ALTERNATIF PERENCANAAN GEDUNG 3 LANTAI PADA TANAH LUNAK DENGAN DAN TANPA PERBAIKAN TANAH

(1)

ALTERNATIF PERENCANAAN GEDUNG 3

LANTAI PADA TANAH LUNAK DENGAN

DAN TANPA PERBAIKAN TANAH

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2013 Oleh: FITRIA WAHYUNI 31 09 100 054 Dosen Pembimbing:

(2)

LATAR BELAKANG

 Semakin banyak pembangunan di atas tanah lunak karena keterbatasan lahan, terutama di daerah Surabaya

 Sifat tanah lunak : Daya dukung rendah dan pemampatan besar

 Diperlukan biaya yang besar agar tanah layak dan siap dibangun suatu bangunan, misalnya penggunaan pondasi dalam dan PVD

(3)

Masalah utama yang timbul pada tanah sangat lunak antara lain : - Daya dukung tanah yang sangat rendah

- Tingkat penurunan tanah yang relatif besar - Adanya Diffrensial Settlement

- Pemasangan PVD menyebabkan pemampatan primer berlansung lebih cepat sehingga pemampatan sekunder akan cepat terjadi

(4)

LATAR BELAKANG

• Gedung dengan pondasi dangkal dihitung

berdasarkan pendekatan Geoteknik dengan

menganggap Pondasi sebagai tumpuan pegas

• Perbaikan Tanah yang dipakai adalah dengan

memakai PVD, untuk mempercepat pemampatan

primer, dan menghitung besar pemampatan

sekunder yang terjadi

(5)

RUMUSAN MASALAH

• Bagaimana besar pemampatan sekunder di lapisan tanah yang di PVD dan besar pemampatan primer pada lapisan tanah lunak yang tidak dipasang PVD.

• Bagaimana pengaruh beban dengan pondasi pegas pada gedung rencana.

• Berapa panjang maksimum PVD yang harus dipasang pada lapisan tanah lunak agar diperoleh harga yang paling ekonomis.

(6)

TUJUAN

Memperoleh alternatif perencanaan gedung tiga lantai

pada tanah lunak dengan dan tanpa perbaikan tanah,

dengan tujuan:

• Memperoleh panjang PVD yang efektif

• Didapatkan design struktur yang mampu menahan

kerusakan akibat penurunan

(7)

MANFAAT

 Mengurangi penggunaan pondasi dalam pada pembangunan gedung di atas tanah lunak karena biaya konstruksi yang relatif mahal.

 Menekan biaya akibat penggunaan PVD yang terlalu panjang karena tanah lunak yang sangat dalam.

 Dapat merencanakan perencanaan struktur gedung yang kaku yang sesuai dengan pendekatan geoteknik agar tidak terjadi kerusakan dikemudian hari.

(8)

BATASAN MASALAH

 Data struktur atas menggunakan data gedung simetris 3 lantai dengan fungsi gedung perkantoran.

 Data tanah lunak yang digunakan adalah data tanah sekunder yaitu data tanah perumahan Pakuwon City Keputih Surabaya titik boring B2 dengan kedalaman tanah yang compressible

sepanjang 20 meter.

 Muka air tanah (MAT) diasumsikan sendiri, sedangkan fluktuasi muka air tanah diasumsikan setinggi 2 meter.

 Jarak antar pegas pada perhitungan yaitu per 1 meter. Perhitungan dilakukan secara 3 dimensi.

 Lama umur bangunan diasumsikan 25 tahun.

 Perhitungan Rencana Anggaran Biaya ditinjau berdasarkan volume pekerjaan.

(9)

LOKASI TITIK BORING

(10)

Lokasi

(Sumber: Google Earth)

LOKASI TANAH LUNAK

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

PRELIMINARY

DESIGN

Data gedung yang digunakan dalam perencanaan tugas akhir ini adalah gedung simestris dimana dimensi dari balok, kolom dan pelat dihitung berdasarkan SNI 03-2847-2002 dan juga PPIUG 1983.

DATA TEKNIS BANGUNAN Jenis Bangunan : Perkantoran Letak Bangunan : Dekat Pantai

Zona Gempa : 3

Panjang : 35 meter (@=7 meter)

Lebar : 15 meter (@=5 meter)

Tinggi Lantai : 4 meter

Mutu Beton (f’c) : 35 Mpa

(16)

PRELIMINARY

DESIGN

Dari hasil preliminary design didapatkan dimensi-dimensi dari : • Balok memanjang : 40/60 cm

• Balok melintang : 35/50 cm

• Kolom : 40/40 cm

(17)

Tampak Memanjang Gedung (Sumber : SAP 2000)

Tampak Melintang Gedung (Sumber : SAP 2000)

(18)

PRELIMINARY DESIGN

(19)

Titik Beban Titik Beban Titik Beban Titik Beban 1 35,989 7 50,623 13 50,623 19 35,989 2 55,831 8 69,246 14 69,246 20 55,831 3 57,158 9 71,875 15 71,875 21 57,158 4 57,158 10 71,875 16 71,875 22 57,158 5 55,832 11 69,246 17 69,246 23 55,832 6 35,989 12 50,623 18 50,623 24 35,989 PRELIMINARY DESIGN

Dari hasil SAP didapatkan beban tiap kolom (ton)

(20)

DATA TANAH

(21)

(22)

Pemampatan Primer Akibat q yang Bervariasi • Bila (po’ + Δp) ≤ po’ • Bila (po’ + Δp) > pc’ • pc = p0’ + f • H_awal = 𝑞𝑞𝑖𝑖+𝑆𝑆𝑐𝑐(𝛾𝛾𝑤𝑤) 𝛾𝛾𝑡𝑡𝑖𝑖𝑡𝑡𝑡𝑡

(23)

Pemampatan Primer Akibat q yang Bervariasi

ϒ sat = 1,7 t/m2

ϒ timb = 1,7 t/m2

(24)

Perencanaan H Initial dengan Datum +1.50, +2.00, +3.00

Untuk perencanaan dengan variasi datum yang berbeda-beda, maka direncanakan pula elevasi akhir, yaitu pada elevasi +4.00 , +5.00, +6.00

(25)

Tinggi Timbunan yang Dihilangkan untuk Mendapatkan Elevasi Akhir Rencana

(26)

Tinggi Timbunan yang Dihilangkan untuk Mendapatkan Elevasi Akhir Rencana

(27)

PERENCANAAN PVD

• Cv = 0,00022 cm2_{/detik = 0,6937 m}2_/tahun • Hdr = 10, 15, 17, 20 meter • T90% = 0.848 • T = T_90% (Hdr)2_/Cv = 0.848(10)2_/0.69379 = 122,226 tahun

• Direncanakan tipe PVD dengan tipe Mebradain dengan: Lebar (a)= 10 cm = 0.01 meter

Tebal (b)= 0.5 cm = 0.005 meter

• Direncanakan dipasang dengan pola susunan segitiga dengan variasi jarak 0.8 m, 1 m, 1.25 m, 1.5 m, 2 m.

(28)

PERENCANAAN PVD

PVD Hdr = 20 meter PVD Hdr = 15 meter

PVD Hdr = 17 meter PVD Hdr = 10 meter

(29)

PENINGKATAN NILAI Cu

γ timbunan = 1.7 t/m3

q = tebal timbunan x _{γ timbunan}

= 4.5 meter x 1.7 t/m3 = 7.65 t/m2 ∆_σ = Iq x q = 1 x 7.65 = 7.65 t/m2 Po’ = _{γ’ tanah x (z/2)} = 0.42 x (1/2) = 0.21 t/m2

P’c = fluktuasi MAT + Po’

= 2 meter + 0.21 t/m2

= 2.21 t/m2

∆_σ+Po’ = 7.65+ 0.21

(30)

σp’ = (7.86/0.21)90%_{x 0.21 t/m}2 = 5.4714 t/m2 = 0.547 kg/cm2 Cu (kg/cm2₎ _{= 0,073 + (0,1899 – 0.0016 PI)}_σp’ Cu = 0,073+(0.1899 – 0.0016*80%)x 0.547 = 0.1075 kg/cm2

= 10.75 kPa dari 7.5 kPa (Cu awal)

(31)

DAYA DUKUNG TANAH

• Memberikan beban urugan tambahan (surcharge)

sementara di atas elevasi tanah urugan rencana, beban urugan tambahan direncanakan ekivalen dengan beban bangunan yang akan didirikan.

• Membongkar kembali urugan tambahan setelah waktu penurunan selesai. Elevasi akhir tanah urug disesuaikan dengan elevasi akhir permukaan tanah yang

(32)

P = beban bangunan di atas lajur pondasi (ton/m’)

A = luas proyeksi pondasi pada tanah dasar dengan penyebaran tegangan dengan sudut ± 60˚ (m2₎

H = tebal urugan rencana (m)

h = tebal urugan tambahan ekivalen beban bangunan (m) D = kedalaman pondasi bangunan dari muka tanah urug (m)

(33)

(34)

Perhitungan q Ekivalen +1.50 MAT A +6.00

Urugan yang diremoval

B D h P α H = 4.5 meter D = 0.5 meter B = 1.2 meter P = 11.97 ton/m’ α = 60˚ γtanah = 1.7 ton/m3 A = B+2(H-D)/tan _α = (1.2 + 2(4.5-0.5))/tan 60˚ = 5.818 meter q ekivalen = P/A = 11.97/5.818 = 2.057 ton/m2 h = q ekivalen/ _γtanah = 2.057/1.7 = 1.210073 meter

(35)

DAYA DUKUNG TANAH

B = 1.2 meter

D = 0.5 meter

γtanah = 1.42 ton/m3

Cu = 1.076

ϕ = 0, berdasarkan maka nilai:

Nc = 5.14 N_γ = 0 Nq = 1 SF rencana = 3 qu = ½. _{γ.B.Nγ+ C.Nc+γ.D.Nq} = (0.5 x 1.42 x 1.2 x 0) + (1.076 x 5.14)+(1.42 x 0.5 x 1) = 6.23064 ton/m2 qu ijin = qu/SF = 6.23064/3 = 2.07688 ton/m2

(36)

P (ton) q ekivalen (t/m2) h (m) Daya dukung

tanah dasar (t/m2) Keterangan

8,82 1,516 0,892 2,077 OK 9,98 1,715 1,009 OK 10,58 1,818 1,070 OK 10,75 1,847 1,087 OK 11,97 2,057 1,210 OK

Nilai q ekivalen dan qu

DAYA DUKUNG TANAH

Jadi, dimensi pondasi B = 1,2 meter dan D = 0,5 meter mampu untuk menahan daya dukung tanah dengan tebal H = 4,5 meter untuk

(37)

Kesimpulan

• Pondasi dangkal bisa digunakan apabila tinggi timbunan akhirnya berada pada elevasi akhir +6.00, yaitu setinggi 4 – 4,5 meter.

• Tipe PVD yang digunakan adalah tipe Mebradain dengan lebar (a) =10 cm dan tebal (b) = 0.5 cm. Dari hasil perhitungan direncanakan waktu selesainya pemampatan tidak boleh lebih dari 6 bulan, sehingga jarak pemasangan antar PVD adalah 1 meter.

(38)

PERENCANAAN STRUKTUR dan GEOTEKNIK

Pemodelan struktur 3D

(39)

5 4 3 2 1 a b c d e f h i j k L o p n m Lapisan Tanah

(40)

Menghitung Tegangan Tiap Titik z = 11 meter x = 0 meter P = 35.98 ton ∆P = (3 x 35.98)/(2 x 3.14) x (113_/(02_{+ 11}2₎5/2₎ = 0.093 ton/m2

Nilai ∆P titik 1 pada tiap lapisan Kumulatif Tegangan Total Titik 1

(41)

Menghitung Pemampatan Primer Pada Lapisan yang Tidak diPVD

Menghitung Pemampatan Sekunder Pada Tanah yang diPVD

Menurut Alihudien dan Mochtar

Mesri (1973) dalam Das (1985)

P’i = effective consolidation pressure ke i (kg/cm2₎ eoi = angka pori ke i

(42)

Menghitung Pemampatan Sekunder Pada Tanah yang diPVD

H = 1 meter

Po’ = 0.021 kg/m2

eo = 2.76

LL = 100%

t₁ = 6 bulan (asumsi waktu pemampatan primer

selesai akibat PVD) t₂ = 25 tahun= 300 bulan C’ α = (0.0013eoi – 0.000062LL – 0.003)/Po’i = (0.0013 x 2.76 – 0.000062 x 100 – 0.003)/0.021 = 0.00056028 Ss = C’ αHlog(t₂/t₁) = 0.00056028 x 1 x log (300/6) = 0.0009519 meter

(43)

(44)

Titik Sc Titik Sc Titik Sc Titik Sc 1 0,009 7 0,012 13 0,012 19 0,009 2 0,013 8 0,016 14 0,016 20 0,013 3 0,015 9 0,018 15 0,018 21 0,015 4 0,015 10 0,018 16 0,018 22 0,015 5 0,013 11 0,016 17 0,016 23 0,013 6 0,009 12 0,012 18 0,012 24 0,009

Titik Sc+Ss Titik Sc+Ss Titik Sc+Ss Titik Sc+Ss

1 0,104 7 0,107 13 0,107 19 0,104 2 0,108 8 0,112 14 0,112 20 0,108 3 0,110 9 0,114 15 0,114 21 0,110 4 0,110 10 0,114 16 0,114 22 0,110 5 0,108 11 0,112 17 0,112 23 0,108 6 0,104 12 0,107 18 0,107 24 0,104 Kekanan 12 23 34 45 56 0,0039 0,0019 0 0,0019 0,0039 0,0047 0,002 0 0,002 0,0047 0,0047 0,002 0 0,002 0,0047 0,0039 0,0019 0 0,0019 0,0039 Kebawah 12 0,0025 0,0033 0,0034 0,0034 23 0 0 0 0 34 0,0025 0,0033 0,0034 0,0034 0,0006 0,0003 0 0,0003 0,0006 0,0007 0,0003 0 0,0003 0,0007 0,0007 0,0003 0 0,0003 0,0007 0,0006 0,0003 0 0,0003 0,0006 0,0005 0,0007 0,0007 0,0007 0 0 0 0 0,0005 0,0007 0,0007 0,0007 Beban Tiap Titik (ton)

Titik Beban Titik Beban Titik Beban Titik Beban 1 35,989 7 50,623 13 50,623 19 35,989 2 55,831 8 69,246 14 69,246 20 55,831 3 57,158 9 71,875 15 71,875 21 57,158 4 57,158 10 71,875 16 71,875 22 57,158 5 55,832 11 69,246 17 69,246 23 55,832 6 35,989 12 50,623 18 50,623 24 35,989 δ_i–δ_i+1 < 0.0015 Perbedaan Penurunan

(45)

Titik k Titik k Titik k Titik k 1 344,5 7 473,4 13 473,4 19 344,5 2 515,3 8 620,4 14 620,4 20 515,3 3 518,7 9 632,7 15 632,7 21 518,7 4 518,7 10 632,7 16 632,7 22 518,7 5 515,3 11 620,4 17 620,4 23 515,3 6 344,5 12 473,4 18 473,4 24 344,5 Nilai k Beban = 35.98 ton Sc+Ss = 0.10448 meter k = 35.98/0.10448 = 344.465 ton/m

“Perhitungan untuk Pemampatan dengan pemasangan PVD sedalam 15 meter, 17 meter sama dengan perhitungan PVD 10 meter. Dengan pemasangan PVD terlihat sudah tidak mengalami diffrensial settlement. Sehingga dilakukan perbandingan dengan menghitung tanpa memakai PVD”

(46)

Beban Tiap Titik (ton)

Titik Beban Titik Beban Titik Beban Titik Beban

1 35,989 7 50,623 13 50,623 19 35,989 2 55,831 8 69,246 14 69,246 20 55,831 3 57,158 9 71,875 15 71,875 21 57,158 4 57,158 10 71,875 16 71,875 22 57,158 5 55,832 11 69,246 17 69,246 23 55,832 6 35,989 12 50,623 18 50,623 24 35,989 Pemampatan Total (Ss+Sc)

(47)

Titik Beban Titik Beban Titik Beban Titik Beban 1 80 7 78 13 78 19 80 2 78 8 75 14 75 20 78 3 77 9 74 15 74 21 77 4 77 10 74 16 74 22 77 5 78 11 75 17 75 23 78 6 80 12 78 18 78 24 80

(48)

Kesimpulan

• Perbaikan tanah dengan pemasangan PVD sudah tidak menyebabkan gedung mengalami diffrensial settlement. Dari hasil analisa, dengan PVD 10 meter saja gedung yang dibangun di atasnya sudah tidak mengalami perbedaan penurunan.

• Besar nilai pemampatan primer pada tanah yang tidak dipasang PVD dan pemampatan sekunder pada tanah yang dipasang PVD tidak menyebabkan terjadinya perbedaan penurunan

(49)

Hasil Nilai

Momen

Portal 1 Portal 3 Portal 2 Portal 4 Portal 1 Portal 2 Portal 3 Portal 4 Portal 5 Portal 6

(50)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Penomeran Balok Arah Memanjang Penomeran Balok Arah Melintang

Penomeran Kolom Arah Memanjang

Hasil Nilai

Momen

(51)

Pegas 1 2 3 4 5 6 1 344,465 515,2957 518,6659 518,6659 515,2957 344,465 2 473,3808 620,4421 632,6746 632,6746 620,4421 473,3808 3 473,3808 620,4421 632,6746 632,6746 620,4421 473,3808 4 344,465 515,2957 518,6659 518,6659 515,2957 344,465 Nilai k

(52)

Momen Tumpuan Jepit

Momen Tumpuan Pegas

(53)

Hasil Nilai

Momen

Tumpuan Jepit

Nilai momen pada balok lantai 1 relatif

(54)

Hasil Nilai

Momen

Momen pada balok lantai 1 jauh lebih besar Dari pada balok lantai atasnya

Tumpuan Pegas

(55)

• Nilai momen paling besar terdapat pada balok lantai bawah yang menumpu lansung pada perletakan pegas. Momen tumpuan bernilai positif dan momen lapangan bernilai negatif.

• Terjadi kenaikan momen 2 kali lipat dari momen dengan perhitungan biasa atau dengan tumpuan jepit.

(56)

Perhitungan Momen Crack

Dalam peraturan SNI 03-2847-2002 pasal 11.5.2.3 ada batasan yang disebut momen

crack (Mcr). Mcr = fr.Ig/yt Dimana: fr = 0,7 x fc’0,5 Ig = momen inertia bh3_/12 yt = 0,5 h Mcr balok memanjang = 9939.014 kgm Mcr balok melintang = 6044 kgm Mcr kolom = 4416 kgm

(57)

Hasil Defleksi

(Sumber: SNI 03-2847-2002)

Balok memanjang = 7/480 = 0.0145 meter Balok melintang = 5/480 = 0.0104 meter

(58)

Hasil Defleksi

Defleksi dengan Tumpuan Jepit Defleksi dengan Tumpuan Pegas

Defleksi Balok Memanjang pada PVD 10 m

(59)

Menghitung Lebar Retak

w lebar retak < 0,3 mm • PVD 10 meter

- balok memanjang w = 0,13 mm; jumlah tulangan = 12

- balok melintang w = 0,14 mm; jumlah tulangan = 10

• PVD 15 meter

- balok memanjang w = 0,13 mm ; jumlah tulangan = 12

- balok melintang w = 0,14 mm; jumlah tulangan = 10

• PVD 17 meter

- balok memanjang w = 0,108 mm ; jumlah tulangan = 13

(60)

• Momen pada balok lantai bawah yang melebihi nilai dari Mcr (momen

crack) izin

• Lebar retak sudah memenuhi syarat yaitu kurang dari 0.3 mm. Semakin banyak tulangan, semakin kecil lebar retak.

• Untuk mencegah terjadinya retak karena momen yang dihasilkan dengan tumpuan pegas lebih besar dari hasil momen crack, maka disarankan untuk memperbesar balok pada lantai paling bawah dan kolom. Untuk balok memanjang diperbesar dimensinya menjadi 60/90 cm, balok melintang 40/80 cm dan kolom menjadi 50/50.

(61)

Rencana Anggaran Biaya

Harga Jumlah

Satuan Harga

(Rp) (Rp)

I

1 Pengurugan tanah dengan pemadatan _m3 _2.362,50 _180.680,00 _{426.856.500,00}

2 Pengurugan tanah surcharge ekuivalen beban bangunan m3 1.050,00 172.680,00 181.314.000,00 3 Pembongkaran tanah (h removal) m3 630,00 172.680,00 108.788.400,00

Jumlah 716.958.900,00 II 1 _m3 _100,80 _865.741,33 _{87.266.726,29} 2 m3 47,25 865.741,33 40.906.277,95 128.173.004,24 III 1 m' 7.060,00 6.000,00 42.360.000,00 42.360.000,00 IV

1 Balok memanjang bawah 60 x 90 cm _m3 _75,60 _865.741,33 _{65.450.044,72}

2 Balok melintang bawah 40 x 80 cm _m3 _28,80 _865.741,33 _{24.933.350,37}

3 Kolom 50 x 50 cm _m3 _72,00 _865.741,33 _{62.333.375,92}

152.716.771,01 1.040.208.675,24 Pekerjaan Tanah

Pekerjaan Struktur

No. Jenis Pekerjaan Satuan Volume

Total Perbaikan Tanah Pemasangan PVD 10 meter Perbaikan Struktur Jumlah Jumlah

Beton K 300 Balok memanjang 40 x 60 cm Beton K 300 Balok melintang 35 x 50 cm

(62)

Rencana Anggaran Biaya

Harga Jumlah

Satuan Harga

(Rp) (Rp)

I

1 Pengurugan tanah dengan pemadatan m3 2.362,50 180.680,00 426.856.500,00 2 Pengurugan tanah surcharge ekuivalen beban bangunan m3 1.050,00 172.680,00 181.314.000,00

3 Pembongkaran tanah (h removal) _m3 _630,00 _172.680,00 _{108.788.400,00}

Jumlah 716.958.900,00 II 1 m3 134,40 865.741,33 116.355.635,05 2 m3 63,00 865.741,33 54.541.703,93 3 m3 46,08 865.741,33 39.893.360,59 210.790.699,57 III 1 buah 48,00 5.245.000,00 251.760.000,00 251.760.000,00 1.179.509.599,57 Total Pekerjaan Struktur Tiang Pancang D 60 Jumlah Pekerjaan Struktur

Beton K 300 Balok memanjang 40 x 60 cm Beton K 300 Balok melintang 35 x 50 cm Beton K 300 Kolom 40 x 40 cm

Jumlah

No. Jenis Pekerjaan Satuan Volume

(63)

Kesimpulan

 Biaya perbaikan struktur dengan perbesaran balok pada lantai bawah dan perbaikan tanah dengan pemasangan PVD sedalam 10 meter lebih ekonomis daripada penggunaan pondasi dalam (tiang pancang).

 Pemasangan PVD tidak harus setebal lapisan tanah yang compressible, sehingga dengan tanah lunak sedalam 20 meter, cukup PVD sedalam 10 meter, sudah mampu untuk mencegah terjadinya diffrensial settlement.  Disarankan untuk memperbesar balok pada lantai paling bawah agar

(64)

SEKIAN

TERIMA KASIH

FITRIA WAHYUNI 31 09 100 054

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2013