Artikel Riau Pos 2002-2005

Up Down Construction

Ir.Rony Ardiansyah, MT

Dosen Teknik sipil UIR

Untuk menjawab tantangan kelangkahan lahan, tuntutan adanya area parkir di basement pada Pembangunan gedung-gedung komersial adalah sudah merupakan suatu keharusan. Karena masalah parkir ini juga masalah kunci dalam penetuan sukses atau tidaknya penjualan dan pengoperasian gedung tersebut. Dapat kita lihat pada pembangunan beberapa gedung Mal di kota Pekanbaru, misalnya; Mal Pekanbaru, Mal SKA, ataupun MAL Ciputra yang sedang dalam proses pembangunan basement di jalan Riau, begitu juga pada pembangunan gedung-gedung hotel, rumah sakit modern dan bangunan komersial lainnya.

   Dengan transportasi umum kita yang sangat kurang, kebutuhan akan luas lahan parkir pada kenyataannya telah melampaui ketentuan yang telah disyaratkan di dalam izin mendirikan bangunan. Kekurangan area perkir, seperti jelas kelihatan di area parkir Pekanbaru Fruit Centre , Mega Shoping Centre dan beberapa blok pertokoan di jalan Sudirman Pekanbaru. Hal ini akan berakibat buruk bukan hanya pada gedung itu sendiri, juga berpengaruh buruk pada sistem jaringan jalan, dimana gedung tersebut berada.

Untuk mengatasi masalah parkir, jalan yang ditempuh adalah membangun area parkir, disamping gedung utama, membangun area parkir di atap gedung atau membangun area parkir di basement.

Membangun gedung parkir di lokasi pusat perdagangan adalah tidak feasible, karena harga tanah sudah mahal. Membangun area parkir diatap, mempunyai keuntungan dimana akses bagi toko-toko diatas lebih mudak. Namun terdapat kekurangan, antara lain perlu ramp panjang atau melingkar yang menghabiskan sebagian luas lantai, disamping kurang nyaman bagi pengunjung. Sedangkan di gedung tinggi seperti hotel atau apartemen, adalah tidak mungkin membangun lahan parkir ke atas.

Membangun lantai parkir ke bawah (basement) adalah pilihan yang terbaik, selain memberi akses yang mudah bagi pengunjung. Dengan demikian, bisa menjual lantai basement untuk keperluan komersial (supermarket atau hypermarket). Secara jangka panjang menghemat konsumsi listrik, karena pemakaian AC (dan heater di negara empat musim) akan lebih hemat.

Lantas apa yang menjadi kendala bagi developer tidak membangun parkir di i basement? Selama ini telah menjadi mitos, bahwa membangun i basement itu pasti mahal. Dengan metode konvensional, membangun ke bawah memang mahal, karena diperlukan dinding penahan tanah sementara sheet pile atau soldier pile. Dan yang penting, adalah jadwal pelaksanaan menjadi menjadi lama, karena pelaksanaan bangunan atas harus menunggu bangunan bawah selesai dahulu. Dengan metode up down, seperti yang disampaikan oleh Ir. Ignaltius Chen (majalah konstruksi, 2003), semua mitos ini akan dipatahkan. Membangun ke bawah bisa aman, hemat dan cepat.

Up Down Construction    

            Keistimewaan dari metode up Down Construction, meliputi: pondasi tanpa pile cap, pondasi dengan pembesaran penampang dasar, kolom basement komposit pipa baja beton, penghematan pamakaian turap, dan bisa membangun struktur atas dan bawah secara bersamaan.

            Pondasi tinggal tanpa pile cap, Pile cap berfungsi menyatukan sejumlah tiang pondasi baik, dalam arah vertikal maupun arah horizontal. Di arah vertikal, pile cap menjadi terminal dimana gaya kolom mendistribusikan gaya-gaya ke sejumlah tiang pondasi yang dibawahnya. Agar pembagian gaya beban bisa merata, pile cap harus sangat kaku ataun tebal, di samping tentunya memenuhi syarat kuat geser dan momen lentur.

            Diarah horizontal, pile cap menjadi terminal dimana sejumlah tie beam bertemu, atau menjadi titik simpul di mana gaya geser atau lateral didistribusikan. Jadi selama ini, perencanaan struktur selalu mengikuti jalan pikiran dan kriteria ini dalam merencanakan tiang dan pile cap. Tidak mengherankan ukuran pile cap selalu besar dan tebal. Fungsi pile cap menjadi hilang, apabila kita menggunakan tiang tunggal, karena gaya kolom bisa langsung diteruskan ke bumi.

            Ada beberapa kekurangan dari pondasi kelompok dengan pile cap: Pertama, pemanfaatan kemampuan tiang tidak maksimal, karena terkena sfisiensi kelompok tiang tersebut. Kedua, Agar memenuhi persyaratan efisiensi tiang dan alasan pelaksanaan, jarak antar tiang menjadi menjadi minimal 2,5 kali diameter. Ketentuan ini membuat ukuran dan tebal pile cap menjadi sangat besar. Ketiga, Dengan alasan di atas, waktu pelaksanaan menjadi lama. Tiang bor kelompok tidak bisa dikerjakan secara berurutan karena faktor umur beton, pengecoran pile cap volume besar tidak bisa dilakukan sekaligus jarena faktor temperatur.

            Dapat dilihat, untuk mencapai efisiensi waktu dan biaya, penggunaan tiang tunggal, adalah pilihan yang tepat Inilah salah satu inti pemikiran metode up Down Construction.

Pembesaran Penampang Dasar

            Bagi pondasi tiang bor pendek, tahanan ujung menyumbang bagian terbesar dari total gaya dukung tiang. Sedangkan besaran daya dukung tahanan ujung berbanding kuadrat dengan diameter tiang. Jadi, membesarkan ujung tiang bisa mendapatkan keuntungan, dimana daya dukung tiang meningkat tajam dengan penambahan volume yang sedikit.

            Sebagai contoh, volume tiang berdiameter 2,0 meter, panjang 10 meter adalah 2,5 kali lebih besar dari pada volume tiang bor (diameter 1,0 meter panjang 8,0 meter dan berdiameter 2,0 meter sepanjang 2,0 meter), dengan daya dukung yang sama. Pelaksanaan pembesaran ujung ini, dimungkinkan dengan alat Belling Tool. Yaitu semacam pisau yang berfungsi sebagai mata bor, pisau ini akan membuka sesuai ukuran yang kita inginkan, apabila ditekan selama proses pengeboran.  

            Karena pembesaran dilakukan pada dasar tanah yang berkekutan geser tinggi, umumnya tidak ada kesulitan yang berarti, kecuali lapisan tanah berpasir lepas. Dimana harus dilakukan stabilisasi untuk mencegah dinding lobang bor longsor dengan bentonike atau sejenisnya. Dalam keadaan khusus, dimana ingin menaikan daya dukung tiang lebih tinggi atau kekuatiran pembersihan dasar tiang kurang sempurna, injeksi tekanan tinggi mortar air semen bisa dilakukan dengan pemasangan conduit yang diikatkan ke cage tulangan tiang bor.

Kolom Basement Pipa Baja Komposit

            Kesulitan terbesar pada tiang bor, adalah bahaya longsor sewaktu menembus lpisan pasir. Lapisan tanah yang longsor, akan menutupi lobang bor yang berakibat fatal bagi pekerjaan pondasi. Untuk mengatasi masalah ini, ada dua pilihan metode kerja yang sama-sama memerlukan biaya yang besar, yaitu stabilisasi dengan bentonite atau dengan casing sementara.

            Pemakaian bentonite, bertujuan menaikan berat jenis air tanah di dalam lobang bor untuk memberikan perlawanan terhadap gaya hidrostatis yang timbul dari air tanah, disamping mengisi pori-pori butir pasir agar timbul ikatan antara butir untuk mencegah pelepasan atau longsor. Di dalam praktek, longsor masih terjdi, meskipun sudah memakai stabilisasi bentonite umumnya meningkat menjadi 1,6 kali dari volume dihitung menurut gambar. Jadi, pada kenyataannya sudah terjadi pembesaran tiang sepanjang shaft tiang bor. Biaya bentonite pun cukup mahal.

            Pemakaian pipa casing baja sementara, terdapat kendala dimana pada lokasi tanah berpasir, pencabutan kembali casing harus menunggu alat vibro yang sangat mengganggu lingkungan (getar dan bising), dengan kapasitas crene yang umumnya dipakai saat ini, panjang casing sementara hanya bisa maksimal 15 meter pada tanah berbutir halus dan 10 meter pada tanah pasir.

Pemakaian casing permanen pada tiang bor, akan memberi keuntungan selain menjamin kualitas beton. Karena air tanah terisolas. Juga mencegah kemungkinan longsor yang membahayakan pekerjaan tiang bor, menghemat volume beton akibat pembengkakan lobang tiang karena dinding bor terkelupas. Pemakaian casing  pipa baja permanen pada tiang bor yang berfungsi sebagai kolom di basement, memberi keuntungan menaikan kapasitas dan daktilitas pipa baja beton komposit. Beton bertulang yang terkekang, memberikan kapasitas hancur yangjauh di atas beton bertulang biasa. Sudah banyak struktur komposit demikian digunakan di jembatan busur bentang (100-200 meter) dengan alasan yang sama.Dari segi ketahanan terhadap beban-beban sementara (gempa maupun explosif), struktur komposit demikian jelas jauh lebih baik, karena tahanan gaya geser dan daktilitas yang tinggi.

Di dalam metode up Down Construction, pipa komposit ini selain sebagai pondasi, juga berfungsi sebagai kolom di lantai basement. Untuk menampung kolom-kolom lantai atas yang berbentuk persegi, ukuran kolom komposit ini umumnya menjadi oversize, dengan demikian persyaratan balok lemah kolom kuat yang diharuskan di dalam peraturan gempa pasti terpenuhi.

Pemakaian casing pipa baja permanen sekaligus mengatasi kesulitan pengeboran dan pengecoran, berguna sebagai struktur kolom yang memikul beban aksial besar. Dari segi biaya, biaya pemakaian pipa baja akan terkompensasi dengan biaya bentonite serta overbreak dari volume beton tiang. Dengan kolom komposit ini, kontraktor struktur atas bisa melanjutkan pekerjaan  tanpa harus menunggu pekerjaan basement selesai.***

Pada minggu yang lalu kita telah melihat bagaimana pemakaian casing permanen pada tiang bor dan kolom basement baja komposit. Pada kesempatan ini kita kembali bersama Ir. Ignatius Chen (majalah konstruksi, 2003) melihat apa saja kelebihan dan metode Up Down Construction , antara lain sebagai berikut ;

Penghematan Pemakaian Sheet Pile atau Turap

            Cara konvensional membangun basement adalah membuat DPT (dinding penahan tanah) sementara di sekeliling basement sebelum galian dimulai. DPT sementara bisa berupa soldier pile (tiang bor yang berdiri berjajar), turap beton atau baja atau diaphragm wall. Tergantung pada kedalaman basement, turap bisa berdiri sebagai kantilever bebas pada galian yang tidak terlalu dalam atau diikatkan dengan angkur tanah atau memakai shoring beam untuk melawan gaya aktif tanah pada galian yang dalam.

            Struktur kantilever, adalah struktur yang sangat tidak efisien, karena besarnya momen berbanding kuadrat dengan panjang kantilever. Ditambah panjang jepitan yang disyaratkan agar tulangan tidak berputar sudut di dasar, biaya dan waktu bagi turap biasanya sangat besar terutama turap beton tiang bor. Membuat shoring beam sementara, bertujuan mengurangi momen pada turap. Namun perlu tambahan biaya untuk struktur shoring beam dan kolom yang tidak sedikit.

            Dalam metode Up Down Construction, diupayakan pembuatan dinding basement permanen tanpa turap sementara, dibangun mulai dari atas turun ke bawah dan penggunaan shoring beam yang berfungsi ganda sebagai shoring beam maupun balok lantai basement. Di tanah berbutiran halus (clay, silty clay, silt, clayey silt, sandy clay) yang berkekuatan geser sedang, pelaksanaan besement metode Up Down Construction tanpa turap sama sekali dimungkinkan.

            Dalam hal penerapan metode metode Up Down Construction, Ignatius memberi contoh pada proyek Bandung Electronic Centre (35.000.m2) dan proyek Pasar Baru Bandung (100.000.m2). Keduanya terletak di Bandung, dengan masing-masing tiga dan dua lapis basement yang dirancangnya pada tahun 2001 dan 2002, kedua proyek tersebut diselesaikan oleh oleh kontraktor PT Pembangunan Perumahan (persero), dengan waktu kurang dari 10 bulan.

            Ditanah berbutir halus yang berkekuatan geser kecil atau tanah berbutir lepas, penggunaan turap terbatas atau soil nailling mungkin diperukan. Pemakaian turap disini, bisa sangat efisien bahkan sekaligus berfungsi sebagai dinding basement permanen apabila dirancang dan dikerjakan dengan baik. Turap bisa efisien karena struktur turap disini bukan  berupa kantilever bebas lagi, tetapi mendapat tumpuan dari balok basement.

Bisa Membangun Bersama

            Selain mengupayakan penghematan biaya bangunan di bangunan sub struktur (tiang bor, turap dan pile cap), penghematan waktu pembangunan sebuah proyek, adalah inti dari pemikiran metode Up Down Construction.

            Pada cara pembangunan konvensional, pembangunan struktur atas baru bisa dimulai apabila struktur bawah telah diselesaikan. Urutan pekerjaan turap, galian basement, pondasi, pile cap selalu harus diikuti. Untuk proyek seluas 50.000.m2, waktu yang diperlukan di bangunan bawah saja bisa 4-5 tahun.

            Dengan metode Up Down Construction, mata rantai yang disebutkan di atas bisa dipotong, pembangunan bisa paralel dua medan sekaligus, ke atas dan ke bawah. Dengan selesainya pembuatan tiang komposit, kontraktor sudah bisa mulai menyambung tulangan kolom ke atas untuk mendapatkan satu lantai dasar yang berfungsi sebagai pijakan bagi pekerjaan lantai atas berikutnya. Pada waktu yang bersamaan galian dan pekerjaan basement dilanjutkan terus.

            Dengan demikian pekerjaan digarap di dua medan sekaligus, atas dan bawah. Waktu yang dibrikan kepada kontraktor atas pun sangat wajar, jadi percepatan pembangunan terjadi karena pekerjaan atas tidak perlu menunggu pekerjaan bawah selesai terlebih dahulu. Tinggal bagaimana kontraktor mengatur sumber daya manusia dan material saja.

Struktur Kolom Bsement Lebih Kuat.

            Dengan kolom terkekang pipa baja (concrete filled tube), tegangan tekan hancur dari beton meningkat (sistembeton terkekang banyak dipakai untuk jembatan busur dengan bentang panjang). Jadi, sistem ini menguntungkan kolom sebagai elemen struktur pemikul beban aksial besar. Daya tahan trhadap bahan ledakan pun jauh di atas beton biasa.

            Dari segi ketahanan terhadap gempa. Gaya geser terbesar terjadi di kolom-kolom basement pada saat gempa, selanjutnya gaya geser tersebut disalurkan ke pondasi dan terjadi interaksi yang sangat kompleks antara pondasi dengan tanah, berakhir dengan penyaluran energi ke bumi (apabila struktur kuat melewati proses ini).

            Dari berbagai kasus kegagalan gedung pada waktu gempa, satu gejala yang sangat menonjol, adalah terjadi dimana kolom (terutama kolom sudut) gagal, karena beton yang membungkus besi beton lepas. Kegagalan demikian, adalah kegagalan geser karena kolom kurang daktail. Gaya geser gempa bolak-balik meluluhkan ikatan antara agregat beton, ditambah gaya aksial yang besar, kolom niscaya hancur dengan pola, dimana tulangan melengkung keluar. Pemakaian pipa baja membuat kolom sangat daktail selain efek pengekangan.

            Pada sistem konvensional, sering perbedaan kekakuan antara kolom dengan pile cap sangat besar, sehingga konsentrasi gaya geser maupun aksial terdapat di bidang kontak pile cap dengan kolom. Jadi perlu tie beam yang sangat kaku untuk menetralisir masalah ini. Beda halnya di metode Up Down Construction, gaya geser akan terdistribusi sepanjang pipa yang tertanam, kemampuan memikul dan mendistribusi gaya geser dengan demikian akan lebih baik, persyaratan tie beam menjadi lebih ringan karenanya.

            Dengan pertimbangan penampang kolom atas harus tercakup di dalam diameter pipa atau kolom bawah, umumnya terjadi oversize pada kolom pipa baja, baik dimensi maupun persentase baja. Dengan ketebalan 10 mm saja, maka dengan mudah bobot 6 persen perbandingan luas baja dan luas beton bisa dicapai. Dengan asumsi ukuran kolom atas 75 cm x 75 cm, diameter pipa kolom bawah yang diperlukan sekitar 90 cm. Dengan balok baja sebagai pemikul pelat lantai, sudah pasti persyaratan kolom kuat balok lemah mudah tercapai.