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.

mailto:[email protected]

http://www.itera.ac.id/

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


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


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)




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


Tabel 3.7. Rekapitulasi Nilai Tekanan Tanah

Lateral pada Sondir 1 (S-01)


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


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


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


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


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


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


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


3.11. Beban Jacking Box Tunnel

Tabel 3.25. Rekapitulasi Berat Tulangan pada

Beton Bagian Atas Box Tunnel


Beton Bagian Bawah Box Tunnel


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


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


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


Documents

DESAIN KONSTRUKSI UNDERPASS DENGAN METODE JACKED …