STUDI PERBANDINGAN PERANCANGAN DINDING TURAP
DENGAN MENGGUNAKAN METODE MANUAL DAN
PROGRAM OASYS GEO 18.1
Nama : Riwan Bicler Sinaga NRP : 0121018
Pembimbing : Ibrahim Surya, Ir., M.Eng
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA
BANDUNG
ABSTRAK
Dalam konstruksi penahan tanah, dikenal adanya konstruksi penahan tanah lentur yang disebut sebagai dinding turap (sheet pile wall), yang secara luas digunakan pada struktur-struktur tepi laut atau pelabuhan, melindungi pengikisan pantai, membantu menstabilkan lereng-lereng tanah, menggalang dinding parit dan galian, serta untuk dam pengelak. Dalam merancang dan menganalisa dinding turap, tidak ada sistem perhitungan yang pasti, baik dengan perhitungan manual ataupun dengan sistem komputerisasi. Sehingga perlu adanya suatu sistem perhitungan yang dapat dijadikan suatu alternatif terbaik guna mendapatkan akurasi dan kemudahan dalam perancangan dinding turap yang aman dan ekonomis.
Dalam Tugas Akhir ini membahas tentang perancangan dinding turap menggunakan program Oasys GEO 18.1 dari OVE ARUP, UK, yang kemudian hasil analisanya dibandingkan dengan hasil perhitungan manual. Data-data parameter tanah yang digunakan diambil dari lokasi Proyek Perencanaan dan Perkuatan Lereng Tebing Sungai Musi di Desa Sangadesa, Kecamatan Babatoman, Kabupaten Musi Banyuasin, Palembang.
Analisa dilakukan pada kondisi normal, dengan ketinggian muka air sama pada kedua sisi dinding (± 5,5 meter) dan pada kondisi kritis, yaitu pada saat sungai mengalami surut dengan ketinggian muka air berbeda pada kedua sisi dinding (± 3 meter di muka dinding dan ± 5,5 meter di belakang dinding). Jenis beban luar yang diaplikasikan adalah beban lajur (strips load) sebesar 1,5 t/m2. Dari proses perhitungan yang dilakukan dengan program dan metode manual, diperoleh persentase perbedaan sebesar 1,2 – 5,1 % untuk kedalaman penetrasi, 0,4 – 5,2 % untuk momen maksimum, dan 4,45 % untuk gaya jangkar. Waktu yang dibutuhkan untuk perhitungan manual adalah 25 – 45 menit, dan dengan menggunakan program adalah 10 – 15 menit.
DAFTAR ISI
Halaman
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... ii
ABSTRAK ... iii
PRAKATA ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan ... 2
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ... 3
1.4 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Material Turap ... 6
2.1.1 Turap Beton ... 7
2.1.2 Turap Baja ... 9
2.2 Jenis-jenis Turap ... 12
2.3 Metode Konstruksi Turap ... 27
2.3.1 Metode Instalasi / Pemancangan ... 27
2.3.2 Jenis-jenis Palu ... 30
2.4 Dasar-dasar Analisis Perencanaan Turap ... 33
2.4.1 Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Turap ... 33
2.4.2 Turap Sebagai Dinding Fleksibel ... 33
2.4.3 Short Term and Long Term Analysis ... 34
2.4.4 Pengujian Kuat Geser Tanah ... 35
2.4.5 Tekanan Lateral Dalam Tanah ... 36
2.4.6 Pengaruh Muka Air Tanah ... 44
2.4.7 Pengaruh Beban Tambahan (Surcharges) ... 50
2.4.8 Penjangkaran ... 53
2.4.9 Kegagalan Pada Turap ... 55
BAB 3 PERANCANGAN DINDING TURAP 3.1 Program Oasys GEO 18.1 ... 59
3.1.1 Tinjauan Umum Program ... 59
3.1.2 Langkah-langkah Penggunaan Program ... 63
BAB 4 PENYAJIAN DAN ANALISA DATA 4.1 Penyajian Data ... 70
4.2 Analisa Data ... 75
4.2.1 Menggunakan Program Oasys GEO 18.1 ... 75
4.2.2 Menggunakan Metode Manual ... 85
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 113
5.2 Saran ... 115
DAFTAR PUSTAKA ... 116
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
D = kedalaman penetrasi / pemancangan yang dibutuhkan
p
P = tekanan lateral pasif tanah
q = besar beban luar tambahan
SPT = Standar Penetration Test
STAWAL = Stability Of Retaining Wall
T = gaya pada jangkar
γ = berat volume efektif tanah, setelah dikurangi dengan γw φ = sudut geser dalam tanah
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Beberapa variasi konstruksi turap beton (Bowles,1996) ... 9 Gambar 2.2 Beberapa variasi konstruksi turap baja (Bowles,1996) ... 11 Gambar 2.3 Jenis turap ... 12 Gambar 2.4 Pemancangan turap kantilever pada tanah butiran
a. Cara Konvensional
b. Cara yang telah disederhanakan (simplified method) ... 14
Gambar 2.5 Diagram tekanan tanah untuk turap kantilever pada tanah butiran ... 15 Gambar 2.6 Tekanan tanah awal pada turap kantilever yang dipancang pada
tanah kohesif ... 18 Gambar 2.7 Tekanan tanah pada perancangan turap kantilever dalam tanah
kohesif dengan tanah urug butiran ... 20 Gambar 2.8 Pengaruh kedalaman penembusan turap pada distribusi tekanan
dan perubahan bentuknya ... 22 Gambar 2.9 Perancangan turap berjangkar dengan Metode Ujung Bebas .... 22 Gambar 2.10 Perancangan turap berjangkar dengan Metode Ujung Tetap ... 26 Gambar 2.11 Alur yang digunakan pada pemancangan turap (Tomlinson,
1996) ... 28 Gambar 2.12 Pemancangan turap secara berturutan (Tomlinson, 1996) ... 28 Gambar 2.13 Pemancangan turap dengan Metode Echelon (Tomlinson,
Gambar 2.14 Pemancangan turap dengan Metode Panel (Tomlinson, 1996) .. 30 Gambar 2.15 Pemancangan turap menggunakan Vibratory Hammer (Kluwer
Academic Publishers, 2004) ... 31 Gambar 2.16 Pemancangan turap menggunakan Diesel Hammer (Coduto,
1994) ... 32 Gambar 2.17 Tekanan tanah lateral
a. Tekanan tanah lateral saat diam b. Tekanan tanah aktif
c. Tekanan tanah pasif
d. Hubungan regangan dan K pada pasir (Terzaghi, 1948) ... 38 Gambar 2.18 Tekanan tanah lateral dan lingkaran mohr yang mewakili
kedudukan tegangan di dalam tanah
a. Tegangan-tegangan pada kedudukan Rankine
b. Orientasi garis-garis keruntuhan teori Rankine pada : (i) Kedudukan aktif
(ii)Kedudukan pasif ... 40 Gambar 2.19 Distribusi tekanan tanah aktif pada dinding penahan menurut
tipe gerakan dinding ... 42 Gambar 2.20 Tekanan air akibat aliran unsteady ... 45 Gambar 2.21 Tegangan lateral tanah pada kondisi tidak terdapat air ... 47 Gambar 2.22 Tegangan lateral tanah pada kondisi terdapat air sama tinggi ... 48 Gambar 2.23 Tegangan lateral tanah pada kondisi terdapat air tidak sama
Gambar 2.25 Distribusi beban merata sebagian yang bekerja pada turap ... 51
Gambar 2.26 Distribusi beban garis yang bekerja pada turap ... 52
Gambar 2.27 Distribusi beban titik yang bekerja pada turap ... 53
Gambar 2.28 Analisis jangkar blok beton ... 54
Gambar 2.29 Kegagalan pada dudukan turap di dalam tanah ... 56
Gambar 2.30 Kegagalan rotasi akibat ketidaksesuaian pemancangan ... 57
Gambar 2.31 Kegagalan pemancangan akibat adanya pembengkokan ... 57
Gambar 2.32 Kegagalan pada penjangkaran ... 58
Gambar 3.1 Pemodelan profil tanah pada program Oasys ... 60
Gambar 3.2 Diagram tekanan untuk Fixed Earth Mechanisms ... 61
Gambar 3.3 Diagram tekanan untuk Free Earth Mechanisms ... 61
Gambar 3.4 Tampilan awal program ... 63
Gambar 3.5 Pilihan untuk memulai file baru dan membuka file ... 63
Gambar 3.6 Titles window ... 64
Gambar 3.7 Input data ... 64
Gambar 3.8 Unit and preferences ... 65
Gambar 3.9 Analysis options ... 65
Gambar 3.10 Material properties ... 66
Gambar 3.11 Material layers ... 67
Gambar 3.12 Water data ... 67
Gambar 3.13 Surcharges ... 67
Gambar 3.14 Aplikasi beban luar ... 68
Gambar 3.15 Strut loads ... 68
Gambar 4.2 Penentuan unit satuan ... 75
Gambar 4.3 Penentuan jenis analisis ... 75
Gambar 4.4 Pengisian data-data parameter material ... 76
Gambar 4.5 Penentuan letak lapisan material ... 77
Gambar 4.6 Penentuan letak muka air ... 78
Gambar 4.7 Pengaplikasian beban luar ... 78
Gambar 4.8 Penentuan letak muka air untuk kondisi kritis ... 80
Gambar 4.9 Penentuan jenis analisis untuk turap berjangkar ... 82
Gambar 4.10 Pengaplikasian jangkar ... 83
Gambar 4.11 Diagram tekanan tanah pada turap kantilever dengan kondisi muka air normal ... 85
Gambar 4.12 Diagram tekanan tanah pada turap kantilever dengan kondisi muka air kritis ... 95
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Nilai perkiraan kedalaman penembusan turap berdasarkan nilai
SPT ... 15
Tabel 2.2 Nilai – nilai K untuk berbagai jenis tanah (Punmia, 1980) ... 43 0 Tabel 2.3 Nilai – nilai kisaran koefisien tekanan tanah lateral (Bowles, 1977) ... 43
Tabel 4.1 Data uji penetrasi standar (SPT) ... 71
Tabel 4.2 Boring Log BH. 01 ... 73
Tabel 4.3 Boring Log BH. 02 ... 74
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
117
118
121
Lampiran 2 Output Program Oasys GEO 18.1
a. Kondisi muka air normal
No. Side Level Pressure Offset Width [m] [kN/m²] [m] [m] 1 Back 0.0 15.0 1.00 3.00
Results of Analysis
The required toe level of the wall [m] = -15.17 Ground level active side [m] = 0.0
Ground level passive side [m] = -9.000
122
b. Kondisi muka air kritis (kantilever)
123
No. Side Level Pressure Offset Width [m] [kN/m²] [m] [m] 1 Back 0.0 15.0 1.00 3.00
Results of Analysis
The required toe level of the wall [m] = -18.37 Ground level active side [m] = 0.0
Ground level passive side [m] = -9.000
124
c. Kondisi muka air kritis (dengan jangkar)
125
No. Side Level Pressure Offset Width [m] [kN/m²] [m] [m]
The required toe level of the wall [m] = -12.95 Ground level active side [m] = 0.0
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
2
Turap secara luas digunakan pada struktur-struktur tepi laut atau pelabuhan, melindungi pengikisan pantai, membantu menstabilkan lereng-lereng tanah, menggalang dinding parit dan galian, serta untuk dam pengelak.
Untuk merancang dan menganalisa dinding turap, tidak ada sistem perhitungan yang pasti. Baik itu menggunakan sistem perhitungan manual ataupun menggunakan sistem komputerisasi (software). Sehingga perlu adanya suatu sistem perhitungan yang dapat dijadikan suatu alternatif terbaik guna mendapatkan akurasi dan kemudahan dalam perancangan turap yang aman dan ekonomis.
Hal utama yang perlu diperhatikan adalah evaluasi secara mendetail terhadap kondisi tanah dan perilaku tanah guna dipakai sebagai dasar perencanaan dan juga untuk menentukan faktor keamanan substruktur. Diharapkan melalui penelitian ini, indikasi dan gejala yang kurang menguntungkan bagi substruktur tersebut dapat diprediksi sebelumnya. Sehingga pada akhirnya pembiayaan pembangunan dapat direncanakan seekonomis mungkin serta target jadwal pekerjaan dapat tercapai.
1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan
3
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan
Pada penulisan Tugas Akhir ini diadakan beberapa pembatasan ruang lingkup, yaitu :
1. Data dan parameter tanah yang digunakan dari lokasi Proyek Perencanaan dan Pengukuran Perkuatan Tebing Sungai Musi, di Desa Sangadesa, Kecamatan Babatoman, Kabupaten Musi Banyuasin, Palembang.
2. Analisa diaplikasikan untuk jenis turap bebas dan berjangkar. 3. Jenis beban luar yang diaplikasikan adalah beban lajur (strip load).
4. Proses perhitungan dilakukan dengan analisa komputer menggunakan program Oasys GEO 18.1 dari OVE ARUP, UK dan dibandingkan dengan hasil perhitungan secara manual.
1.4 Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini akan dibagi dalam beberapa bab yang berisikan mengenai latar belakang penulisan hingga kesimpulan dan saran sebagai hasil dari penulisan tersebut. Adapun sistematika penulisan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB 1 Pendahuluan
Menjelaskan mengenai latar belakang penulisan Tugas Akhir, maksud dan tujuan penulisan, serta ruang lingkup pembahasan dan sistematika penulisan.
BAB 2 Tinjauan Pustaka
4
BAB 3 Perancangan Dinding Turap
Menjelaskan mengenai tinjauan umum dan langkah-langkah dalam proses perancangan dinding turap dengan menggunakan program Oasys GEO 18.1.
BAB 4 Penyajian dan Analisa Data
Berisikan uraian mengenai data-data dan parameter tanah beserta dengan proses analisa dari data-data tersebut.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
113
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari analisis perhitungan perencanaan dinding turap yang telah dilakukan adalah :
114
secara manual terlebih dahulu yaitu K , a K , p K , dan ac K . Sehingga pc
selain harus memahami mengenai prosedur penggunaan program, pemakai program juga harus memahami mengenai prosedur perhitungan secara manual.
2. Dalam analisis dengan menggunakan program Oasys GEO 18.1 mula-mula dinding diasumsikan sebagai dinding kantilever, bila kedalaman penetrasi yang didapatkan terlalu dalam baru kemudian dinding direncanakan dengan menggunakan jangkar. Karena bila terjadi kesalahan dalam asumsi awal, maka program akan memberikan pesan atau tanda error dan tidak akan melanjutkan proses analisa sebelum
dilakukan perbaikan pada data-data input.
3. Dalam pengaplikasian beban luar, program Oasys GEO 18.1 hanya menganalisa jenis beban merata seragam (uniformly distributed load)
dan beban lajur (strips load). Sehingga diperlukan analisa lebih lanjut
untuk pengaplikasian jenis beban luar yang lain seperti beban titik
(point load) dan beban garis (line load).
4. Dari proses analisa yang dilakukan didapatkan presentase perbedaan sebesar 1,2 – 5,1 % untuk kedalaman penetrasi, 0,4 – 5,2 % untuk momen maksimum, dan 4,45 % untuk gaya jangkar. Dengan presentase perbedaan yang relatif kecil, maka Program Oasys GEO 18.1 dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif terbaik dalam hal menganalisa dan merancang dinding turap.
115
melakukan analisa terhadap dinding turap untuk berbagai macam kasus dengan lebih cepat dan terhindar dari rutinitas perhitungan yang membosankan serta dapat mengurangi tingkat kesalahan yang mungkin terjadi dalam proses perhitungan secara manual.
5.2 Saran
Saran-saran yang diajukan adalah :
1. Dalam menganalisa dinding turap sebaiknya dilakukan pada kondisi normal dan kondisi kritis, agar kemudian dapat direncanakan kebutuhan akan profil dinding secara tepat demi memenuhi faktor keamanan dan faktor ekonomis.
2. Perhitungan dengan cara manual tanpa menggunakan program terdapat besar sekali kemungkinan akan terjadi kesalahan dalam menghitung. Oleh karena itu sangat diperlukan perhitungan dengan menggunakan program.
3. Untuk lebih memahami dalam hal analisa dan perancangan dinding turap dengan menggunakan program Oasys GEO 18.1, disarankan untuk dilakukan pada kasus-kasus dan kondisi parameter-parameter tanah yang lain.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bowles, Joseph E. (1992), Analisis dan Desain Pondasi, Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
2. Bowles, Joseph E. (1993), Analisis dan Desain Pondasi, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta.
3. Brown, William D. (1994), Design Of Sheet Pile Walls, Design Of Sheet Pile Walls.pdf.
4. Department of The Army (1994), Engineering and Design, Design Of Sheet Pile Walls.pdf, US Army Corps of Engineers, Washington DC.
5. Geotechnical Engineering Bureau (2000), Geotechnical Design Procedure For Flexible Wall Systems, gdp-11.pdf, State Of New York Department Of Transportation, USA.
6. Hardiyatmo, Hari Christady (1992), Mekanika Tanah 1, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
7. Hardiyatmo, Hari Christady (1994), Mekanika Tanah 2, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
8. Ltd., Oasys (2004), Stawal Version 18.1, Stawal Manual (Oasys).pdf, Oasys Ltd., London.
9. Ramiah, B.K, and Chickanagappa, L.S. (1990), Soil Mechanics And Foundation Engineering, Second Edition, A.A Balkema, Rotterdam.
