UNIVERSITAS BINA NUSANTARA ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN MATERIAL GEOTEKSTIL TERHADAP DAYA DUKUNG PONDASI DANGKAL DI ATAS TANAH LEMPUNG

Transkripsi

1 UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Teknik Sipil Skripsi Sarjana Semester Genap Tahun 2007/2008 ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN MATERIAL GEOTEKSTIL TERHADAP DAYA DUKUNG PONDASI DANGKAL DI ATAS TANAH LEMPUNG Gusnellya NIM: Abstrak Analisa teoritis masih relatif jarang dilakukan pada penelitian daya dukung pondasi dangkal pada tanah lempung menggunakan geotekstil sehingga dalam penelitian ini akan dilakukan analisa secara teoritis terhadap pengaruh penggunaan material geotekstil terhadap kapasitas dukung pondasi dangkal di atas tanah lempung. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh dan kontribusi geotekstil terhadap daya dukung pondasi dangkal di atas permukaan tanah lempung dengan pendekatan teoritis berupa perhitungan perbandingan nilai faktor keamanan yang diperoleh dari perhitungan daya dukung pondasi dangkal yang diletakkan di atas tanah lempung tanpa menggunakan geotekstil dengan perhitungan serupa di atas tanah lempung yang dipasang geotekstil. Penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan data-data sekunder antara lain data tanah dasar, data tanah pengganti, data pondasi, pembebanan dan data geotekstil. Kemudian dilakukan korelasi parameter data untuk mendapatkan data-data yang diperlukan dalam proses perhitungan menurut analisa Terzaghi dan dapat di-input ke dalam program Plaxis. Pemodelan dalam program Plaxis dibuat dalam satu geometri untuk masing-masing lebar penggantian tanah dan lebar geotekstil 2 meter, 4 meter dan 6 meter sedangkan untuk posisi geotekstil adalah kelipatan -0,25 meter mencapai -1,75 meter dari permukaan tanah atau sampai nilai faktor keamanannya turun. Kesimpulan diperoleh dengan membandingkan nilai faktor keamanan yang diperoleh dari hasil perhitungan sehingga dapat dilihat pengaruh geotekstil terhadap daya dukung pondasi dangkal di atas tanah lempung. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, penggantian kekuatan tarik geotekstil tidak memberikan hasil yang berarti terhadap kenaikan daya dukung pondasi dangkal. Posisi geotekstil paling efektif untuk lebar penggantian tanah dan pemasangan geotekstil 2 meter dan 4 meter adalah pada pemasangan di kedalaman -1,50 meter dari permukaan tanah. Sedangkan untuk penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 6 meter, posisi yang paling optimal adalah pada kedalaman -0,75 meter dari permukaan tanah. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 4 meter pada parameter kuat geser tanah yang sama memberikan nilai faktor keamanan tertinggi. Dapat disimpulkan bahwa dengan penggunaan geotekstil pada kedalaman dan posisi tertentu dapat diperoleh nilai daya dukung yang lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan tanpa geotekstil. Menurut hasil yang diperoleh maka penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 4 meter pada kedalaman -1,50 meter memberikan hasil paling optimal. Kata Kunci : Daya dukung pondasi dangkal, analisa teoritis, kontribusi geotekstil, perbandingan nilai faktor keamanan. v

2 KATA PENGANTAR Puji syukur yang sebesar-besarnya penulis panjatkan pada Bapa, Putra dan Roh Kudus karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan penelitian ini dengan baik dan tepat waktu. Hormat dan syukur juga penulis haturkan kepada Bunda Kerahiman Ilahi atas bantuan doa dan bimbingan berkatnya. Penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Ir. Andryan Suhendra, MT. selaku dosen pembimbing terutama atas waktu, bimbingan, bantuan, pinjaman buku-buku dan kesabarannya selama penyusunan laporan penelitian ini. Penulis menyadari bahwa begitu banyak bantuan yang diperoleh penulis sejak memulai perencanaan penulisan laporan penelitian sampai akhirnya laporan ini selesai, oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis juga ingin menyampaikan banyak rasa terima kasih kepada: Bapak Prof. Dr. Drs. Gerardus Polla, M.App.Sc selaku Rektor Universitas Bina Nusantara. Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara. Ibu Amelia Makmur, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan Dosen Penguji Ujian Pendadaran juga atas dukungan, kontribusi dan bantuannya. Ibu Yuny Ayu Maharani, ST. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Ibu Godeliva Juliastuti, Ir., MT. selaku Koordinator Mata Kuliah Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Bapak Dr. Ir. Made Suangga, MT. selaku Koordinator Bidang Ilmu Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Bapak Martinus Ferry Haryono, ST., MT. selaku Ketua Penguji Ujian Pendadaran. vi

3 Bapak Irpan Hidayat, ST. selaku Kepala Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Mbak Eko Sri Wahyuni selaku Administrator Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Mbak Eni Kusniawati dan Mbak Fitri selaku Sekretaris Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara. Rachmansyah selaku Kepala Asisten Laboratorium Teknik Sipil dan para asisten Laboratorium Teknik Sipil (terutama Arief Tjandianto dan Hardi) atas bantuan yang diberikan dalam penyusunan laporan penelitian ini. Papi Bong Tjen Fuk dan Mami Aini Surya Mandala yang telah memberikan segalanya, doa, dukungan, cinta kepada penulis dalam studi maupun dalam penyusunan laporan penelitian ini. Soiku Andry Febryan, Cece Desira, Virnellya, dan Merysca untuk dukungan moril yang sangat terasa dan berarti. Pastor Bernard Lam, OFMCap. yang telah memberikan doa dan dukungan selama penulisan laporan skripsi ini. Kopenk dan keluarga (terutama Tante Joan) atas doa, dukungan dan bantuan sepanjang proses penyusunan laporan skripsi ini. Terima Kasih... Teman-teman Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2003 Dita, Frank, Faizal, Oesman, Santo, Arya, Panda, Sulunk, Michael, Bayu, Victor, Ase, Hariyanto, Lambertus, Mas Agung, Aryo, dan Zenryo. Sejak briefing POM BiNusian 2007 (Senin, 11 Agustus 2003 Ruang L2D) sampai selesainya proses kuliah, so this is friends.. Para senior, rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan pengurus HIMTES atas bantuan moril maupun materiil yang diberikan selama penulisan laporan penelitian ini. Hanny Christina dan Robert Sugiarto untuk ilmu yang diberikan dalam membantu proses perampungan laporan penelitian ini. vii

4 Dal, Han, Rin, Vonne, Lie, Nic, Yo. You make me sing, Μερχι.. Achie, Emy, Mpie Ayu, Wendy, Bombom, Mela, Fail, Maman, Ge dan Arini untuk semua tawa yang mencairkan ketegangan penyusunan laporan penelitian ini. Rekan-rekan aktivis UKM dan HMJ, keluarga PARAMABIRA dan KMK terutama para altoers atas dukungan dan doa yang telah diberikan kepada penulis. Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan adanya masukan-masukan yang dapat membantu penyempurnaan laporan ini. Akhir kata semoga laporan ini dapat dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya dan berguna untuk siapa saja yang membutuhkan Jakarta, September 2007 Penulis viii

5 DAFTAR ISI Halaman Cover Depan Halaman Cover Dalam Halaman Persetujuan Hard Cover Halaman Pernyataan Dewan Penguji ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI i ii iii iv v vi ix xii xiii xvi Bab 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Identifikasi Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Lingkup Penelitian Sistematika Penulisan 4 Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA Daya Dukung Tanah Lempung Analisa Prandtl Analisa Terzaghi Analisa Skempton Analisa Meyerhof Analisa Brinch Hansen Analisa Vesic Pondasi Dangkal Pondasi Memanjang Pondasi Telapak 33 ix

6 2.3. Geotextile Aplikasi Geotekstil Sebagai Lapis Perkuatan Metode Elemen Hingga Sistem Koordinat Fungsi Bentuk (Shape Function) Syarat Batas (Boundary Condition) Penyelesaian Persamaan Elemen Hingga Program Plaxis Material Data Geogrid/Geotekstil Dalam Program Plaxis 49 Bab 3 METODOLOGI Teknik Pengumpulan Data Penyelidikan Tanah di Lapangan Pengujian Tanah di Laboratorium Korelasi Antar Parameter Metodologi Penelitian 57 Bab 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengumpulan Data Hasil Perhitungan Hasil Perhitungan Secara Manual Hasil Perhitungan Menurut Program Plaxis Pembahasan Hasil Perbandingan Hasil Perhitungan Secara Manual dengan Hasil Perhitungan Menurut Program Plaxis Pengaruh Kekuatan Tarik Terhadap Daya Dukung Pondasi Dangkal Pengaruh Posisi Geotekstil Terhadap Daya Dukung Pondasi Dangkal Pengaruh Lebar Geotekstil Terhadap Daya Dukung 104 x

7 Pondasi Dangkal Bab 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 107 DAFTAR PUSTAKA 108 RIWAYAT HIDUP 110 xi

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Faktor Daya Dukung Meyerhof 23 Tabel 2.2. Faktor Bentuk Pondasi Meyerhof 24 Tabel 2.3. Faktor Kedalaman Pondasi 24 Tabel 2.4. Faktor Daya Dukung Hansen 26 Tabel 3.1. Pengujian Tanah Laboratorium Secara Umum 52 Tabel 3.2. Fase-fase yang akan dihitung dengan program Plaxis Calculation 74 Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Secara Manual Berdasarkan Metode Terzaghi 86 Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 30 kn/m 88 Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 40 kn/m 92 Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 60 kn/m 96

9 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Bidang Keruntuhan Daya Dukung Pondasi di Permukaan Tanah Menurut Prandtl (1920) 8 Gambar 2.2. Pembebanan Pondasi dan Bentuk Bidang Geser 10 Gambar 2.3. Bentuk Keruntuhan Dalam Analisa Daya Dukung 11 Gambar 2.4. Grafik Hubungan φ dan N γ, N c, N q Menurut Terzaghi (1943) 18 Gambar 2.5. Grafik Faktor Daya Dukung N c Menurut Skempton 20 Gambar 2.6. Faktor-faktor Daya Dukung Meyerhof (1963) 22 Gambar 2.7. Keruntuhan Geser Umum 30 Gambar 2.8. Keruntuhan Geser Lokal 31 Gambar 2.9. Lapis Perkuatan dengan Geotekstil Memotong Garis Keruntuhan 36 Gambar 2.10.(a) Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil Percobaan 40 oleh Guido Gambar 2.10.(b) Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil Percobaan 40 oleh GRI Gambar Keruntuhan Daya Dukung di Atas Lapisan Geotekstil Pertama 41 Gambar Geotekstil Tertarik Keluar Dari Tanah 41 Gambar Keruntuhan yang Menyebabkan Rusak/Putusnya Geotekstil 41 Gambar Deformasi Jangka Panjang yang Berkelanjutan (Rangkak) 42 Gambar Aplikasi Elemen Segitiga dan Segiempat 43 Gambar Diskritisasi untuk Batas Tak Teratur 44 Gambar 2.17.(a) Syarat Batas atau Batasan Benda tanpa batasan 46 Gambar 2.17.(b) Syarat Batas atau Batasan Benda dengan batasan 46 Gambar 3.1. Korelasi antara Parameter c u, IP dan E 54 Gambar 3.2. Korelasi antara Parameter c u dan E 55 Gambar 3.3. Penentuan Nilai E dari Hasil Percobaan Triaksial 56

10 Gambar 3.4. Hubungan antara Indeks Plastisitas dan υ 56 Gambar 3.5. Bagan Alir Penelitian Secara Umum 59 Gambar 3.6. Menu Create/Open Project 60 Gambar 3.7.(a) Menu General Settings Project 61 Gambar 3.7.(b) Menu General Seetings - Dimensions 61 Gambar 3.8. Layar Kerja Program Plaxis Versi Gambar 3.9. Input Geometri 63 Gambar Model yang Telah Diberi Standard Fixities 63 Gambar Menu Material Sets 64 Gambar 3.12.(a) Menu Setting Parameter Soil & Interface Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model 65 Mohr-Coulomb - General Gambar 3.12.(b) Menu Setting Parameter Soil & Interface Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model 65 Mohr-Coulomb Parameters Gambar 3.12.(c) Menu Setting Parameter Soil & Interface Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model 66 Mohr-Coulomb Interfaces Gambar Menu Setting Plates Properties - Pondasi 67 Gambar Menu Setting Geogrid Properties Geotekstil 68 Gambar Generated Mesh View 69 Gambar Menu Penentuan Berat Jenis Air 69 Gambar Tampilan Initial Condition 70 Gambar Pilihan Water Pressure Generation 71 Gambar Pore Pressure View 71 Gambar KO-Procedure 72 Gambar Initial Soil Stresses View 73 Gambar Tampilan Program Plaxis Calculation 74 Gambar Nodal Selection Window 78 Gambar Output Program Plaxis Berupa Extreme Displacement 78 Gambar Bagan Alir Program Plaxis 79

11 100 Gambar 4.1.(a) Pemodelan pada Program Plaxis untuk Lebar Geotekstil 2 meter 84 Gambar 4.1.(b) Pemodelan pada Program Plaxis untuk Lebar Geotekstil 4 meter 84 Gambar 4.1.(c) Pemodelan pada Program Plaxis untuk Lebar Geotekstil 6 meter 85 Gambar 4.2. Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah Dasar φ = 0, c = 5 kn/m 2 Gambar 4.3. Gambar 4.4. Gambar 4.5. Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah 101 Dasar φ = 3, c = 15 kn/m 2 Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah 101 Dasar φ = 5, c = 10 kn/m 2 Grafik Perbandingan FK Untuk Posisi Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 40 kn/m yang Berbeda pada Tanah Dasar φ = 3, 102 c = 15 kn/m 2 Grafik Perbandingan FK Untuk Posisi Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 60 kn/m yang Berbeda Pada Tanah Dasar φ = 1, 103 c = 15 kn/m 2 Grafik Perbandingan FK Untuk Lebar Geotekstil yang Berbeda (Kuat Tarik Batas 30 kn/m) Pada Kedalaman -0,75 m dari Permukaan Tanah pada Tanah Dasar φ = 5, c = 15 kn/m 2 Grafik Perbandingan FK Untuk Lebar Geotekstil yang Berbeda (Kuat Tarik Batas 40 kn/m) Pada Kedalaman -1,25 m dari Permukaan Tanah pada Tanah Dasar φ = 2, c = 10 kn/m

12 DAFTAR NOTASI [B] [C] [N] = Matriks regangan = Matriks konstitutif (properti material) = Fungsi bentuk {X}, {Y} = Koordinat global x-y dari titik nodal {ε} A B = Vektor regangan = Luas pondasi = Lebar atau diameter pondasi (m) B = Lebar efektif pondasi (m) b c, b q, b γ = Faktor-faktor kemiringan dasar c = Kohesi tanah (kn/m 2 ) c a c r, φ r = Adhesi (antara geotekstil dengan tanah) = Parameter kuat geser yang tereduksi c u = Kohesi tak terdrainase (kn/m 2 ) d c, d q, d γ D f E = Faktor kedalaman pondasi = Kedalaman pondasi yang tertanam di dalam tanah (m) = Modulus Young φ = Sudut geser dalam tanah ( ) g c, g q, g γ i c, i q, i γ K pc K pq = Faktor-faktor kemiringan permukaan = Faktor kemiringan beban = Koefisien tekanan tanah pasif akibat kohesi tanah = Koefisien tekanan tanah pasif akibat beban terbagi rata

13 K pγ L = Koefisien tekanan tanah pasif akibat berat tanah = Panjang pondasi (m) L = Panjang efektif pondasi (m) N c N q N γ P = Faktor daya dukung tanah akibat kohesi tanah = Faktor daya dukung tanah akibat beban terbagi rata = Faktor daya dukung tanah akibat berat tanah = Gaya vertikal yang terjadi p = D. γ = Tekanan overburden pada dasar pondasi (kn/m 2 ) o f P p P pc P pq P pγ P u θ = Tekanan pasif total yang bekerja pada bagian AD dan BD = Tahanan tanah pasif dari komponen kohesi c = Tahanan tanah pasif akibat beban terbagi rata di atas dasar pondasi = Tahanan tanah pasif akibat berat tanah = Beban ultimit = Sudut vertikal dari bawah tekanan permukaan P q u = Daya dukung ultimit (kn/m 2 ) Q u = Beban vertikal ultimit, dapat miring dan eksentris (kn) q un = Daya dukung ultimit neto (kn/m 2 ) σ σ n s c, s q, s γ σ h τ υ = Tegangan normal tanah = Tegangan efektif normal pada bidang geser = Faktor bentuk pondasi = Tegangan horisontal pada kedalaman z dan sudut θ = Tahanan geser tanah = Poisson ratio

14 2 W = Berat baji tanah ABD per satuan panjang = 1 4 B γ tan β z = Kedalaman di bawah permukaan dimana σ h dihitung α = Sudut antara bidang DB dan BF = 180 φ β = Sudut antara bidang BD dan BA γ = Berat volume tanah (kn/m 3 ) δ = Sudut gesek (antara geotekstil dengan tanah) Msf = Nilai parameter kuat geser tanah pada setiap tahapan analisis