BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Karakteristik Tanah Material Uji Model Pengujian karakteristik fisik dan mekanis tanah dilakukan untuk mengklasifikasi jenis tanah yang digunakan pada penelitian. Berdasarkan hasil pengujian di laboratorium diperoleh data-data karakteristik fisik dan mekanik tanah sebagai berikut : Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pemeriksaan Tanah Jenis Pemeriksaan Hasil Pemeriksaan Tanah Dasar Tanah Timbunan 1. Kadar Air (%) 2. Berat Jenis Spesifik (%) 3. Batas-batas Atterberg Batas Cair (LL) (%) Batas Plastis (PL) (%) Indeks Plastisitas (PI) (%) Batas Susut (SL) (%) 4. Gradasi Butiran Tanah Berbutir Kasar (%) Tanah Berbutir Halus (%) Metode AASHTO Metode USCS A-7-5 OH A-3 SW 5. Kuat tekan bebas (qu) (Kg/cm 2 ) Kompaksi Berat Isi Kering opt. (gr/cm 3 ) Kadar Air Opt. (%) Permeabilitas (cm/s)

2 8. Geser Langsung Kohesi (kg/cm 2 ) Sudut Geser Dalam ( o ) Konsolidasi Koefisien Tekanan (Cc) Koefisien mengembang (Cs) (Sumber : Pengujian di Laboratorium) A. Sifat Fisik dan Teknis Tanah Kadar Air Dari hasil pengujian kadar air sampel tanah, diperoleh kadar air alami/kadar air natural % untuk tanah dasar dan 33.09% untuk tanah timbunan. Berat Jenis Spesifik. Dari hasil pengujian berat jenis spesifik diperoleh nilai berat jenis 2,75 untuk tanah dasar dan 2.66 untuk tanah timbunan. Dari nilai hasil pengujian berat jenis ini dapat diketahui bahwa jenis tanah ini termasuk jenis lempung organik untuk tanah dasar dan pasir untuk tanah timbunan. Batas Batas Atterberg. Batas Cair (Liquid Limit, LL) Dari grafik hubungan jumlah ketukan dan kadar air diperoleh nilai batas cair (LL) = 50,36 % Batas Plastis (Plastic Limit, PL) Dari hasil pengujian batas plastis diperoleh nilai batas plastis (PL) = 37,23%. 80

3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index, PI) Indeks Plastisitas (PI) diperoleh dari selisih antara nilai batas cair dan nilai batas plastis, rumus PI = LL PL. Diperoleh nilai Indeks Plastisitas (PI) = 13,12%. Batas Susut (Shringkage Limit, SL) Dari hasil pengujian batas susut diperoleh nilai batas susut (SL) = 30,86% Analisa Gradasi Butiran. Dari hasil pengujian gradasi yang dilakukan pada tanah dasar dengan analisa saringan diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50% lolos saringan No. 200 yaitu 54,10%. Tanah tersebut merupakan tanah berbutir halus. Hal ini menunjukkan persentase butiran halusnya cukup dominan. Menurut AASHTO tanah ini termasuk dalam tipe A-7-5, jenis tanah berlempung dimana indeks plastisitasnya >11. Peninjauan klasifikasi tanah yang mempunyai ukuran butir lebih kecil dari 0,075 mm, tidak didasarkan secara langsung pada gradasinya sehingga penentuan klasifikasinya lebih didasarkan pada batas-batas Atterbergnya. 81

4 Persen Lolos (%) 100 No Saringan No. 4 No. 10 No. 18 No. 40 No. 100 No. 60 No Diameter Saringan (mm) Gambar 4.1 Grafik Distribusi Butiran Tanah Dasar Dari hasil pengujian gradasi yang dilakukan pada tanah timbunan dengan analisa saringan diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50% tertahan saringan No. 200 yaitu 100%. Tanah tersebut merupakan tanah berbutir kasar. Hal ini menunjukkan persentase butiran kasar penuh. Menurut AASHTO tanah ini termasuk dalam tipe A-3, jenis tanah pasir. Peninjauan klasifikasi tanah yang mempunyai ukuran butir lebih besar dari 0,075 mm, lebih didasarkan secara langsung pada gradasinya sehingga penentuan klasifikasinya lebih didasarkan pada batas-batas Atterbergnya 82

5 Berat Isi Kering (kg/cm3) Persen Lolos, % Nomor Saringan No. 4 No. 10 No. 18 No. 40 No. 60 No. 100 No Diameter, mm Gambar 4.2 Grafik Distribusi Butiran Tanah Timbunan Pemadatan (Kompaksi) Dari hasil pengujian pemadatan standar (proctor test) pada tanah timbunan diperoleh kadar air optimum adalah wopt = 30.97% dan berat isi kering maksimumnya ɣdmaks = 1,43 gr/cm y = x x Kadar Air (%) Gambar 4.3 Grafik Pengujian Kompaksi 83

6 Axial Stress, kg/cm2 Kuat Tekan Bebas Dari hasil pengujian kuat tekan bebas pada tanah yang dijadikan tanah dasar, di peroleh nilai qu = 0,305 kg/cm 2, yang menandakan bahwa tanah lempung tersebut berada pada kondisi konsistensi sedang. Sedangkan dari hasil pengujian kuat tekan bebas pada tanah yang dijadikan tanah timbunan, di peroleh nilai qu = 0,72 kg/cm 2, yang menandakan bahwa tanah lempung tersebut berada pada kondisi konsistensi sedang Axial Stress vs Strain Axial Stress s(kg/cm2) Axial Strees - Strain qu = 0,72 kg/cm Axial Strain, % Axial Strain, e (%) Gambar 4.4 Grafik Tegangan Regangan Permeabilitas Dari hasil pengujian permeabilitas pada tanah dasar diperoleh nilai koefisien rembesan sebesar cm/s yang menjelaskan bahwa tanah tersebut memiliki permeability rendah. 84

7 Tegangan Geser, t (kg/cm 2 ) Konsolidasi Dari hasil pengujian konsolidasi pada tanah dasar diperoleh nilai koefisien tekanan (Cc) sebesar dan koefisien mengembang (Cs) sebesar Geser Langsung Dari hasil pengujian geser langsung pada tanah dasar diperoleh nilai sudut geser dalam (ɸ) = 17,32 dan nilai kohesi (c) = 0,104 kg/cm 2. Sedangkan dari hasil pengujian geser langsung pada tanah timbunan diperoleh nilai sudut geser dalam (ɸ) = 34,31 dan nilai kohesi (c) = 0,008 kg/cm Hubungan Tegangan Geser dan Tegangan Normal q = 17,327 0 y = 0.312x c = kg/cm Tegangan Normal,s (kg/cm 2 ) Gambar 4.5 Grafik Pengujian Geser Langsung 85

8 B. Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) Berdasarkan analisa persentase bagian tanah yang lolos saringan no. 200 diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50% (> 35%) sehingga tanah diklasifikasikan dalam kelompok tanah berlanau atau berlempung (A-4, A-5, A-6, A-7). Berdasarkan batas cair (LL) = 50,36 % dan indeks plastisitasnya (PI) = 13,12%, maka tanah tersebut masuk dalam kelompok A-7-5. Tanah yang masuk kategori A-7-5 termasuk dalam klasifikasi tanah berlempung dimana indeks plastisitasnya (PI) > 11 Gambar 4.6 Grafik Penentuan Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO USCS (Unified Soil Classification System) Dari analisis saringan didapatkan tanah lolos saringan No. 200 lebih dari 50% sehingga masuk ke dalam klasifikasi tanah berbutir halus. dengan batas cair (LL) = 50,36 % dan Indeks Plastisitas (PI) = 86

9 13,12%, maka tanah tergolong dalam klasifikasi MH & OH (lempung organik dengan plastisitas sedang & lanau anorganik atau pasir halus diatomae) Gambar 4.7 Klasifikasi tanah sistem Unified (Hardiyatmo, 2010) 4.2 Karakteristik Material Prefabricated Drain Berdasarkan hasil pengujian permeabilitas prefabricated drain, didapatkan nilai koefisien permeabilitas drain sebesar cm/s. Gambar 4.8 Pengujian Permeabilitas Prefabricated Drain 87

10 4.3 Permodelan Penelitian dengan Program Plaxis v.8 Permodelan yang dilakukan dalam penelitian ini setelah mengetahui karakteristik dari tanah dasar dan tanah timbunan serta material prefabricated drain yang digunakan, selanjutnya dianalisa melalui program PLAXIS v.8. Tujuan dari penganalisa ini adalah untuk mengetahui pengaruh prefabricated drain yang akan diaplikasikan terhadap tanah lempung lunak melalui analisa numerik PLAXIS. Tabel 4.2 Parameter Material Tanah yang digunakan Pada Program Plaxis Parameter Nama Tanah Dasar Tanah Timbunan (Lempung Lunak) (Sirtu) Unit Material Model Model Soft Soil Model Mohr-Coulomb - Type of Material Behavior Type Undrained Drained - Soil Unit Weight Above Phreatic Level γunsat kn/m 3 Soil Unit Weight Below Phreatic Level γsat kn/m 3 Permeability in Horizontal Direction kx m/day Permeability in Vertical Direction ky m/day Young s Modulus Eref kn/m 2 Poisson s Ratio v Coefficient of Compresion Cc Coefficient of Swelling Cs Cohesion cref kn/m 2 Friction angle φ o Dilatancy angle Ѱ o Strength Reduction Factor Interface Rinter

11 Penurunan (m) Adapun tampilan dalam PLAXIS dengan berbagai variasi sebagai berikut : (a) (b) Gambar 4.9 Tampilan Model pada Program Plaxis (a) tanpa perkuatan dan prefabricated drain (b) dengan prefabricated drain Dengan menggunakan program PLAXIS untuk diterapkan pada berbagai variasi, maka perlu diplot hasilnya pada titik-titik acuan pada saaat perhitungan. Adapun hasil dari permodelan tanah pada program PLAXIS adalah Grafik Perbandingan Penurunan vs Waktu Tiap Titik Waktu (Hari) TiTIk A Titik B Titik C Titik D Titik E (a) 89

12 Penurunan (m) Grafik Perbandingan Penurunan vs Waktu Tiap Titik Waktu (Hari) TiTIk A Titik B Titik C Titik D Titik E (b) Gambar 4.10 Grafik Penurunan vs Waktu pada Program Plaxis (a) konvensional. (b) dengan prefabricated drain. Tabel 4.3 Rekapitulasi Parameter Keluaran dari Program Plaxis dengan berbagai variasi model TANPA PERKUATAN TITIK PARAMETER Maks. Penurunan Angka Keamanan Waktu Konsolidasi U= 90% TITIK PARAMETER Maks. Penurunan Angka Keamanan Waktu Konsolidasi U = 90% Unit A B C D E mm Menimbun Tahap Akhir Hari DRAINED Unit A B C D E mm Menimbun Tahap Akhir Hari

13 Penurunan (m) Berdasarkan tabel rekapitulasi parameter keluaran dari PLAXIS, permodelan embankment dengan menggunakan drained menghasilkan penurunan terbesar di setiap titik acuan. Adapun perbandingan parameter keluaran tiap variasi perkuatan dapat dilihat pada gambar dibawah ini Grafik Perbandingan Penurunan vs Waktu Tiap Variasi Konvensional Drained Waktu (Hari) Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Penurunan berbagai Variasi (a) (b) Gambar 4.12 Indikator besaran penurunan pada berbagai variasi, (a) konvensional dan (b) Prefabricated drained 91

14 Penurunan (m) (a) Gambar 4.13 Indikator Kelebihan Tegangan Pori Pada berbagai variasi, (a) konvensional dan (b) Prefabricated drain (b) 0 Grafik Penurunan vs Waktu Pada Variasi Titik Drained Konvensional Jarak (Cm) Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Penurunan vs Jarak Pada Tiap Variasi 92