DESAIN KONSTRUKSI UNDERPASS DENGAN METODE JACKED …
Transcript of DESAIN KONSTRUKSI UNDERPASS DENGAN METODE JACKED …
DESAIN KONSTRUKSI UNDERPASS DENGAN METODE JACKED BOX
TUNNEL (Studi Kasus : Jalan Terusan Ryacudu, Way Huwi, Kecamatan Jati Agung, Lampung Selatan,
Lampung)
Listiya Pratiwi
Email : [email protected]
Program Studi Teknik Sipil, Jurusan Teknologi Inftrastuktur dan Kewilayahan, Institut Teknologi
Sumatera, Jalan Terusan Ryacudu,Desa Way Hui,kecamatan Jati Agung, Lampung Selatan 35365
Telepon: (0721) 8030188, Email: [email protected], Website: http://www.itera.ac.id
ABSTRAK
Jalan Terusan Ryacudu merupakan jalan akses utama menuju Institut Teknologi Sumatera dan
gerbang tol Trans Sumatera di Kota Baru. Aktivitas kendaraan di jalan tersebut akan terus meningkat
dan dapat menyebabkan kemacetan serta meningkatkan resiko kecelakaan. Untuk mengatasi hal
tersebut, direncanakan sebuah Underpass Timur ITERA dengan tujuan untuk memperlancar aktivitas
lalu lintas khususnya aktivitas untuk penduduk ITERA. Dalam perencanaan Underpass Timur ITERA
direncanakan dengan menggunakan metode jacking system, dimana box tunnel didorong masuk tegak
lurus ke dalam tanah pada jalur yang telah direncanakan. Dengan menggunakan sistem ini, aktivitas
jalan di atas konstruksi underpass tetap dapat berjalan.
Perencanaan konstruksi underpass dilakukan dengan pemasangan sheet pile baja, penggalian tanah
pada bagian luar underpass, dan pemasangan box tunnel pada bagian dalam underpass. Panjang sheet
pile yang dibutuhkan untuk menahan tanah yaitu sedalam 5,5 m sampai dengan 19,8 m dengan
menggunakan sheet pile baja. Sedangkan untuk galian tanah dilakukan dengan penggalian membentuk
lereng dengan kemiringan 1:1,98. Box tunnel direncanakan dengan menggunakan beton bertulang
precast dengan mutu beton K-300 dan tulangan dengan mutu BJTS 280. Lebar box tunnel adalah 11,6
m yang terdiri dari 2 jalur dengan lebar bersih masing-masing jalur adalah 4,9 m serta tinggi bersih box
tunnel adalah 5,4 m. Digunakan jacked box tunnel yang terdiri atas 14 segmen dengan panjang 2 m per
segmen. Dibutuhkan 4 buah alat jack hydraulic untuk mampu mendorong segmen pertama box tunnel,
dan penambahan 1 buah jack hydraulic untuk mendorong setiap penambahan 1 segmen box tunnel.
Dari hasil analisis terhadap deformasi yang terjadi pada tanah di sekitar konstruksi jacked box
tunnel dengan menggunakan Plaxis 3D diperoleh deformasi maksimum yang terjadi selama proses
jacking sebesar 1,238 cm. Untuk analisis dalam kondisi jangka panjang (drained) diperoleh nilai
deformasi yang terjadi adalah sebesar 1,524 cm. Dimana deformasi yang terjadi dari kedua kondisi
tersebut lebih kecil dari deformasi izin yaitu sebesar 10 cm, sehingga dapat dikatakan bahwa proses
Jacked Box Tunnel memenuhi syarat aman selama masa konstruksi maupun setelah masa konstruksi.
Kata Kunci : Jacked Box Tunnel, Underpass, Deformasi.
ABSTRACT
Jalan Terusan Ryacudu is the main access road to the Institut Teknologi Sumatera and the Trans
Sumatra toll gate in Kota Baru. Vehicle activity on these roads will continue to increase and can cause
congestion and increase the risk of accidents. To overcome this, an ITERA East Underpass is planned
with the aim of expediting traffic activities, especially activities for ITERA residents. In the planning
of ITERA East Underpass it is planned to use the jacking system method, where the box tunnel is pushed
perpendicular to the ground on the planned path. By using this system, road activities on the underpass
construction can still run.
Underpass construction planning is carried out by installing steel sheet piles, excavating the soil
on the outside of the underpass, and installing box tunneles on the inside of the underpass. The length
of sheet pile needed to hold the soil is 5,5 m to 19,8 m deep using steel sheet pile. Meanwhile, soil
excavation is carried out by excavating to form a slope with a slope of 1:1,98. The box tunnel is planned
using precast reinforced concrete with K-300 concrete quality and reinforcement with BJTS 280
quality. The box tunnel width is 11,6 m consisting of 2 lanes with a net width of each lane is 4,9 m and
the net height of the box tunnel is 5,4 m. A jacked box tunnel is used which consists of 14 segments with
a length of 2 m per segment. It takes 4 hydraulic jacks to be able to push the first segment of the box
tunnel, and the addition of a hydraulic jack to push each additional a segment of the box tunnel.
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
From the analysis of the deformation that occurs in the soil around the construction of the jacked
box tunnel using Plaxis 3D, the maximum deformation that occurs during the jacking process is 1,238
cm. For analysis in the long-term (drained) condition, the deformation value that occurs is 1,524 cm.
The deformation that occurs from these two conditions is less than the permit deformation of 10 cm, so
it can be said that the Jacked Box Tunnel process meets the safe requirements during the construction
period and after the construction period.
Keywords: Jacked Box Tunnel, Underpass, Deformation
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Jalan Terusan Ryacudu merupakan jalan
akses utama menuju Institut Teknologi
Sumatera dan gerbang tol Trans Sumatera di
Kota Baru. Aktivitas kendaraan di jalan
tersebut akan terus meningkat dan dapat
menyebabkan kemacetan serta meningkatkan
resiko kecelakaan. Untuk mengatasi hal
tersebut, direncanakan sebuah Underpass
Timur ITERA dengan tujuan untuk
memperlancar aktivitas lalu lintas khususnya
aktivitas untuk penduduk ITERA. Dalam
perencanaan Underpass Timur ITERA
direncanakan dengan menggunakan metode
jacking system, dimana box tunnel didorong
masuk tegak lurus ke dalam tanah pada jalur
yang telah direncanakan. Dengan
menggunakan sistem ini, aktivitas jalan di atas
konstruksi underpass tetap dapat berjalan.
Direncanakan box tunnel beton pra-
cetak dipasang di area tertutup underpass dan
digunakan sheet pile baja di sisi kanan kiri area
terbuka underpass. Dalam perencanaan
underpass pada bagian tertutup digunakan box
tunnel precast dengan panjang 28 m, tinggi 7,1
m dan lebar 11,6 m yang diperuntukkan untuk
jalan 2 lajur terbagi. Digunakannya box tunnel
dengan beton precast diharapkan agar
pelaksanaan konstruksi underpass dapat
berjalan lebih cepat dan mutu beton yang
digunakan dapat lebih sesuai dengan
perencanaan.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut:
1. Mengetahui kondisi tanah di lokasi
perencanaan Underpass Timur ITERA.
2. Menentukan beban-beban yang bekerja
pada box tunnel.
3. Mendesain box tunnel yang aman dan kuat
terhadap beban-beban yang bekerja
disekitarnya.
4. Mengetahui beban yang dibutuhkan
jacking system untuk mendorong box
tunnel.
5. Mengetahui deformasi yang terjadi pada
tanah di setiap segmen pada proses
konstruksi jacked box tunnel.
6. Mengetahui deformasi yang terjadi pada
tanah setelah masa konstruksi underpass.
7. Menentukan sheet pile yang digunakan
untuk area terbuka underpass.
8. Merencanakan metode pelaksanaan
geoteknik pada konstruksi Box Tunnel
Underpass.
2. METODOLOGI
Penelitian dilakukan dengan menggunakan
bantuan program SAP2000 untuk mendesain dan
menganalisis tulangan box tunnel dan Plaxis 3D
sebagai alat bantu penggambaran dan
perhitungan deformasi tanah selama masa
konstruksi jacked box tunnel dan setelah masa
konstruksi. Dalam penulisan Tugas Akhir
Desain Konstruksi Underpass Dengan Metode
Jacked Box Tunnel di Jalan Terusan Ryacudu,
Lampung Selatan, di diuraikan pada Gambar 2.1
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Gambar 2.1. Diagram Alir Pengerjaan Tugas
Akhir
3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
3.1. Analisis Data
1. Data Hasil Cone Penetration Test (CPT)
Diberikan perhitungan untuk data Sondir 1 (S-
01) pada kedalaman 1 m.
a. Mencari nilai pembacaan manometer
untuk nilai perlawanan geser
Kw = Tw – Cw = 5 kg/cm2
b. Mencari nilai perlawanan konus
Api = Ac = 10 cm2
qc = Cw×Api
Ac = 40 kg/cm2
c. Mencari nilai perlawanan geser lokal
Api = 10 cm2 ; As = 150 cm2
fs = Kw×Api
As = 0,333 kg/cm2
d. Mencari nilai geseran total
Tf = fs × interval pembacaan = 6,667 kg/cm
e. Mencari nilai angka banding geser
Rf = fs
qc
× 100% = 0,008%
Tabel 3.1. Data Hasil Uji Sondir atau Cone
Penetration Test (CPT)
Gambar 3.1. Diagram Hasil Uji Sondir Titik 1 (S-01)
f. Memprediksi jenis tanah
Dengan Grafik SBT CPT (Robertson,
2010), diperoleh stratigrafi tanah :
Gambar 3.2. Stratigrafi Tanah
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
2. Data Parameter Tanah
Setelah dibuat stratigrafi tanah
berdasarkan hasil 4 titik sondir yang ada,
dilakukan perkiraan nilai dari masing–masing
parameter tanah.
Tabel 3.2. Rekapitulasi Data Parameter Tanah di Titik Sondir 1 (S-01)
Tabel 3.3. Rekapitulasi Data Parameter Tanah di Titik Sondir 2 (S-02)
Tabel 3.4. Rekapitulasi Data Parameter Tanah di Titik Sondir 3 (S-03)
Tabel 3.5. Rekapitulasi Data Parameter Tanah di Titik Sondir 4 (S-04)
3. Pembebanan
Pembebanan pada struktur Box Tunnel
Underpass mengacu pada SNI 8460:0217
mengenai Persyaratan Peracangan Geoteknik
dan SNI 1725:2016 mengenai Standar
Pembebanan untuk Jembatan.
a. Beban Mati
Beban sendiri/tetap
Beton bertulang = 24,0 kN/m3
Baja struktural = 78,5 kN/m3
Beban tambahan
Tabel 3.6. Rekapitulasi Beban Mati
Tambahan
b. Beban Hidup
Beban hidup berupa beban yang bekerja
pada struktur box tunnel.
Beban truk = 500 kN
Gaya rem = 25% × beban Truk = 125 kN
c. Tekanan Tanah Lateral (At Rest)
Pada perencanaan underpass dengan
metode jacked box tunnel digunakan beban
tanah berupa tekanan tanah lateral dalam
kondisi diam, karena diharapkan tanah di
kanan kiri box tunnel tidak mengalami
pergerakan ketika box tunnel di dorong
dengan mesin jacking.
Diberikan perhitungan tekanan tanah
lateral dalam kondisi diam pada kedalaman
2 m
Dengan,
q = beban mati tambahan + beban truk +
beban rem = 53,39 kN/m2
maka,
σ' = q + ∑ 𝛾′i Hi = 86,09 kN/m2
Untuk kedalaman 2 m sampai 4 m
P4 = [½ × (σh4 ' - σh2 ') × H ] + [σh2 ' × H]
P4 = 72,81 kN/m
Untuk nilai tekanan tanah lateral pada setiap
kedalaman tanah di setiap data sondir
ditampilkan pada tabel rekapitulasi.
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Tabel 3.7. Rekapitulasi Nilai Tekanan Tanah
Lateral pada Sondir 1 (S-01)
Tabel 3.8. Rekapitulasi Nilai Tekanan Tanah
Lateral pada Sondir 2 (S-02)
d. Beban Gempa
Digunakan tekanan tanah lateral akibat
gempa yaitu dengan metode Mononobe-
Okabe (1924).
Dari Pusat Penelitian dan Pengembangan
Jalan dan Jembatan (PUSJATAN), diperoleh :
PGA = 0,278 g, [mewakili level hazard
gempa 1000 tahun dengan kemungkinan
terlampaui 7% dalam 75 tahun]
Nilai fator amplifikasi (FPGA) diperoleh
dengan menggunakan parameter nilai rata –
rata kecepatan gelombang geser (νs̅) dan
nilai rata – rata kuat geser (Su̅̅ ̅).
Nilai Rata – Rata Kecepatan Gelombang
Geser (νs̅)
Robertson (2009) :
νs = [10(0,55 Ic + 1,68) (qt – 𝜎′vo) / pa]0,5 = 126,156
Dimana,
Qtn = [(𝑞𝑡− 𝜎′
𝑣𝑜)
𝑝𝑎] × CN = 3,686
CN = 1
Fr = 𝑓𝑠
( 𝑞𝑡 − 𝜎′𝑣𝑜)
× 100 = 6,782
Maka,
Ic = (3,47 – log (3,686))2 + (1,22 + log (6,782))2]0,5
Ic = 3,555
Tabel 3.9. Rekapitulasi Perhitungan Nilai Kecepatan Gelombang Geser (𝜈𝑠) dengan Data Tanah Sondir 1
Tabel 3.10. Rekapitulasi Perhitungan Nilai Kecepatan Gelombang Geser (𝜈𝑠) dengan Data Tanah
Sondir 2
Sehingga,
𝜐𝑠1̅̅ ̅̅ =∑ ti
mi=1
∑ (ti
νsi)m
i=1
= 112,529 m/s
𝜐𝑠2̅̅ ̅̅ = ∑ ti
mi=1
∑ (ti
νsi)m
i=1
= 110,336 m/s
Nilai Rata – Rata Kuat Geser (Su̅̅ ̅)
Besarnya kuat geser tanah (Su) dihitung
dengan rumus shear strenght of soil,
𝜏 = S = c’ + 𝜎′v0 tan ϕ’
Tabel 3.11. Parameter Nilai Kuat Geser
Tanah (Su) pada Data Tanah Sondir 1
Maka,
𝑆𝑢1̅̅ ̅̅ =
∑ timi=1
∑ (ti
Sui)m
i=1
= 146,165 kN/m2
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Tabel 3.12. Parameter Nilai Kuat Geser
Tanah (Su) pada Data Tanah Sondir 2
Maka,
𝑆𝑢1̅̅ ̅̅ =
∑ timi=1
∑ (ti
Sui)m
i=1
= 131,979 kN/m2
Dari parameter nilai Su̅̅ ̅ diperoleh
kategori kelas situs SC (tanah keras),
sedangkan dari parameter nilai νs̅
diperoleh kategori kelas situs SE (tanah
lunak). Untuk mencegah terjadinya
keadaan terburuk yang mungkin terjadi,
maka digunakan kategori kelas situs SE
(tanah lunak) untuk menganalisis
pengaruh gempa yang terjadi.
Dengan menggunakan kategori kelas
situs SE dan nilai PGA sebesar 0,278 g,
maka diperoleh: FPGA = 1,31
Perhitungan untuk tekanan tanah
lateral akibat gempa pada lapisan tanah 1
dengan data tanah Sondir 1.
Nilai koefisien seismik horizontal (kh)
kh = ½ × PGA × FPGA = 0,182
Nilai koefisien seismik vertikal (kv)
kv = 0
Nilai sudut kemiringan tanah akibat
gempa (𝜃’)
θ’ = tan-1 (kh
1−kv) = 10,315
Nilai kofisien tekanan tanah aktif
akibat gempa (Kae)
Kae = sin
2(ϕ’+β-θ)
cos θ sin2β sin (β-θ-δ)[1+√
sin(δ+ϕ’) sin (ϕ’-θ-α)
sin(β-δ-θ) sin (α+β)]
2
Kae = 0,297
Nilai tekanan tanah aktif akibat
gempa (Pae)
Pae = (q H + ½ γ H2) (1 – kv) Kae
Pae = 62,744 kN/m
Nilai tekanan tanah aktif (Pa)
Dengan,
Ka = sin
2(ϕ'+β)
sin2β sin (β-δ)[1+√
sin(δ+ϕ') sin (ϕ'-α)
sin(β-δ) sin (α+β)]
2 = 0,191
Maka,
Pa = (q H + ½ γ H2) Ka = 40,421 kN/m
Nilai tekanan tanah lateral akibat
gempa (Pe)
Pe = Pae – Pa = 22,323 kN/m
Tabel 3.13. Reakpitulasi Nilai Tekanan Tanah
Lateral Akibat Gempa pada Data Tanah Sondir 1
Tabel 3.14. Reakpitulasi Nilai Tekanan Tanah
Lateral Akibat Gempapada Data Tanah Sondir 2
e. Kombinasi Beban
Digunakan kombinasi pembebanan sesuai
dengan ketentuan SNI 1725:2016,
mengenai Pembebanan untuk Jembatan.
Tabel 3.15. Kombinasi Pembebanan Struktur
Box Tunnel Underpass
3.2. Analisis Stabilitas Lereng
Gambar 3.3. Peta Lokasi Pengecekan
Stabilitas Lereng (Sumber : Google Earth, 2020)
Zona B
Zona A
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
1. Lereng pada Zona A
Dilakukan pengecekan stabilitas lereng
dengan Plaxis 3D. Diperoleh nilai faktor
keamanan sebesar 2,189 dan total displacement
sebesar 0,00752 m.
Gambar 3.4. Bidang Kelongsoran Lereng Pertama
Faktor keamanan lereng dihitung
Dengan menggunakan Metode Fellenius.
Gambar 3.5. Ilustrasi Potongan Lereng
dengan Metode Fellenius untuk Zona A
Tabel 3.16. Rekapitulasi Perhitungan Faktor Keamanan Lereng dengan Metode Fellenius
Diberikan satu contoh perhitungan untuk irisan
no 1.
Dengan Wi pada potongan 1, yaitu :
Wi = Ai × γi
W1 = ½ × 0,38 m × 0,41 m × 16 kN/m3
W1 = 1,25 kN/m
Dengan, 𝛼1 = 44o ; c’ = 11,4 kN/m2 dan ; ϕ' = 37,4o
Diperoleh bentang irisan (Li) = 0,41 m, maka
c'Li = 4,67 kN/m
c'Li + W1 cos 𝛼1 tan ϕ' = 5,35 kN/m
Maka diperoleh :
SF = ∑ (c'∆
n=pn=1 Li+ Wi cos αi tan ϕ')
∑ Wi sin αin=p
n=1
= 2,363 > 1,5
(tanah stabil)
2. Lereng pada Zona B
Dilakukan pengecekan stabilitas lereng
dengan Plaxis 3D. Diperoleh nilai faktor
keamanan sebesar 1,896 dan total
displacement sebesar 0,00919 m.
Gambar 3.6. Bidang Kelongsoran Lereng Kedua
Faktor keamanan lereng dihitung
Dengan menggunakan Metode Fellenius.
Gambar 3.7. Ilustrasi Potongan Lereng
dengan Metode Fellenius untuk Zona B
Tabel 3.17. Rekapitulasi Perhitungan Faktor Keamanan Lereng dengan Metode Fellenius
S-03
S-01
S-04
S-02
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Untuk Wi pada potongan lain ditampilkan pada
Tabel 3.17. Maka diperoleh :
SF = ∑ (c'∆
n=pn=1 Li+ Wi cos αi tan ϕ')
∑ Wi sin αin=p
n=1
= 2,054 > 1,5
(tanah stabil)
3.3. Perencanaan Sheet Pile
Perencanaan Sheet Pile dilakukan pada
area terbuka di sisi kanan dan kiri pintu masuk
underpass.
Gambar 3.8. Sktesta Tanah Perencanaan
Sheet Pile
Sheet Pile di Zona A
Diberikan perhitungan sheet pile dengan
menggunakan data tanah pada titik Sondir 1.
Menghitung nilai koefisien Ka dan Kp
Ka = tan2 (45o – ϕ'
2) = 0,33
Kp = tan2 (45o + ϕ'
2) = 3,00
Menghitung nilai tegangan tanah vertikal
𝜎' = q + 𝛾' H = 69,39 kN/m2
Menghitung nilai tegangan tanah lateral
𝜎'a = 𝜎' Ka – 2 c √Ka = 18,78 kN/m2
𝜎'p = 𝜎' Kp + 2 c √Ka = 221,44 kN/m2
Menghitung nilai tekanan tanah lateral
Pa = q H + ½ (𝜎'a – q) H = 36,09 kN/m
Pp = q H + ½ (𝜎'p – q) H = 137,42 kN/m
Tabel 3.18. Rekapitulasi Nilai Tekanan Tanah Lateral
Tabel 3.19. Rekapitulasi Nilai Tekanan Tanah
Lateral Aktif (Pa) dan Momen Bending (ME)
Menghitung nilai L3
L3 = σ'a9
γ'9 (kp9 - ka9) = 0,0105 m
Menghitung nilai z̅
z̅ = ∑ ME
P = 4,153 m
Menghitung nilai σ'5
σ'5 = σ'9,1 × Kp + γ’ L3 (Kp – Ka)
= 1.014,047 kN/m2
Menghitung A1, A2, dan A3
A1 = σ'5
γ'(kp- ka) = 17,134 m
A2 = 8P
γ'(kp- ka) = 36,114 m2
A3 = 6P[2z̅γ'(kp- ka) +σ'5]
γ'2(kp- ka)2
= 689,051 m3
A4 = P(6z̅σ'5 + 4P)
γ'2(kp- ka)2
= 2.008,772 m4
Menghitung nilai L4
L44 + A1 L4
3 – A2 L42 – A3 L4 – A4 = 0
L44 + 17,134 L4
3 – 36,114 L42 – 689,051 L4
– 2.008,772 = 0
dengan menggunakan cara trial and error,
diperoleh nilai L4 = 7,1169 m.
Menghitung nilai Dteori dan Daktual
Dteori = L3 + L4 = 7,127 m
Daktual = Dteori × SF = 10,691 m
Menghitung panjang sheet pile yang
dibutuhkan
L = 9,1 m + Daktual = 19,791 m
Menghitung nilai z’
z’ = √2P
γ'(kp- ka) z’ = 3,005 m
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Menghitung momen bending maksimum
Mmax = P(z̅ + z’) – [½ γ’ z’2 (Kp – Ka)] z'
3
Mmax = 1.644,707 kN.m/m
Menghitung modulus dari sheet pile
Tipe profil sheet pile baja ASTM A-572,
dengan σt izin = 345.000 kN/m2, diperoleh :
S = Mmaks
σall = 4.767,27 cm3/m
Dari tabel profil baja, digunakan profil ESC-
HRZ50-700 dengan modulus elasitisitas >
4.767,27 cm3/m yaitu 4970 cm3/m.
Dengan dimensi sheet pile sebagai berikut :
Panjang, W = 700 mm
Lebar, h = 504 mm
Tebal, t : tt = 23 mm dan tw = 16 mm
3.4. Zoning Sheet Pile
Konstruksi underpass pada area terbuka
memiliki elevasi yang berbeda-beda, sehingga
dibutuhkan zoning terhadap kebutuhan sheet
pile yang digunakan. Zoning dilakukan pada
elevasi 1,8 m, 3,6 m, 5,4 m, 7,2 m, dan 9,1 m.
Tabel 3.20. Rekapitulasi Kebutuhan Sheet Pile di Beberapa Titik Galian pada Zona A
Tabel 3.21. Rekapitulasi Kebutuhan Sheet Pile di Beberapa Titik Galian pada Zona B
3.5. Perencanaan Struktur Box Tunnel
Dalam perencanaan box tunnel pada
Underpass Timur ITERA digunakan jenis
beton bertulang.:
Dimensi pada Box Tunnel
Panjang per segmen = 2 m
Lebar = 11,6 m
Tinggi = 7,1 m
Lebar bersih = 9,8 m
Tebal beton atas = 0,6 m
Tebal beton bawah = 0,6 m
Tebal beton dinding = 0,6 m
Material Box Tunnel
Mutu beton = K-300
Kuat tarik beton (f’c) = 25 MPa
Mutu baja tulangan = BJTS 280
Kuat leleh baja (fy) = 280 MPa
Kuat tarik baja (fu) = 350 MPa
Gambar 3.10. Desain Box Tunnel pada
Underpass Timur ITERA
3.6. Pengecekan Gaya Angkat (Uplift)
Dilakukan kontrol kestabilan terhadap
gaya angkat keatas akibat tekanan air tanah
pada struktur box tunnel. Kontrol terhadap
uplift dihitung dengan persamaan :
SF = Wbox tunnel + σtanah
Fu =
Wbox tunnel + σtanah
γw × hw × A
Dengan,
γbeton
= 24 kN/m3, maka
Wbox tunnel = Watas + Wbawah + Wdinding = 640,8 kN
σtanah = σ2 × lebar × bentang = 2.902,088 kN
γw
= 9,81 kN/m3
A = 11,6 m × 1 m = 11,6 m2
Maka,
SF = 640,8 kN + 2.902,088 kN
9,81 kN/m3 × 5,6 m × 11,6 m2 = 5,559 > 4 (Aman)
3.7. Kontrol Daya Dukung Tanah
Kontrol daya dukung tanah ditinjau dengan
Metode Meyerhof dan Metode Terzaghi.
1. Metode Meyerhof (1963)
q = c’ Nc Fcs Fcd Fci + q Nq Fqs Fqd Fqi +
½ γ B Nγ Fγs Fγd Fγi
Dengan, ϕ' = 42o, diperoleh :
Nc = 93,71 ; Nq = 85,38 ; Nγ = 155,55
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Dengan menggunakan faktor shape,
depth, dan inclination, diperoleh :
a. Shape
Fcs = 1 + (B
L) (
Nq
Nc) = 1,374
Fqs = 1 + (B
L) tan ϕ' = 1,366
Fγs = 1 – 0,4 (B
L) = 0,836
b. Depth
Untuk Df
B =
7 m
11,5 m = 0,609 ≤ 1
Dan untuk ϕ' > 0, maka :
Fqd = 1 + 2 tan ϕ' (1 – sin ϕ')2 (𝐷𝑓
𝐵)
= 1,122
Fcd = Fqd – 1- Fqd
Nc tan ϕ’
= 1,123
Fγd = 1
c. Inclination
Fci = Fqi = (1-β
90°) = 0
Fγi = (1-β
ϕ')
2
= 1,340
Maka,
qu = c’ Nc Fcs Fcd Fci + q Nq Fqs Fqd Fqi + ½ γ B
Nγ Fγs Fγd Fγi
qu = 0 + 0 + 12212,6 = 12212,6 kN/m2
dengan, FS = 3
maka,
qall = 𝑞𝑢
FS = 4070,87 kN/m2
Dengan,
W = q + berat sendiri struktur + wt
W = 201,86 kN/m2 + [(24 kN/m3 × 7,1 m × 3 buah
dinding) + (24 kN/m3 × 11,6 m × 2 buah pelat)] +
[((20,570 + 32,340) kN/m
2 m) + (
225 kN × 2
2 m × 5,5 m) + (
125 kN × 2
2 m × 5,5 m)]
W = 1.359,95 kN/m2 < qall , maka tanah
dapat menerima beban dari struktur.
2. Metode Terzaghi (1943)
qu = 1,3 c’ Nc + q Nq + 0,4 γ B Nγ
Dengan, ϕ' = 42o, dan menggunakan Tabel
2.9, diperoleh :
Nc = 119,67
Nq = 108,75
Nγ = 171,99
Maka,
qu = 1,3 c’ Nc + q Nq + 0,4 γ B Nγ
qu = 39.357,63 kN/m2
dengan, FS = 3
maka,
qall = 𝑞𝑢
FS = 13.119,21 kN/m2
W = 1.359,95 kN/m2 < qall , maka tanah
dapat menerima beban dari struktur.
3.8. Permodelan Struktur Box Tunnel
1. Reaksi Subgrade
Diberikan springs di setiap 0,5 m pada sisi
bawah struktur box tunnel.
Koefisien springs tanah pada kedalaman
lebih dari 9 m, dengan parameter tanah :
Jenis tanah = gravelly sand
Poisson’s ratio, v = 0,3
Modulus Elastisitas, Es = 75000 kN/m2
Dengan lebar box tunnel adalah 11,6 m, maka :
ks = ES
B(1- ν2) = 9316,77 kN/m3
2. Hasil Analisis dengan SAP2000
Struktur box tunnel direncanakan
menerima beban mati dan beban hidup
dengan kombinasi pembebanan sesuai
dengan yang telah direncanakan. Hasil dari
permodelan struktur box tunnel berupa
Momen, Gaya Aksial, Gaya Geser, dan Torsi.
Tabel 3.22. Nilai Momen yang Terjadi pada
Permodelan Struktur Box Tunnel
3.9. Kontrol Defleksi
Nilai defleksi tidak boleh melebihi batas
defleksi yang sudah ditetapkan berdasarkan
SNI 03-2847-2002 mengenai Perencanaan
Struktur Beton.
Dengan defleksi izin = ℓ
480
Tabel 3.23. Rekapitulasi Nilai Defleksi
Struktur Box Tunnel
3.10. Perhitungan Penulangan Struktur
Box Tunnel
Tabel 3.24. Rekapitulasi Tulangan yang
Digunakan pada Struktur Box Tunnel
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
3.11. Beban Jacking Box Tunnel
Tabel 3.25. Rekapitulasi Berat Tulangan pada
Beton Bagian Atas Box Tunnel
Tabel 3.26. Rekapitulasi Berat Tulangan pada
Beton Bagian Bawah Box Tunnel
Tabel 3.27. Rekapitulasi Berat Tulangan pada
Beton Bagian Dinding Box Tunnel
Tabel 3.28 Rekapitulasi Berat Tulangan pada
Beton Bagian Dinding Tengah Box Tunnel
Tabel 3.29. Rekapitulasi Perhitungan Berat
Tulangan pada Struktur Box Tunnel
Dengan,
Material ADS = steel (Zinclaume Sheets)
Koefisin friksi (𝜇) = tan (δ)
Koefisin friksi (𝜇) = tan (0,55 × ϕ’) = 0,42
Anti drag system dilumuri dengan grease
yang berupa minyak, sehingga mengurangi
koefisien friksi sebanyak 70%.
Koefisin friksi (𝜇) = 30% × 0,42 = 0,125
a. Gaya Gesek Bagian Atas Box Tunel (Roof
Drag)
Dengan,
F1 = beban tambahan + beban tanah +
beban hidup
= 1.444,274 kN
RD = F1 (𝜇) = 179,915 kN
b. Gaya Gesek pada Sisi Dinding Box Tunnel
(Wall Drag)
Gaya gesek pada dinding box tunnel
diakibatkan oleh tekanan tanah lateral.
P01 = 86,09 kN/m, dengan tebal tanah 2 m
P02 = 86,64 kN/m, dengan tebal tanah 1,6 m
P03 = 222,30 kN/m, dengan tebal tanah 3,4 m
Koefisin friksi (𝜇) (P1) = 30% × tan (0,55
× 41o) = 0,125
Koefisin friksi (𝜇) (P2 dan P3) = 30% × tan (0,55
× 42o) = 0,127
WD = (P01 × (𝜇) × h1) + (P02 × (𝜇) × h2) +
(P03 × (𝜇) × h3) = 138,921 kN
Terdapat 2 sisi dinding pada box tunnel,
WD = 138,921 kN × 2 = 277,842 kN
c. Gaya Gesek pada Bagian Bawah Box Tunnel
(Floor Drag)
F2 = Beban dari atas box tunnel + berat
dari dalam box tunnel
= 2.792,272 kN
FD = F2 (𝜇) = 354,555 kN
d. Gaya Normal dari Depan Box Tunnel P = (Pa1 + Pa2 + Pa3) × lebar box tunnel
= 2.752,265 kN
e. Beban Jacking
Beban Jacking = RD + WD + FD + P
= 3.564,577 kN
Final beban jacking = beban jakcing × SF
efisiensi jack hydraulic
Dengan, SF = 1,2
Efisiensi jack hydraulic = 0,9
Final beban jacking = 3.564,577 kN × 1,2
0,9
= 4.752,77 kN
Dari konstruksi jack box tunnel di Underpass
Cibubur oleh PT Delta Systech Indonesia, 8
buah jack hydraulic dapat mendorong beban
hingga 1000 ton, maka untuk setiap segmen:
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
Jacking Hydrauulic = final beban jacking
1000 ton × 8 buah
Untuk segmen satu, diperoleh :
Jacking Hydrauulic = 4.752,77 × 10−1 ton
1000 ton × 8 buah
= 3,8 buah = 4 buah
Tabel 3.30. Rekapitulasi Beban Jacking untuk
Setiap Jumlah Segmen Box Tunnel
3.12. Analisis Displacement Tanah
1. Konstruksi Pemasangan Sheet Pile
Displacement maksimum dengan
Plaxis 3D = 0,2389 × 10-3 m (OK)
2. Konstruksi Galian Tanah
Hasil analisis Plaxis 3D, total
displacement = 5,524 cm < 10 cm (OK)
3. Konstruksi Pemasangan Box Tunnel
a. Selama Masa Konstruksi
Analisis penurunan tanah dengan
Plaxis 3D, penurunan tanah terbesar
terjadi pada titik 4 meter pada saat
segmen box tunnel ke 13 di jacking =
1,238 cm < 10 cm (OK)
Gambar 3.11. Grafik Displacement Tanah di Setiap Konstruksi Segmen Box Tunnel
b. Setelah Masa Konsturksi
Analisis penurunan tanah dengan
Plaxis 3D, total displacement = 1,524
cm < 10 cm (OK)
3.13. Metode Pelaksanaan Geoteknik
Urutan pengerjaan geoteknik underpass
terdiri dari tiga bagian, yaitu :
1. Pengerjaan konstruksi sheet pile :
a. Pengukuran area pemancangan sheet
pile;
b. Meletakkan tumpukan sheet pile
sedekat mungkin dengan lokasi
pemancangan;
c. Pemasangan guide wall sebelum
proses pemancangan;
d. Melakukan pemancangan sheet pile
sesuai urutan;
e. Setelah 10-15 sheet pile terpasan,
pemancangan dapat dilanjutkan
sampai elevasi rencana.
2. Pengerjaan galian tanah :
a. Melakukan pengukuran dan marking ;
b. Melakukan penggalian tanah sesuai
dengan marking;
c. Material diangkut dengan Dump
Truck langsung ke lokasi
mengumpulan;
d. Melakukan dewatering.
3. Pengerjaan konstruksi jacked box tunnel :
a. Pembuatan jacking platform atau
lantai kerja;
b. Pembuatan tunneling shield dan
dihubungkan dengan segmen box
tunnel pertama;
c. Cek posisi box sebelum jacking
dimulai;
d. Instalasi alat jacking;
e. Sheet pile yang terdapat pada titik-
titik lokasi instalasi box tunnel
dicabut;
f. Box segmen didorong dengan gaya
yang sama di setiap jack hingga salah
satu piston jack mencapai panjang
maksimum (30 cm).
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel
g. Melakukan penggalian tanah dari
dalam box tunnel yang sudah
tertanam dan melakukan dewatering.
h. Melakukan proses jacking box tunnel
untuk segmen-segmen berikutnya. 4. Kesimpulan dan Saran
4.1. Kesimpulan
Dari hasil perencanaan yang telah dilakukan
diperoleh kesimpulan yaitu sebagai berikut :
1. Kondisi tanah di lokasi perencanaan
Underpass Timur ITERA cenderung non-
kohesif dan memiliki konsistensi yang
bervariasi.
2. Sesuai dengan spesifikasi box tunnel yang
telah direncanakan, diperoleh defleksi
maksimum pada bagian dinding box
tunnel sebesar 3,482 mm dari analisis
struktur pada SAP2000 dan 0,658 mm dari
analisis pada Plaxis 3D, dimana nilai
tersebut lebih kecil dari defleksi yang
diizinkan yaitu sebesar 13,542 mm.
Sedangkan defleksi pada daerah pelat box
tunnel diperoleh sebesar 2,193 mm dari
analisis struktur pada SAP2000 dan 0,702
mm dari analisis pada Plaxis 3D, dan nilai
tersebut juga masuk ke dalam batas izin
defleksi yaitu lebih kecil dari 11,458 mm.
3. Untuk memasukkan satu segmen box
tunnel dengan panjang 2 m masuk ke
dalam tanah dibutuhkan beban jacking
lebih besar dari 4.754,86 kN atau setara
dengan 4 buah jack hydraulic.
4. Dalam proses jacking box tunnel diperoleh
deformasi izin tanah sebesar 10 cm, maka
dapat disimpulkan bahwa proses jacking
memenuhi syarat aman karena deformasi
maksimum yang terjadi selama proses
jacking sebesar 1,238 cm.
5. Nilai deformasi pada kondisi long-term
(drained) diperoleh sebesar 1,524 cm dan
dapat dikatakan aman karena deformasi
yang terjadi lebih kecil dari deformasi izin
sebesar 10 cm.
6. Dinding penahan tanah yang digunakan
untuk konstruksi underpass pada area
terbuka adalah Steel Sheet Pile dengan
jenis HRU601-600, HRU602-600,
HRU18-600, ESC-HRZ36-700, ESC-
HRZ50-700, ESC-HRZ30-700, dan ESC-
HRZ46-700. Sheet pile dipasang hingga
kedalaman 5,5 m – 19,8 m dengan bentuk
sheet pile kantilever.
4.2. Saran
Berdasarkan proses pengerjaan dan analisa
laporan Tugas Akhir ini, penulis menyarankan
untuk beberapa hal, diantaranya adalah :
1. Diperlukan data tanah dari hasil penelitian
laboratorium dan penelitian lapangan
lainnya untuk mendapatkan klasifikasi dan
parameter tanah yang lebih akurat;
2. Diperlukan penelitian lebih lanjut dan
pembelajaran langsung di lapangan
mengenai metode Jacked Box Tunnel agar
perencanaan dapat lebih tepat.
3. Dalam analisis menggunakan program
bantu Plaxis 3D, tidak dapat melakukan
analisis permodelan dalam skala besar
karena keterbatasan kemampuan dari
perangkat dan software itu sendiri.
Sehingga untuk penelitian selanjutnya
dapat dilakukan dengan menggunakan
program bantu software lainnya yang
dapat lebih mendukung.
Listiya Pratiwi
Desain Konstruksi Underpass dengan Metode Jacked Box Tunnel