Perencanaan Perkuatan Timbunan (studi Kasus Tol Gempol-pasuruan)

TIMBUNAN DAN KONSTRUKSI PENAHAN (RC184506)

PERENCANAAN PERKUATAN TIMBUNAN (STUDI KASUS TOL GEMPOL-PASURUAN)

Penyusun: FATURRAHMAN DONI IRAWAN

031115 40000 066

AHNAF SYARIF

031116 40000 096

M. AZIZ MUBAROK

031116 40000 103

Dosen Pengampu : PROF. INDRASURYA B. MOCHTAR, Ir., MSc., PhD

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2018

1

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena rahmat dan karunia-Nya, tim penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Perencanaan Perkuatan Timbunan pada mata kuliah Timbunan dan Konstruksi Penahan ini dengan baik. Dalam menyelesaikan laporan ini, tim penulis telah mendapatkan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh sebab itu tim penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih kepada: 1. Bapak Prof. Indrasurya B. Mochtar, Ir., MSc., PhD, selaku Dosen mata kuliah Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah yang telah mengajar mata kuliah tersebut kepada tim penulis. 2. Teman-teman kelas mata kuliah Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah. Dalam penyusunan laporan ini, tim penulis berharap kritik dan saran dapat diberikan agar kekurangan-kekurangan dalam laporan ini dapat diperbaiki. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan penulis

Surabaya, 5 Desember 2018

Tim Penulis

2

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................................ 1 KATA PENGANTAR............................................................................................................... 2 DAFTAR ISI........................................................................................................................... 3 BAB I STUDI KASUS .............................................................................................................. 4 BAB II PEMBAHASAN........................................................................................................... 6 2.1.

Perkuatan Dinding Penahan Tanah Beton .......................................................... 6

2.1.1.

Analisis Dan Perencanaan ........................................................................... 6

2.1.2.

Kontrol Geser .............................................................................................. 8

2.1.3.

Kontrol Ambles............................................................................................ 8

2.2.

Perkuatan Geotextile .......................................................................................... 9

2.2.1.

Analisis dan Perencanaan ........................................................................... 9

2.2.2.

Kontrol Geser ............................................................................................ 12

2.2.3.

Kontrol Ambles.......................................................................................... 13

2.2.4.

Kontrol Overall Stability ............................................................................ 14

2.3.

Perkuatan Turap................................................................................................ 16

2.3.1.

Turap Tanpa Jangkar ................................................................................. 16

2.3.2.

Turap Berjangkar ....................................................................................... 17

2.2.3.

Analisa SAP ................................................................................................ 18

2.2.4

Perencanaan Dimensi Turap ..................................................................... 20

BAB III PENUTUP ............................................................................................................... 22 3.1.

KESIMPULAN ..................................................................................................... 22

3.2.

SARAN ............................................................................................................... 22

3

BAB I STUDI KASUS

Masalah kelongsoran terjadi pada pembangunan jalan tol Gempol-Pasuruan. Jalan Tol tersebut memiliki ketinggian timbunan tegak yang bervariasi hingga ketinggian maksimal adalah mencapai 9 meter. Pada sisi timbunan sudah dibangun dinding penahan tanah yang ternyata tidak mampu menahan beban timbunan sehingga kelongsoran terjadi. Longsor terjadi setelah lokasi diguyur hujan yang sangat lebat selama beberapa waktu. Foto kelongsoran timbunan di lapangan dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Foto-foto kejadian longsor di jalan tol Gempol-Porong Berdasarkan kasus kelongsoran di atas, saudara diminta untuk melakukan desain perkuatan timbunan yang aman terhadap kelongsoran. Rencanakan perkuatan timbunan dengan berbagai tipe yaitu: a. Perkuatan dinding penahan tanah beton seperti pada Gambar 2. (Perencanaan yang saudara buat harus memenuhi control stabilitas dinding penahan yaitu geser, ambles dan overall stability). SFgeser = 1.5; SFambles=2.5; SFoveral=1.3 b. Perkuatan dinding penahan dengan menggunakan material geotextile (Perencanaan yang saudara buat harus memenuhi control stabilitas internal maupun eksternal (termasuk control overall stability). SFinternal=1.3 ; SFgeser = 1.5; SFambles=2.5; SFoveral=1.3

4

c. Perkuatan turap apabila desain saudara di atas belum memenuhi control overall stability (rencanakan turap saudara dengan maupun adanya jangkar. Silahkan saudara tentukan sendiri spesifikasi turap yang akan digunakan dalam perencanaan). D=1.2Do d. Tentukan desain mana yang saudara pilih sebagai altarnatif desain perkuatan timbunan jalan yang kuat terhadap kelongsoran. Tekanan tanah yang bekerja dihitung menggunakan asumsi Rankine dengan poin-poin perencanaan adalah sebagai berikut: ❖ Cari besar tegangan tanah aktif dan pasif yang bekerja pada konstruksi penahan tanah (buat hasil akhir perhitungan besar tegangan ini dalam bentuk tabel tapi jangan lupa menyertakan hasil perhitungannya) Gambar arah dan besaran tegangan aktif dan pasif tersebut juga tegangan horizontal akibat air tanah, kemudian cari besar dan tempat kedudukan gaya-gaya resultantenya

=5m

= 1,5 m

Gambar 2. Potongan melintang dinding penahan tanah dan data lapisan tanah Rencanakan perkuatan yang saudara gunakan sehingga memenuhi persyaratan control stabilitas dinding penahan berdasarkan data-data untuk masingmasing kelompok. Kami kelompok 6 akan menganalisa dinding penahan tanah dengan H1 = 5m dan H2 = 1,5m.

5

BAB II PEMBAHASAN 2.1. Perkuatan Dinding Penahan Tanah Beton 2.1.1. Analisis Dan Perencanaan Direncanakan dinding penahan tanah beton dengan desain seperti dibawah. Rencana awal SF geser = 1,5 , SF Ambles = 2,5

a. Kondisi tanah di lapangan

b. Menghitung tegangan vertikal

6

c. Menghitung tegangan Horizontal

d.

Gaya-gaya yang terjadi

7

2.1.2. Kontrol Geser Tmax = ∑ V.tan ø + C.A Asumsi awal B = 10 m

2.1.3. Kontrol Ambles

qu = 183,496 > σ max = 177,867 kn/m (OK) SF = 183,496/177,867 = 1,1 Dari analisa diayas, pata disimpulkan bahwa untuk kekuatan geser dinding penahan tanah agar bisa mencapai SF > 1,5 , cukup dibutuhkan lebar B = 6 m. Tetapi, untuk yang ketahanan terhadap ambles, untuk bisa mencapai SF > 2,5 dibutuhkan lebar B > 100 m. Kalau hanya dibutuhkan SF = 1,1 . B dipakai sebesar 10 m.

8

2.2. Perkuatan Geotextile 2.2.1. Analisis dan Perencanaan Direncanakan geotextile dengan kekuatan tarik Tu = 26 kN dan SF = 1,3

Gambar 1 Spesifikasi geotextile yang dipakai Tu

26

Maka, Tall = SF = 1,3 = 20 kN Perencanaan Jumlah Geotextile Pa σh.ΔH σv.Ka.ΔH

Ha = H = 6,5 m,

→

≤ Tall ≤ Tall ≤ Tall Tall ΔH ≤ σv.Ka

Tall

ΔH ≤ (γt.H1+γ′ .H2).Ka 20

ΔH ≤ (17.5+9,19.1,5).0,2498 tlift = 0,2 m,

ΔH ≤ 0,68677 m maka ΔH = 0,6 m (1 lembar dapat menahan 3 lift)

Hb = 6,5-0,6 = 5,9 m →

Tall

ΔH ≤ (γt.H1+γ′ .(Hb−H1)).Ka ΔH ≤

tlift = 0,2 m,

20 (17.5+9,19.0,9).0,2498

ΔH ≤ 0,72737 m maka ΔH = 0,6 m (1 lembar dapat menahan 3 lift)

Hc = 5,9-0,6 = 5,3 m →

Tall

ΔH ≤ (γt.H1+γ′ .(Hc−H1).Ka 20

ΔH ≤ (17.5+9,19.0,3).0,2498 ΔH ≤ 0,77307 m tlift = 0,2 m,

maka ΔH = 0,6 m (1 lembar dapat menahan 3 lift) 9

Hd = 5,3-0,6 = 4,7 m →

Tall

ΔH ≤ γt.Hd.Ka 20

ΔH ≤ 17.4,7.0,2498

ΔH ≤ 0,84909 m maka ΔH = 0,8 m (1 lembar dapat menahan 4 lift)

tlift = 0,2 m,

He = 4,7-0,8 = 3,9 m →

Tall

ΔH ≤ γt.He.Ka 20

ΔH ≤ 17.3,9.0,2498

tlift = 0,2 m,

ΔH ≤ 1,023 m maka ΔH = 1 m (1 lembar dapat menahan 5 lift)

Hf = 3,9-1 =2,9 m

→

ΔH ≤

Tall γt.Hf.Ka 20

ΔH ≤ 17.2,9.0,2498

ΔH ≤ 1,370 m maka ΔH = 1,2 m (1 lembar dapat menahan 6 lift)

tlift = 0,2 m,

Hg = 2,9-1,2 = 1,7 m →

Tall

ΔH ≤ γt.Hg.Ka 20

ΔH ≤ 17.1,7.0,2498

ΔH ≤ 2,3474 m (1 lembar dapat menahan 11 lift) maka ΔH = 1,7 m (ketinggian teratas)

tlift = 0,2 m,

❖ Maka jumlah geotextile yang dibutuhkan sebanyak 7 lembar.

n 1 2 3 4 5 6 7

H 6,5 5,9 5,3 4,7 3,9 2,9 1,7

Tabel 1 Perhitungan jumlah geotextile Elevasi H.ɣe.ka ΔH ΔHpakai ∑dummy 0 29,121906 0,686768 0,6 2 0,6 27,496374 0,727369 0,6 2 1,2 25,870842 0,773071 0,6 2 1,8 23,554591 0,849091 0,8 3 2,6 19,545299 1,023264 1 4 3,6 14,533684 1,376114 1,2 5 4,8 8,5197458 2,347488 1,7 7

10

Berikut adalah desain geotextile layer utama beserta layer dummy.

Gambar 2 Desain perkuatan geotextile Perencanaan Panjang Geotextile Tall ≤ 2.Tfriction Tall ≤ 2. σv.A.tgØ’ 2 Tall ≤ 2.σv.L.1.tg(3Ø) Lanch ≥

Tall

2 3

2.σvmin.tg( Ø)

σvmin = 17 kN/m3.1,7 m = 28,9 kN/m2 Lanch = Lanch =

Tall 2

2.σvmin.tg( Ø) 3 20

LR

2 3

2.28,9.tg( .33)

LR

Lanch = 0,856 m Maka,

LR

Ltot

= Lanch + LR

Ltot

= 0,856 + 2,606

Ltot

= 3,462 m, → pakai Ltot

Ø = Hi . tg(45- ) 2 33 = 4,8 . tg(45- ) 2 = 2,606 m

= 3,5 m

❖ Maka panjang geotextile yang dibutuhkan adalah 3,5 m.

11

Direncanakan panjang geotextile utama sebesar 3,5 m dan panjang lipatan sebesar 1 m. Direncanakan juga panjang geotextile dummy sebesar 1 m dan panjang lipatan sebesar 0,3 m. 2.2.2. Kontrol Geser Ø

33

Ka = tg2(45-2) = tg2(45- 2 ) = 0,2948 σ'v1 = 0 σ'v2 = γ.H1 = 17 . 5 = 85 kN/m2 σ'v3 = σ'v2 + γ'.H2 = 85 + 9,19 . 1,5 = 98,785 kN/m2 σ'ha1 = σ'v1. Ka = 0 σ'ha2 = σ'v2. Ka = 85 . 0,2948 = 25,0581 kN/m2 σ'ha3 = σ'v1. Ka = 98,785 . 0,2948 = 29,1219 kN/m2 Tabel 2 perhitungan tegangan horizontal Titik Tanah Ci Øi Kai h σ'vi σ'ha 1 I 0 33 0,2948 0 0 0 2ats I 0 33 0,2948 5 85 25,0581 2bwh I 0 33 0,2948 5 85 25,0581 3 I 0 33 0,2948 1,5 98,785 29,1219

Gambar 3 Gaya gaya pada geotextile Setelah mendapatkan nilai tegangan tanah, maka gaya horizontal tanah dapat dihitung. Gaya horizontal tanah berperan sebagai ∑H. 25,0581 .5 Pa1 = = 62,64519 kN 2 Pa1 = 25,0581 . 1,5 = 37,58711 kN (29,1219−25,0581) .1,5 Pa3 = = 3,047873 kN 2 Tabel 3 Perhitungan gaya aktif tanah P (KN) Pa1 62,64519 Pa2 37,58711 Pa3 3,047873

12

Perlu dihitung pula gaya berat tanah pada geotextile sebagai ∑V (gaya vertikal). Dibawah ini adalah perhitungan gaya berat tanah pada geotextile. Tabel 4 Perhitungan berat tanah No b h A ɣ W (KN) a 3,5 5 18 17 297,5 b 3,5 1,5 5,3 19 99,75 W tot 397,25 Langkah selanjutnya adalah menghitung momen yang bekerja pada geotextile. Berikut adalah perhitungan momen yang disajikan dalam bentuk tabel. Tabel 5 Perhitungan ∑V, ∑H dan ∑M Gaya V H Lengan O M Pa1 62,6451895 3,16666667 198,376433 Pa2 37,5871137 0,75 28,1903353 Pa3 3,04787272 0,5 1,52393636 Wa 297,5 0 0 Wb 99,75 0 0 ∑ 397,25 103,280176 ∑ 228,090705 Tmax = A(σ'n.tanø) ∑H

≤

103,28 ≤

Tmax SF 20,82 1,5

103,28 ≤ 13,87932688 kN (NOT OK) 2.2.3. Kontrol Ambles B ΣV A ΣM W

= 3,5 m (panjang geotextile) = 397,25 kN = 3,5 m2 = 228,090705 kNm 1 = 6 B2 = 2,041667 m3 ΣV

ΣM

σmax,min = A ± W σmax,min = 113,5 ± 111,72 σmax = 225,22 kN/m2 dan σmin

= 1,78 kN/m2

Daya dukung tanah Nc = 6,62 c = 25 kPa Nq = 1,35 q = df . γ’= 0.7,69 = 0 Nγ = 0,06 qu = c.Nc + q.Nq + 0,5.B.γ.Nγ qu = 25.6,62 + 0.1,35 +0 ,5.3,5.17,5.0,06 qu = 167,3375 kN/m2 qu σmax ≤ SF 13

σmax

≤

167,3375 2,5

225,22 ≤ 66,935 kN/m2 (NOT OK) Dari analisis yang telah dilakukan, lebar B = 3,5 m tidak cukup aman (NOT OK)untuk geser dan ambles. Supaya geser dan ambles tidak terjadi, maka dibutuhkan lebar B = 230 m. Namun, hasil ini tidak realistis ketika diterapkan di lapangan. Jadi, perkuatan geotextile tidak disarankan untuk kontruksi penahan tanah. 2.2.4. Kontrol Overall Stability Kontrol overall stability dilakukan dengan program bantu Geo-5. Berdasarkan analisisnya, akan terjadi kelongsoran terhadap overall stability, karena SF yang dihasilkan kuarang dari SFoveral = 1,3. Oleh karena itu, pada kasus ini, perkuatan geotextile sebagai konstruksi penahan tanah tidak memenuhi persyaratan. Diperlukan alternatif lain untuk konstruksi penahan tanah yang kuat terhadap overall stability. Berikut adalah analisis overall stability melalui Geo-5.

Gambar 4 Metode Bishop, SF = 1,32

Gambar 5 Metode Fellenius, SF = 1,12

Gambar 6 Metode Spencer, SF = 1,25

14

Gambar 7 Metode Janbu, SF = 1,24

Gambar 8 Metode Morgenstrern-Price, SF = 1,24

15

2.3. Perkuatan Turap 2.3.1. Turap Tanpa Jangkar A.

Diagram Tegangan

B.

Tabel Perhitungan Tegangan Aktif dan Pasif Titik

C

ø

1 2 3a 3b 4 5 6

0 0 0 25 25 25 25

33 33 33 3 3 3 3

Ka

σv σha σhp σw (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) 0.000 0.000 0.000 85.000 0.000 25.058 98.785 14.715 29.122 98.785 14.715 41.511 290.856 259.737 214.477 1.110 0.000 0.000 52.689 1.110 192.071 245.022 265.975

Kp

0.295 0.295 0.295 0.901 0.901 0.901 0.901

σh (kN/m2) 0.000 25.058 29.122 -11.178 -51.497

C.

Perencanaan Panjang Turap Perencanaan kedalaman turap dihitung dengan prinsip kesetimbangan momen pada titik O

H1

Tebal Lapisan 5.000

H2

1.500

Do

24.977

Gaya (kN) Pa1 Pa2 Pa3 Pp1 Pp2 Pw1 Pw2

62.645 37.587 3.048 -279.190 -503.522 3438.487 -3059.919

Jarak (m)

Arah

28.143 25.727 25.477 12.488 8.326 8.826 8.326

1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 ∑M

Momen (kN-m) 1763.048 966.993 77.650 -3486.626 -4192.111 30346.626 -25475.580 0.000

Dengan perhitungan excel didapatkan nilai D0 = 24.977 m Sehingga, D = 1.2 x D0 = 29.972 m Jadi, dibutuhkan total panjang turap = H1 + H2 + D = 36.472 m

16

2.3.2. Turap Berjangkar A.

Diagram Tegangan

B.

Tabel Perhitungan Tegangan Aktif dan Pasif

C.

Titik

C

ø

1 2 3a 3b 4 5 6

0 0 0 25 25 25 25

33 33 33 3 3 3 3

Ka

σv σw σha σhp (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) 0.000 0.000 0.000 85.000 0.000 25.058 98.785 14.715 29.122 98.785 14.715 41.511 163.815 97.672 100.072 1.110 0.000 0.000 52.689 1.110 65.030 82.957 124.901

Kp

0.295 0.295 0.295 0.901 0.901 0.901 0.901

σh (kN/m2) 0.000 25.058 29.122 -11.178 -24.829

Perencanaan Panjang Turap Perencanaan kedalaman turap dihitung dengan prinsip kesetimbangan momen pada titik A

H1

Tebal Lapisan 5.000

H2

1.500

Do

8.456

Gaya (kN) Pa1 Pa2 Pa3 Pp1 Pp2 Pw1 Pw2

62.645 37.587 3.048 -94.526 -57.719 486.231 -350.759

Jarak (m)

Arah

1.833 4.250 4.500 9.228 10.638 10.138 10.638

-1.000 -1.000 -1.000 -1.000 -1.000 -1.000 -1.000 ∑M

Momen (kN-m) -114.850 -159.745 -13.715 872.301 613.990 -4929.218 3731.237 0.000

Dengan perhitungan excel didapatkan nilai D0 = 8.456 m Sehingga, D = 1 x D0 = 8.456 m Jadi, dibutuhkan total panjang turap = H1 + H2 + D = 14.9456 m

17

2.2.3. Analisa SAP Analisa SAP 2000 menggunakan model turap berjangkar dengan • Panjang total turap = 7.526 m • Panjang jangkar =5m

18

A.

Perhitungan Momen Maksimum

Dari Analisa SAP2000 diatas diketahui; •

Momen Maksimum sebesar 172.0654 kN-m

•

Lendutan Maksimum sebesar 0.246814 m

19

B.

Perhitungan Gaya Axial

Dari Analisa SAP2000 diatas diketahui; •

Gaya Axial sebesar = 86.043 kN

2.2.4 Perencanaan Dimensi Turap Direncanakan digunakan turap baja dengan mutu Fu = 370 MPa, sehingga: σmax = =

Fu SF 370000 1.5

W=

= 246666.6667 kN/m2

Momen maks σmax 172.0654 kN−m

= 246666.6667 kN/m2 = 697.5624 cm3

20

Digunakan Turap dengan profil Larssen 601 dengan spesifikasi seperti pada tabel diatas dan dibutuhkan Panjang turap 15 m (2 section : section 1 sepanjang 12 m dan section 2 sepanjang 3 m)

21

BAB III PENUTUP

3.1. KESIMPULAN Berdasarkan analisis yang telah dilakukan pada ketiga jenis konstruksi penahan tanah (dinding penahan tanah, geotextile, turap dengan dan tanpa jangkar) , konstruksi penahan tanah yang mampu menjawab studi kasus Tol GempolPasuruan adalah turap berjangkar. Hal tersebut karena konstruksi penahan tanah selain turap (DPT dan geotextile) membutuhkan lebar konstruksi yang sangat besar, sehingga tidak dapat diterapkan di lapangan. Perkuatan DPT dan geotextile juga gagal pada overall stabilty. 3.2. SARAN Perlu dilakukan analisis ulang terkait ketiga jenis konstruksi penahan tanah melalui program bantu geo slope dan atau geo-5 untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

22