KONSTRUKSI JALAN TERAPUNG
Di ATAS TANAH LUNAK
Prof. Dr. Ir. JUNI GULTOM, ST., M.TP
Dari Teori ke Praktek
Geofoam Pengganti Timbunan Tanah?
Webinar-48
Universitas Dian Nusantara – Jakarta
15 Februari 2025
01
02
03
04
Latar Belakang
Perumusan Masalah dan Tujuan
Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
KONSTRUKSI JALAN TERAPUNG DI ATAS TANAH LUNAK
05
06
Hasil Penelitian
Kesimpulan
LATAR BELAKANG
LATAR BELAKANG
Perlu inovasi kontruksi untuk meningkatkan daya dukung tanah lunak
Jalan diatas tanah lunak sering bermasalah karena daya dukung tanah lunak yang rendah
Tanah lunak di Indonesia kurang lebih 30 persen dan
sebagian besar sering terendam air ( rawa )
Penggunaan Konstruksi terapung box culvert kombinasi geo-foam sebagai salah satu solusi pilihan
Rumusan Masalah & Tujuan
Rumusan Masalah
Bagaimana Karakteristik dan sifat tanah lunak di lokasi penelitian ?
Berapa Ketebalan minimal geo-foam untuk mampu mendukung beban berat sendiri beton bertulang dan beban hidup diatas tanah lunak terendam air ?
Bagaimana hasil perbandingan metode model skala laboratorium dan permodelan komputasi FEM ?
Tujuan Penelitian
Menganalisis karakteristik sifat fisik dan mekanis dari tanah lunak di lokasi penelitian
Mengkaji ketebalan minimal geo-foam untuk mampu mendukung beban berat sendiri beton bertulang dan beban hidup diatas tanah lunak yang terendam air
Menganalisis perbandingan metode model skala laboratorium dan permodelan komputasi FEM.
MANFAAT PENELITIAN
Secara Teoritis Dapat Menemukan Konstruksi Yang Tepat Guna Spesifik Lokasi Dan Secara Praktis Untuk Mengatasi Persoalan pembangunan jalan di atas tanah lunak
“
“
Lokasi Penelitian
Jalan Tol Semarang-Demak
TINJAUAN PUSTAKA
BAHAN GEO FOAM expanded polystyrene
Geofoam diperkenalkan dalam dunia konstruksi pada tahun 1972 di Norwegia pada pembuatan jalan di tanah yang labil (Poor Soil)
Mengapa harus EPS Geofoam ?
01
02
03
04
Ringan
EPS Geofoam diproduksi dengan density antara 15 – 45 kg/m3. Sebagai perbandingan density tanah: 1000-2000 kg/m3
Kuat
Dengan berbagai density yang bisa dipilih, EPS Geofoam mempunyai nilai ketahanan tekan 1% antara 15-128 kPa (1.5-12,8 ton/m2
Penanganan yang mudah
EPS Geofoam disupply dalam bentuk balok maupun lembaran yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan
Mempersingkat waktu kerja
Geofoam hanya perlu disusun diatas lantai kerja, tanpa perlu pemadatan
Mengapa harus EPS Geofoam ?
05
06
07
08
Penghematan Biaya
EPS Geofoam dapat menghemat biaya pada supporting struktur karena beban yang ringan sehingga tidap perlu struktur penunjang yang besar
Stability
EPS Geofoam yang tepat dianggap sebagai material yang permanen
Insulasi
EPS Geofoam merupakan insulasi panas maupun suara yang sangat baik
Sustainbility
Karenan beban yang ringan, EPS Geofoam tidak membutuhkan delivery dengan truk yang berukuran besar sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar dan memperkecil polusi
ASTM D6817
Physical Property Requirement of EPS Geofoam
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
State Of The Art
TEORI PENDUKUNG
Hukum Archimedes (250 SM)
Hukum gerak dari Isac
Newton (1687)
Karl von Terzaghi pada tahun 1925 "Bapak Mekanika Tanah"
Hain dan Lee 1978 Perhitungan daya dukung tiang rakit
Poulos dan Davis 1980, Estimasi kapasitas beban ultimit dari pondasi
Katzenbach, et al (2000) mendefinisikan pondasi tiang-rakit sebagai jenis pondasi yang bekerja sebagai struktur komposit
01
02
03
04
05
06
PERUMUSAN KONSEP DESAIN PONDASI TIANG RAKIT MENURUT KATZENBACH (2000)
Hukum Archimedes (250 SM)
Hukum gerak dari Isac Newton (1687)
Karl von Terzaghi pada tahun 1925 "Bapak Mekanika Tanah"
Hain dan Lee 1978 Perhitungan daya dukung tiang rakit
Poulos dan Davis 1980, Estimasi kapasitas beban ultimit dari pondasi
Katzenbach, et al (2000) mendefinisikan pondasi tiang-rakit sebagai jenis pondasi yang bekerja sebagai struktur komposit
01
02
03
04
05
06
Penelitian Terdahulu
Penelitian Terdahulu
Three dimensional modeling of laterally loaded pile groups resting in sand
Elhakim, A.F., (2014)
Small-Scale experimental investigation on the behavior of naile slab system in expansive soil.
Willis Diana, (2016)
Effects of Geofoam Panels on Static Behaviour of Cantilever Retaining Wall
Hasanpouri Notash & Dabiri, (2018)
01
02
03
Abhijit Deka (2016)
Analysis of Pile Group under Lateral Load
04
Penelitian Terdahulu
Effects of Geofoam Panels on Static Behavior of Cantilever Retaining Wall
Azzam et.al, (2018)
Mechanical Characterization of Lightweight Foamed Concrete
Kozlowski and Kadela (2018)
Risk of surface blas load on pile foundations
Y.E-H. Ibrahima, M. Nabilb (2019)
05
06
07
Penelitian Terdahulu
Experimental studies of bearing capacity and settlement of foundations on clays under regime block cyclic loading
Ilizar T. Mirsayapov, Hani M. A. Sharaf (2020)
Lateral Soil-Pile Stiffness Subjected to Vertical and Lateral Loading
-
09
10
Optimizing the Unconnected Piled Raft Foundation for Soft Clay Soils: Numerical Study
Walid El Kamash, Hany El Naggar, Marwa Nabil, and Alaa Ata (2020)
08
METODA PENELITIAN
METODA PENELITIAN
Penyelidikan Tanah di Lapangan ( Boring & Sondir)
Uji Laboratorium – Soil Properties
Melakukan uji model di laboratorium
Modeling FEM – Software PLAXIS
Analisa hasil uji dan FEM
Pemodelan Pondasi Tiang Rakit Dengan Geofoam (Modeling)
Geofoam
Geofoam
Beton
Beton
Beton
METODE ANALISA
BAGAN ALIR PENELITIAN
BAGAN ALIR PENELITIAN
BAGAN ALIR PENELITIAN
Skematik Prototipe Penelitian
FOTO BOX EXPERIMEN DI LABORATORIUM DAN GEO-FOAM
Perakitan Tulangan Raft dan Pile
Perakitan Strain Gauge
Pengecoran Pile
Persiapan Prototype Raft Pile Foundation dan Geofoam
Komponen Utama Keseluruhan Elektrikal
HASIL PENELITIAN
Hasil Penelitian
Uji Laboratorium Tanah
Grafik Uji Laboratorium dan Grafik Pemodelan Komputasi FEM
Hubungan ketebalan Geofoam dengan berat sendiri beton
Hubungan penurunan dan daya apung
Grafik Perbandingan Settlement struktur floating dengan matrik model skala Laboratorium vs Pemodelan Komputasi FEM
Deformasi Tanah dan Settlement Hasil Analisi Pemrograman Plaxis
Daya dukung total raft pile foundation dengan geofoam
Novelty
Karakteristik Tanah Lokasi (Demak)
Two Columns Designed
Nilai N-SPT sebesar 1
Menunjukkan bahwa tanah adalah tanah sangat lunak (Soil Mechanics, Lambe & Whitman, from Terzaghi and Peck 1948, Internasional Edition 1969)
Uji Lapangan
Karakteristik Tanah Lokasi (Demak)
Two Columns Designed
Sifat Fisik Uji Lab
Atterberg :
Dari ketiga hasil uji tersebut, karakteristik tanah sample yang digunakan adalah tanah lunak.
Nilai qc di bawah 0,4 Mpa
Didapatkan hasil bahwa :
qc = 4kg/cm2 = 39,2 N/cm2 = 392000 N/m2 = 392 kPa = 0,392 Mpa
Jika mengacu pada Soil Strength Look (2007) nilai qc = 4 kg/cm2 = 0,392 Mpa (Tanah lunak)
Karakteristik Tanah Lokasi (Demak)
Two Columns Designed
Uji Direct Shear Test (DST) :
(Look 2007)
Sifat Mekanis
PENGUJIAN SIFAT-SIFAT MEKANIK
Pengujian Direct Shear Test (DST). masuk dalam kategori tanah berbutir halus dengan hasil test nilai sudut geser sebesar 14,412° dan kohesi sebesar 0,122 kg/cm2
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
Type | Soil Description/ State | Effective Cohesion (Kpa) | Friction Angle (Degrees) |
Cohesive | Soft - Organic | 5 -10 | 10-20 |
| Soft – Non Organic | 10-20 | 15-25 |
| Stiff | 20-50 | 20-30 |
| Hard | 50-100 | 25-30 |
Klasifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Kohesi dan Sudut Geser
Grafik Pemodelan Komputasi FEM
( Beban vs Penurunan)
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
Tebal Geofoam 0,5 m
Tebal Geofoam 0,9 m
Grafik Uji Laboratorium Beban vs Penurunan
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
Tebal Geofoam 0,5 m
Tebal Geofoam 0,9 m
Semakin Tinggi Muka Air semakin Kecil Penurunan
Hubungan ketebalan Geofoam dengan berat sendiri beton
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
Perbandingan Ketebalan Geofoam dengan Berat Sendiri Beton
No | Tebal Geofoam (m) | Gaya Berat Geofoam (N) | Gaya Berat Plat Beton (N) | Gaya Apung (N) | Safety Factor |
Fo = m x g | F1 = p x l x t x g beton x g | F2 = ρ x g x v | SF = F2 / (Fo + F1) | ||
1 | 0 | 0 | 4704 | 0 | 0 |
2 | 0,5 | 140,728 | 4704 | 6860 | 1,4 |
3 | 0,9 | 258,132 | 4704 | 10.780 | 2,1 |
Hubungan ketebalan Geofoam dengan berat sendiri beton
You can simply impress your audience and add a unique zing and appeal to your Presentations.
Your Text Here
Plat Beton Dan Geofoam
Di Atas Tanah Lunak Terendam Air
Ilustrasi Berat Beton dan Tinggi Muka Air dengan SF =1,5
Hubungan penurunan dan daya apung
Reduksi Penurunan Oleh Daya Apung
Hasil Eksperimental Laboratorium
Grafik Perbandingan Settlement struktur floating tanpa Muka Air
Model skala Laboratorium vs Pemodelan Komputasi FEM
Hasil
Grafik Perbandingan Settlement struktur floating dengan Muka Air
di bawah geofoam model skala Laboratorium vs Pemodelan Komputasi
FEM
Hasil
Grafik Perbandingan Settlement struktur floating Muka Air di atas Geofoam model skala Laboratorium vs Pemodelan Komputasi FEM
Hasil
Deformasi Tanah dan Settlement
Hasil Analisi Pemrograman Plaxis
Daya dukung total raft pile foundation dengan geofoam
DAYA DUKUNG TOTAL RAFT PILE FOUNDATION TANPA GEOFOAM , DENGAN GEOFOAM0,5 M DAN GEOFOAM 0,9 M.
Novelty
Variabel Baru ditambahkan pada Konsep design Katzebach 2000
Novelty
Novelty
METODA BIBLIOMETRIK PENELUSURAN KARYA ILMIAH
Vos Viewer, Network Visualization
Vos Viewer, Overlay Visualization
Hain 1978 & Lee 1993, Menghitung daya dukung tiang rakit dengan Metoda Perhitungan Grup Tiang
Kattimani (Kattimani & Shreedhar, 2013), box culvert sangat ekonomis karena kekakuannya dan perilaku monolitik
W El Kamash et al 2020, Penggunaan EPS Geofoam sebagai cushion yg letaknya antara raft dan pile dan sifatnya tdk terkoneksi kaku dengan raft
Novelty
Novelty
Jenis Interaksi pada Pondasi Tiang – Rakit
( Katzenbach, 2000)
Novelty Jenis Pemodelan Interaksi pada Pondasi Tiang Rakit (Gultom, 2021)
Kurva Beban –
Penurunan Tri - Linear untuk Analisis
Preliminari
(Poulos, 2001)
Kurva Eksperimental Beban – Penurunan Tri – Linear (Gultom, 2021)
Novelty (Applied)
Model Laboratorium Raft Pile Foundation
dengan bantalan Geofoam
Aplikasi Konstruksi Jalan Terapung
di Atas Tanah Lunak
Novelty (Applied)
APLIKASI STRUKTUR DI LAPANGAN BOX CULVERT SEBAGAI KONSTRUKSI MENGAPUNG DI ATAS TANAH LUNAK
Kesimpulan
Kesimpulan
Karakteristik sifat tanah lunak di lokasi penelitian jalan tol Semarang – Demak adalah tanah sangat lunak sampai lunak dengan karakteristik tanah lempung, lunak, kohesif, plastisitas tinggi, kadar air tinggi dan sebagian besar terdiri dari butir-butir sangat kecil, gaya geser yang rendah, dan mempunyai daya dukung yang rendah
01
Kesimpulan
Tebal minimal geofoam 0,5m dan muka air setinggi 0,7m dari permukaan tanah dasar, mampu mendukung struktur beton sebesar 4,704 kN dan beban luar sebesar 21,997 kN dengan safety factor 1,5
02
Kesimpulan
Perbandingan model skala laboratorium dan pemodelan komputasi FEM adalah memiliki kencenderungan yang sama bahwa tekanan uplift meningkatkan daya dukung total pile raft foundation-geofoam dengan sebuah persamaan yang diusulkan yaitu :
03
Semakin Tebal Geofoam Dan Semakin Tinggi Muka Air Di Atas Permukaan Tanah Dapat Mereduksi Settlement Dan Menaikkan Safety Factor
“
“
Implikasi Praktis
Implikasi praktis dari hasil penelitian ini yaitu dalam perencanaan pondasi dengan sistem raft pile foundation dengan bantalan cushioned geofoam di daerah tergenang air agar memperhitungkan pengaruh gaya uplift dalam penentuan daya dukung yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
“
“
Implikasi Praktis
Time Table Penelitian
1
2
3
4
250 SM
1687 M
1925/
1943
1978
Hain – Lee�Pile Group
Terzaqhi
Newton
Grafitasi
Archimedes�Eureka
5
1980
Poulos-Davis Rundolph�Trilinier
6
2000
Katzenberg
Interaksi Tiang Rakit
7
2001
Prakoso
Kinerja Raft Pile
Juni Gultom
Floating Construction
2022
8
REKOMENDASI
Untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan raft pile foundation yang terletak di atas geofoam perlu mempertimbangkan gaya horizontal yang bekerja akibat tekanan air yang bekerja dari samping kiri atau kanan
Perlu dipertimbangkan untuk melakukan percobaan lapangan dengan tiang pancang yang panjang nya lebih dari 1 m untuk mempertahankan bekerja nya daya dukung akibat tiang
Dalam aplikasi di lapangan perlu dibuat tambahan bahan untuk menjamin keawetan geofoam
01
02
03
04
Perlu dilakukan pemodelan dengan skala penuh di lapangan, untuk mendapatkan kondisi aktual ketika dilaksanakan dalam kondisi sebenarnya, sehingga data kondisi real dapat diketahui dengan baik.
JURNAL, Prosiding dan HAKI
Aplikasi Geofoam di Indonesia
PEMBUATAN JALAN TOL CISUMDAWU
Pada proyek Jalan Tol Cisumdawu, Geofoam digunakan sebagai pengganti timbunan tanah di beberapa area yang membutuhkan stabilitas dan daya dukung yang tinggi. Salah satu alasan utama penggunaan Geofoam adalah kemampuannya untuk mengurangi beban struktural dan mempercepat proses konstruksi (Suhendra, 2011).
Geofoam juga memiliki manfaat lingkungan yang signifikan. Penggunaan Geofoam dapat mengurangi penggunaan tanah secara berkala, serta mengurangi dampak negatif pada lingkungan seperti erosi tanah dan perubahan aliran air (Zainudin, 2022).
01
02
03
04
Dengan berbagai keunggulan yang dimilikinya, teknologi Geofoam menjadi alternatif yang menarik dalam pembangunan infrastruktur, tidak hanya di Jalan Tol Cisumdawu, tetapi juga dalam proyek-proyek konstruksi lainnya di Indonesia. Dengan perencanaan yang baik dan penggunaan yang tepat, Geofoam dapat menjadi solusi yang berkelanjutan dalam pengembangan infrastruktur negara.
BIODATA
Prof. Dr. Ir. JUNI GULTOM, ST, MTP
PENDIDIKAN FORMAL
1976-1982 SDN NO. 173704 SITAMIANG TAPANULI UTARA
1982-1985 SMP SWASTA BAKTI MULIA TAPANULI UTARA
1985-1988 SMA SWASTA BUDI MULIA PEMATANG SIANTAR
1988-1993 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT (IPK: 2,52)
2000-2002 PROGRAM STUDI MAGISTER PERENCANAAN KOTA DAN DAERAH
UNIVERSITAS GADJAH MADA (IPK: 3,5)
2014-2016 PROGRAM DOKTORAL STUDI ILMU HUKUM
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG (IPK: 3,92)
2017-2022 PROGRAM DOKTORAL STUDI TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG (IPK: 3,72)
2022-2024 PROGRAM DOKTORAL MANAJEMEN STIESIA
2025 CANDIDAT DOKTOR COMPUTER SIENCE UDINUS SEMRANG
PENGALAMAN KARIR
1994 DOSEN TEKNIK SIPIL UNKRIS P. RAYA
1998 PLH KASI PERHUBUNGAN DAN TELEKOMUNIKASI, BAPPEDA KOBAR
1999 KASI PERHUBUNGAN DAN TELEKOMUNIKASI, BAPPEDA KOBAR
2002 KASUBID PERHUBUNGAN DAN TELEKOMUNIKASI, BAPPEDA KOBAR
2007 KABID FISIK DAN PRASARANA, BAPPEDA KOBAR
2007 DOSEN TEKNIK SIPIL UNTAMA
2008 KABID SARANA DAN PRASARANA, BAPPEDA KOBAR
2013 KABID BINA MARGA, DINAS PUPR KOBAR
2019 SEKRETARIS DINAS PUPR KABUPATEN KOTAWARINGIN BARAT
2020 KEPALA DINAS PUPR KABUPATEN KOTAWARINGIN BARAT
2022 Plt. SEKRETARIS DAERAH KABUPATEN KOTAWARINGIN BARAT
2023 Plh. BUPATI KOTAWARINGIN BARAT
2024 DOSEN MAGISTER MANAJEMEN UNISSULA SEMARANG
Apresiasi
dari
Menteri PUPR
Thank you
KONSTRUKSI JALAN TERAPUNG DIATAS TANAH LUNAK