DESAIN KAPASITAS TIANG PANCANG BULAT UNTUK LAPISAN …

JURNAL GEOLOGI KELAUTAN Volume 10, No. 2, Agustus 2012

87

DESAIN KAPASITAS TIANG PANCANG BULAT UNTUK LAPISAN SEDIMEN KOHESIF PADA RENCANA AS JETTY MARINE CENTER, CIREBON-JAWA BARAT

DESIGN CAPACITY OF THE ROUND PILES FOR COHESIVE SEDIMENT LAYERS IN JETTY AXIS PLAN OF MARINE CENTER, CIREBON-WEST JAVA

Franto Novico dan Purnomo Rahardjo

Puslitbang Geologi Kelautan, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, Jl. Dr. Junjunan No. 236, Bandung-40174

Diterima : 10-10-2011 Disetujui : 15-05-2012

ABSTRAK

Pemboran geoteknik pada daerah perairan dengan lapis sedimen yang bersifat kohesif merupakan hal yangcukup menarik, tidak saja dari segi teknis pelaksanaan pemboran namun juga dalam tahapan selanjutnya yaituanalisis hasil pemboran dan aplikasi desain yang dibuat. Lapisan sedimen kohesif pada perairan yang umumnyaberada dalam kondisi jenuh perlu mendapatkan pertimbangan khusus untuk menentukan dimensi dari aplikasistruktur bagian bawah pada rencana pengembangan infrastruktur yang sedang dibuat.

Berdasarkan alternatif dimensi dan rencana peletakan tiang pancang, dengan rencana pembangunan trestleuntuk kapal 7000 DWT maka tiang pancang dengan diameter 40 cm yang dipancangkan pada kedalaman -14 m danmaksimum -20 meter dari dasar laut sudah cukup efisien.

Kata Kunci : Cirebon, Kapasitas Tiang Pancang, Marine Center PPPGL

ABSTRACT

A geotechnical drilling, especially within the area where has a cohesive sediment is very fascinating, it is not only interm of the drilling technique but also analyze the drilling result and the application. In general, a cohesive sedimen inwaters area is saturated therefore the determination of dimension of a basement structure being a special attention todetermine a dimension of basement structure in term of planning an infrastructure development.

Based on dimension alternative and the depth of the piling, with trestle planning for 7000 DWT vessel, the pile with40 cm of diameter could be efficient in depth between -14 m and -20 m from sea floor.

Keywords : Cirebon, Pile Capacity, Marine Center PPPGL

PENDAHULUAN

Latar BelakangRencana Marine Center PPPGL di perairan

Cirebon telah menghasilkan banyak data daninformasi yang sangat penting. Salah satu datayang sangat berguna adalah data geologi dangeoteknik kelautan. Seperti diketahui prosesgeologi memerlukan waktu yang cukup lama,untuk itu data geologi dan geoteknik yang telahdimiliki dapat dijadikan gambaran tentang kondisilapis bawah sedimen permukaan laut sekitarperairan Cirebon.

Perkembangan kawasan pantai tidak lepasdari pembangunan infrastruktur pendukung.Pembuatan pelabuhan khusus, jetty, sea wall, dan

infrastruktur lain di perairan mutlak memerlukanstruktur bawah yang kuat dan aman untukmenyangga struktur bagian atasnya. Penentuanbasement structure pada kawasan pantai sangattergantung dari kondisi geologi dan geoteknikserta rencana infrastruktur yang akan dibangun.Penentuan dimensi tiang pancang dapat dihitungdengan menggunakan dua metode. Metodepertama menggunakan data hasil uji lapanganseperti n-SPT dan Sondir, sedangkan metodekedua menggunakan analisis data tanah (soilproperties) yang didapatkan dari hasil conto tanahtidak terganggu (undisturbed sampel) yangdianalisis di laboratorium. Pada kajian ini, metodeyang akan digunakan berdasarkan data hasil ujilapangan n-SPT.

JURNAL GEOLOGI KELAUTANVolume 10, No. 2, Agustus 2012

88

Tujuan PenelitianTujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui kedalaman dan dimensi tiang pancangyang efisien sebagai basement structure padasedimen bawah permukaan laut yang bersifatkohesif agar dapat dipergunakan dalamperencanaan infrastruktur pelabuhan seperti jetty.

Permasalahan Hasil pemboran pada koordinat borehole 1 dan

borehole 2 menunjukkan bahwa kondisi sedimenpermukaan dasar laut hingga kedalaman -10 m daripermukaan dasar laut bersifat sangat lunak(PPPGL, 2006). Pelaksanaan pemboran danpengujian Standar Penetration Test (SPT)dilakukan dengan ekstra hati-hati untukmenghindari hilangnya data seperti terjadi padapemboran 2 dimana pada kondisi sedimen yangsangat lunak dan kondisi gelombang yang tidakbersahabat menyebabkan kegagalan pelaksanaanSPT. Selanjutnya penentuan lapisan ‘keras’ untukpenempatan posisi tiang pancang perlu dianalisissehingga mendapatkan dimensi tiang pancangyang ekonomis.

Kondisi Geologi KelautanDaerah penelitian dan sekitarnya sebelumnya

telah dipetakan oleh Suwarna dkk. (1996) dalamPeta Geologi Lembar Cirebon. Secara ringkasstratigrafi pada wilayah pinggir pantai lokasipemboran dapat dilihat dari keterangan yangdidapatkan dari Suwarna dkk. (1996). Dimanastratigrafi termuda disekitar pantai terdiri dariEndapan Pantai dan Aluvium. Endapan pantaiterdiri dari lumpur hasil endapan rawa, lanau, sertalempung kelabu yang mengandung cangkangkerang hasil pengendapan di sekitar pantai. Tebalendapan ini mencapai beberapa meter, sementaraalluvium terdiri dari Kerikil, pasir, dan lempungyang berwarna kelabu, terendapkan sepanjangdataran banjir sungai dengan ketebalan mencapai 5meter. Kondisi yang sama juga disampaikan olehNovico dkk, (2011).

Endapan kuarter sekitar lokasi pemborantelah dipetakan oleh Suwarna dkk. (1996) yangsecara umum dikelompokkan dua bagian yaituendapan fluviatil dan endapan marin. Jika lebihdiperinci maka endapan ini terdiri dari, endapanpematang pantai diatas endapan dekat pantai/lautdangkal, diikuti endapan dataran banjir diatasnya.Endapan dataran banjir berupa lempung pasiran,agak pejal, bersifat lanauan, kadang-kadanghumusan. Endapan pantai dan pematang pantaiberupa pasir dan pasir lanauan, terpilah baik,

berlapis, mengandung cangkang kerang. Endapanrawa bakau berupa lempung (lanauan)mengandung humus tipis dan gambut, berselang-seling lempung. Endapan dekat pantai/laut dangkalberupa lempung, lengket, getas, selang-selinglanauan dan pasir halus, abu-abu kebiruan, danmengandung kerang cangkang.

Hasil PemboranPemboran geoteknik dilakukan di belakang

kantor Puslitbang Geologi Kelautan (PPPGL)Cirebon yang merupakan perairan Laut Jawa(gambar.1). Pemboran Bore Hole 1 (BH-1)dilakukan pada koordinat -6° 43' 41.838744" LS dan108° 35' 50.7354"BT dengan jarak 1,7 km dari garispantai. Sedangkan Bore Hole 2 (BH-2)dilaksanakan pada koordinat -6° 42' 56.624292" LSdan 108° 36' 36.0504" BT dengan jarak 3,7 km darigaris pantai.

Berdasarkan penampang BH-1 sepertiterlihat pada gambar 2a dan gambar 2b makadapat diketahui hingga kedalaman -16 m lapisantanah merupakan sedimen kohesif yang sangatlunak dengan nilai n-SPT sebesar 0 - 20 sedangkanmulai kedalaman -16 meter hingga -20 metermerupakan lapisan sedimen lempung yang agakpadat dengan nilai n-SPT sebesar 20 – 34,selanjutnya untuk kedalaman -20 meter hingga -26meter merupakan selingan sedimen lempung danpasir lempungan yang padat dengan memiliki nilain-SPT sebesar 34 – 39 (PPPGL, 2006).

Merujuk hasil uji lapangan n-SPT yangdidapatkan dari penampang BH-2 seperti terlihatpada gambar 3a dan gambar 3b maka dapatdiketahui hingga kedalaman -10 m tidak didapatkandata uji lapangan dikarenakan pada saat pengujianmengalami kendala yaitu kondisi alam yang tidakbersahabat dengan gelombang besar yangmengganggu aktifitas pengujian sehinggamenyebabkan pelaksanaan SPT tidak dapatterlaksana. Namun untuk kedalaman mulai -10 mhingga -31 m pengujian dapat terlaksana denganbaik. Hasil pengujian untuk kedalaman -10 mhingga -20 m nilai n-SPT menunjukkan angka yangcukup tinggi yaitu sebesar 50 – 75 yang berartikondisi sedimen sangat padat. Selanjutnya untukkedalaman -20 hingga -30 terlihat kondisi sedimenjuga sama yaitu sangat padat dengan nilai n-SPTsebesar 50 – 75.

Kondisi Lapisan Sedimen Sepanjang Titik BH-1 dan BH2

Hasil rekaman seismik pantul dangkal,(Gambar 4) yang didapatkan dari penelitian


89

PPPGL, 2006 yang selanjutnya diikatkan denganpenampang pemboran BH-1 dan BH-2memberikan gambaran yang cukup jelas untukmemperkirakan hubungan litologi dan nilai n-SPTsepanjang jarak ke dua titik tersebut.

Pada kedalaman 0 – 7 m, terdiri dari darilempung berwarna abu-abu kehijauan,mengandung sisa tumbuhan dan cangkang kerang,jenuh air, plastisitas rendah dan sangat lunak. NilaiSPT pada tanah jenis ini adalah 1/45 sampai 11/30.Tanah atau sedimen ini ditafsirkan sebagaiendapan dekat pantai atau near shore deposit yangpengendapannya masih terus berlangsung.

Kedalaman 7 – 20 m , terdiri dari sedimenjenis lempung, berwarna abu-abu tua kehitamansampai abu-abu kekuningan, lembab sampai basah,berplastisitas tinggi, konsistensi sedang sampaikeras.Pengujian SPT yang dilakukan pada jenistanah ini berkisar antara 11/30 sampai 34/30.

Dari kedalaman 20 sampai 24,5 m merupakanendapan sungai lama yang terdiri dari kerakal-kerikil pasir lempungan, berwarna abu-abu tua,kerakal-kerikil terdiri dari material volkanik,

membundar-membundar tanggung, diametermaksimum 1 cm, pasir berukuran kasar – sedang,bersifat padat. Pengujian SPT pada sedimen iniadalah 70/30.

Dari Kedalaman 25 – 30 m terdiri darilempung berwarna coklat kekuningan,berplastisitas tinggi dan keras. Sedimen lempungini merupakan pelapukan dari Tufa lapili(completely to moderatly weathered).

METODEMetode yang digunakan dibagi menjadi dua

bagian. Pertama, metoda pengambilan datalapangan berupa pemboran geoteknik yangdidasarkan pada ASTM D-1452, ASTM (1995a)dan Departemen Pekerjaan Umum, 2005 yangdiikuti dengan uji SPT yang disesuaikan denganASTM D-1586 dan SNI 03-4148-1996. Metodekedua adalah metode yang digunakan untukmenghitung kapasitas tiang pancang bulat yangdidasarkan pada hasil uji lapangan SPT denganmenggunakan formula yang dibuat oleh Mayerhof,1965.

Gambar 1. Lokasi Pemboran Geoteknik BH-1 dan BH-2


90

Gambar 2a. Penampang Bor 1 (Kedalaman 1-15 m)


91

Gambar 2b. Penampang Bor 1 (Kedalaman 15-32 m)


92

Gambar 3a. Penampang Bor 2 (Kedalaman 1,00 m – 17,00 m)


93

Gambar 3b. Penampang Bor 2 (Kedalaman 14,00m – 30,45 m)


94

Pemboran Geoteknik dan Standar Penetration Test (SPT)

Metode yang digunakan dalam pengambilandata adalah pemboran dan analisis geoteknik.Selain berdasarkan ASTM D-1452 pemboran jugadilaksanakan dengan melakukan pemeriksaan fisiktanah setiap meter kedalaman, sementarapengujian Standar Penetration Test (SPT)dilakukan pada saat yang bersamaan setiapkedalaman -2,00 meter. Pada prinsipnya StandarPenetration Test (SPT) adalah metode yangdigunakan untuk menghitung kepadatan sedimendengan cara mengkalkulasikan nilai pukulan N-SPT (number of blows) tiap penurunan 15 cmseperti yang diterangkan pada McGregor andDuncan (1998) dan Kulhawy and Mayne (1990).

Sementara Terzaghi (1967) membuktikanhubungan antara N-SPT dengan daya dukung yangdiijinkan (qa ton/m2) yang didasarkan padapenurunan 2.54 cm (1 inci). Selanjutnya hasilpenelitian lapangan dari pengujian N-SPT ini dapatdipergunakan untuk memperkirakan penurunanyang akan terjadi apabila tanah diberi bebanfondasi sesuai dengan lebar fondasinyaberdasarkan persamaan Meyerhof, 1965 (dalamTerzaghi, 1967; Bowles, 1977).

Perhitungan Kapasitas Tiang Pancang Perhitungan kapasitas basement structure

khususnya tiang pancang, dilakukan dengandidasarkan dari data yang didapatkan dari hasil ujin-SPT lapangan. Metode yang digunakan adalahmetode yang dibuat oleh Mayerhoff, (1965). Untuklebih jelas formula yang dibuat dan parameter apa

saja yang digunakan dalam perhitungan kapasitastiang pancang maka dapat dilihat pada keteranganberikut.

HASIL KAJIAN DAN PEMBAHASANDari 2 titik pemboran inti dan pengujian SPT

dari masing-masing titik pemboran tersebut dapatditafsirkan sebagai berikut:

Peletakan fondasi bangunan tidak dapatdilakukan hingga kedalaman -10 meter karenahingga kedalam tersebut sedimen masih bersifatlunak seperti dapat dilihat pada paragraphsebelumnya tentang kondisi hasil pengujianstandard penetrasi test untuk masing-masing titikpemboran.

Berdasarkan perbandingan hasil titikpemboran BH1 dan titik pemboran BH2 makadapat diketahui bahwa ketebalan sedimenlempung, pasir dan kerikil memiliki ketebalan yangbesar ke arah laut sehingga dapat diketahui padadaerah sekitar garis pantai ketebalan sedimentersebut akan lebih menipis, Gambar 4.

Pengujian SPT menunjukkan bahwa tingkatkepadatan tanah hingga kedalaman -13 m daripermukaan dasar laut bersifat sangat lunak, lunakhingga agak keras.

Kapasitas Tiang PancangKapasitas tiang pancang yang dihitung dengan

membuat skenario menggunakan beberapa ukurantiang pancang. Diameter tiang pancang dianalisisdalam 4 ukuran berbeda yaitu 40 cm, 50 cm, 0 cmdan 70 cm. Selanjutnya alternatif pemancanganjuga direncanakan pada kedalaman berbeda untuk

Gambar 4. Rekaman Sesimik Pantul Dangkal Sepanjang Titik BH-1 dan BH-2


95

mendapatkan kondisi kapasitas tiang pancang yangefisien terhadap rencana infrastruktur yang akandibangun.

Kapasitas Tiang Pancang Terhadap Gaya Tekan

Perhitungan kapasitas tiang pancang terhadapgaya tekan yang bekerja pada tiang dibagi menjadidua perhitungan berdaarkan asal data yaitu datahasil uji n-SPT BH-1 dan data hasil uji n-SPT BH-2. Berdasarkan hasil perhitungan menunjukkankapasitas tiang pancang pada daeerah offshore (BH-2) memiliki nilai yang lebih besar sekitar dua kalilipat dari nilai kapasitas tiang pancang pada daerahsekitar garis pantai, hal tersebut dapat diketahui

dari nilai yang terdapat pada hasilkapasitas tekan tiang yang yangmerupakan perbandingan garis merah dangaris biru yang terdapat pada Gambar 6.Sementara berdasarkan alternatifdiameter yang dibuat kapasitas tiangpancang dapat dilihat pada Gambar 6 .

Kapasitas Tiang Pancang Terhadap Gaya Tarik

Selain menganalisis kapasitas tiangterhadap gaya tekan, dihitung pulakapasitas tiang pancang berdasarkan gayatarik yang mampu ditahan oleh tiangtersebut. Berdasarkan hasil analisisdengan memasukkan nilai keamanan 2maka nilai kapasitas tiang dapat dilihatpada Gambar 7.

Perhitungan Kapasitas Total Tiang Pancang Tiap Kedalaman

Total kapasitas tiang untuk masing-masing diameter dan kedalamanberdasarkan data BH-1 dan BH-2 dapatdilihat pada Gambar 8. Nilai tersebutmerupakan nilai kapasitas tiang terhadapgaya tekan dan tarik yang bekerja untukmasing-masing kedalaman. Nilai total darihasil penjumlahan kedua kapasitastersebut menggambarkan bahwa kapasitastiang mulai dari kedalaman -14 m daridasar laut hingga keedalaman -24 mmemiliki trend yang hampir tegak lurus/linear. Selanjutnya, nilai kapasitas tersebutakan dianalisis untuk disesuaikan denganpenggunaan upper structure dari rencanapengembangan kawasan pantai.

Rencana Infrastruktur PantaiSeperti diketahui, data hasil pengujian

lapangan pada dua titik pemboran yaitustandar penetration test didapatkan dari, PPPGL2006 telah digunakan untuk menganalisiskapasitas tiang pancang yang direncanakan untukmembangun trestle atau jembatan penghubungareal pelabuhan untuk kapal 7000 DWT di bagianoffshore. Berdasarkan perencanaan pembebanandengan asumsi 1,2 beban mati dan 1,6 beban hidupmaka total gaya yang bekerja untuk satu tiang,dengan kondisi faktor keamanan 2 dan rencanajarak antara tiang 4 meter adalah sebesar 116,4107ton.

Selanjutnya perhitungan kapasitas tiang telahdilakukan tidak hanya dari titik BH-1ke BH-2namun juga dilakukan perhitungan sepanjang jarak

Daya Dukung Tekan (Meyerhof 1965)


96

Gambar 6. Kapasitas Tekan Tiang Tiap Kedalaman (A,B,C,D,E dan F)


97

Gambar 7. Kapasitas Tarik Tiang Tiap Kedalaman (A,B,C,D,E dan F)


98

Gambar 8. Kapasitas Total Tiang Pancang Berdasarkan Data BH-1dan BH-2

Tabel 1. Kapasitas Total Tiang Pancang Sepanjang Lokasi BH-1dan BH-2


99

tersebut hiingga ke arah garis pantai denganinterval 250 meter, Tabel 1.

Berdasarkan Tabel 1 di atas maka tiangpancang yang paling efektif dan efisien untukperencanaan bangunan trestle kapal 7000 DWTadalah pada kedalaman -20 m dari dasar laut dandiameter tiang 40 cm, dengan jarak 1,75 km darigaris pantai dan diameter 40 cm kedalaman -14meter dengan jarak terjauh 3,75 km dari garispantai. Pemilihan efektif didasarkan pada dikedalaman -20 m tiang pancang sudah berada padalapisan yang cukup keras sedangkan penggunaandiameter cukup efisien karena lebih ekonomisdibandingkan diameter yang lain.

KESIMPULANBerdasarkan kondisi geologi bawah dasar laut

yang ditafsirkan dari hasil pemboran geoteknik,maka dari segi kekerasan dan kepadatannya, untukposisi peletakan infrastruktutr laut yang berjaraksekitar 1,7 km dari garis pantai peletakan basementstructure tiang pancang yang aman adalah padakedalaman lebih kurang -20 m dari dasar laut,sedangkan semakin ke arah laut akan semakindangkal yaitu pada jarak 3,7 km dari garis pantaikedalaman yang cukup aman adalah -13 meter.

Dari hasil perhitungan kapsitas tiang pancangdapat diketahui dengan diameter 40 cm dankedalaman sekitar -14 meter sudah mampumenahan gaya yang bekerja untuk kapal 7000DWT sedangkan diameter yang sama juga dapatdigunakan pada daerah sekitar garis pantai dengankonsekwensi pemancangan yang lebih dalamhingga sekitar -20 meter dari dasar laut.

ACUANASTM 1995a. Standard Test Method for

Standard Penetration Test (SPT) and Split-Barrel Sampling of Soils Standard testmethod for piles under static axialcompressive load, D1586 - 08a. 1995Annual Book of ASTM Standards, vol.04.08, American Society for Testing andMaterials, New York.

ASTM D 1586-84 1984, “Standard method forpenetration test and split barrel sampling ofsoils”.

Bowles, J.E., 1977, Foundation Analysis andDesign, McGraw Hill Kogakusha, Ltd.,Tokyo, Japan.

Departemen Pekerjaan Umum, 2005, “Pedomanpenyelidikan geoteknik untuk fondasi

bangunan air”, Vol.1: Penyusunan programpenyelidikan, metode pengeboran dandeskripsi log bor (Pd.T 03.1- 2005-A), Vol.2:Pengujian lapangan dan laboratorium (Pd.T03.2-2005-A), dan Vol.3: Interpretasi hasiluji dan penyusunan laporan penyelidikangeoteknik (Pd.T03.3-2005-A), Kep.Men.Pekerjaan Umum No: 498/KPTS/M/2005,Jakarta, tgl. 22 Nov 2005.

Kulhawy, F.H., and Mayne, P.W. 1990, “Manual onEstimating Soil Properties for FoundationDesign”, Report EPRI-EL 6800, ElectricPower Research Institute, Palo Alto.

Mayerhof, G.G. 1965, Shallow foundations. Proc.ASCEJ. Soil Mech. & Fdn Engng. 91 (SM2),21-31

McGregor, J.A. and Duncan, J.M. 1998,“Performance and Use of the StandardPenetration Test in GeotechnicalEngineering Practice“, Report of a studyperformed by the Virginia Tech Center forGeotechnical Engineering, VirginiaPolytechnic Institute and State University,October, 1998.

Novico, F., Kristanto. N. A., Rahrdjo. P., 2011. TheSafety Factor Analysis Of The Marine SlopeStability Model On The Access Channel OfMarine Centre Plan Cirebon, Buletin MarineGeological Institute, Bandung.

Pusat Penelitian dan Pengembangan GeologiKelautan, 2006. Pengmebangan PusatPenelitian dan Pengembangan GeologiKelautan Sebagai Marine Center Tahanp II,(Intern Report), Puslitbang GeologiKelautan, Bandung.

Pusat Penelitian dan Pengembangan GeologiKelautan, 2005. Penyelidikan PotensiSumber Daya Mineral dan Daya DukungKawasan Pesisir Kabupaten Cirebon, (InternReport)

SNI 03-4148-1996. “Metode pengujian penetrasidengan SPT”

Suwarna, N., P.H. Silitonga, dan M.Masria, 1996.Peta Geologi Lembar Cirebon, PPPG,Bandung.

Terzaghi, K. and Peck, R. B. 1967. Soil Mechanicsin Engineering Practice, 2nd edn. John Wiley,New York, London, Sydney.


100

Documents

DESAIN KAPASITAS TIANG PANCANG BULAT UNTUK LAPISAN …