1
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN
PENURUNAN RAFT FOUNDATION DAN DESAIN BASEMENT
GEDUNG TELKOM LANDMARK TOWER, JAKARTA
Arzena NoregaNIM : 15009047
(Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Program Studi Teknik Sipil) Institut Teknologi Bandung
ABSTRAK
Dalam rangka meningkatkan kapasitas dan pengembangan pekerjaan, PT Telkom Indonesia berencana untuk membangun suatu gedung baru di samping gedung kantor pusat, Graha Citra Caraka, yang sudah berdiri sebelumnya di Jl. Gatot Subroto Kav. 52, Jakarta Selatan. Gedung milik PT Telkom yang akan dibangun diberi nama Telkom Landmark Tower yang direncanakan memiliki 2 tower utama, dimana tower 1 terdiri dari 21 lantai dan tower 2 terdiri dari 46 lantai.
Pada tugas akhir ini, dilakukan perhitungan dan desain pada semua aspek geoteknik yang terkait, yaitu meliputi penentuan parameter dan lapisan tanah di lokasi proyek, desain dan analisis penurunan pondasi, dan desain basement. Penentuan parameter dan lapisan tanah didasarkan pada tes lapangan yang terdiri dari SPT, CPT, Pressuremeter Test (PMT), dan Downhole Seismic Test, kemudian juga tes laboratorium yang terdiri dari pengujian index properties tanah, triaxial CU, dan uji konsolidasi. Pondasi yang direncanakan untuk gedung ini adalah jenis pondasi rakit (raft foundation). Perhitungan daya dukung, penurunan tanah, dan desain pondasi diperhitungkan pada beban statik dan dinamik dimana pembebanannya didapat dari perencana struktur dan dalam proses analisisnya menggunakan perangkat lunak PLAXIS 3D Foundation. Selain itu pada analisis dinamik pondasi rakit juga ditambahkan analisis interaksi tanah-struktur (soil-structure interaction) berdasarkan peraturan NIST GCR 12-917-22, Seismic Design of Reinforced Concrete Mat Foundations. Hasil yang didapatkan dari analisis pondasi adalah penulangan pondasi, daya dukung pondasi yang memenuhi faktor keamanan minimal dan penurunan tanah yang masih di bawah batas nilai yang diizinkan.
Disamping desain pondasi, dilakukan juga desain struktur proteksi galian dengan menggunakan perangkat lunak PLAXIS 2D. struktur proteksi galian sedalam 11.4 meter ini berupa diaphragm wall setebal 600 mm dengan tambahan perkuatan berupa ground anchor yang dipasang sebanyak 2 baris hingga 3 baris dengan jarak horizontal 3 meter, yang mana pada perhitungan analisis kestabilannya dibagi menjadi 4 sisi. Selanjutnya perhitungan dilakukan juga pada kondisi statik dan dinamik, dimana untuk analisis dinamik digunakan metode Wood (1973) yang merumuskan beban lateral ekuivalen akibat gempa untuk ditambahkan ke sistem diaphragm wall. Kemudian faktor keamanan galian dan defleksi pada dinding hasil analisis PLAXIS 2D masih memenuhi nilai batas yang disyaratkan.
Kata kunci : Telkom Landmark Tower, pondasi rakit, penurunan tanah, daya dukung,, PLAXIS 3D Foundation, interaksi tanah-struktur, PLAXIS 2D, basement, diaphragm wall, beban lateral ekuivalen dan ground anchor.
2
PENDAHULUAN
Tugas akhir ini secara umum menjabarkan mengenai proses desain geoteknik untuk gedung Telkom Landmark Tower. Dimulai dari penentuan parameter dan lapisan tanah pada lokasi proyek hingga pada analisis dan desain pondasi gedung dan struktur proteksi galian basement. Perhitungan dilakukan secara manual dan juga menggunakan perangkat lunak tertentu yang dapat digunakan untuk memodelkan kondisi lapangan. Dalam proses pendesainan tersebut menggunakan bantuan perangkat lunak yang berdasar pada metode elemen hingga (finite elemen method) yaitu PLAXIS 3D Foundation dan PLAXIS 2D. Pembebanan pondasi diperoleh dari perencana struktur baik pembebanan dalam kondisi statik maupun dinamik. Pondasi gedung berupa pondasi rakit (raft foundation) yang dibagi menjadi 3 area pondasi yaitu area pondasi tower 1 dengan ketebalan raft 2 meter dan area pondasi tower 2 dengan ketebalan raft 3.5 meter, dan area pondasi dengan tebal raft 1.5 meter. Pada tahap awal konstruksi area tower 1 dan tower 2 dipisahkan oleh late pour strip. Kemudian bagian late pour strip akan dicor setelah konstruksi gedung mencapai level atap. Hal ini dilakukan untuk memperkecil distorsi akibat terjadinya penurunan tanah diferensial (differential settlement). Aturan dalam penentuan parameter tanah dan desain pondasi mengacu pada Rapergub DKI Jakarta (2009) mengenai pedoman perencanaan geoteknik dan struktur bangunan di provinsi DKI Jakarta.
Struktur proteksi galian merupakan diaphragm wall yang diperkuat dengan ground anchor, aturan –aturan yang digunakan dalam pendesainan dinding proteksi galian menggunakan acuan yang sama dengan pendesainan pondasi dan ditambahkan dengan BS 8002 - Code of Practice for Earth Retaining Structures.
Berdasarkan data tanah hasil uji lapangan dan laboratorium dan data pembebanan struktur kemudian dilakukan pemodelan dengan menggunakan perangkat lunak tersebut. Kemudian hasil tersebut dibandingkan dan analisis didapatkan kesimpulan.
PENGOLAHAN DATA
Data tanah didapat dari hasil pengeboran ,pengujian lapangan yang tediri dari SPT, CPT, PMT, dan Downhole Seismic Test, dan pengujian laboratorium yag terdiri dari uji index properties tanah, uji triaxial CU, dan uji konsolidasi. Dari data tersebut kemudian dilakukan pengolahan dengan menggunakan teori-teori dasar sehingga didapatkan parameter-parameter kekuatan tanah dan properti tanah. Secara umum kondisi tanah pada proyek Telkom Landmark Tower dari permukaan tanah sampai kedalaman 7.5 meter merupakan tanah medium stiff silty clay dengan NSPT rata-rata adalah 10, kemudian tanah dibawahnya merupakan tanah pasir dengan NSPT lebih dari 40, lebih dalam lagi ditemukan tanah lempung kelanauan dengan konsistensi teguh (stiff), NSPT antara 20 sampai 30 dan konsistensi keras, NSPT lebih dari 30. Dari analisis rata-rata NSPT dan Vs pada 30 meter teratas lapisan tanah dapat disimpulkan bahwa kelas situs guna keperluan desain seismik adalah SD (tanah sedang).
Data pembebanan struktur didapatkan dari perencana struktur baik pembebanan struktur dalam kondisi statik maupun dinamik akibat gempa rencana desain. Data seismic untuk lokasi tersebut antara lain PHA sebesar 0.28g, sedangkan koefisien gaya lateral tanah (kh) yaitu 0.14. Kemudian berdasarkan analisis site specific response spectra untuk periode gedung 2.96s percepatan strukturnya sebesar 0.115g
3 Dari data tersebut kemudian dilakukan pemodelan pondasi dan struktur proteksi galian dengan menggunakan PLAXIS 3D Foundation dan PLAXIS 2D.
HASIL DAN ANALISIS
Pada dasarnya ada 2 hal yang didesain yaitu pondasi dan struktur proteksi galian. Pondasi rakit dimodelkan dengan PLAXIS 3D Foundation. Perhitungan daya dukung dilakukan dengan perhitungan manual menghasilkan nilai faktor keamanan sebesar 3.27 sedangkan dari analisis perangkat lunak didapatkan faktor keamanan lebih dari 4, kedua nilai ini lebih besar daripada nilai faktor keamanan minimum yaitu 3. Setelah itu dilakukan analisis uplift, dari perhitungan uplift ini dapat disimpulkan bahwa gaya uplift dalam kondisi banjir sekalipun lebih kecil daripad beban gedung dalam tahap akhir konstruksi.
Perhitungan penurunan tanah sepenuhnya dianalisis dengan menggunakan PLAXIS 3D Foundation. Hasil analisis penurunan segera (elastic settlement) dapat dilihat pada Gambar 1 nilai maksimumnya adalah 23.77 mm , penurunan maksimum ini terjadi pada tower 2, sedangkan pada tower 1 penurunan maksimumnya yaitu sebesar 17.94 mm, kemudian pada podium penurunan maksimum yang terjadi adalah 19.9 mm.
Gambar 1. Hasil analisis penurunan segera (elastic settlement) pondasi Telkom Landmark
Tower
Dari kontur penurunan segera pada area pondasi dapat dianalisis pula penurunan diferensial-nya (differential settlement). Distorsi penurunan pondasi rakit Telkom Landmark Tower terbesar pada tower 2 dalah sebesar 1/320 dan pada tower 1 sebesar 1/490. Nilai maksimum distorsi yang diizinkan menurut Bjerrum adala 1/300, sehingga dapat disimpulkan bahwa pondasi tidak akan bermasalah terhadap penurunan diferensial yang melebihi syarat. Kemudian untuk penurunan jangka panjang dihitung pula penurunan akibat konsolidasi. Besarnya penurunan konsolidasi (consolidation settlement) maksimum adalah 60 mm yang terjadi pada tower 2. Pada tower 1 besarnya penurunan konsolidasi maksimum sebesar 52.53 mm, sedangkan pada area podium sebesar 58.58 mm. Diperkirakan pula lama konsolidasi adalah selama 1652 hari atau selama kurang lebih 4.53 tahun. Kemudian untuk interaksi tanah-struktur (soil-structure interactions) diperhitungkan tambahan gaya horizontal dan tambahan momen pada pondasi. Percepatan horizontal yang ditambahkan (Sa,FIM) sebesar 0.115 g namun gaya
tambahan berupa momen (rocking effects) pada pondasi rakit tidak ada (Hφ = 0).
Hasil analisis intraksi tanah-struktur yaitu deformasi pondasi pada saat gempa bertambah sebesar 8.87 mm, selain itu juga dihasilkan gaya-gaya dalam pondasi untuk keperluan perhitungan penulangan pondasi.
Struktur proteksi galian sedalam 11.4 meter direncanakan menggunakan diaphragm wall dengan tebal 600 mm dan diperkuat dengan ground anchor dengan jarak horizontal sebesar 3 m, kemudian dalam analisis sisi dinding dibagi menjadi 4 sisi dinding. Analisis kestabilan galian basement 3 lantai Telkom Landmark Tower ini menggunakan bantuan software PLAXIS 2D. Permodelan struktur proteksi galian dapat dilihat pada Gambar 2. Analisis kestabilan galian dihitung untuk keamanan jangka pendek (short term
4 analysis) dan keamanan jangka panjang (long term analysis). Hasil analisis stabilitas galian jangka pendek untuk semua dinding menunjukkan angka yang berkisar dari 2.11 hingga 2.29, sedangkan untuk jangka panjang nilainya dari 2.08 hingga 2.20. Defleksi maksimum yang terjadi pada dinding yaitu sebesar 37.69 mm hingga 44.59 mm.
Gambar 2. Ilustrasi permodelan galian terbuka pada sisi 1
Ground anchor dipasang sebanyak 3 baris pada dinding 1-1 (berbatasan langsung dengan gedung Graha Citra Caraka) dan pada dinding sisi 2-2 hingga 4-4 dipasang sebanyak 2 baris. Gaya angkur berkisar antara 624.71 kN hingga 680.13 kN untuk setiap angkurnya. Kemudian dalam kondisi gempa, gaya gempa diperhitungkan sebagai beban lateral ekuivalen menurut Wood (1973). Kemudian gaya tersebut ditambahkan pada permodelan di PLAXIS 2D seperti pada
Gambar 3.
Gambar 3. Ilustrasi permodelan galian terbuka dengan beban gempa pada sisi 1
Hasil analisis dengan PLAXIS 2D defleksi dinding maksimum berkisaar antara 61.37 mm hingga 74.29 mm, sedangkan faktor keamanan turun menjadi angka 1.82 hingga 2.13.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dan analisis, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Perencanaan pondasi rakit (raft
foundation) Telkom Landmark Tower dari segi daya dukung memenuhi faktor keamanan memenuhi nilai yang disyaratkan (FS > 3) baik menurut perhitungan manual maupun perhitungan dengan perangkat lunak metode elemen hingga. Penurunan segera yang terjadi masih pada batas yang diperbolehkan dan adanya distorsi akibat penurunan diferensial masih lebih kecil dari nilai yang diizinkan. Penurunan diferensial ini juga diantisipasi dengan mengecor late pour strip setelah konstruksi gedung mencapai level atap. Penurunan konsolidasi terjadi selama kurang lebih 4.53 tahun dan besarnya penurunan maksimum 60 mm masih dalam batas yang diizinkan.
2. Struktur proteksi galian berupa diaphragm wall ini selain menjadi dinding penahan tanah saat konstruksi pondasi namun juga sebagai dinding basement yang bersifat permanen, sehingga perlu dilakukan analisis jangka pendek da jangka panjang. Hasil analisis menunjukkan bahwa angka keamanan stabilitas struktur proteksi galian diatas angka keamanan yang disyratkan (FS > 2). Defleksi izin maksimal untuk kondisi galian ini menurut BS 8002 adalah 57.5 mm, sehingga defleksi hasil analisis PLAXIS 2D masih lebih kecil daripada yang disyaratkan. Desain angkur menggunakan angka keamnan sebesar 2 dan bonded length direncanakan berada pada lapisan dense sand,
5 dengan jumlah strand rata-rata yaitu 6 strand yang memiliki mutu sesuai ASTM A 416-06. Pada saat terjadi beban gempa faktor keamanan stabilitas dinding turun namun tetap lebih besar daripada yang disyaratkan (FS > 1.5).
PUSTAKA
Das, Braja M. 2011. Principles of Foundation Engineering. Toronto : Thomson
Craig. 2004. Craig’s soil mechanics. New York : Spons Press
Whitman, Robert V. And Lambe T.William. 1969. Soil Mechanics. New York : John Wiley & Sons Leonardo Electronic Journal of Practice
and Technologies. Contiguous Pile Wall as a Deep Excavation Supporting system. New Delhi, India, 2011.
Bowles, Josep. 1997. Foundation Analysis and Design. Singapore : McGraw-Hill
Canadian Geotechnical Society. 2006. Foundation Engineering Manual.Canada
Coduto, Donald P. 2001. Foundation Design Principles and Practices. New Jersey : Prentice-Hall
Standard Tes Method for Prebored Pressuremeter Testing in Soils, American Society Testing Material (ASTM). United States.
Kramer Steven L. 1996. Geotechnical Earthquake Engineering. New Jersey : Prentice-Hall
Geotechnical Engineering Circular no.4 Ground Anchors and Anchored System. U. S. Department of Transportation/FHWA. Published in 1999
Budhu, Muni. 2000. Soil Mechanics and Foundations. New York : John Wiley & Sons.
RSNI 03-1726-201x : Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Stuktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
SNI 03-2847-2002 : Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung
BS 8002 : Code of Practice for Earth Retaining Structures
Ebeling, Robert M. And Strom Ralph W. 2001. State of the Practice in the Design of Tall, Stiff, and Flexible Tieback Retaining Walls. US Army Corps of Engineers
NEHRP Seismic Design Technical Brief no.7 Seismic Design of Reinforced Concrete Mat Foundation. National Institute of Standards and Technology. Published in 2012 Soil-Structure Interaction for Building
Structures. National Institute of Standards and Technology. Published in 2011
Comparison of U.S. and Chilean Building Code Requirements and Seismic Design Practices. National Institute of Standards and Technology. Published in 2011
Rapergub DKI Jakarta. 2009. Pedoman Perencanaan Geoteknik dan Struktur Bangunan di Provinsi DKI Jakarta. Jakarta: Gubernur DKI Jakarta Irsyam, Masyhur. 2004. Catatan Kuliah
Rekayasa Pondasi. Penerbit ITB Bandung.
www.lankelma.com www.puskim.pu.go.id
