## STUDI DIFERENTIAL SETTLEMENT AKIBAT ADANYA PENAMBAHAN SIRTU PADA KELOMPOK TIANG DI BAWAH PONDASI TANGKI
Oleh: Komarudin Fakultas Teknik Universitas Wiralodra, Jawa Barat

## ABSTRAK
Kondisi tanah berlapis menjadi salahsatu permasalahan dalam melakukan perencanaan, seperti  pada  kasus  pembangunan  pabrik  kelapa  sawit  yang  terletak  pada  Kecamatan Subah Kabupaten Sambas Kalimantan Timur. Pabrik ini akan membangun tangki minyak kelapa  sawit  dengan  pondasi  tiang  pancang.  pondasi  tiang  pancang  tersebut  duduk pada  jenis  tanah  yang  berlapis,  yaitu  tanah  Clayey  Silt  (tanah  lunak)  dengan konsistensi Medium to Hard dan Sandy Gravel dengan konsistensi Dense to Verry Dense.  Akibat  Tanah  berlapis  pondasi  dikawatirkan  terjadi  kemiringan  struktur tangki  akibat  diferential  settlement  yang  menyebabkan  kegagalan  struktur,  untuk mengetahui apakah pondasi pada pembangunan pabrik kelapa sawit itu gagal kemudian dianalisa  dengan  cara  memodelkan  sesuai  dengan  kondisi  aslinya  (tanpa  sirtu),  dan model berikutnya yaitu dengan menambahkan sirtu sedalam 1 m di bawah raft. Hasil analisis menunjukkan bahwa pondasi tangki akibat differential settlement terjadi pada kedua  model  tetapi  kondisinya  masih  menenuhi  syarat  ijin.  Pada  penelitian  ini penambahan sirtu mengakibatkan bertambahnya settlement sebesar 2.61% karena sirtu dianggap beban tambahan pada pondasi.
Kata Kunci: Pondasi Tiang, Diferential Settlement

## PENDAHULUAN
Kabile Estate adalah suatu proyek pabrik pengolahan kelapa sawit yang terletak pada Kecamatan Subah, Kabupaten Sambas, Kalimantan Timur. Dalam proyek ini, owner akan membangun tangki pengolahan kelapa sawit, pondasi yang digunakan adalah  pondasi  tiang  pancang,  pondasi  tiang  pancang  tersebut  duduk  pada  jenis tanah  yang  berlapis,  yaitu  tanah Clayey  Silt (tanah  lunak)  dengan  konsistensi Medium  to  Hard  dan  Sandy  Gravel dengan  konsistensi Dense  to  Verry  Dense . Akibat  Tanah  berlapis  pondasi  dikawatirkan  terjadinya  miringnya  struktur  tangki akibat diferential settlement yang menyebabkan kegagalan struktur.
Bila penurunan terjadi secara berlebihan, maka akan nampak mengganggu pandangan mata maupun kesetabilan bangunan, hal yang perlu diketahui mengenai penurunan yaitu: a)  Besarnya  penurunan  yang  akan  terjadi;  b)  Kecepatan  penurunan.  Contoh  kerusakan bangunan yang diakibatkan penurunan dapat dilihat dalam Gambar 1 . Beberapa contoh tipe  penurunan  bangunan  diperlihatkan  dalam Gambar  2 ,  gambar  tersebut  menyajikan penurunan seragam dan tak seragam, penurunan tak seragam ( differtial Settlement ) adalah penurunan terbesar dikurangi penurunan terkecil atau S = S max - S min .
Penurunan tak seragam juga dikarakteristikan oleh rasio δ/L, yaitu beda penurunan antara dua titik (δ) dibagi jarak (L) kedua titik tersebut. Nilai banding dinyatakan dalam istilah distorsi kaku ( angular distorsion ).

## Gambar 1. Contoh Kerusakan Bangunan Akibat Penurunan (Hardiyatmo, 2002)
Penurunan  izin  dari  suatu  bangunan  atau  besarnya  penurunan  yang  telah ditoleransikan, bergantung terhadap beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi jenis, tinggi,  kekakuan,  fungsi  bangunan  serta  distribusinya.  Suatu  perencanaan  harus  dapat memperkirakan besarnya penurunan maksimum dan beda penurunan yang masih dalam batas  toleransi.  Jika  penurunan  berjalan  lambat,  semakin  besar  kemungkinan  struktur untuk menyesuaikan diri terhadap penurunan yang terjadi tanpa adanya kerusakan struktur oleh pengaruh rangkak ( creep ), Oleh karena itu dengan alasan tersebut kriteria penurunan pondasi pada tanah pasir dan pada tanah lempung berbeda.

## Gambar 2. Tipe Penurunan (Hardiyatmo, 2002)
Karena  penurunan  dapat  diprediksi,  umumnya  dapat  diadakan  hubungan  antara penurunan  izin  dengan  penurunan  maksimum.  Skempton  dan  Mac  Donald,  1955, menyarankan  batas-batas  penurunan  maksimum  seperti  yang  disajikan  pada Tabel  1 , sedangkan Bjerrum, 1963, menyarankan hubungan antara tipe masalah struktur dan nilai distorsi kaku (δ/L) dengan δ adalah penurunan total dan L adalah jarak antara 2 kolom atau jarak 2 titik yang ditinjau. Nilai-nilai distorsi kaku dapat dilihat pada Tabel 2 . Tabel tersebut  menjelaskan  hubungan  distorsi  kaku  dengan  tipe  keusakan  yang  timbul  akibat distorsi kaku.
Tabel 1. Batas Penurunan Maksimum Jenis Pondasi Batas Penurunan Maksimum (mm) Pondasi terpisah pada tanah lempung 65 Pondasi terpisah pada tanah pasir 40 Pondasi rakit pada tanah lempung 65-100 Pondasi rakit pada tanah pasir 40-65 Tabel 2. Hubungan Tipe Masalah Pada Struktur Dan Distorsi Kaku Type masalah Distorsi kaku (δ/L) Kesulitan pada mesin yang sensitif terhadap penurunan 1/700 Bahaya pada rangka-rangka dengan diagonal 1/600 Nilai batas untuk bangunan yang tidak diijinkan retak 1/500 Nilai batas dengan retakan pertama diharapkan terjadi pada dinding- dinding panel, atau dengan kesulitan terjadi pada overhead crane 1/300 Nilai pada batas penggulingan (miring) bangunan tingkat tinggi dapat terlihat 1/250 Retakan signifikan dalam panel dan tembok. Batasan yang aman untuk dinding tembok fleksibel dengan h/L < ¼ ( h = tinggi dinding) 1/150

## METODE PENELITIAN Lokasi Penelitian
Pada penelitian ini, Lokasi penelitian berlokasi di Kabile Estate, Kecamatan Subah, Kabupaten  Sambas  -  Kalimantan  Barat  pada  proyek  Pembangunan  Pabrik  Pengolahan Kelapa Sawit (PPKS) Kabile..

## Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian ini mengikuti langkah-langkah sebagai berikut :
1. Analisa data tanah (Data lab, data Lapangan dan Korelasi tanah)
2. Analisa data tiang
3. Analisa data raft
4. Membuat geometri
5. Analisa struktur pondasi kondisi eksisting dengan metode elemen hingga (plaxis 3D Foundation)
6. Analisa struktur pondasi kondisi penambahan sirtu di bawah pondasi dengan metode elemen hingga setebal 1 m.
7. Anaisa settlement dari kondisi eksisting dan penambahan sirtu.
Pemodelan Tanah
Metode analisis tegangan regangan pada tanah diantaranya Mohr Couloumb, soft soil, hardening soil, dll. pada penelitian ini model yang akan digunakan adalah model Mohr
Coulomb.  Model  ini  dikenalkan  tahun  1773  oleh  insinyur  prancis  yaitu  Coulomb, Coulomb  memperkenalkan  analisis  tentang  gaya  dorong  yang  bekerja  pada  dinding penahan. Menurut Coulomb, tanah diasumsikan berprilaku sebagai material plastik linear elastis  sempurna,  sehingga  tidak  diperlukan  pengerasaan  atau  pelunakkan.  Kriteria keruntuhan untuk model ini dapat dilihat dalam Gambar 3 dan dapat dinyatakan sebagai berikut :
' tan tan ' f nf c       ….……….……….(3)
Dimana, f  dan ' nf  adalah tegangan geser dan tegangan normal efektif pada keruntuhan rencana.  Hasil  fungsi  Mohr-Coulomb  ketika  dirumuskan  dalam  tegangan  utama  efektif diberikan sebagai berikut :
    ' ' ' ' 1 3 1 3 1 sin cos 2 f c               …….(4)
Dimana ' 1  dan ' 3  masing-masing  adalah  tegangan  mayor  dan  tegangan  minor  pokok efektif.  Hasil  dari  Mohr-Coulomb  adalah  2  parameter  model  plastis  yaitu  sudut  geser (   ) dan kohesi (c’)

## Gambar 3. Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb
Pada  pemodelan  tanah  Mohr-Coulomb  ada  dua  fase  yang  terjadi  pada  grafik tegangan regangan dapat dilihat pada Gambar 4 sebagai berikut :

## Gambar 4. Grafik Perfectly Elastic Plastic Model Mohr-Coulomb
Pada  grafik  tersebut  terlihat  bahwa  ketika  tanah  diberi  pembebanan,  tegangan  dan regangan  tanah  tersebut  akan  terus  bertambah  sampai  menemukan  batas  fase  elastis, tegangan tanah akan tetap dan hanya regangan yang bertambah. Kondisi tersebut adalah kondisi  plastis.  Pada model  Mohr-Couloumb terdapat  lima parameter  yang perlu dicari untuk analisis yaitu:
a. Young Modulus
Modulus young adalah modulus kekakuan dasar yang berhubungan dengan tegangan dan  regangan  tanah.  Umumnya  diambil  pada  kondisi  50%,  dilambangkan  sebagai  E 50, dapat dilihat pada Gambar 5.
Hubungan  antara  modulus  young  (E)  dan  modulus  kekakuan  lainnya,  seperti  modulus geser (G) dan modulus bulk (K), adalah sebagai berikut :
𝐺 = 𝑣 2(1+𝑣) ………………………(5)
𝐾 = (1−𝑣)𝐸 (1−2𝑣)(1+𝑣) ……………..…..(6) Gambar 5. Definisi E 50
b. Poisson Ratio ( v )
Poisson ratio pada tanah kondisi drained berkisar antara 0.3 - 0.4 (Bowls). sedangkan untuk kondisi undrained bernilai 0.5, namun untuk kondisi undrained angka poisson ratio yang disarankan memakai nilai v = 0.459.
c. Kohesi (c’)
Kohesi adalah dimensi tegangan. Dalam software plaxis, untuk tanah yang berkohesi c’ = 0, disarankan untuk mengambil nilai setidaknya c’ > 0.2 kN/m 2 untuk menghidari komplikasi komputasi.
d. Sudut Geser (   )
Sudut geser diperoleh dari plot tegangan geser terhadap tegangan normal, seperti yang ditunukkan  pada Gambar  3 (kriteria  keruntuhan  Mohr-Coulomb).  Sudut  geser dinyatakan dalam derajat.
e. Sudut Dilatansi (ᴪ)
Sudut dilatansi dinyatakan dalam derajat. Bolton 1986, dalam kaitan dengan plaxis, merekomendasikan korelasi sudut gesekan dengan sudut dlatansi untuk tanah kohesif.
𝜓 = 𝜑 − 30 0 ……………………..(7)
Untuk tanah kohesif, yang cenderung memiliki dilatansi kecil, nilai  ᴪ = 0 akan realistis untuk digunakan dalam kasus umum.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Konstruksi Tangki
Konstruksi tangki Tangki ini tersusun atas atap tangki, dinding tangki dan dasar tangki. Pada dasar tangki, pondasi yang digunakan adalah tiang pancang dengan ukuran 0.25 m
x  0.25  m,  tertanam  pada  kepadaan  5.5  m  sebanyak  67  tiang.  Tiang  pancang  tersebut disatukan oleh pelat yang terbuat dari beton dengan ketebalan 0.5 m.

## Parameter Tanah
Berikut ini adalah parameter tanah asli dapat dilihat pada Tabel 3 & Tabel 4.
Tabel 3. Parameter Tanah Asli Clayey Silt
Tabel 4. Parameter Tanah Asli Gravel

## Parameter Tiang
Pondasi  yang  digunakan  pada  konstruksi  tangki  ini  adalah  pondasi  tiang  pancang, dengan  ukuran  0.25  m  x  0.25  m,  yang  terbuat  dari  beton  dengan  mutu  K-350  kg/cm 2 . Tiang  pancang  pada  Plaxis  3D  Foundation  dimodelkan  dengan embedded  piles ,  untuk parameter tiang pancang dapat dilihat pada Tabel 5 .

## Tabel 5. Parameter Tiang
Parameter Pelat (Raft) konstruksi pelat ( raft ) dari pondasi tangki yaitu terbuat dari beton dengan mutu beton K-225 kg/cm 2 , ketebalan 0.5 m, pada program Plaxis 3D Foundation dimodelkan dengan model Cluster , Berikiut ini adalah parameter raft dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Parameter Pelat

## Beban Yang Bekerja
Beban  yan  bekerja  yaitu  25000  kN,  pada  perhitungan  tangki,  beban  yang  akan dimasukkan adalah beban merata terhadap luasan dari raft. sehingga  : Beban = P/A dengan : P = beban terpusat A = luas d
= 20.5 m
Luas   = ¼ π d 2 = ¼ π (20.5) 2 = 330.064 m 2 sehingga,
Beban  = P/A
= 25000/330.064 = 75.7 kN/m 2
Model Analisa

## ISSN 1693-7945
Model yang akan dianalisa adalah model kondisi asli yang selanjutnya disebut tanpa sirtu dapat dilihat pada Gambar 6 dan model penambahan sirtu yang selanjutnya disebut dengan sirtu dapat dilihat pada Gambar 7
Gambar 6. Model Kondisi Tangki tanpa sirtu
Gambar 7. Model Kondisi Tangki dengan sirtu

## Hasil Output
Hasil  output displacment dapat  dilihat  pada Gambar  8 dan Gambar  9 profil displacement tanpa sirtu dan dengan sirtu
Gambar 8. Profil displacement Tanpa Sirtu
Gambar 9. Profil displacement Dengan Sirtu
Jika Gambar 8 dan Gambar 9 dipotong searah sumbu x dan z maka dapat dilihat seperti pada Gambar 10-13
Gambar 10. Profil potongan x-x displacement Tanpa Sirtu Gambar 11 . Profil potongan x-x displacement Dengan Sirtu
Gambar 12. Profil potongan z-z displacement Tanpa Sirtu
Gambar 13. Profil potongan z-z displacement Dengan Sirtu
Berdasarkan gambar diatas, terlihat bahwa tanah sisi kiri pondasi tangki mengalami pergerakan  keatas,  sementara  pada  sisi  kanan,  tanah  mengalami  pergerakan  kebawah untuk kondisi tanpa sirtu. Kondisi yang dialami pada kondisi tanpa sirtu terjadi juga pada kondisi  dengan  sirtu.  Pergerakan  pada  sisi  kiri  (naiknya  permukaan  tanah)  diakibatkan adanya  tekanan  beban  dari  tangki  sementara  pergerakan  seblah  kanan  diakibatkan terseretnya tanah. pada gambar potongan searah sumbu x-x terjadi perbedaan penurunan yang  sangat  signifikan,  perbedaan  penurunan  ini  menyebabkan  terjadinya differential s ettlement , dalam penelitian ini dispalcment yang diambil untuk perhitungan differential settlement adalah potongan x-x. Gambar 14 menjelaskan grafik nilai displacement pada potongan x-x.
Gambar 14. Grafik Settlement potongan x-x -50.00 -40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 15.00 10.00 5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 Set tlem ent [m m ] Koordinat x [m] Tanpa Sirtu Dengan Sirtu L
Dari Gambar  14 ,  dapat  diperoleh  data-data  penurunan  maksimum,  penurunan minimum, serta distorsi kakunya seperti yang terlihat pada Tabel 7 .
Tabel 7. Distorsi Kaku
Berdasarkan Tabel  7 , Perhitungan differential settlement untuk  nilai  distorsi kaku tanpa sirtu maupun dengan sirtu sebesar 0.0026, jika dibandingkan nilai ijin distorsi kaku menurut  Bjerrum,  1963,  dalam  Hary  Christady,  2002,  nilai  batas  dengan  penggulingan (miring) yaitu 1/250 = 0.004, syarat batasan penurunan adalah (1/L) x 14800 = 59.20 mm, L diambil pada titik penurunan paling besar (penurunan max) terhadap titik ujung tangki. Sehingga nilai differential settlement lebih kecil dari nilai syarat batas penggulingan yaitu pada  kondisi  tanpa  sirtu  37.83  mm  <  59.20  mm,  sedangkan  pada  kondisi  dengan  sirtu 39.13  mm  <  59.20  mm,  pada  kedua  kondisi  tersebut differential settlement masih memenuhi syarat.

## KESIMPULAN
Differential settlement yang  terjadi  masih  memenuhi  syarat  pada  kedua  model tersebut, tetapi akibat penambahan sirtu diawah pondasi tangki menyebabkan penurunan maksimum menjadi lebih besar, penurunan ini disebabkan sirtu menjadi beban tambahan.

## DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J. E .1997. Foundation Analysis and Design Fifth Edition . New York: Mc Graw- Hill Companies.
Hardiyatmo, H.C. 2002. Teknik Pondasi 1 Edisi 2 . Yogyakarta: Beta Offset.
Plaxis 3D Foundation. Tutorial Manual version 1.5 .