleks, kondisi tanah bervariasi, dan penyelidikan tanah

tidak konsisten dan tidak dapat diandalkan.


Pada lereng batuan, pengaruh air perlu diperhitungkan. Apabila muka air tanah

tinggi dan diperlukan usaha penurunan muka air tanah di dalam massa batuan untuk

meningkatkan faktor keamanan, maka dapat dilakukan penurunan muka air tanah

dengan bor horizontal yang berfungsi sebagai drainase untuk mengalirkan air keluar dari

massa batuan. Tabel 6-2 memberikan rekomendasi nilai faktor keamanan untuk lereng

136

batuan dengan mempertimbangkan kondisi permanen atau sementara lereng batuan

yang akan direncanakan.

Tabel 6-2 Nilai Faktor Keamanan untuk Lereng Batuan

Kondisi lereng batuan Rekomendasi nilai faktor keamanan

Kondisi permanen 1,5

Kondisi sementara 1,3


Aplikasi

Aplikasi desain struktur pada lereng galian dan timbunan dapat dilakukan dengan

memperhatikan beberapa faktor berikut:

a. Lereng Galian

Lereng galian terbentuk akibat kegiatan penggalian atau pemotongan pada tanah

asli. Perancangan pemotongan lereng galian yang dimaksud adalah usaha untuk

membuat suatu lereng dengan kemiringan tertentu yang cukup aman dan ekonomis.

Stabilitas pemotongan ditentukan oleh kondisi geologi, sifat teknis tanah, tekanan air

akibat rembesan, dan cara pemotongan.

Aspek penting dari stabilitas lereng galian, yaitu:

- kuat geser pada bagian galian;

- berat isi tanah;

- tinggi lereng;

- kemiringan lereng; dan

- tekanan air pori

b. Lereng Timbunan

Lereng timbunan umumnya digunakan untuk badan jalan raya, jalan kereta api, dan

bendungan tanah. Sifat teknis lereng timbunan dipengaruhi oleh jenis tanah, cara

penimbunan dan derajat kepadatan tanah.

Berikut faktor-faktor yang menyebabkan ketidakstabilan lereng timbunan.

- Terjadinya tegangan yang berlebih pada pondasi timbunan tanah kohesif setelah

masa konstruksi. Pada lereng timbunan, stabilitas jangka pendek pada tanah

kohesif lunak lebih penting daripada stabilitas jangka panjang, karena fondasi

timbunan mendapatkan kekuatan yang merupakan hasil disipasi air pori.

- Penurunan muka air cepat dan erosi buluh. Pada timbunan bendungan,

penurunan muka air cepat menyebabkan meningkatnya beban efektif timbunan

tanah yang dapat menyebabkan ketidakstabilan lereng. Penyebab lain dari

ketidakstabilan lereng timbunan yaitu erosi bawah permukaan atau erosi buluh.

- Gaya-gaya dinamis. Bentuk gaya dinamis dalam berupa getaran dapat dipicu oleh

gempa bumi, peledakan, pemancangan tiang, dan sumber getaran lainnya.

137

Analisa Kestabilan Lereng Tanah

Untuk mengukur kestabilan lereng pada perencanaan desain struktur dapat

dilakukan dengan beberapa metode analisis berikut ini:

Analisis Kestabilan Lereng dengan Metode Kesetimbangan

Analisis kestabilan lereng umumnya dilakukan berdasarkan pendekatan

kesetimbangan batas. Pada pendekatan tersebut, hanya dimodelkan pelapisan tanah

yang sederhana dan tidak dapat menampilkan tahapan konstruksi. Metode ini juga

umumnya memperhitungkan keseimbangan gaya dan keseimbangan momen dengan

berbagai asumsi yang harus dibuat seperti bentuk dan lokasi keruntuhan, arah, dan gaya

antar irisan.

Metode kesetimbangan batas ini menggunakan perbandingan antara gaya yang

menahan lereng terhadap gaya yang bekerja. Analisis stabilitas dengan cara

keseimbangan batas dapat dilakukan dengan beberapa metode, sebagai berikut:

a. Metode Irisan biasa (Metode Fellenius)

Metode irisan biasa (Fellenius, 1936) merupakan metode yang paling sederhana

diantara beberapa metode irisan. Asumsi yang digunakan dalam metode ini adalah

resultan gaya antar irisan sama dengan nol dan bekerja sejajar dengan permukaan

bidang runtuh, serta bidang runtuh berupa sebuah busur lingkaran. Metode Fellenius

dapat digunakan pada lereng-lereng dengan kondisi isotropis, non isotropis, dan

berlapis-lapis. Persamaan yang digunakan untuk metode Fellenius sebagai berikut:

FK = ∑ c'β+(N-uβ)tanϕ'n

i=1

∑ W sin α+kW cosα-hcR

+Aa

Rni=1

Gambar 6-1 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Fellenius

Sumber: Hardiyatmo, 2002

Untuk lereng dengan material yang mempunyai sudut gesek lebih besar dari 0,

metode ini sebaiknya tidak digunakan karena dapat menghasilkan rancangan lereng

yang tidak ekonomis.

b. Metode Bishop yang Disederhanakan (Simplified Bishop Method)

Metode Bishop yang disederhanakan (Bishop, 1955) merupakan metode yang paling

populer dalam analisis kestabilan lereng. Asumsi yang digunakan dalam metode ini

138

yaitu besarnya gaya geser antar irisan sama dengan nol (x=0) dan bidang runtuh

berbentuk sebuah busur lingkaran. Kondisi kesetimbangan yang dapat dipenuhi oleh

metode ini adalah kesetimbangan gaya dalam arah vertikal untuk setiap irisan dan

kesetimbangan momen pada pusat lingkaran runtuh untuk semua irisan, sedangkan

kesetimbangan gaya dalam arah horizontal tidak dapat dipenuhi. Metode ini dapat

digunakan untuk menganalisa tegangan efektif. Persamaan yang digunakan pada

metode Bishop sebagai berikut:

FK = ∑ c'β+(N-uβ)tanϕ'n

i=1

∑ W sin α+kW cosα-hcR

+Aa

Rni=1

Gambar 6-2 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Bishop yang Disederhanakan


c. Metode Janbu yang Disederhanakan (Simplified Janbu Method)

Metode Janbu yang disederhanakan (Janbu, 1954, 1973) juga termasuk salah satu

metode yang populer dan sering digunakan dalam analisis kestabilan lereng. Asumsi

yang digunakan dalam metode ini yaitu gaya geser antar irisan sama dengan nol.

Metode ini memenuhi kesetimbangan gaya dalam arah vertikal untuk setiap irisan

dan kesetimbangan gaya dalam arah horizontal untuk semua irisan, namun

kesetimbangan momen tidak dapat dipenuhi. Sembarang bentuk bidang runtuh

dapat dianalisis dengan metode ini.

139

Gambar 6-3 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Janbu yang Disederhanakan


𝐅𝐊 = ∑ 𝐜 𝛃 (𝐍 𝐮𝛃)𝐭𝐚𝐧𝛟𝐧

𝐢 𝟏 𝐜𝐨𝐬 𝛂

∑ (𝐍 𝐬𝐢𝐧 𝛂 𝐤𝐖) 𝐀𝐧𝐢 𝟏

Faktor aman yang didapat kemudian dikalikan dengan faktor koreksi (fo) berikut.

𝐅𝐊 𝐣𝐚𝐧𝐛𝐮 = 𝐟𝐨 𝐱 𝐅𝐊

Faktor koreksi dimasukkan sebagai koreksi dari pengabaian gaya geser antar irisan,

yang dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

𝐟𝐨 = 𝟏 + 𝐭 𝐝

𝐋− 𝟏, 𝟒

𝐝

𝐋

𝟐

di mana f0 = faktor koreksi.

Besarnya nilai t bervariasi sesuai dengan jenis tanah yaitu sebagai berikut:

d. t = 0,69 untuk tanah dengan c ≠ 0 dan φ = 0

e. t = 0,31 untuk tanah dengan c ≠=0 dan φ ≠ 0

f. t = 0,50 untuk tanah dengan c ≠ 0 dan φ ≠ 0

140

Gambar 6-4 Faktor Koreksi untuk Metode Janbu yang Disederhanakan


d. Metode Morgenstern-Price Metode Morgenstern-Price (Morgenstern & Price, 1965) dikembangkan terlebih

dahulu daripada metode kesetimbangan batas umum. Metode ini dapat digunakan

untuk semua bentuk bidang runtuh dan telah memenuhi semua kondisi

kesetimbangan. Metode ini menggunakan asumsi yang sama dengan metode

kesetimbangan batas umum yaitu terdapat hubungan antar gaya geser antar irisan

dan gaya normal antar irisan. Gaya-gaya yang bekerja pada tiap irisan dapat dilihat

pada Gambar 6-5.

Gambar 6-5 Gaya yang Bekerja pada Tiap Irisan-Metode Morgenstern-Price Hardiyatmo, 2002

Perhitungan faktor keamanan dilakukan dengan menggunakan kondisi

kesetimbangan gaya dan momen dari setiap irisan. Gaya normal antar irisan pada sisi

kanan (ER) dan titik kerja gaya antar irisan pada sisi kanan irisan (yR) dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan berikut.

141

ER=(1-λf(XL)Zα

(1-λf(XR)ZαEL+

(W Zα-kW)

(1-λf(XR)Zα+

(cos α- Zα sin α)

(1-λf(XR)Zα

c'β-uβtanϕ'

F

YR = 1

EREL y

L-

1

2b tan α +

1

2b(XL+XR)-Wkhc -

1

2b tan α

e. Metode Spencer

Spencer (1967) menganggap resultan gaya antar irisan pada semua irisan

mempunyai sudut kemiringan tertentu yang sama. Hal ini secara matematis dapat

dinyatakan sebagai berikut:

𝐗

𝐄= 𝐭𝐚𝐧(𝛉) = 𝛌

di mana θ adalah sudut kemiringan dari resultan gaya antar irisan. Oleh karena itu

metode Spencer dapat dianggap sebagai kasus khusus dari emtode Morgenstern-

Price di mana f(x) = 1. Metode Spencer dapat digunakan untuk sembarang bentuk

bidang runtuh dan memenuhi semua kondisi kesetimbangan gaya dan

kesetimbangan momen pada setiap irisan.

Analisis kestabilan Lereng dengan Metode Elemen Hingga

Dalam metode elemen hingga atau FEM, tidak dilakukan asumsi bidang longsor.

Faktor keamanan dicari dengan mencari bidang lemah pada struktur lapisan tanah.

Faktor keamanan didapatkan dengan cara mengurangi nilai kohesi (c), dan sudut geser

dalam tanah (φ) secara bertahap hingga tanah mengalami keruntuhan. Nilai faktor

keamanan dihitung sebagai berikut:

∑ 𝐌𝐒𝐅 = 𝐂

𝐂 𝐫𝐞𝐝𝐮𝐜𝐞𝐝=

𝐭𝐚𝐧 ∅

𝐭𝐚𝐧 ∅ 𝐫𝐞𝐝𝐮𝐜𝐞𝐝

di mana ΣMSF= faktor keamanan; Creduced dan ϕreduced = nilai c dan ϕ terendah yang

didapat pada saat program Plaxis mengatakan tanah mengalami keruntuhan. Analisa

kestabilan dengan FEM ini dilakukan dengan menggunakan program, salah satunya

adalah Plaxis.

Langkah-langkah pemodelan menggunakan Plaxis akan diperlihatkan pada Gambar 6-6.

142

Gambar 6-6 Langkah Pemodelan Menggunakan Plaxis

Contoh pemodelan analisis stabilitas lereng galian dengan menggunakan Plaxis diperlihatkan

pada Gambar 6-7.

Gambar 6-7 Contoh Gambar Pemodelan Menggunakan Plaxis

Sumber: Robie Asta, 2013

Analisa Kestabilan Lereng Batuan

Analisis stabilitas lereng batuan harus dilakukan berdasarkan prediksi pola

keruntuhan yang mungkin terjadi pada massa batuan, yaitu longsor sepanjang bidang

perlemahan, longsor pada bidang berbentuk baji, longsor busur, ataupun pola longsor

143

guling. Parameter kuat geser massa batuan dalam analisis stabilitas lereng batuan dapat

ditetapkan dengan cara seperti ditunjukkan dalam Gambar 1-62. Apabila bidang longsor

akan melewati bidang perlemahan dalam massa batuan, maka parameter kuat geser pada

bidang perlemahan tersebut yang akan menjadi nilai masukan (input) di dalam analisis

stabilitas lereng batuan, sedangkan apabila bidang longsor tidak pada bidang

perlemahan, maka parameter kuat geser massa batuan akan menjadi nilai masukan

(input) di dalam analisis stabilitas lereng.

Gambar 6-8 Pola Keruntuhan dan Penetapan Kuat Batuan dalam Analisis Stabilitas Lereng


a. Penentuan parameter untuk analisis lereng batuan

Hoek & Brown (1997) menyampaikan cara memperoleh parameter kuat geser, baik

dengan cara grafis maupun analitis. Hoek & Brown (1997) menyampaikan

parameter yang diperlukan untuk memperoleh parameter kuat geser batuan (ϕ dan

c) meliputi:

- kuat tekan (σd) batuan intak yang diperoleh dari hasil uji kuat tekan contoh

batuan intak dari jenis batuan yang sama;

- mi konstanta Hoek-Brown untuk batuan intak yang dapat diperoleh dari tabel

yang disampaikan oleh Hoek-Brown (1995);

- GSI (Geological Strengt Index) yang disampaikan oleh Hoek (1994), dan Hoek et

al. (1995) adalah suatu cara untuk melakukan estimasi reduksi kekuatan massa

batuan pada kondisi geologi yang berbeda. Marinos & Hoek (2000)

menyampaikan grafik GSI untuk bermacam jenis batuan; dan

- Berat satuan batuan (γb) dari batuan

b. Analisis stabilitas lereng batuan

Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk analisis stabilitas lereng batuan,

diantaranya:

144

- analisis grafis (Hoek & Bray, 1981);

- analisis keseimbangan batas; dan

1) modus longsor bidang (planar sliding)

2) modus longsor lingkaran (circular sliding)

3) modus longsor baji (wedge sliding)

4) modus longsor roboh (toppling sliding)

- analisis sensitivitas untuk mengetahui rentang faktor aman lereng batuan pada

batas bawah dan batas atas sehingga dapat diketahui apakah suatu lereng batuan

akan aman, atau perlu dilakukan perkuatan tertentu.

Alternatif Perkuatan Lereng

Banyak cara dapat dilakukan untuk menambah stabilitas lereng, antara lain:

pemotongan lereng, pembuatan berm, menurunkan muka air tanah, pemasangan tiang-

tiang dan lain sebagainya. Umumnya metode perbaikan stabilitas lereng dapat dibagi

dalam tiga kelompok yaitu:

a. metode geometri, yaitu perbaikan lereng dengan cara merubah geometri lereng.

b. metode hidrologi, yaitu dengan cara menurunkan muka air tanah atau menurunkan

kadar air tanah pada lereng.

c. metode-metode kimia dan mekanis, dengan cara grouting semen untuk menambah

kuat geser tanah atau memasang bahan tertentu (tiang) di dalam tanah. Proses

penurunan muka air tanah selama konstruksi berlangsung sering menyebabkan

kelongsoran akibat adanya aliran air tanah pada galian terutama tanah pasir.

Dinding Penahan Tanah

Konstruksi dinding penahan merupakan salah satu jenis konstruksi sipil yang

berfungsi untuk menahan gaya tekanan aktif lateral yang berasal dari tanah maupun air.

Oleh karena itu suatu konstruksi dinding penahan haruslah direncanakan dan dirancang

agar aman terhadap gaya-gaya yang berpotensi menyebabkan kegagalan struktur. Pada

prinsipnya dinding penahan menerima gaya-gaya berupa momen guling, gaya berat

sendiri, gaya lateral tanah, gaya gelincir, dan gaya angkat.

Gambar 6-9 Gaya-gaya yang Bekerja

Sumber: E-Journal Teknik Sipil, UTS

Faktor-faktor lain yang harus diperhatikan dalam perencanaan desain dinding penahan,

di antaranya:

145

a. Kondisi tanah pada lokasi dinding, apakah ada potensi di mana dinding penahan

tanah secara keseluruhan ikut mengalami gelincir rotasi/translasi (global stability).

b. Apakah ada lapisan tanah lunak di bawah lapisan tanah yang langsung mendukung

dinding penahan tanah, yang dapat menyebabkan dinding mengalami penurunan

(jangka panjang), dan mengakibatkan dinding berputar ke belakang.

Setiap dinding penahan tanah harus diperiksa stabilitasnya terhadap guling, geser lateral,

dan daya dukung. Faktor keamanan yang disyaratkan adalah sebagai berikut:

a. Faktor keamanan terhadap guling disyaratkan harus ≥ 2

b. Faktor keamanan terhadap geser lateral disyaratkan harus ≥ 1,5

c. Faktor keamanan terhadap daya dukung disyaratkan harus ≥ 1,3

Adapun jenis-jenis konstruksi dinding penahan yang umumnya digunakan sebagai

berikut:

a. Dinding penahan tanah gravitasi

Dinding penahan tanah gravitasi adalah jenis dinding tanah yang banyak digunakan

untuk menahan tekanan tanah lateral pada timbunan tanah maupun pada tebing-

tebing yang landai hingga terjal.

b. Dinding penahan tanah kantilever

Dinding penahan tanah kantilever merupakan dinding penahan tanah beton

bertulang yang sering digunakan karena ekonomis dan mudah diaplikasikan.

Dinding jenis ini cocok digunakan untuk menahan tanah dengan ketinggian hingga 8

m.

c. Dinding sheet pile

Dinding turap adalah dinding vertikal relatif tipis yang berfungsi untuk menahan

tanah dan juga menahan masuknya air ke dalam lubang galian. Dinding turap tidak

cocok digunakan pada tanah yang mengandung banyak batuan-batuan karena

menyulitkan pemancangan.

Gambar 6-10 Berbagai Tipe Sheetpile


d. Dinding soldier pile

146

Dinding soldier pile adalah bored pile yang dibuat dengan proses pengeboran diberi

jarak sesuai dengan gambar kerja. Untuk menambah tahanan terhadap tarik, maka

diberi tulangan pada bored pile. Pemilihan soldier pile cocok diterapkan pada lokasi

dengan jenis tanah lempung.

Gambar 6-11 Dinding Soldier Pile


e. Dinding contiguous bored pile

Dinding contiguous bored pile adalah pembuatan dinding penahan dengan

menggunakan bored pile dari beton yang diselingi dengan bored pile dari bentonite.

Gambar 6-12 Dinding Contiguous Bored Pile


f. Dinding secant pile

Dinding secant pile yaitu tiang yang saling berpotongan sehingga membentuk

dinding yang rapat. Pembuatan secant pile dilakukan menggunakan mesin bor agar

tekanan aksial dari tanah dan bangunan sekitar tidak akan longsor. Pemilihan secant

pile cocok untuk lokasi dengan jenis tanah pasir.

Gambar 6-13 Dinding Secant Pile


g. Dinding diafragma

Dinding diafragma adalah sistem pengembangan lebih lanjut dari sistem secant pile.

Dinding diafragma atau dinding sekat adalah sebuah membran buatan dengan

ketebalan sesuai dengan ketebalan alat penggali grabber dan kedalaman galian

tertentu.

147

Gambar 6-14 Dinding Diafragma


Pada Tabel 6-3 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Dinding Penahan Tanahdiuraikan gambaran pengaplikasian analisis geoteknik

untuk pemilihan dinding penahan tanah yang digunakan untuk perkuatan tanah pada saat pekerjaan galian berdasarkan kondisi

tanah.

Tabel 6-3 Pengaplikasian Analisis Geoteknik untuk Dinding Penahan Tanah

Perkuatan

Tanah Kondisi Tanah Pondasi DPT Jenis Dinding Penahan Tanah

Dinding

Penahan Tanah

(DPT)

Lempung secara umum Umumnya diperlukan jika tinggi timbunan

dibelakang DPT cukup besar

Cantilever wall, gravity wall (pasangan

batu), bronjong, dinding tanah dengan

geotekstil.

Pasir dengan muka air

tanah jauh di bawah

permukaan tanah

Umumnya diperlukan jika tinggi timbunan




geotekstil.

Pasir dengan muka air

tanah dekat ke

permukaan tanah

Umumnya diperlukan jika tinggi timbunan




geotekstil. Sebagai tambahan drainase

dibelakang dinding didesain untuk

mampu menurunkan muka air serendah-

rendahnya dibelakang dinding.

Tanah gambut daerah

rawa

Pondasi tiang Tidak begitu disarankan menkonstuksi

DPT pada kondisi tanah ini.

Tanah lunak yang dalam Pondasi tiang atau kombinasi dengan geotekstil Dapat diaplikasikan semua jenis DPT

dengan pertimbangan pondasi harus

memadai.

Tanah Ekspansif Umumnya diperlukan jika tinggi timbunan


Tidak begitu disarankan mengkonstuksi

DPT pada kondisi tanah ini.

Perkuatan Mekanik Tanah (Geotekstil)

Perkuatan mekanik tanah harus memenuhi persyaratan berikut.

a. Geotekstil adalah jenis geosintetik yang lolos air yang berasal dari bahan tekstil. Jenis

geotekstil yang utama adalah tak-teranyam dan teranyam.

b. Sifat-sifat geosintetik untuk perkuatan tanah harus mengacu pada pedoman

Perencanaan dan Pelaksanaan Perkuatan Tanah dengan Geosintetik Nomor

003/BM/2009.

c. Selain syarat kekuatan yang ditentukan dalam perencanaan, geotekstil harus cukup

kuat agar mampu bertahan selama masa konstruksi. Jika tersobek, tertusuk, atau

terbelah, maka kemampuannya untuk menahan struktur timbunan akan berkurang

sehingga dapat mengakibatkan terjadinya keruntuhan. Persyaratan daya bertahan

(survivability) yang disarankan untuk geotekstil berdasarkan AASHTO M 288

terlampir dalam pedoman Perencanaan dan Pelaksanaan Perkuatan Tanah dengan

Geosintetik Nomor 003/BM/2009.

d. Pemasangan geotekstil berkekuatan tinggi yang direncanakan dengan tepat akan

berfungsi sebagai perkuatan untuk meningkatkan stabilitas serta mencegah

keruntuhan. Geotekstil atau geogrid juga akan mengurangi pergeseran horizontal

dan vertikal tanah di bawahnya, sehingga dapat mengurangi penurunan diferensial.

Gambar 6-15 Dinding Penahan Tanah dengan Perkuatan Geotekstil

Sumber: Braja, 2016

136

7. Perbaikan Tanah

Perbaikan tanah adalah proses yang harus dilakukan apabila karakteristik

kompresibilitas, daya dukung, permeabilitas, dan ketahanan likuifaksi tanah setempat

tidak memadai untuk pondasi bangunan dan infrastruktur yang didirikan sehingga

mencapai tingkat aman yang diharapkan. Perbaikan tanah perlu dilakukan apabila

terdapat kondisi sebagai berikut:

a. tanah berpotensi likuifaksi yang dapat membahayakan keselamatan struktural dan

fasilitas di sekitar lokasi pekerjaan;

b. tanah berpotensi mengalami penyebaran lateral (lateral spreading) yang dapat

membahayakan keselamatan struktural dan fasilitas di sekitar lokasi pekerjaan;

c. terdapat potensi perbedaan penurunan yang sangat besar antara struktur yang

berdiri di atas pondasi dalam dan tanah di sekitar lokasi pekerjaan; dan

d. terdapat potensi penurunan total yang tidak dapat ditoleransi.

Tujuan dilakukan perbaikan tanah, yaitu:

a. meningkatkan kuat geser dan kekakuan tanah;

b. meningkatkan kepadatan tanah;

c. mengurangi tingkat kompresibilitas tanah (mengurangi penurunan); dan

d. mengurangi permeabilitas tanah.

Kriteria Penentuan Jenis Perbaikan Tanah

Berdasarkan hasil penyelidikan tanah yang telah dilakukan, secara garis besar

jenis perbaikan tanah yang tepat utuk bangunan atau infrastruktur yang akan didirikan dapat

ditentukan berdasarkan Gambar 7-1.

Gambar 7-1 Metode Perbaikan Tanah Berdasarkan Karakteristik Tanah


Berdasarkan Gambar 7-1 di atas, metode perbaikan tanah dapat ditentukan dari

karakteristik tanah. Karakteristik tanah dari ukuran butiran (dalam satuan cm) yang

137

mengkategorikan jenis tanah. Ukuran butiran tanah tersebut didapat dari hasil pengujian

analisa saringan di laboratorium.

Cara menentukan metode perbaikan tanah berdasarkan Gambar 7-1, sebagai

berikut:

i. Pengujian analisis butiran tanah di laboratorium didapatkan ukuran butiran tanah.

Ukuran butiran tanah telah mengkategorikan jenis tanah.

ii. Plotkan ukuran butiran tanah yang didapat dari hasil pengujian ke dalam grafik

korelasi metode perbaikan tanah dan karakteristik tanah.

iii. Pemilihan metode dilakukan berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:

- Bisa aplikasikan: lokasi, jalur akses alat berat, kondisi lingkungan

- Ketersediaan biaya untuk metode perbaikan tanah yang dipilih

Jenis-Jenis Perbaikan Tanah

a. Pergantian material tanah

Metode perbaikan tanah ini dapat diaplikasikan pada kondisi tanah yang tidak

kompeten (misal tanah lunak, tanah organik, dan tanah ekspansif) maksimal hingga

ketebalan 3 m dari permukaan tanah. Tanah yang tidak kompeten diganti dengan

material timbunan pilihan dengan parameter kuat geser dan kompresibilitas yang

lebih baik dari parameter material eksisting sebelumnya.

b. Pemadatan Dalam

Pemadatan dalam merupakan perbaikan tanah dengan memadatkan tanah dalam.

Pemadatan ini efektif dilakukan pada tanah berbutir kasar. Metode-metode

pemadatan dalam yang dilakukan sebagai berikut:

1) Metode pemadatan dengan memasukan vibrator dengan arah getar horizontal,

pada kondisi vibrator tersebut masuk ke dalam tanah. Teknik ini dikenal dengan

nama vibroflotation.

2) Metode pemadatan dengan memasukan batang penggetar ke dalam tanah

dengan vibrator yang bergetar dalam arah vertikal dan vibrator tersebut tetap

berada di atas permukaan tanah. Teknik ini umumnya dikenal dengan nama

vibro compaction.

3) Metode pemadatan dengan menumbuk permukaan tanah dengan menggunakan

beban seberat 5–200 ton. Teknik ini umumnya dikenal dengan nama dynamic

compaction.

Beberapa jenis pemadatan yaitu deep vibratory compaction, stone columns, dan

dynamic compaction.

1) Deep Vibratory Compaction Pemadatan getar pada kedalaman tertentu (deep vibratory compaction)

umumnya diaplikasikan pada tanah berbutir kasar. Kandungan tanah berbutir

138

halus mengurangi efisiensi pemadatan, pada umumnya pemadatan tidak akan

berhasil baik bila kandungan tanah berbutir halus melebihi 10%.

2) Stone Column (Vibro Replacement) Metode perbaikan tanah dengan stone column biasanya digunakan untuk

perbaikan tanah lempung lunak untuk meningkatkan daya dukung tanah

sehingga tanah tersebut dapat menerima beban yang lebih besar dan penurunan

yang terjadi akan berkurang. Stone column memiliki beberapa fungsi, yaitu:

meningkatkan daya dukung tanah

memperpendek waktu konsolidasi

mengurangi bahaya likuifaksi

Stone column umumnya diaplikasikan untuk memperbaiki tanah lempung lunak

yang memiliki kuat geser tak terdrainase minimum 20 kPa, namun dapat juga

diaplikasikan pada tanah pasir lepas. Formasi stone column bekerja sama

dengan tanah di sekitarnya membentuk suatu struktur tanah komposit yang

dapat difungsikan untuk meningkatkan daya dukung, mempercepat disipasi

tegangan air pori, mengurangi penurunan atau meningkatkan stabilitas lereng.

Stone column ini dapat dibentuk melalui tiga cara sebagai berikut:

3) Dynamic Compaction Dynamic compaction atau kompaksi dinamik umumnya sangat efektif untuk

diaplikasikan pada tanah berbutir kasar dan tidak efektif untuk diaplikasikan

pada tanah kohesif tanpa modifikasi. Teknik ini dilaksanakan dengan

menjatuhkan penumbuk (tamper) seberat 10–200 ton dari ketinggian 10–40 m

dengan pola tumbukan teratur. Pada tanah kohesif, teknik ini dapat

dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD). Tumbukan pada

tanah kohesif menghasilkan tegangan air pori berlebih yang kemudian

terdisipasi melalui penyalir vertikal. Modifikasi lain adalah dengan

menghamparkan material berbutir kasar (kerikil atau sirtu) setebal 50 cm–80

cm di atas lapisan tanah lempung, lalu ditumbuk dengan tamper berulang-ulang

sehingga material kerikil/sirtu masuk ke dalam tanah lunak dan terbentuk pilar-

pilar batu.

c. Pre-loading

Pre-loading adalah metode perbaikan tanah yang bertujuan meningkatkan daya

dukung dan kuat geser tanah serta menyelesaikan penurunan dengan pemampatan

sebelum infrastruktur dibangun di atasnya. Sehingga tidak terjadi penurunan yang

akan mengakibatkan kerusakan infrastruktur di atasnya. Pre-loading merupakan

metode perbaikan untuk tanah lempung lunak dengan cara memberi beban

timbunan di atasnya. Sehingga akan terjadi proses konsolidasi, di mana tekanan air

pori meningkat.

139

d. Sand Drain

Konsolidasi yang terjadi pada tanah lempung lunak yang diberi beban timbunan

(preloading) memerlukan waktu yang cukup lama untuk mencapai derajat

konsolidasi yang ditentukan. Oleh karena itu diperlukan sand drain untuk

mempercepat proses konsilidasi. Sand drain atau bisa disebut kolom pasir berfungsi

mempercepat proses konsolidasi dengan mengurangi panjang lintasan disipasi

tegangan air pori berlebih.

e. Prefabricated Vertical Drains (PVD)

Prefabricated Vertical Drains (PVD) dikembangkan sebagai pengganti sand drain

yang umum digunakan. Perbaikan tanah menggunakan PVD dilakukan pada tanah

lunak yang berpermeabilitas rendah dan berkompresibilitas tinggi. Penggunaan PVD

dikombinasikan dengan prapembebanan (pre-loading) berupa tanah timbunan. PVD

dapat digunakan pada pembangunan di darat ataupun di laut untuk tujuan:

- mengurangi besaran penurunan setelah pembangunan;

- mempercepat proses konsolidasi dengan mengurangi panjang lintasan disipasi

tegangan air pori berlebih;

- meningkatkan stabilitas (dengan menaikan tegangan efektif dalam tanah); dan

- mengurangi/mitigasi efek likuifaksi.

Gambar 7-2 Prefabricated Vertical Drains dan Preloading

RSNI Geoteknik, 2015

PVD dapat dikombinasikan dengan metode perbaikan tanah lainnya, yaitu: elektro

osmosis, kolom pasir (compacted sand piles), kompaksi dinamik (dynamic

compaction), dan deep mixing. Terdapat beberapa kondisi tanah yang bisa

mempengaruhi pelaksanaan PVD sebagai berikut:

- Deskripsi tanah (jenis, lapisan, keberadaan lapisan pasir dan lanau, dan lapisan

keras)

- Tahanan penetrasi (pengujian SPT dan Sondir)

- Komposisi, luas/sebaran lateral, ketebalan dan kepadatan lapisan permukaan,

keberadaan akar-akar pohon, urugan, dan lain-lain

140

- Keberadaan kerakal atau batu-batu besar atau lapisan tersementasi yang dapat

menimbulkan kesulitan pemasangan penyalir vertikal atau yang akan

memerlukan alat pemasangan khusus.

f. Grouting

Grouting adalah proses perbaikan tanah dengan menyuntikan atau memompakan

material tambahan ke dalam tanah untuk mengubah karakteristik dan perilaku tanah

setempat. Material tambahan berupa cairan atau suspensi dengan tingkat kekentalan

tertentu. Penyuntikan bahan grout dilakukan dengan mengatur tingkat kekentalan,

kecepatan volume penyuntikan dan tingkat tekanan pompa grouting. Tujuan

perbaikan tanah dengan metode grouting ini adalah untuk:

- meningkatkan kepadatan dan mengurangi penurunan tanah;

- mengurangi permeabilitas tanah; dan

- mengisi rekahan/rongga-rongga pada tanah

Gambar 7-3 Jenis Grouting

Sumber: Jie Han, 2015

1) Permeation Grouting

Permeation grouting dilakukan untuk mengisi pori-pori di dalam tanah dengan

bahan grout. Metode perbaikan ini cocok untuk tanah berbutir kasar sepertipasir

dan kerikil. Permeation grouting terdiri dari grout dengan semen dan bahan

kimia. Untuk kerikil, grout yang cocok digunakan adalah dengan semen,

sedangakan bahan kimia untuk tanah pasir.

2) Compaction Grouting Compaction grouting adalah metode grouting yang bertujuan untuk

memadatkan tanah lepas dengan menyuntikan grout yang kaku dan

bermobilitas rendah untuk menggantikan partikel tanah. Compaction grouting

141

sebagian besar digunakan untuk pasir, tapi dapat juga digunakan untuk lumpur

dan tanah kohesif jika disipasi tekanan air pori berlebihan diizinkan.

3) Hydro-fructure Grouting Hydro-fructure grouting dilakukan dengan menyuntikkan grout kaku ke dalam

rekahan pada tanah dengan tekanan tinggi (hingga 4 MPa). Hydro-fructure

grouting dapat diaplikasikan untuk pasir, lanau, dan tanah lempung.

g. Jet Grouting

Jet grouting merupakan metode grouting saat bahan grout diinjeksi dengan tekanan

tinggi (30.000–60.000 kPa) melalui mata jet dengan kecepatan semprot yang tinggi

(180–300 m/detik). Jet grouting dapat dikategorikan sebagai salah satu bentuk

perbaikan tanah dengan sistem pencampuran dalam (deep mixing method).

Pelaksanaanya dilakukan dengan melakukan pemboran hingga mencapai kedalaman

rencana, lalu diikuti dengan menyuntikan grout yang dipompakan sambil memutar

setang bor dengan kecepatan 10-20 rpm, dan secara bersamaan setang bor ditarik

perlahan-lahan ke atas untuk membentuk kolom tanah-semen yang cukup seragam.

h. Deep Mixing

Perbaikan dengan metode deep mixing yang dilakukan dengan dua metode berbeda,

yaitu metode pencampuran kering (dry method) dan metode pencampuran basah

(wet method). Metode basah dilakukan menggunakan material pengikat dalam

bentuk cair (bubur), sedangkan metode kering dilakukan menggunakan material

pengikat berupa bubuk. Tujuan deep mixing yaitu untuk memperbaiki karakteristik

tanah, sehingga meningkatkan kuat geser, menurunkan kompresibilitas dan

membuat penghalang kedap air. Tujuan tersebut dicapai melalui metode mencampur

tanah dengan bahan pengikat yang dapat berupa kapur, semen, gypsum, dan slag.

Gambar 7-4 Deep mixing Sumber: Jie Han, 2015

Pemilihan bahan pengikat merupakan aspek yang sangat penting untuk

kesuksesan pelaksanaan deep mixing. Kondisi lapangan, tanah dan lingkungan

142

serta sifat-sifat tanah yang akan diperbaiki merupakan hal yang harus

dipertimbangkan dalam pemilihan bahan pengikat. Efesiensi bahan pengikat dan

bahan tambahan yang digunakan harus dikaji melalui pengujian laboratorium dan

lapangan.

Tabel 7-1 Bahan Pengikat dan Pengisi yang Digunakan dalam Deep Mixing

Jenis Tanah Bahan Pengikat

Lempung Kapur/campuran kapur dan semen

Lempung sangat sensitif (quick)

caly) Kapur/campuran kapur dan semen

Lempung organik Kapur dan semen/semen dan slag/kapur dan

gypsum Gambut Semen/semen dan slag/kapur, gypsum, semen

Tanah yang mengandung sulfat Semen/semen dan slag

Lanau Kapur dan semen/semen

Bahan pengikat di atas umumnya digunakan dalam pekerjaan deep mixing dengan

proses kering (tanpa menambahkan air/cairan). Untuk proses basah pada umumnya

bahan yang digunakan adalah adukan semen (semen + air), terkadang ditambahkan

abu terbang, gypsum atau bahan lain sebagai bahan pengisi. Bentonit juga sering

digunakan untuk memperbaiki kestabilan campuran. Sumber: RSNI Geoteknik, 2015

i. Dewatering

Dewatering dilakukan untuk menurunkan muka air tanah. Adapun beberapa tujuan

dilakukannya dewatering, yaitu :

- menjaga galian tetep kering

- mencegah kebocoran air atau tanah di sekitarnya

- menghindari sand boiling

- mencegah pengangkatan tanah dasar

- mencegah gaya uplift

- memperbaiki karakteristik tanah

Dewatering dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode open sumps,

deep wells, dan wellpoints.

1) Metode Open Sumps Pada metode dewatering ini air tanah dibiarkan mengalir ke dalam lubang

galian, kemudian dipompa keluar melalui sumur/selokan penampung di dasar

galian. Open pumping (sering disebut juga sump pumping) adalah teknik

dewatering sederhana, di mana tanah dibiarkan meresap ke dalam penggalian,

dan kemudian dikumpulkan dalam genangan air dan dipompa ke pembuangan.

Setiap sump dilengkapi dengan pompa yang kuat dengan kapasitas untuk

menangani beberapa padatan.

Metode open sumps digunakan untuk kondisi:

143

- Karakteristik tanah merupakan tanah padat, bergradasi baik seperti pasir

berkerikil, kerikil berpasir dan kerikil, atau lempung kaku.

- Jumlah air yang akan dipompa tidak besar (debitnya).

- Dapat dibuat sumur/selokan penampung untuk pompa.

- Galian tidak dalam.

Metode open sumps memiliki kelebihan dan kekurangan, yakni:

- Kelebihan metode ini sebagai berikut:

Banyak digunakan

Ekonomis

Bisa diaplikasikan untuk sebagian besar tipe tanah dan batuan

Sangat cocok untuk kondisi di mana terdapat boulder atau penghalang

yang besar.

- Kekurangan metode ini sebagai berikut:

Potensi longsor lereng jika untuk kasus lereng curam

Potensi uplift pada dasar galian

Potensi penurunan tanah pada bagian bawah lereng

Tidak cocok untuk tanah dengan kandungan butiran halus tinggi

Gambar 7-5 Metode Dewatering Open Sumps

Sumber: Groundwater Engineering, 2013

2) Metode Deep Wells Deep well dapat didefinisikan sebagai alat dewatering yang dilengkapi dengan

pompa submersible. Sebelumnya, metode ini merupakan tipikal alat dewatering

yang memiliki jarak yang lebar dan dengan kapasitas tinggi. Tetapi dengan

kemajuan teknologi, metode ini dapat diaplikasikan untuk jarak yang lebih dekat

dengan diameter yang lebih kecil, volume rendah, aliran rendah, dan lebih murah

pada tanah konduktivitas hidrolik rendah. Diameter deep well bervariasi dari

76–600 mm dengan kedalaman efektif yang tidak terbatas dari 6 m hingga

puluhan meter.

144

Gambar 7-6 Metode Dewatering Deep Well Sumber: Groundwater Engineering, 2013

3) Metode Wellpoint

Wellpoint dewatering banyak digunakan untuk penggalian kedalaman dangkal,

terutama untuk penggalian pipa parit. Biasanya wellpoint system digunakan

pada kondisi tanah yang relatif seragam. Dalam kondisi tanah yang sesuai

wellpoint system dapat dipasang dengan cepat dan membuat operasional

berjalan cepat. Jarak antar wellpoint berkisar antara 1–4 m dengan kedalaman

bervariasi dari 1–1,5 m dari tanah dasar atau bisa lebih dalam lagi tergantung

jenis tanahnya dan luas penggalian.

Gambar 7-7 Metode Dewatering Wellpoint Sumber: Groundwater Engineering, 2013

Pemantauan

Instrumentasi yang tepat harus dipasang agar pergerakan tanah atau bangunan

yang berada dalam zona dampak perbaikan tanah dapat dipantau dengan ketelitian yang

memadai. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa pergerakan yang terjadi masih

berada dalam batas-batas toleransi yang ditetapkan. Instrumentasi untuk memantau

pergerakan harus dipasang sebelum pekerjaan dimulai sehingga dapat dilakukan

identifikasi apakah ada pengaruh latar belakang (background influences). Adapun

beberapa instrumen yang dapat digunakan, yaitu:

145

a. Inklinometer

Inklinometer digunakan untuk memantau getaran yang timbul pada bangunan dan

pada tanah yang berbatasan dengan lokasi bangunan gedung atau fasilitas di sekitar

daerah perbaikan. Inklinometer juga berfungsi untuk mengukur besar pergerakan

tanah lateral. Untuk perbaikan dengan pemadatan tanah, perlu dilakukan percobaan

pemadatan sebelum pekerjaan dimulai. Hal tersebut bertujuan untuk mengetahui

geteran yang timbul pada bangunan di sekitar daerah pemadatan.

b. Tiltmeter

Tiltmeter digunakan untuk memantau pergerakan di dalam tanah yang dapat

menyebabkan bangunan atau fasilitas mengalami pergerakan/perubahan posisi

secara horizontal atau vertikal agar dapat diketahui intesitas gerakannya. Untuk

perbaikan dengan metode penyuntikan semen, tiltmeter perlu dipasang apabila

terdapat fasilitas atau bangunan yang diperkirakan dapat terganggu oleh proses

penyuntikan semen.

c. Surface settlement plate

Surface settlement plate digunakan untuk memantau terjadinya proses pengangkat

tanah (heave) atau naiknya permukaan tanah. Alat ini dipasangan tertanam dengan

kedalaman paling tidak 80 cm di bawah tanah.

d. Ekstensometer

Ekstensometer digunakan untuk memantau pergerakan atau pergeseran permukaan

tanah. Ekstensometer juga merupakan alat yang digunakan dalam sistem peringatan

dini terhadap bahaya longsor yang sering terjadi di beberapa daerah di Indonesia.

e. Vibrating wire piezometer

Vibrating wire piezometer digunakan untuk memantau tegangan air pori yang

berlebih yang timbul dan untuk mengukur disipasi tegangan air pori. Alat ini

digunakan pada tanah lempung yang mengalami proses konsolidasi atau mengalami

pemadatan.

Referensi

Budi, Gogot, S., (2011). ”Pondasi Dangkal”. Yogyakarta: Andi Offset.

Das, Braja,. (2011).”Principles of Foundation Engineering”: Cengage Learning.

Das, Braja, M., (1995).”Mekanika Tanah I”. Surabaya: Erlangga.

Gunawan, Rudy, (1991). ”Pengantar Teknik Pondasi ”. Yogyakarta: Kanisius.

Han, Jie, (2015).”Principle and Practice of Ground Improvement”. New Jersey: John Wiley & Sons.

Hardiyatmo, Hary, C., (2002).”Mekanika Tanah I”. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Hardiyatmo, Hary, C., (2002).”Mekanika Tanah II”. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Hardiyatmo, Hary, C., (1996).”Teknik Fondasi I”. Jakarta: PT Gramedia Pusaka Utama.

Moser, A.P dan Folkman, S (2008). “Buried Pipe Design” .New York: Mc Graw Hill.

Neville, A.M. (2010). “Concrete Technology Second Edition” .Pearson.

SNI 1729:2015 (2015). “Spesifikasi untuk bangunan gedung baja struktural”. Jakarta: Badan

Standarisasi Nasional

SNI 2847:2013 (2013). “Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung”. Jakarta: Badan

Standardisasi Nasional.

SNI 1726:2012 (2012). “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung

dan Non Gedung”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.

SNI 1965:2008 (2008). “Cara Uji Penentuan Kadar Air untuk Tanah dan Batuan”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional

SNI 1966:2008 (2008). “Cara Uji Penentuan Batas Plastis dan Indeks Plastisitas Tanah”. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

SNI 1967:2008 (2008). “Cara Uji Penentuan Batas Cair Tanah”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.

SNI 3422:2008 (2008). “Cara Uji Penentuan Batas Susut Tanah”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional

SNI 3423:2008 (2008). “Cara Uji Analisis Ukuran Butir Tanah”. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

SNI 4153:2008 (2008). “Standar Cara Uji Penetrasi Lapangan dengan SPT”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional

SNI 2827:2008 (2008). “Cara Uji Penetrasi Lapangan dengan Alat Sondir”. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

164

SNI 7511:2011 (2011). “Tata Cara Pemasangan Pipa Transmisi dan Pipa Distribusi serta Bangunan Pelintas Pipa”. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.

Peraturan Menteri PUPR No. 04/PRT/M/2017 “Penyelenggaraan Sistem Pengelolaan Air Limbah Domestik”.

Pedoman No. 003/BM/2009 (2009). “Perencanaan dan Pelaksanaan Perkuatan Tanah dengan Geosintetk”. Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum Bina Marga.

Pedoman Teknik No 029/T/BM/1999 (1999). ”Tata Cara Pelaksanaan Pondasi Cerucuk Kayu di atas Tanah Lembek dan Gambut”. Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum.

Pd T-11-2005-B (2005). “Stabilisasi Dangkal Tanah Lunak untuk Konstruksi Timbunan Jalan (dengan semen dan cerucuk)”. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Bina Marga.

Portland Cement Association. “Rectangular Concrete Tank” .

Portland Cement Association. “Circular Concrete Tank Without Prestressing”

BukuB struktur IPLT03052018 - Kementerian Pekerjaan...

Documents

Transcript of BukuB struktur IPLT03052018 - Kementerian Pekerjaan...