PERENCANAAN PONDASI UNTUK TANK STORAGE … di bawah elevasi yang direncanakan (lebih tinggi dari muka air banjir), maka diperlukan timbunan untuk menaikkan elevasi dasar tangki. Dari

1

PERENCANAAN PONDASI UNTUK TANK

STORAGE DAN PERBAIKAN TANAH

DENGAN METODE PRELOADING SISTEM

SURCHARGE DAN WATER TANK DI

KILANG RU-VI, BALONGAN Nyssa Andriani Chandra, Trihanyndio Rendy Satrya, Noor Endah

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected] Abstrak- Pembangunan kilang minyak RU-VI, Balongan

ini didasari pemikiran untuk meningkatkan nilai tambah

dari minyak bumi yang Indonesia miliki dan sebagai

jaminan atas meningkatnya kebutuhan BBM di dalam

negeri..Karena elevasi eksisiting tank storage ini masih

berada di bawah elevasi yang direncanakan (lebih tinggi

dari muka air banjir), maka diperlukan timbunan untuk

menaikkan elevasi dasar tangki.

Dari hasil penyelidikan tanah (geotechnical survey) yang

telah dilakukan oleh Pertamina pada tahun 1990, ternyata

jenis tanah dasar di lokasi tersebut didominasi oleh tanah

lempung yang cenderung lunak. Untuk mempercepat

pemampatan, dilakukan perbaikan dengan metode

preloading sistem surcharge dan watertank. Pada

perencanaan tank storage, elevasi timbunan di area tangki

adalah +2.5 m dan +3.0 m di area utilitas. Penimbunan

dilakukan secara bertahap dengan kecepatan 50 cm/

minggu. Untuk perkuatan tanah timbunan menggunakan

geotekstil sebanyak 2 lapis. PVD dipancang sedalam 20 m

dengan pola pemasangan segitiga dan jarak antar PVD 1.0

m dan butuh waktu 8 minggu untuk mencapai derajat

konsolidasi (U) 90%

Perhitungan alternatif pondasi menggunakan pondasi

dangkal dengan ukuran 70 x 70 x 1.5 m ternyata

menghasilkan settlement yang cukup besar. Perhitungan

alternatif lainnya menggunakan stone column diameter 80

cm dengan jarak pemasangan 1.5 m untuk menambah daya

dukung tanah dasar dan mengurangi pemampatan yang

terjadi. Perhitungan pondasi dalam menghasilkan jumlah

tiang pancang yang harus dipancang sedalam 38 m, untuk

tangki sebanyak 576 buah dan untuk utilitas sebanyak 528

buah. Dari hasil perhitungan, pondasi yang paling sesuai

dalam hal stabilitas dan penurunan tanah adalah pondasi

dalam

Kata Kunci – Balongan, Tank Storage, Preloading Sistem

Surcharge, Preloading Sistem Water Tank, Prefabricated

Vertical Drain, Geotextile, Stone Column, Pondasi

Dangkal, Pondasi Dalam.

I. PENDAHULUAN

ilang Refinery Unit-VI Balongan, Indramayu,

Jawa Barat merupakan kilang milik Pertamina

yang dibangun di atas area seluas sekitar 350

hektar dengan kapasitas rencana tangki 44000 m3 di

Balongan, Indramayu, Jawa Barat.

Elevasi eksisting sebelum konstruksi masih di

bawah elevasi rencana, sehingga dibutuhkan urugan

tanah. Sebelum diurug melakukan penyelidikan tanah

yang akan digunakan untuk perencanaan lainnya.

Tugas Akhir ini membahas perencanaan perbaikan

tanah di areal timbunan dengan metode preloading

sistem surcharge dan water tank, perbaikan tanah

dengan mempercepat waktu konsolidasi dengan PVD,

perencanaan perkuatan timbunan dengan geotekstil,

perencanaan peningkatan daya dukung tanah dengan

stone column, dan perencanaan alternatif pondasi

tangki dengan pondasi dangkal dan pondasi dalam.

II. METODOLOGI

Perencanaan ini terbagi menjadi 2 area kerja yaitu

area utilitas (area A) dan area tangki (area B) yang

dapat dilihat pada Gambar 1. Metodologi Tugas Akhir

ini dapat dilihat pada Gambar 2.

.Gambar 1. Pembagian Area Kerja

K

AREA A

AREA B

2

Gambar 2. Metodologi Tugas Akhir

Penjelasan Metodologi lebih lengkap dapat dilihat pada

buku Tugas Akhir Penulis [1].

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Data dan Analisis Parameter Tanah

Data Tanah

Data tanah yang digunakan adalah data SPT dan

data laboratorium hasil penyelidikan tanah yang

dilakukan oleh Pertamina dan kontraktor asal Jepang

berjumlah tujuh belas titik data boring log. Hasil

perhitungan dan pengolahan data pada [1] dapat dilihat

pada Tabel 1.

Data Timbunan

Material timbunan direncanakan memiliki

spesifikasi teknis sebagai berikut:

- Sifat fisik tanah timbunan:

γ sat = 1.9 t/m3 C = 0

γt = 1.9 t/m3 ϕ = 30°

- Geometri timbunan

Tinggi timbunan reklamasi (Hfinal) direncanakan

hingga elevasi +2.5 m untuk tangki dan +3.0 m

untuk utilitas.

Data Spesifikasi Bahan

1. PVD (Prefabricated Vertical Drain)

Jenis PVD yang digunakan pada perencanaan ini

adalah CeTeau Drain CT-D812 produksi PT.

Teknindo Geosistem Unggul dengan spesifikasi:

- Weight = 80 g/m

- Thickness (a) = 150 mm

- Width (b) = 5 mm

2. Geotekstil

Jenis geotekstil yang digunakan pada perencanaan

ini adalah Woven High-Strength Polyester PET

produksi Tencate Mirafi dengan Tensile Strength 50

kN/m.

3. Tiang Pancang

Jenis tiang pancang yang digunakan adalah tiang

pancang beton produksi PT. WIKA Beton dengan

spesifikasi sebagai berikut:

- Tipe = Tiang Pancang Beton (PC Spun

Piles)

- Mutu Beton = K-600 Mpa

- Diameter = 80 cm

Spesifikasi selengkapnya dapat dilihat pada [1].

B. Perencanaan Geoteknik

Perhitungan Besar Pemampatan

Besarnya pemampatan pada lapisan tanah yang

compressible (20 m) dihitung menggunakan beberapa

nilai variabel q yang telah ditentukan yaitu sebagai

berikut:

q = 3 t/m2 q = 11 t/m

2

q = 5 t/m2 q = 13 t/m

2

q = 7 t/m2

q = 15 t/m2

q = 9 t/m2

Perhitungan pemampatan konsolidasi (Sc) pada

perencanaan ini dihitung berdasarkan pemampatan

konsolidasi primer pada kondisi overconsolidated,

merujuk pada [2]. Hasil perhitungan pemampatan tanah

lebih lanjut dapat dilihat pada [1].

Setelah dilakukan perhitungan pemampatan,

perhitungan tinggi timbunan awal dapat menggunakan

persamaan berikut:

Dengan Hinisial adalah tinggi timbunan awal, q adalah

beban rencana, Sc adalah besar pemampatan akibat q,

timb

wwcq

inisial

HSqH

)(

3

Tabel 1. Data Hasil Perhitungan Analisis Parameter Tanah

Hw adalah tinggi muka air laut, γw adalah berat volume

air, γtimb adalah berat volume timbunan.

Dan tinggi timbunan akhir menggunkan rumus:

Hfinal = Hinisial - Scq

Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat di Tabel

2 dan [1].

Tabel 2.

Hasil Perhitungan Settlement dan Hinisial Akibat Variasi

Beban Timbunan

Gambar 2. Grafik Hubungan Settlement Vs q Akibat

Beban Timbunan

Gambar 3. Grafik Hubungan Hinisial Vs Hfinal

Dengan menggunakan persamaan yang dihasilkan pada

Gambar 3 maka tinggi timbunan awal dan settlement

dapat dihitung, sebagai berikut:

Hinisial, y(2.5) = 1.422x + 0.3086

= 1.422 (2.5) + 0.3086

= 3.8636 m = 3.9 m

Hinisial, y(3.0) = 1.422x + 0.3086

= 1.422 (3.0) + 0.3086

= 4.57 m = 4.6 m

Jadi untuk memperoleh Hfinal = 2.5 m diperlukan tinggi

timbunan awal (Hinisial) 3.9 m dan untuk memperoleh

Hfinal = 3.0 m diperlukan tinggi timbunan awal (Hinisial)

4.6 m.

Perhitungan Waktu Pemampatan

Setelah didapatkan besarnya pemampatan yang

terjadi, selanjutnya dilakukan perhitungan waktu

konsolidasi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan

pemampatan tersebut dengan persamaan:

v

drv

C

HTt

2)(

Dengan t adalah waktu konsolidasi, Tv adalah faktor

waktu, Hdr adalah panjang aliran air/ drainage, dan Cv

adalah koefisien konsolidasi vertikal.

Dari hasil perhitungan pada [1], diperoleh waktu

konsolidasi untuk derajat konsolidasi (U) 90% yaitu

177.7 tahun. Maka dalam perencanaan ini perlu

dilakukan perbaikan tanah untuk mempercepat proses

konsolidasi tersebut dengan memasang Prefabricated

Vertical Drain (PVD).

Perencanaan PVD untuk Mempercepat Pemampatan

PVD dipasang sepanjang lapisan tanah yang

terkonsolidasi yakni sepanjang 20 m. Pola pemasangan

PVD yang akan digunakan adalah pola segitiga dengan

variasi jarak sebesar 0.5 m, 0.8 m , 1.0 m, 1.2 m, 1.5 m,

2 m, dan 2.5 m. Hal ini dilakukan agar mendapatkan

hasil yang efisien untuk mencapai derajat konsolidasi

yang diinginkan. Perhitungan selengkapnya dapat

dilihat pada [1].

Dari perhitungan tersebut dihasilkan grafik

hubungan antara Urata-rata dan waktu untuk mencapai

derajat konsolidasi (Ū) (Gambar 4.). Dari hasil grafik

tersebut dipilih pemasangan PVD pola segitiga dengan

jarak 1.0 m dengan waktu yang diperlukan untuk

mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 8 minggu.

Gsγt

(t/m3)

γd

(t/m3)

Wc

(%)

LL

(%)

PL

(%)

PI

(%)e

cu

(kN/m2)

Ø (°)C'

(kN/m2)

Cc CsCv

(cm2/det)

0-2 Silty Clay,Very Soft 2.684 1.7 1.118 52 94.5 24 70.5 1.4 7.910 0 5.274 0.6 0.1782 0.00055

2-4 Silty Clay,Very Soft 2.654 1.61 0.976 65 102 23 79 1.72 8.534 0 5.689 0.7 0.213168 0.00055

4-6 Silty Clay,Very Soft 2.557 1.58 0.913 73 104.5 22 82.5 1.8 9.052 0 6.035 0.85 0.2238 0.00068


8-10 Silty Clay,Very Soft 2.585 1.56 0.891 75 107 21.5 85.5 1.9 10.051 0 6.701 0.86 0.2362 0.0004


12-14 Silty Clay,Very Soft 2.604 1.56 0.874 78.5 109 23 86 1.98 11.185 0 7.456 0.98 0.246408 0.00055


16-18 Silty Clay, Medium 2.660 1.75 1.182 48 87 16 71 1.25 30 0 20 0.6 0.15525 0.0003

18-20 Silty Clay,Medium 2.695 1.85 1.341 38 87 19.5 67.5 1.01 45 0 30 0.7 0.144402 0.00045

Kedalaman

(m)Jenis Tanah

Parameter Fisik Parameter Mekanis

No. Beban q

(t/m2)

Sc (m) Hinisial (m) Hfinal (m)

1 3 0.64 1.92 1.28

2 5 1.21 3.27 2.06

3 7 1.66 4.56 2.90

4 9 2.04 5.81 3.77

5 11 2.36 7.03 4.67

6 13 2.65 8.24 5.59

7 15 2.91 9.43 6.52

4

Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Derajat

Konsolidasi (U) dan Waktu

Penimbunan Bertahap (Preloading)

Pelaksanaan penimbunan dilakukan secara bertahap

dengan asumsi kecepatan penimbunan 50 cm/ minggu.

Jumlah tahapan penimbunan untuk area tangki adalah

sebagai berikut:

Hinisial = 3.9 meter

Jumlah tahapan = 3.9/0.50

= 8 tahap

Selanjutnya mencari tinggi timbunan kritis (Hcr)

yang mampu dipikul oleh tanah dasar agar timbunan

tidak mengalami kelongsoran. Dengan program bantu

analisa kelongsoran diperoleh tinggi timbunan kritis

sebesar 2.2 m dengan SF = 1.238, lebih kecil dari SF

rencana = 1.25. Tinggi timbunan kritis ini dicapai pada

tahapan ke-4 dengan umur timbunan 4 minggu.

Perhitungan Peningkatan Cu

Perhitungan peningkatan Cu perlu dilakukan untuk

menentukan apakah tanah dasar cukup mampu

memikul beban timbunan tahapan selanjutnya sebesar

0.5 m dengan nilai Cu yang baru didapat dari

penimbunan sebelumnya. Dari perhitungan tersebut

dapat diketahui apakah pekerjaan timbunan dapat

dilaksanakan secara terus menerus atau perlu

penundaan waktu penimbunan.Setelah perhitungan

penundaan waktu timbunan, ternyata nilai SF yang

didapatkan masih lebih kecil daripada SF rencana,

sehingga dibutuhkan perkuatan tanah timbunan

menggunakan geotekstil.

Perencanaan Geotekstil sebagai Perkuatan Timbunan

Geotekstil digunakan sebagai perkuatan tanah

untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar di bawah

timbunan. Dalam perencanaan ini geotekstil nantinya

akan dipasang pada tepi timbunan.

Berdasarkan perhitungan pada [1] diketahui bahwa

jumlah geotekstil yang dibutuhkan adalah 2 lapis

dengan jarak antar layer geotekstil 0.25 m.

Gambar 5. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Geotekstil

pada Tangki

Gambar 6. Sketsa Perkuatan Tanah dengan Geotekstil

pada Utilitas

Perencanaan Perbaikan Tanah dengan Metode Water

Tank Preloading

Karena beban tangki cukup besar, maka diperlukan

perbaikan tanah tepat di bawah tangki menggunakan

metode water tank preloading, yaitu dengan

menggantikan beban minyak dengan air untuk

memampatkan tanah dasar.

Diketahui kapasitas tangki oleh Pertamina:

Perection = 694 ton

Pfull water = 52412 ton

D tangki = 68 m

Sehingga didapatkan beban terbagi rata (q) :

qtangki =

= 14.63 t/m

2

Perencanaan Pondasi Dangkal

Pondasi dangkal digunakan sebagai kombinasi

perkuatan tangki dengan water tank preloading dengan

memakai cara Terzaghi, yaitu:

qu = 1.3 c’ Nc + q Nq + 0.3 B N

Dimana untuk Ø= 30°, Nc= 37.16, Nq= 22.46, N=

19.13. Sehingga didapatkan qu = 814.50 ton/m2 dan

quijin pondasi dangkal adalah 271.5 ton/m2 dan mampu

menahan beban yang ada. Settlement yang terjadi

akibat beban tangki dan pondasi dangkal sebesar 2.81

m, maka direncanakan alternatif perkuatan lainnya.

Perencanaan Stone Column

Stone column digunakan untuk meningkatkan daya

dukung tanah dasar dan mengecilkan pemampatan

yang terjadi. Direncanakan stone column sedalam 11.5

m dengan D= 0.8 m dan jarak pemasangan (S)= 1.5 m.

Pola pemasangan stone column adalah pola segitiga.

Data stone column yang digunakan :

s = 22 kN/m3

Øs = 40°

Perhitungan tegangan tanah tiap lapisan yang

dipasang stone column dapat dilihat pada Tabel 3.

5

Tabel 3.

Perhitungan Tegangan Tanah

Perhitungan stone column dilakukan secara grup

dengan lebar poer 70 m. Perhitungan selengkapnya

dapat dilihat pada [1] dan perhitungan daya dukung

stone column dalam grup pada Tabel 4.

Tabel 4.

Perhitungan Daya Dukung Stone Column Group

Dari hasil perhitungan, didapatkan qult rata-rata =

1390.69 kN/m2. Sehingga nilai safety factor yang

didapat sebesar 3.10. Total settlement yang terjadi

akibat pemasangan stone column sebesar 1.8359m.

Perencanaan Pondasi Dalam

Perhitungan daya dukung tiang menggunakan

metode Luciano Decourt (1996) dengan N-SPT

koreksi. Tiang pancang yang digunakan berdiameter 80

cm dan dipancang hingga N-SPT 30, yaitu pada

kedalaman 38 m. Didapatkan QLijin yaitu sebesar

252.41 ton.

Perhitungan daya dukung tiang pancang dalam

kelompok [1] memperhitungkan kombinasi

pembebanan untuk mencapatkan Pmax yang bekerja

pada tiang pancang. Dengan menggunakan rumus

Converse Labarre, didapatkan efisiensi tiang dalam

kelompok sebesar 0.66 untuk tangki dan 0.6 untuk

utilitas. Dengan menggunakan program bantu struktur

untuk memodelkan beban-beban yang bekerja,

didapatkan beban terbesar satu tiang pancang.

Tiang pancang pada tangki dipancang sejumlah 576

buah dengan jarak 3.5D, sedangkan pada utilitas

dipancang sejumlah 528 buah dengan jarak 3D.

Dimensi poer untuk tangki adalah 70 x 70 x 1.5 m,

sedangkan untuk utilitas adalah 80 x 40 x 1.5 m.

Pondasi dalam mampu menahan beban maksimal

akibat kombinasi pembebanan.

IV. KESIMPULAN

Dalam perencanaan Tugas Akhir ini didapatkan

beberapa kesimpulan yaitu:

1. Elevasi akhir timbunan yang direncanakan adalah

+2.5 m untuk tangki dan +3.0 m untuk utilitas. Tinggi

timbunan awal yang dibutuhkan adalah sebesar 3.9 m

untuk tangki dan 4.6 m untuk utilitas.

2. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai derajat

konsolidasi 90% (U = 90%) selama 177.7 tahun.

Waktu tersebut sangat lama, sehingga dibutuhkan

perencanaan Prefabricated Vertical Drain (PVD)

untuk percepatan waktu konsolidasi.

3. PVD yang digunakan yaitu tipe CeTeau-Drain CT-

D812 dengan ukuran 150 x 5 mm. Pemasangan dengan

pola segitiga dan jarak pemasangan (S) 1.0 m untuk

mencapai derajat konsolidasi 90% (U = 90%) dalam

waktu 8 minggu.

4. Penimbunan bertahap dengan kecepatan

penimbunan 50 cm/ minggu. Tahapan penimbunan

menghasilkan peningkatan nilai kohesi undrained (Cu)

tanah asli. Tinggi timbunan kritis (Hcr) adalah 2.2 m

dengan SF < SFrencana sebesar 1.25. Sehingga perlu

adanya perkuatan timbunan menggunakan geotekstil.

5. Setelah dihitung sesuai dengan hasil program

bantu stabilitas tanah, dibutuhkan geotekstil sebanyak 2

lapis dengan jarak layer pemasangan 0.25 m.

6. Perkuatan di bawah tangki dengan pondasi

dangkal direncanakan dengan diameter 70 m dan tebal

1.5 m. Akibat beban tangki dan pondasi, terjadi

settlement sebesar 2.81 m, sehingga perlu dilakukan

perencanaan perkuatan tanah dengan alternatif lainnya.

7. Alternatif perkuatan tanah menggunakan stone

column. Dengan diameter 0.8 m dan jarak pemasangan

1.5 m, stone column dipasang secara grup sedalam 11.5

m dari elevasi +1.5 m di atas tanah dasar. Faktor

keamanan (SF) yang didapatkan sebesar 3.10.

Settlement total yang terjadi di compressible soil

sebesar 1.8359 m.

8. Karena settlement yang terjadi sangat besar untuk

konfigurasi pondasi dangkal dengan PVD dan stone

column, maka dilakukan perencanaan perkuatan

dengan memakai pondasi dalam, yaitu tiang pancang

PC Spun Pile dengan diameter 80 cm dan dipancang

sedalam 38 m.

- Untuk tangki dibutuhkan tiang pancang dengan

jumlah 576 buah dan jarak pemasangan 3.5D.

Dimensi poer 70 x 70 m, tebal 1.5 m.

- Untuk utilitas dibutuhkan tiang pancang dengan

jumlah 528 buah dan jarak pemasangan 3D.

Dimensi poer 80 x 40 m, tebal 1.5 m.

- Tulangan yang dipakai untuk poer adalah D 25-

80 mm untuk tangki dan D 25-200 mm untuk

utilitas.

10. Perkuatan yang dipilih menggunakan pondasi

dalam.

DAFTAR PUSTAKA [1] N. A. Chandra, Perencanaan Pondasi untuk Tank Storage dan

Perbaikan Tanah dengan Metode Preloading Sistem Surcharge dan Water Tank di Kilang RU-VI Balongan. Surabaya: Institut

Teknologi Sepuluh Nopember, 2013. (Belum dipublikasikan)

[2] I. B. Mochtar, Teknologi Perbaikan Tanah dan Alternatif Perencanaan pada Tanah Bermasalah (Problematic Soils).

Surabaya: Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS, 2000.

Z (m) Kpc

Tegangan Vertikal (sv') - kN/m2 v

ro=

v x

Kpc Lap

1

Lap

2

Lap

3

Lap

4

Lap

5

Lap

6 perlapis (kN/m2)

0-1.5 3 6.75 6.75 6.75

1.5-3.5 1 18 7 25 25

3.5-5.5 1 18 14 6.1 38.1 38.1

5.5-7.5 1 18 14 12.2 5.8 50 50

7.5-9.5 1 18 14 12.2 11.6 7.5 63.3 63.3

9.5-11.5 1 18 14 12.2 11.6 15 5.6 76.4 76.4

Kedalaman

18 20 2 20.75 1.85 1.01 0.7 0.14 1 38.4 182.30 0.0907

0 0 01.5 0 1.5 0.75 19

Δp Sc

(m) (m) (m) kN/m3

kN/m2

Hlapisan Z γsateo Cc Cs

kN/m2 (m)

IPo

1 46.8 182.30 0.3451

0

0

2 4 2 4.75 16.1

1.4 0.6 0.18

1 14.3 182.30

0.27251 76.5 182.301.72 0.7 0.21

2 2 2.75 17

1.8 0.85 0.22

1.56 1.98 0.98 0.25

1 19.8 182.301.95 1.1 0.25

2 14.75

1.94 0.83 0.24 153

1 107 182.30

1 23 182.30

10 2 10.75

0.2628

6 8 2 8.75 17.5

1 168 182.30 0.1895

10 12 2 12.75 1.55

0.1923

8 15.6 1.9 0.86 0.24

1 182.30

0.13712 14

0.1676

4 6 2 6.75 15.8

1 32.8 182.30 0.0814

1.8359

0.097

16 18 2 18.75 1.75 1.25 0.6 0.16

1 182.301.7 0.75 0.22 28.114 16 2 16.75 1.68

Total pemampatan

Documents

PERENCANAAN PONDASI UNTUK TANK STORAGE … di bawah elevasi yang direncanakan (lebih tinggi dari muka air banjir), maka diperlukan timbunan untuk menaikkan elevasi dasar tangki. Dari