STUDI PERENCANAAN PERBAIKAN TANAH DENGAN STONE COLUMN PADA STOCK PILE BATU BARA RENCANA PLTU SORONG (4X7 MW) JURNAL

(1)

STUDI PERENCANAAN PERBAIKAN TANAH

DENGAN STONE COLUMN PADA STOCK PILE BATU BARA

RENCANA PLTU SORONG (4X7 MW)

JURNAL

TEKNIK PENGAIRAN KONSENTRASI SISTEM INFORMASI

SUMBER DAYA AIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik

SYARIFUDIN BAHRI NIM. 115060400111060 - 64

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

MALANG

2017

(2)

(3)

STUDI PERENCANAAN PERBAIKAN TANAH

DENGAN STONE COLUMN PADA STOCK PILE BATU BARA RENCANA PLTU SORONG (4X7 MW)

(Study On Soil Improvement Plan With Stone Column On Coal Stock Pile Area On The Plan Of Steam Power Plant Sorong (4 X 7 MW) )

Syarifudin Bahri1, Suwanto Marsudi2, Runi Asmaranto2

1)

Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya 2)

Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jl. MT. Haryono No. 167 Malang – 65145 Jawa Timur – Indonesia

Telp/Fax. 0341-562454 Email : [email protected]

ABSTRAK

Untuk menjamin kebutuhan listrik di Sorong, direncanakanlah sebuah pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) Sorong (4 x 7 MW). Namun diketahui bahwa kondisi tanah pada area tersebut adalah tanah lunak dan berrawa, sehingga proses konsolidasi harus diatasi dengan seksama. Penggunaan metode prapembebanan dan stone column adalah salah satu alternatif perbaikan tanah untuk solusi permasalahan tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah mendesain pola stone column yang sesuai sehingga besar penurunan dan waktu konsolidasi berkurang. Selain itu, di studi ini, hasil dari proses konsolidasi akan dihitung dengan analitis dan Plaxis 8.2 2D. Menurut hasil perhitungan, didapatkan bahwa besarnya penurunan dan waktu penurunan dengan perhitungan analitis dan Plaxis 8.2 2D adalah mendekati sama. Perbedaan perhitungan antara analitis dan Plaxis 8.2 2D sebesar 6,96 % untuk penurunan konsolidasi, dan 10,77 % untuk waktu konsolidasi. Hasil perhitungan dengan adanya stone column menunjukkan penurunan dan waktu konsolidasi berkurang, selisih penurunan dan waktu konsolidasi sebelum dan sesudah adanya stone column dipilih rencana yang terbaik dengan pola bujur sangkar dengan diameter 2 m adalah 31,5% untuk besar penurunannya, 99,84% untuk waktu konsolidasinya. Total harga biaya bahannya sebesar Rp. 2.920.953.600,00.

Kata kunci : Penurunan konsolidasi, metode prapembebanan, stone column, Plaxis 8.2 2D ABSTRACT

To ensure the availability of electricity demand in Sorong, this plan design to built a power plant with steam energy (PLTU) Sorong (4 x 7 MW). It has been found, however, that the soil condition at the area was very soft, so the consolidation process must e solved accurately. The use of preloading method and stone column is one of the selected alternative soil improvement to solve these problems. The aim of this study is to design the pattern of stone column which correlated with settlement and time of consolidation being decreased. In addition, in this study, the result of consolidation process will be calculated by using analytical and Plaxis 8.2 2D. From the results, it can be obtained that the magnitude of consolidation and time of consolidation which calculated from analytical and Plaxis 8.2 2D were almost similar. Calculation difference between analytical and plaxis 8.2 2D 6,96 % for consolidated settlement, and 10,77% for time of consolidation. The result with adding stone column showing that settlement and time of colnsolidation being decreased, the result difference between before and after adding stone column by choosing the best planning with square pattren which 2 m of diameter showing 31,5% for settlement, 99,84% for time of consolidation. The total cost of the material cost is Rp. 2.920.953.600,00.

(4)

PENDAHULUAN

Dalam rangka mendukung peranan pembangunan nasional dan daerah, khususnya dalam sektor industri, maka permintaan energi listrik terus meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan di atas, direncanakanlah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Sorong sebesar (4 x 7 MW). Pembangunan dilakukan di atas tanah yang strukturnya terbentuk oleh pasang surut air laut dengan kondisi tanah lunak, sehingga berpotensi mengalami penurunan akibat konsolidasi. Untuk penanganan permasalahan diatas, diperlukan pengetahuan tentang perbaikan tanah. Salah satu metode yang sering digunakan sekarang ini adalah perbaikan tanah dengan beban awal (preloading) yang dikombinasikan dengan stone column. Maksud dari penelitian ini adalah memberikan alternatif perencanaan perbaikan tanah dengan cara pembebanan awal (preloading) dan dengan pemakaian

stone column serta memberikan gambaran

mengenai software Plaxis 8.2 2D.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui besar penurunan serta lama penurunan akibat adanya metode perbaikan tanah lunak dengan stone column, serta dapat membandingkan hasil perhitungan secara analitis dengan software dan mengetahui besarnya biaya bahan pekerjaan.

TINJAUAN PUSTAKA Konsolidasi Tanah

Konsolidasi tanah adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tegangan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang. (Craig, 1994:213).

Pada umumnya, tahapan konsolidasi dapat ditunjukkan oleh grafik hubungan antara pemampatan dan waktu. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa ada tiga tahapan yang berbeda yang dapat dijalankan :

Gambar. 1. Hubungan waktu pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan

Sumber : Das, B.M, 1994 : 184

Tahap I : Pemampatan awal (initial

compression), yang pada umumnya terjadi

disebabkan oleh pembebanan awal (preloading).

Tahap II : Konsolidasi primer (primary

consolidation), yaitu periode selama

tegangan air pori secara lambat laun dipindahkan ke dalam tegangan efektif, sebagai akibat dari keluarnya air dari pori-pori tanah.

Tahap III : Konsolidasi sekunder (secondary consolidation), yaitu terjadi setelah tegangan air pori hilang seluruhnya. Pemampatan yang terjadi adalah disebabkan oleh penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah setelah konsolidasi primer.

Penurunan Tanah (Settlement)

Penambahan beban vertikal di atas permukaan tanah akan menyebabkan penurunan (settlement). Besarnya penurunan yang terjadi pada lapisan tanah yang diakibatkan adanya beban, adalah merupakan penjumlahan dari tiga komponen penurunan yaitu :

St = p_i+ Sc + Ss (1) dengan :

St = penurunan total (m)

pi = penurunan segera (m)

Sc = penurunan akibat konsolidasi primer (m)

(5)

Ss = penurunan akibat konsolidasi sekunder (m)

Namun, dalam penelitian ini untuk nilai Ss tidak dihitung karena dianggap nilainya relatif kecil. Sehingga dapat diabaikan.

Penurunan Segera (Si)

Untuk menghitung penurunan segera, persamaannya diturunkan dengan menggunakan prinsip dasar teori elastis atau formula dari BIAREZ :

pi = q . ∑

(2)

dengan :

pi = penurunan segera (m)

hi = kedalaman tanah lapisan i (m) E’ = modulus elastis Oedometrik di

lapisan i (t/m2)

Penurunan Akibat Konsolidasi Primer (Sc)

Untuk tanah yang terkonsolidasi normal (normally consolidated), besarnya penurunan dihitung dengan persamaan :

Sc =

log(

) (3)

Sedangkan tanah yang terkonsolidasi berlebih (over consolidated), besarnya penurunan dihitung dengan persamaan : Bila σ’o + Δσ ≤ σ’c, maka : Sc = log( ) (4) Bila σ’o + Δσ > σ’c, maka : Sc = log( ) + log( ) (5) dengan :

h = tebal lapisan lempung (m)

eo = angka pori awal (Initial Void Ratio) Cc = Compression Index

Cs = Swelling Index

Δp = besarnya tegangan dimuka tanah (Surcharge) (t/m2₎

po = tegangan overburden efektif (t/m2) pc = tegangan prakonsolidasi efektif

(t/m2)

Kecepatan Waktu Penurunan

Untuk mengetahui kecepatan penurunan konsolidasi didapat dari penurunan matematis yang diperkenalkan oleh Terzaghi (1925) dengan asumsi-asumsi tetap berpegang kepada teori konsolidasi satu dimensi.

Tv (time factor) = (6)

dengan :

Tv = faktor waktu

Cv = koefisien konsolidasi t = waktu

h = tebal lapisan tanah (m)

Perbaikan Tanah Lunak

Lapisan tanah lunak pada umumnya adalah lempung (clay) atau lanau (silt), kendala yang dihadapi ketika merencanakan suatu bangunan pada kondisi tanah tersebut adalah daya dukung (bearing capacity) dan penurunan (settlement).

Perbaikan Tanah dengan Pembebanan Awal (Preloading)

Metode pembebanan awal

(preloading) adalah metode penimbunan beban yang besarnya sama dengan besar beban konstruksi yang akan dilaksanakan. Ada pula yang menentukan tinggi timbunan sesuai dengan nilai penurunan, agar tanah timbunan tidak dibuang sia-sia dan dapat dijadikan suatu pondasi dari suatu konstruksi.

Pemasangan Stone Column

Pemasangan stone column adalah salah satu metode perbaikan tanah. Fungsi utama pemasangan stone column adalah untuk meningkatkan daya dukung tanah yang lembek sehingga tanah lembek tersebut dapat menerima beban yang lebih besar dan settlement yang terjadi akan berkurang. Selain untuk meningkatkan daya dukungtanah, menurut Barksdale dan Banchus, 1982, ada beberapa keuntungan lain, seperti :

1.Mengurangi total settlement tanah. 2.Memperpendek waktu konsolidasi. 3.Mengurangi bahaya liquefaction.

Stone column merupakan kolom-kolom vertikal dari kerikil, semacam tiang-tiang pancang tetapi dari bahan-bahan lepas yang dipadatkan. Kerikil tersebut merupakan kerikil lepas yang tidak diikat oleh bahan pengikat semen atau yang lainnya.

Perencanaan Stone Column

perencanaan diameter, jarak, dan panjang stone column. Perencanaan tersebut dikontrol terhadap kapasitas daya dukung batas stone column sebagai stone

(6)

column tunggal dan kelompok, overall stability terhadap sliding, serta settlement

yang terjadi setelah dipasang stone column. Di dalam perencanaan stone column banyak hal-hal yang harus dipertimbangkan, antara lain :

1. Diameter stone column dan konsep

unit cell:

Stone column diidealisasikan

sebagai suatu silinder dengan penampang berbentuk lingkaran berdiameter D. Diameter stone

column menentukan besarnya area replacement ratio dan besarnya

distribusi tegangan pada tanah dan

stone column. Perencanaan

diameter stone column tergantung dari tipe tanah yang diperbaiki, beban yang harus didukung tanah, dan pola pemasangannya. Untuk mempermudah perhitungan, suatu

stone column dan tanah lunak

disekelilingnya akan diisolasikan dari stone column kelompok (stone

column group). Stone column dan

tanah lunak disekelilingnya tersebut disebut sebagai unit cell (Gambar 2). Pola pemasangan stone column akan mempengaruhi bentuk unit

cell. Pola pemasangan stone

column dibedakan menjadi dua

pola, yaitu pola segitiga (equilateral triangular pattern) dan pola bujur sangkar (square pattern).

Gambar. 2. Idealisasi unit cell Sumber: Anonim

Pola pemasangan segitiga akan memberikan bentuk segienam pada penampang unit cell, dan pola bujur sangkar akan memberikan bentuk bujur sangkar. Kedua bentuk penampang tersebut bisa didekati dengan bentuk lingkaran yang mempunyai diameter Dw (diameter equivalen). Untuk pola segitiga, Dw = 1.05s dan untuk pola bujur sangkar Dw = 1.13s, dimana s adalah jarak antar stone column. 2. Panjang dan jarak stone column

Panjang stone column yang direncanakan diukur dari muka tanah asli sampai dengan batas bawah perencanaan. Jarak stone

column adalah jarak antara pusat

penampang stone column dengan pusat penampang stone column di sebelahnya. Dengan demikian suatu kelompok stone column

mempunyai dua arah spacing, yaitu arah x dan arah y yang besarnya sama. Selain itu spacing juga akan

mempengaruhi besarnya

pengurangan settlement stone column dan tanah disekelilingnya. 3. Area replacement ratio

Area replacement ratio adalah

perbandingan antara luas penampang stone column dengan luas tanah lunak di sekelilingnya.

as = atau as =C1 ( ) (7)

ac = = 1 – as (8)

dimana :

as = Area replacement ratio

stone column

ac = Area replacement ratio tanah lunak

As = Luas penampang stone

(7)

Ac = Luas penampang tanah lunak dalam 1 unit cell A = Luas penampang total 1 unit cell

D = Diameter stone column S = spacing antar stone column C1 = konstanta yang tergantung pada pola penyusunan stone column Pola segitiga C1 = 0.907,

dan pola bujur sangkar C1 = π/4. 4. Konsentrasi tegangan

Pada saat beban embankment

bekerja pada tanah yang diperbaiki dengan stone column, konsentrasi tegangan yang lebih besar terjadi pada stone column dan pengurangan tegangan terjadi pada tanah disekitarnya. Faktor konsentrasi tegangan (n), adalah perbandingan tegangan antara tegangan pada stone column dan tegangan pada tanah sekitarnya.

n = (9)

dimana :

σs = tegangan pada stone column σc = tegangan tanah disekitar stone

columm

Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya vertikal yang ada sepanjang unit cell, maka tegangan rata-rata yang bekerja pada unit

cell adalah fungsi dari area replacement ratio (as).

Gambar. 3. Stone Column dengan Pola Pemasangan Segitiga

Sumber: Anonim

Gambar. 4. Stone Column dengan Pola Pemasangan Bujur Sangkar

Sumber: Anonim

σu = σs as + σc (1 – as) (10) Dengan menggunakan persamaan-persamaan di atas, tegangan yang bekerja pada stone column dan tegangan yang bekerja pada tanah lunak di sekeliling stone

column dapat ditentukan, yaitu:

σc = σu/(1+(n-1) . as) = . σ (11) σs = n/(1+(n-1) . as) = . σ (12) = 1/(1+(n-1) . ac) (13) = n/(1+(n-1) . as) (14) dimana :

n = faktor konsentrasi tegangan as = area replacement ratio σu = tegangan rata-rata di atas unit

cell akibat beban luar

σs = tegangan pada stone column akibat beban luar

σc = tegangan pada tanah lunak disekeliling stone column akibat beban luar

μc = rasio tegangan pada tanah lunak μs = rasio tegangan pada stone

column

5. Daya dukung stone column tunggal Menurut Moreau (1835), sedikit sekali beban yang mencapai dasar

stone column jika panjang stone column lebih besar dari dua kali

lebarnya. Beban yang bekerja akan ditransfer oleh stone column ke

(8)

tanah lunak sekitarnya. Pada saat

stone column mengalami bulging

dan penurunan, material butiran

stone column tertekan ke dalam

tanah lunak dan mentransferkan tegangan geser ke tanah.

Dengan menggunakan persamaan (14) dengan asumsi deep bulging terjadi di atas stone column.

̃ult = σs = c ̃c (15) dimana :

̃ult atau σs = tegangan rerata pada stone column akibat beban luar c = kekuatan geser undrained sekitar stone column ̃c = faktor daya dukung stone column ( 18 < ̃c < 22 )

6. Daya dukung stone column group Daya dukung ultimat stone column

group sangat dipengaruhi oleh

tegangan pasif horisontal dari tanah disekitar kelompok stone column,

undrained shear strenght blok

komposit, (Cavg) dan koefisien tekanan tanah ke samping pasif untuk blok komposit, (Kpkom).

Pult = ̃ult . As (16) dimana :

̃ult atau σs = tegangan rerata pada stone column akibat beban luar As = Luas penampang

stone column Pult = tegangan pada

luas penampang stone column akibat beban luar

Gambar. 5. Pengaturan global-lembartab

proyek

Sumber: Pedoman Plaxis 8.2 Indonesia

Penggunaan Plaxis 8.2 2D Untuk Analisis Penurunan

Plaxis 8.2 2D adalah program elemen hingga untuk aplikasi geoteknik dimana digunakan model-model tanah untuk melakukan simulasi terhadap perilaku dari tanah. Tampilan pengaturan awal pada

software Plaxis 8.2 2D disajikan Pada

Gambar. 5.

Simulasi permasalahan geoteknik dengan menggunakan metode elemen hingga sendiri telah secara implisit melibatkan kesalahan pemodelan dan kesalahan numerik yang tidak dapat dihindari. Plaxis 8.2 2D dimaksudkan sebagai suatu alat bantu analisis untuk digunakan oleh ahli geoteknik yang tidak harus menguasai metode numerik.

METODOLOGI PENELITIAN

Langkah-langkah studi disusun secara sistematis sehingga mempermudah dalam penyelesaian analisa ini. Langkah-langkah studi yang dilakukan, disajikan dalam bentuk flowchart Pada Gambar. 6. Sebagai berikut.

Perhitungan Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading)

Perhitungan penurunan akibat pembebanan awal secara berurutan sebagai berikut :

- Tinggi timbunan rencana yang dipertahankan (H) adalah +5,25 dari permukaan tanah (+0,00), sesuai dengan nilai HWL+tinggi jagaan pada lokasi studi. - Dalam perhitungan tinggi timbunan rencana adalah 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 dan 11 m.

Langkah-langkah perhitungan penurunan adalah sebagai berikut :

(9)

1. Menghitung tegangan efektif overburden (σ’o) dari setiap lapisan tanah.

2. Menetukan nilai pengaruh akibat pembebanan dari grafik OSTERBERG.

3. Hitung penambahan tegangan (Δσ) sesuai dengan tinggi timbunan rencana (Hr).

4. Menentukan nilai OCR (over

consolidated ratio) pada setiap

lapisan tanah.

5. Menghitung penurunan primer dan penurunan segera pada setiap lapisan tanah, kemudian

menjumlahkannya guna

mendapatkan penurunan totalnya. 6. Hitung waktu konsolidasi akibat

penurunan primer. Mulai Pengumpulan data ` Tes Laboratorium Standard Penetration Test (SPT) Data Topografi Data Tanah

Pemodelan dengan Stone

Column

Menvariasikan Diameter, Jarak Antar

Stone Column dan Menggunakan Fixed

Type Stone Column

Model Stone Column Pola Bujur Sangkar Model Stone Column

Pola Segitiga Hasil Pemodelan Analisa Biaya Kesimpulan dan Saran Selesai Menghitung Likuifaksi Menentukan Parameter

Stone Column dan

Parameter Tanah

Menghitung Penurunan

Gambar. 6. Diagram Alir Penyelesaian Studi

Sumber: Hasil Perhitungan

Perhitungan Penurunan dengan Pembebanan Awal (Preloading) dengan Program Plaxis 8.2 2D

Dari perhitungan pembebanan awal didapatkan nilai tinggi timbunan efektif yaitu besarnya nilai penurunan sama dengan tinggi timbunan rencana dikurangi tinggi timbunan yang dipertahankan (Hr – H = Sc). Dari nilai penurunan tersebut didapatkan waktu penurunan. Apabila diharapkan penyelesaian waktu penurunan lebih cepat, maka dapat digunakan kombinasi dari pembebanan awal dan stone

column.

Langkah-langkah pengerjaannya adalah sebagai berikut :

1. Gambarlah model lapisan tanahnya. 2. Masukkan data-data tanahnya. 3. Susunlah jaring elemennya. 4. Hitung kondisi awal.

Gambar. 7. Perhitungan besar penurunan dan besar waktu penurunan dengan

(10)

Perhitungan Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) dan Kombinasi Stone Column dengan Program Plaxis 8.2 2D

Untuk memulai perhitungan Plaxis 8.2 2D terlebih dahulu menentukan tinggi beban timbunan, dalam hal ini tinggi timbunan yang dipakai adalah tinggi efektif dari perhitungan analitis.

Untuk perhitungan penurunan akibat pembebanan dengan bantuan program Plaxis 8.2 2D secara berurutan sebagai berikut :

1. Pembuatan model geometri dari lapisan tanah dan timbunan dengan bantuan (geometri line).

2. Input data material tanah dan stone

column pada (material sets).

3. Penyusunan jaring elemen (mesh

generation)

4. Perhitungan kondisi awal, dalam hal ini meliputi tekanan air pori awal (generate water pressure) dan tegangan awal (generate initial

stresses).

5. Perhitungan konsolidasi.

ANALISA PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Perhitungan Penurunan Total (Stot)

Perhitungan penurunan total (Stot) akibat beban timbunan (γ = 1,8 t/m3) disajikan dalam Tabel 1. Dari perhitungan, dapat dibandingkan besarnya nilai penurunan total akibat pembebanan pada setiap bore hole. Hal ini dapat membantu untuk memberikan referensi awal dalam memilih perhitungan dari bore hole berapa yang sekiranya dipakai untuk perencanaan. Tinggi timbunan efektif (Hef) adalah tinggi timbunan yang direncanakan sesuai dengan penurunan total (Stot) yang terjadi pada lapisan tanah. Sehingga, tinggi timbunan efektif adalah besarnya tinggi timbunan rencana dikurangi dengan penurunan total.

Tabel 1. Rekapitulasi Penurunan Total Akibat Si dan Sc

Sumber : Hasil Perhitungan

Sehingga, tinggi timbunan efektif dapat dilihat Pada Tabel 2. Berikut :

Tabel 2. Rekapitulasi Heff

H timbunan (m) 5,25 Total Penurunan Primer

(Sc) m 1,137682 Total Penurunan Segera

(Si) m 0,109158 Total Penurunan (Stot) m 1,24684

Perhitungan Waktu Penurunan Untuk Masing-masing Derajat Konsolidasi

Dengan persamaan (6), hubungan antara waktu penurunan (t) dengan besar penurunan (Sc) disajikan Pada Gambar. 8.

Dari perhitungan penurunan akibat pembebanan telah diketahui bahwa,

penurunan yang terjadi tidak terlalu besar, namun akan selesai dalam waktu sangat lama pula. Untuk mempercepat waktu penurunan konsolidasi tersebut, salah satu metode yang dapat digunakan adalah dengan mengkombinasikan pembebanan awal dengan pemasangan stone column.

Perhitungan Penurunan Dengan Pembebanan Awal (Preloading) Menggunakan Plaxis 8.2 2D

Jenis material yang digunakan pada analisis ini adalah model Mohr- Coulomb dan Soft Soil, dan parameterparameter tanah yang akan dipakai pada program ini adalah berat isi jenuh dan tak jenuh (γsat dan γunsat), permeabilitas (kx dan ky), modulus Young (E), angka Poisson (μ), kohesi (c), sudut geser ( ) dan sudut dilatasi (ψ). Jenis material yang digunakan

Htim 4 5 6 7 8 9 10 11

Sc 1,00 1,11 1,21 1,30 1,38 1,45 1,52 1,58

Si 0,06 0,10 0,14 0,19 0,25 0,32 0,40 0,48

(11)

bisa dilihat Pada Tabel 3. Adapun keluaran

software Plaxis 8.2 2D untuk besar

penurunan dan waktu penurunan disajikan Pada Gambar 9.

Perbandingan Penurunan dan Waktu Konsolidasi Secara Analitis Dengan Program Plaxis 8.2 2D

Pada sub bab ini akan membandingkan hasil perhitungan antara analitis dengan program Plaxis 8.2 2D, dengan membandingkan nilai penurunan akhir dan waktu penurunan akhir. Hasil perbandingan dapat dilihat Pada Gambar 10 dan Tabel 4.

Gambar. 8. Kurva Korelasi Stot dengan t Menggunakan Perhitungan Analitis Sumber:Hasil Perhitungan

Tabel 3. Sifat-sifat Material dan Paameter Desain

Sumber: Hasil Perhitungan 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 P enurun a n (m )

Waktu Penurunan, t (tahun)

St - t Analitis

Parameter Timbunan Lapisan 1 Lapisan 2 Lapisan 3 Tebal (m) 5,25 5 7 5 Kondisi Tanah Padat Lunak Lunak Lunak

Model Mohr

Coulomb Soft Soil Soft Soil Soft Soil Tipe Drained Undrained Undrained Undrained y unsat (kN/m3) 10 13,55106228 15,5438656 15,0456647

y sat (kN/m3) 18 20,03 20,13 20,13 kx (m/hari) 1 9,52132E-05 1,73387E-05 1,7628E-06

ky (m/hari) 1 9,52132E-05 1,73387E-05 1,7628E-06

E (kN/m2) 3000 - - - µ 0,3 - - - c (kN/m2) 1 6,974811469 15,9424262 65,7625081 ᶲ (°) 30 19,76 31,73 36,67 Cc - 0,31 0,46 0,26 Cs - 0,062 0,092 0,052 eo - 0,95 1,73 1

(12)

Gambar. 9. Kurva Korelasi Stot dengan t Menggunakan Perhitungan Plaxis 8.2 2D Sumber:Hasil Perhitungan

Tabel 4. Selisih Antara Analitis dan Plaxis 8.2 2D

Hr (m) S (m) selisih (%) t (tahun) selisih (%) Analitis 5,25 1,25 6,96 209,77 10,77 Plaxis 1,16 189,37

Gambar. 10. Perbandingan Kurva Korelasi Stot dengan t Antara Perhitungan Analitis dengan Plaxis 8.2 2D

Sumber:Hasil Perhitungan

Perhitungan Estimasi Potensi Likuifaksi

Tabel 5. Perhitungan Nilai FSL

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa lapisan tanah dengan kedalaman > 5 m atau lapisan 2 dan 3 tidak mengalami likuifaksi, dikarenakan FSL > 1,

sedangkan pada kedalaman 5 m atau lapisan 1 mengalami likuifaksi, dikarenakan FSL < 1. Untuk itu dibutuhkan penanganan terhadap tanah di lokasi tersebut. Metode yang digunakan adalah metode pemasangan stone column.

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0 50 100 150 200 P enurun a n (m )

St - t Plaxis 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0 50 100 150 200 250 P enurun a n (m )

St -t Analitis St -t Plaxis No Lapisan CSR CRR MSF SFL 1 1 0,399 0,129 0,323 2 2 0,115 0,520 4,528 3 3 0,068 0,675 9,892 1,001

(13)

Fungsi utama pemasangan stone column adalah untuk meningkatkan daya dukung tanah yang lembek sehingga tanah lembek tersebut dapat menerima beban yang lebih besar dan settlement yang terjadi akan berkurang dan juga bisa mengatasi terjadinya likuifaksi.

Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) dengan Adanya Stone Column

Dalam pemodelan geometri tidak ada perbedaan dengan pemodelan penurunan tanpa stone column, hanya saja kondisi tanah lunak yang sebelumnya tak

terdrainase (undrained) di ganti dengan pilihan terdrainase (drained). Dengan menggunakan 2 pola, yaitu pola bujur sangkar dan pola segitiga. Dengan menggunakan 3 variasi diameter dan jarak pemasangan, yaitu (D = 1 m, s = 2 m), (D = 1,5 m, s = 3 m), (D = 2 m, s = 4 m). Sedangkan untuk parameter stone column bisa dilihat Pada Tabel 6. Hasil perhitungan besar penurunan dan waktu penurunan dengan adanya stone column pada Plaxis 8.2 2D ditunjukkan Pada gambar 11 dan 12.

Tabel 6. Data Parameter Stone Column

Pemodelan h (m) ysat (kN/m2) yunsat (kN/m2) E' (kN/m2) v c (kN/m2) φ (o) Kh=Kv (m/hari) Stone column 17 21 20 45000 0,2 5 42 7,128

Gambar. 11. Kurva Korelasi St dengan t Hasil Keluaran (output) Dengan Adanya Stone

Column Pola Bujur Sangkar

Sumber:Hasil Perhitungan 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 P enurun a n (m )

St - t BS D1 S2 St - t BS D1,5 S3 St - t BS D2 S4

(14)

Gambar. 12. Kurva Korelasi St dengan t Hasil Keluaran (output) Dengan Adanya Stone

Column Pola Segitiga

Sumber:Hasil Perhitungan

Perbandingan Antara Hasil Perhitungan Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) Sebelum dan Sesudah Adanya Stone Column

Pada sub bab ini akan membandingkan secara keseluruhan semua hasil perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya, dan harapannya dari hasil tersebut dapat di berikan analisa mengenai kedua metode perhitungan penurunan konsolidasi dan lama waktu konsolidasi dengan

pembebanan maupun pembebanan yang digabungkan dengan pemakaian stone

column, baik secara analitis maupun plaxis

8.2 2D.

Untuk mendukung analisa diatas, maka diperlukan penggabungan hasil dari semua perhitungan. Penggabungan tersebut dapat dilihat pada grafik yang akan disajikan Pada Tabel 7 dan Gambar 13.

Tabel 7. Perbandingan Penurunan dan Waktu Penurunan Sebelum dan Sesudah Adanya Stone

Column no D (m) S (m) S 90% (m) t (tahun) Selisih S (%) Selisih t (tahun) Keterangan 1 - 1,247 1,122 209,773 - - Analitis 2 - 1,160 1,044 189,370 - - Plaxis 3 1 0,805 0,724 0,684 30,633 99,639 Bujur Sangkar 4 1,5 0,762 0,686 0,456 34,280 99,759 5 2 0,795 0,715 0,342 31,492 99,819 6 1 0,788 0,709 0,592 32,063 99,687 Segitiga 7 1,5 0,855 0,769 0,395 26,317 99,792 8 2 1 0,9 0,296 13,793 99,844

Sumber: Hasil Perhitungan 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 P enurun a n (m )

St - t SG D1 S2 St - t SG D1,5 S3 St - t SG D2 S4

(15)

Gambar 13. Perbandingan Kurva Korelasi St dengan t Hasil Keluaran (output) Dengan Adanya Stone Column

Perhitungan Volume Pekerjaan dan Biaya Bahan

Perhitungan Volume Pekerjaan

a) Pembebanan Awal (Preloading) Untuk kebutuhan material urugan total dapat dihitung berdasarkan luas area rencana perbaikan tanah. Contoh perhitungannya sebagai berikut:

Luas area perbaikan tanah (A) = 120 x 60 = 7200 m2 Tinggi timbunan pembebanan (Heff)

= 5,25 m Total volume timbunan (V) = A x Heff

= 7200 x 5,25 =37800 m3 b) Stone column

Untuk satu titik pemasangan memerlukan kedalaman sebesar 17 m. Dengan menggunakan dua pola, yaitu pola segitiga dan pola bujur sangkar. Dari dua pola tersebut dibagi lagi dengan tiga diameter yang berbeda.

 Pola segitiga

D1 = 1 m

s = 2 m

Jumlah titik pemasangan = 732 Luas stone column (As) = d2

= 12 = 0,79 m2 Volume stone column (Vs) = As . z

= 0,79 . 17 =13,35 m3 Kebutuhan bahan = Vs . jumlah titik

pemasangan = 13,35 . 732 = 9768,54 m3

Jadi, unuk melaksanakan pemasangan

stone column dibutuhkan setidaknya

9768,54 m3. Untuk perhitungan selanjutnya, bisa dilihat Pada Tabel 8 di bawah ini. 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Pen u ru n an (m )

St -t BS D1 S2 St - t BS D1,5 S3 St - t BS D2 S4 St - t SG D1 S2 St - t SG D1,5 S3 St - t SG D2 S4

(16)

Tabel 8. Kebutuhan Bahan Stone Column no z D (m) s (m) As (m2) Vs (m3) jumlah titik pemasangan kebutuhan bahan Keterangan 1 17 1 2 0,79 13,35 732 9768,54 Pola Segitiga 2 1,5 3 1,77 30,03 332 9968,72 3 2 4 3,14 53,38 167 8914,46 4 1 2 0,79 13,35 741 9888,65 Pola Bujur Sangkar 5 1,5 3 1,77 30,03 338 10148,87 6 2 4 3,14 53,38 171 9127,98

Perhitungan Biaya Bahan

Analisa biaya yang dilakukan hanya berdasarkan harga pokok bahan tanpa memperhitungkan faktor pelaksanaan dan pengangkutan bahan sampai ke lokasi, berikut adalah contoh perhitungannya.

a. Biaya timbunan (Preloading) Harga bahan = Rp. 50.000/m3 (Daftar harga upah dan bahan Kota Sorong 2016)

Total timbunan = 37800 m3 Total biaya bahan = 50.000 x 37.800

= Rp. 1.890.000.000

b. Biaya stone column

Harga bahan = Rp. 320.000/m3

 Pola segitiga

D1 = 1 m

Kebutuhan bahan = 9768,54 m3 Total biaya bahan = Harga bahan x

Kebutuhan bahan = 320.000 x 9768,54 = Rp. 3.125.932.800,00 Perhitungan lengkapnya dapat dilihat Pada Tabel 9 berikut.

Tabel 9. Total Biaya Bahan Stone Column

no D (m)

kebutuhan bahan

Harga

Bahan Total Biaya Bahan Keterangan 1 1 9768,54 320000 3125932800,00 Pola Segitiga 2 1,5 9968,72 3189988800,00 3 2 8914,46 2852627200,00 4 1 9888,65 3164366400,00 Pola Bujur Sangkar 5 1,5 10148,87 3247639200,00 6 2 9127,98 2920953600,00

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. penurunan akibat pembebanan awal telah diketahui tinggi timbunan efektif sebesar 5,25 m dengan total penurunan akibat penurunan segera dan penurunan primer sebesar 1,25 m. Dan dari hasil perhitungan derajat konsolidasi 90% waktu

penurunan diketahui membutuhkan waktu penurunan sebesar 209,77 tahun dengan besar penurunannya 1,12 m. Dari perhitungan penurunan akibat pembebanan awal pada program Plaxis 8.2 2D telah diketahui total penurunan sebesar 1,16 m dengan tinggi timbunan sebesar 5,25 m. Dan dari hasil perhitungan derajat konsolidasi 90% waktu penurunan diketahui

(17)

membutuhkan waktu penurunan sebesar 189 tahun dengan besar penurunannya 1,04 m. Selisih penurunan antara perhitungan analitis dengan plaxis hanya sebesar 6,96 % saja. Sedangkan untuk waktu penurunannya sebesar 10,77 %.

2. Pada lapisan tanah dengan kedalaman > 5 m tidak terjadi likuifaksi, dikarenakan nilai faktor keamanan ( factor of safety, FS) lebih dari satu, FS > 1. Nilai FS ini masing-masing sebesar 4,528 pada lapisan kedua dan 9,892 pada lapisan ketiga. Sedangkan pada lapisan dengan kedalaman 5 m atau pada lapisan pertama mengalami likuifaksi, dikarenakan FS < 1, dengan nilai FS sebesar 0,323. Diperoleh dari cyclic resistance ratio (CRR) dibagi

dengan cyclic stress ratio (CSR) (Youd dan Idris, 1971).

3. Dari perhitungan penurunan dengan

stone column akibat pembebanan

awal pada program Plaxis 8.2 2D dengan pola bujur sangkar dengan (D = 1 m, S = 0,80466 m), ( D = 1,5 m, S = 0,76235 m) dan (D = 2 m, S = 0,79469). Dengan pola segitiga (D= 1 m, S = 0,78807), (D = 1,5 m, 0,85472 m) dan (D = 2 m, S = 1 m). Sedangkan hasil perhitungan derajat konsolidasi 90% waktu penurunannya adalah pola bujur sangkar dengan (D = 1 m, t = 0,59 tahun), ( D = 1,5 m, t = 0,39 tahun) dan (D = 2 m, t = 0,29 tahun). Dengan pola segitiga (D= 1 m, t = 0,53 tahun), (D = 1,5 m, t = 0,35 tahun) dan (D = 2 m, t = 0,26 tahun).

4. Untuk total biaya bahan pola bujur sangkar dengan (D = 1 m, total

biaya bahan = Rp.

3.164.366.400,00), (D = 1,5 m, total biaya bahan = Rp. 3.247.639.200,00) dan (D = 2 m, total biaya bahan = Rp. 2.920.953.600,00). Sedangkan untuk pola bujur sangkar dengan (D = 1 m, total biaya bahan = Rp. 3.125.932.800,00), (D = 1,5 m, total biaya bahan = Rp. 3.189.988.800,00) dan (D = 2 m, total biaya bahan = Rp. 2.852.627.200,00).

Tabel 10. Hasil Perhitungan Perencanaan Pemasangan Stone Column

No D (m) S (m) t (tahun) Total Biaya Bahan Pola 1 1 0,805 0,597 3164366400,00 Bujur Sangkar 2 1,5 0,762 0,398 3247639200,00 3 2 0,795 0,298 2920953600,00 4 1 0,788 0,537 3125932800,00 Segitiga 5 1,5 0,855 0,358 3189988800,00 6 2 1,000 0,269 2852627200,00

Dari tabel diatas untuk penurunannya, pola bujur sangkar lebih kecil jika dibandingkan dengan pola segitiga, sedangkan waktu konsolidasi pola bujur sangkar lebih besar. Untuk total biaya bahannya, pola segitiga lebih kecil dibandingkan dengan pola bujur sangkar, maka perencanaan perbaikan tanah dengan

menggunakan stone column dipilih hasil terbaik dari segi teknis dan dari segi ekonomisnya. Yaitu perencanaan pemasangan stone column pola bujur sangkar dengan diameter sebesar 2 m dan total harga biaya bahannya sebesar Rp. 2.920.953.600,00.

(18)

SARAN

Penggunaan metode perbaikan tanah dengan mengkombinasikan pembebanan (preloading) dan stone column bukanlah satu-satunya metode perbaikan tanah yang ada. Hal ini tergantung dari beberapa faktor seperti geologi tanah, topografi tanah dan sebagainya.

Untuk mendapatkan tingkat akurasi yang tinggi dari hasil perhitungan analitis maupun program Plaxis 8.2 2D perlu dilakukan perbandingan dengan hasil yang ada di lapangan. Parameter tanah yang digunakan sebagai data masukan sangat berpengaruh terhadap analisis, oleh karena itu dalam penentuan harga parameter tersebut harus dilakukan secermat mungkin.

DAFTAR PUSTAKA

Anhar, R., 2016. Pengaruh Floating Stone

Column Dalam Perbaikan Tanah

Pada Tanah Lempung Lunak

Menggunakan Metode Elemen Hingga.

Skripsi.Tidak dipublikasikan.

Malang: Institut Teknologi Nasional. Das, Braja, M., 1994. Mekanika Tanah II

(Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1 dan 2. Jakarta: Erlangga.

FHWA-NHI 132034 Ground Improvement

Techniques

FHWA/RD-83/026. 1983. Design and

Construction of Stone column Vol. I

FHWA/RD-83/027. 1983. Design and

Construction of Stone column Vol. II

Fitriani, F., 2016. Pemodelan Numerik

Pada Perbaikan Tanah Menggunakan

Stone Column Di Tanah Lempung

Lunak Di Bawah Tanah Timbunan.

Skripsi. Tidak dipublikasikan.

Malang: Institut Teknologi Nasional. Hepma, I., 2016. Studi Parameter

Perencanaan Stone Column untuk

Perbaikan Bearing Capacity dan

Settlement Pada Tanah Lempung.

Skripsi. Tidak dipublikasikan.

Bandung: Institut Teknologi Bandung. Indraratna, B. & Redana, I.W., 2000.

Numerical modelling of vertical drains

with smear and well resistance

installed in soft clay. Canadian

Geotechnical Journal. 37(1): 132–

145.

Indraratna, B, 2013. Numerical Solution of

Stone Column Improved Soft Soil Considering Arching, Clogging and Smear Effects.

Nurtjahjaningtyas, I., 2016. Efektifitas

Penggunaan Stone Column Untuk

Mengurangi Besar Pemampatan

Pada Tanah Dengan Daya Dukung

Rendah. Skripsi. Tidak

dipublikasikan. Jember: Universitas Jember.

Pramukti, Daru, N., 2014. Perencanaan

Drainase Vertikal (Vertical Drain)

Untuk Mempercepat Waktu

Konsolidasi Pada Pembangunan Pltu Ipp Kaltim 3 ( 2X 100 Mw). Skripsi.

Tidak dipublikasikan. Malang: Universitas Brawijaya.

Saito, A., K. Tagawa, T. Tamura, H. Oishi, H. Nagayama and H. Shimaoka., 1987.

A countermeasure for sand

liquefaction by gravel drains method.

Nippon Kokan Technical Report Overseas. No. 51, pp. 46-52.

Seed, H.B. and Idriss, I.M., 1982. Ground

Motions and Soil Liquefaction During Earthquakes. Earthquake Engineering

Research Institute Monograph.

Weber, T.M. & Springman, S.M.

Numerical modelling of stone columns in soft clay under an embankment.