1/5
DESAIN PONDASI TIANG BORE PILE TANGKI LIQUID
NITROGEN PADA LAPISAN LIMESTONE DI TUBAN, JAWA
TIMUR
OlehMuhammad Anshar Maysra NIM : 15009092
(Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Program Studi Teknik Sipil)
Pondasi merupakan struktur bagian bawah dari suatu infrastruktur yang berinteraksi langsung dengan tanah dan memberikan perkuatan untuk struktur atas. Secara umum pondasi dibagi menjadi dua yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal merupakan pondasi yang digunakan untuk bangunan dengan beban rendah. Sedangkan pondasi dalam merupakan pondasi yang digunakan untuk bangunan dengan beban besar. Pada studi ini, bangunan yang akan dibangun adalah tangki liquid nitrogen di daerah Tuban, Jawa Timur. Pada daerah yang ditinjau, lapisan tanah yang ada adalah lapisan clay dan limestone. Terdapat 7 titik lokasi yang akan dipilih untuk membangun tangki tersebut. Bangunan tangki ini memiliki diameter sebesar 14.478 m dan tinggi sebesar 20.33 m. Boundary condition untuk pendesainan adalah defleksi dan settlement sebesar 0.0254 m.
Kata kunci: limestone, tiang bor, bore pile, desain, pondasi, SHAFT, LPILE, GROUP, spColumn
PENDAHULUAN
Bangunan sipil merupakan hal yang sangat vital dalam kehidupan manusia karena dalam menjalani kehidupan sehari-hari, manusia tidak bisa lepas dari penggunaan dan keberadaan bangunan sipil. Bangunan sipil secara umum meliputi dua bagian utama yaitu struktur atas dan struktur bawah. Struktur atas merupakan struktur suatu bangunan sipil yang berada di atas tanah. Sedangkan struktur bawah merupakan struktur suatu bangunan yang berada dibawah tanah. Struktur bawah berfungsi sebagai pondasi yang berinteraksi langsung dengan tanah dan memberikan perkuatan untuk struktur atas. Pondasi suatu bangunan sipil didesain agar dapat menerima dan menyalurkan beban dari struktur atas. Secara umum pondasi dibagi menjadi dua, yaitu pondasi dangkal dan pondasi
dalam. Pondasi dangkal merupakan pondasi yang digunakan untuk suatu bangunan sipil yang tergolong memiliki beban ringan. Sedangkan Pondasi dalam merupakan pondasi yang digunakan untuk suatu bangunan sipil yang tergolong memiliki beban berat . Bangunan yang ditinjau adalah bangunan tangki nitrogen cair dengan lokasi pembangunan di daerah Tuban, Jawa Timur. Daerah ini memiliki lapisan clay dan lapisan limestone. Limestone merupakan adalah sebuah batuan sedimen terdiri dari mineral calcite. Hasil akhir yang didapat adalah desain pondasi tiang bor yang mampu menahan beban yang bekerja pada bangunan secara operasional dan hydrotest. Ilustrasi bangunan dapat dilihat pada Gambar 1
2/5 Gambar 1 Ilustrasi Bangunan Tangki
Tujuan akhir yang akan dicapai adalah pendesainan tiang bor dan pemilihan lokasi, perhitungan daya dukung aksial, perhitungan daya dukung lateral, perhitungan daya dukung group, dan perhitungan displacement yang terjadi pada tiang grup.
METODOLOGI
Gaya yang terjadi ada 3 yaitu beban aksial, beban lateral, dan momen. Beban aksial timbul akibat beban struktur sendiri dan beban hidup. Terdapat dua beban aksial yaitu beban saat kondisi operasional dan beban saat kondisi hydrotest. Dalam pendesainan tiang bor, beban saat kondisi operasional menggunakan safety factor sebesar 3 dan saat kondisi hydrotest menggunakan safety factor sebesar 2. Beban lateral dan momen timbul akibat beban gempa. Beban lateral didapat dengan perhitungan yang mengacu kepada SNI 1726-2012. Momen didapat dengan perhitungan yang mengacu kepada API 620.2002.
Perhitungan yang perlu dilakukan dalam mendesain pondasi tiang bor adalah perhitungan daya dukung aksial, daya dukung lateral, daya dukung group. Perhitungan tersebut
menggunakan dua metode yaitu perhitungan secara manual dan perhitungan dengan software.
Daya dukung aksial merupakan daya dukung tiang akibat tahanan gesek dari tiang dan daya dukung ujung tiang. Persamaan daya dukung aksial adalah sebagai berikut:
Dimana adalah daya dukung tahanan gesek dan adalah daya dukung ujung tiang.
Perhitungan daya dukung aksial pada lapisan clay menggunakan metode Alpha untuk menghitung daya dukung tanahan gesek dan metode Reese untuk menghitung daya dukung ujung tiang. Persamaan untuk metode Alpha adalah sebagai berikut:
Dimana nilai adalah koefisien adhesi antara tanah dan tiang dimana nilai untuk tiang bor adalah 0.55, adalah undrained shear strength, adalah panjang lapisan tanah, dan p adalah keliling tiang bor. Persamaan untuk metode Reese adalah sebagai berikut:
Dimana adalah undrained shear strength, adalah luas penampang tiang bor.
Perhitungan daya dukung aksial pada lapisan limestone menggunakan metode Journeaux & Bourdeaux. Persamaan untuk menghitung daya dukung tahanan gesek adalah sebagai berikut:
Dimana nilai adalah faktor reduki, nilai adalah faktor koreksi, adalah unconfined compressive strength. Nilai didapat dari Gambar 2 dan nilai didapat dari Gambar 3.
3/5 Gambar 2 Grafik Nilai
Gambar 3 Grafik Nilai
Persamaan untuk menghitung daya dukung tahanan ujung adalah sebagai berikut:
Dimana nilai adalah faktor tahanan ujung tiang dengan nilai antara 7 sampai 10, N adalah nilai NSPT. Perhitungan daya dukung aksial dengan bantuan software menggunakan software SHAFT v.6. Dari kedua perhitungan secara manual dan software, perhitungan yang digunakan adalah perhitungan yang menghasilkan kedalaman tiang bor yang paling kritis. Perhitungan daya dukung lateral menggunan bantuan software LPILE 4.0. Output software LPILE 4.0 adalah besarnya gaya yang dapat diterima oleh
tiang dengan batasan yang kita masukkan. Dalam hal ini, batasan yang dimasukkan adalah defleksi sebesar 0.0254 m.
Perhitungan daya dukung group dilakukan dengan cara manual dan bantuan software. Perhitungan daya dukung group secara manual dilakukan dengan persamaan berikut:
Dimana adalah nilai efisiensi tiang, N adalah jumlah tiang dalam satu grup, dan adalah daya dukung tiang satuan. Efisiensi yang digunakan adalah 60% berdasarkan Katchenbach et al (1998) pada lapisan clay dan limestone. Nilai daya dukung group harus melebihi beban yang bekerja pada bangunan. Jumlah dan konfigurasi yang digunakan harus tepat. Konfigurasi yang digunakan adalah konfigurasi lingkaran dengan posisi tiang membentuk grid dengan jarak yang sama antar tiang. Jarak antar tiang yang digunakan adalah tiga kali diameter. Pemilihan lokasi yang akan digunakan adalah dengan menghitung volume pekerjaan tiang bor pada setiap titik borehole dan dipilih jumlah volume yang paling sedikit. Pada lokasi pilihan, digunakan pengecekan konfigurasi dan jumlah tiang dengan bantuan software GROUP 7.0. Software GROUP 7.0 akan memeriksa apakah konfigurasi yang sudah digunakan dengan ukuran dan panjang tiang yang digunakan memasuki boundary condition yaitu 0.0254 m.
4/5
Dengan gaya-gaya yang sudah diketahui dari hasil perhitungan software GROUP 7.0 , tiang bor diperiksa apakah kuat memikul beban yang bekerja. Beban yang bekerja dibandingkan dengan kapasitas dari tiang itu sendiri. Cara memeriksanya adalah dengan membuat diagram interaksi tiang. Jika gaya yang bekerja terdapat dalam wilayah diagram interaksi, maka tiang tersebut kuat dalam memikul beban.
ANALISIS DAN SIMPULAN
Dari tujuh buah lokasi yang ditinjau, lokasi yang dipilih untuk pembangunan adalah lokasi BH 11 dengan menggunakan tiang bor diameter 0.6 m. Tulangan yang digunakan adalah tulangan dengan diameter 3 cm sebanyak 7 buah, dengan tulangan sengkang minimum yang digunakan adalah diameter 1.3 cm dengan jarak antar sengkang sebesar 25 cm. Daya dukung aksial tiang bor tersebut adalah 1329.98 kN, daya dukung lateral untuk defleksi sebesar 0.0254 m adalah 467.76 kN, daya dukung group tiang bor adalah sebesar 55061.07 kN untuk kondisi operasional dan 68179.5 kN untuk kondisi hydrotest. Defleksi yang terjadi pada kondisi operasional adalah 0.000172 m kearah Y dan 0.000195 m kearah Z. Dimana defleksi ini memenuhi syarat defleksi sebesar 0.0254 m.
REFERENSI
American Petroleum Institute (2002) “Design and Construction of Large, Welded, Low-Pressure Storage Tanks 10th Edition”. BS EN 1473 (2007) “Installation and
Equipment for Liquefied Natural
Gas – Design of Onshore Installations”. BSI, UK
Das, Braja M. (2011) “Principles of Foundation Engineering 7th Edition Repaired”. Cengage Learning, USA.
Das, Braja M. (2010) “Principles of Geotechnical Engineering 7th Edition”. Cengage Learning, USA.
Ensoft, Inc.(2007) “Computer Program SHAFT Version 6.0 Technical Manual”.
Ensoft, Inc.(2004) “Computer Program LPILE Plus Version 5.0 Technical Manual”.
Ensoft, Inc. (2006) “Computer Program GROUP Version 7.0 Technical Manual”
Goodman, Richard E. (1989) “Introduction to Rock Mechanics 2nd Edition”. John Wiley & Sons, USA.
Irsyam, Masyur (2004) “Catatan Kuliah Rekayasa Pondasi”. Penerbit ITB, Bandung.
SNI 1726-2012 “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”. Badan Standarisasi Nasional.
Tan, Y.C & C.M Chow (2006) “Foundation Design and Construction Practice in Limestone Area in Malaysia”
5/5
Tomlinson, MJ (2001) “Foundation Design and Construction7th Edition”. Pearson Eduation Ltd., England.
www.maps.google.com diakses pada
tanggal 16 September 2013 pukul 4.14 WIB.
Zhang, Lianyang (2005) “Drilled Shafts in Rock Analysis and Design” A.A. Balkema Publishers.
