PENGGUNAAN GEOTEXTIL SEBAGAI ALTERNATIF PERBAIKAN TANAH TERHADAP PENURUNAN PONDASI DANGKAL

Transkripsi

1 PENGGUNAAN GEOTEXTIL SEBAGAI ALTERNATIF PERBAIKAN TANAH TERHADAP PENURUNAN PONDASI DANGKAL Yulvi Zaika, Budi Agus Kombino Jurusan Teknik Siil, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Malang Jl. MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia cicizaika@yahoo.com ABSTRAK Proses enurunan ondasi diakibatkan oleh terkomresinya laisan tanah di bawah ondasi akibat beban struktur. Pada enelitian ini dilakukan erhitungan engaruh emasangan erkuatan ada enurunan ondasi dangkal ada tanah lunak di kawasan Aie Pacah Padang. Analisa erkuatan dilakukan ada tanah lemung lunak dan tanah timbunan asir yang diberi erkuatan 1,2,3 dan 4 lais. Dari hasil yang didaatkan, tanah lemung lunak yang dibebani dengan ondasi mengalami enurunan yang lebih besar dari enurunan izin Pemasangan 2 lais erkuatan memberikan hasil otimum ada tanah lemung yaitu dengan engurangan enurunan sebesar %. Kata kunci: enurunan, erkuatan, ondasi dangkal PENDAHULUAN Kota Padang meruakan salah satu kota di Indonesia yang sedang berkembang. Dengan ertumbuhan itu, tentu juga akan berengaruh terhada ertumbuhan jumlah bangunannya, seerti erumahan dan ertokoan. Pertokoan (rumah toko) dan rumah meruakan tie bangunan kecil yang struktur ondasinya biasa menggunakan ondasi dangkal karena aling ekonomis. Salah satu kendala ondasi jenis ini adalah rentan terhada enurunan berlebih (excessive settlement), terutama jika ondasi terletak di atas deosit lemung yang komresibel. Proses enurunan ondasi diakibatkan oleh terkomresinya laisan tanah di bawah ondasi akibat beban struktur. Selama ini telah banyak metode yang digunakan untuk meningkatkan kaasitas daya dukung tanah seerti emamatan, re loading, enggunaan geotekstil, dan lainnya TUJUAN Adaun tujuan dari enelitian ini adalah menghitung engaruh emasangan erkuatan ada enurunan ondasi dangkal ada tanah lunak di kawasan Aie Pacah Padang. TINJAUAN PUSTAKA Penurunan Pondasi Dangkal Jika laisan tanah dibebani, maka tanah akan mengalami regangan atau enurunan (settlement). Regangan yang terjadi dalam tanah ini disebabkan oleh berubahnya susunan tanah mauun oleh engurangan rongga ori/air di dalam tanah tersebut. Jumlah dari regangan seanjang kedalaman laisan meruakan enurunan total tanah. Penurunan akibat beban adalah jumlah total dari enurunan segera dan enurunan konsolidasi. Penurunan segera dan konsolidasi terjadi hamir bersamaan ada tanah berbutir kasar. Penurunan konsolidasi (consolidation settlement) terjadi ada tanah berbutir halus memerlukan waktu, yang lama. Dengan : S : enurunan total Se : enurunan segera/ elastis Sc : enurunan akibat konsolidasi rimer JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

2 Ss : enurunan konsolidasi sekunder Penurunan ini dikontribusikan oleh sifat elastik tanah dan terjadi segera setelah laisan tanah menerima beban. Secara analitis enurunan segera daat dihitung dengan ersamaan berikut (Janbu, Bjerum,dan Kjaernsli, 1956) mm 1 oqnb Se= E Penurunan konsolidasi terjadi akibat keluarnya sebagian kandungan air dari laisan tanah sehingga tanah menjadi lebih mamat. Penurunan konsolidasi ini terjadi dalam rentang waktu yang lebih lama dan jauh lebih besar dibanding enurunan segera. Penuruan Konsolidasi Primer atau konsolidasi hidrodinamis, yaitu enurunan yang diengaruhi oleh keceatan aliran air yang meninggalkan tanah akibat adanya tambahan tekanan. Proses konsolidasi rimer sangat diengaruhi oleh sifat tanah, seerti: ermeabilitas, kornresibilitas, angka ori, bentuk geometri tanah termasuk tebal laisan mamat, engembangan arah horisontal dari zona mamat, dan batas laisan lolos air, di mana air keluar menuju laisan yang lolos air ini. Hc log Po +D Sc= Cc P 1+ e Po 0 dengan: Po = tegangan efektif tanah akibat berat sendiri D P = enambahan tegangan Cc = koefisien komresibilitas dan e 0 = adalah angka ori asli. Untuk tanah overconsolidated clay, menghitung besarnya enurunan konsolidasi adalah sebagai berikut : Hc Pc Hc Po+DP Sc, ov= Cs log + Cc log 1+ e0 Po 1+ e0 Po dengan : Cs= swelling index Pc= tegangan ra konsolidasi Perhitungan enurunan konsolidasi sekunder ditentukan dari grafik hubungan angka ori dan waktu. Persamaan untuk menghitung enurunan ini adalah : Hc t +Dt Sc2 = C2nd log 1+ e t dengan: C 2nd =indek kemamatan sekunder Hc =tebal laisan tanah terkonsolidasi t =waktu yang dierlukan untuk konsolidasi rimer D t = tambahan waktu untuk roses konsolidasi sekunder e = angka ori akhir ada konsolidasi rimer De C2nd = log( t +Dt) - log( t ) Perkuatan Geotextile Perkuatan tanah didefinisikan sebagai suatu inklusi (emasukan/ enggabungan) elemen-elemen enahan ke dalam massa tanah yang bertujuan untuk menaikkan erilaku mekanis massa tanah. Perkuatan tanah telah banyak diakai sejak 20 tahun ini karena secara teknis menarik dan efektif dalam emakaian biaya. Manfaat erkuatan tanah ini adalah lebih nyata ada laangan dimana kondisi tanah ondasinya jelek dan areanya marginal, sehingga aabila digunakan teknik erbaikan tanah yang lainnya umumnya akan lebih mahal. Pada dasarnya, sistem erkuatan tanah terdiri atas tiga komonen utama yaitu : 1. Perkuatan (erkuatan) 2. Backfill (timbunan) 3. Facing element. Sebagian besar dari erkuatan yang sekarang ini diakai umumnya adalah inextensible dimana erkuatan ini runtuh (ruture) ada regangan yang jauh lebih rendah dari yang dierlukan untuk menyebabkan kehancuran tanah, JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

3 terkecuali beberaa macam geotextile yang extensible yang runtuh ada large deformation. Karena erkuatan yang extensible umumnya memiliki modulus elastisitas yang lebih rendah dari yang inextensible, sehingga dierlukan regangan tanah yang lebih besar untuk memobilisasi efek erkuatan. Perkuatan dengan modulus yang tinggi akan menahan deformasi tanah dalam arah yang sejajar dengan sehingga terdaat anisotroic cohesion atau bertambahnya confining ressure ada bidang yang tegak lurus dengan erkuatan. Transfer beban antara tanah dan erkuatan bekerja melalui dua mekanisme dasar, yaitu tahanan friksi dan tahanan asif (bearing caacity). Kedua mekanisme ini bekerja secara bersama sehingga menghasilkan material komosit yang koheren dan lebih stabil. Pada umumya enggunaan geotextile dalam alikasi geoteknik memiliki salah satu dari kelima fungsi berikut : a. Searasi (searation) b. Filtrasi (filtration) c. Drainase (drainage) d. Perkuatan (reinforcement) Manfaat erkuatan dengan geotextile adalah menyediakan stabilitas kekuatan tanah samai suatu waktu dimana tanah lunak di bawah timbunan mengalami konsolidasi (dan meningkatnya kekuatan geser tanah) samai memunyai cuku kekuatan untuk menahan beban timbunan di atasnya. Kriteria Disain Dalam mendesain tanah timbunan yang dierkuat dengan geotextile terdaat beberaa kriteria erancangan, meliuti : daya dukung tanah dalam menerima beban timbunan, stabilitas tanah timbunan terhada kelongsoran (general stability), anjang enyaluran geotextile (anchorage length), kemamuan tanah timbunan dalam menahan gaya lateral tanah timbunan (lateral sreading) dan deformasi. a. Bearing Caacity Tanah dasar timbunan harus mamu mendukung beban timbunan. Dengan mengetahui daya dukung tanah dasar, daat diketahui aakah tanah dasar tersebut memerlukan erbaikan untuk meningkatkan daya dukungnya atau cuku mamu menahan beban timbunan. b. Stabilitas tanah timbunan terhada kelongsoran Tanah timbunan harus cuku stabil terhada kelongsoran. Aabila tanah timbunan setelah dianalisis ternyata tidak stabil (longsor), maka erlu dierkuat dengan geotextile. Untuk erkuatan dengan geotextile, besarnya kekuatan tarik (tensile strength) geotextile harus cuku kuat menahan longsor dengan suatu faktor keamanan yang disyaratkan. c. Stabilitas terhada gaya lateral Sudut friksi materi geotextile harus mamu menahan gaya lateral dari tanah isian timbunan. Besarnya sudut friksi geotextile ini diketahui aabila besarnya gaya gesek yang harus ditahan oleh geotextile diketahui. d. Panjang enyaluran (anchorage length) Panjang enyaluran harus cuku anjang, sehingga gaya gesek yang dihasilkan mamu menahan gaya yang bekerja ada geotextile akibat menahan kelongsoran yang termobilisasi. Aabila anjang enyaluran tidak cuku sehingga gaya gesek untuk menahan gaya geotextile tidak cuku, maka geotextile akan tertarik keluar (ull out) mengikuti bidang longsor yang terjadi. e. Deformation Harus dierhitungkan besarnya regangan maksimum yang terjadi ada geotextile sehingga cuku mamu menahan besarnya deformasi yang terjadi akibat enurunan tanah dasar. JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

4 Perhitungan Sudut Friksi Geotextile Sudut friksi dari geotextile harus mamu memberikan gaya gesek yang dierlukan untuk menahan tekanan aktif lateral tanah timbunan. Perhitungan sudut friksi geotextile diberikan oleh ersamaan berikut : Pa= t. L Pa= ( s.tan d ) L v g a = (0.5g tan d ) H K H L Ka tand req = H L dengan : δ reg = Sudut friksi geotextile yang dibutuhkan H = Tinggi timbunan Ka = Koefisien tekanan aktif tanah = tan 2 (45 φ / 2) L = Panjang geotextile φ = Sudut geser tanah timbunan Perhitungan Panjang Penyaluran Geotextile Besarnya anjang enyaluran geotextile harus mamu menahan gaya geotextile yang bekerja. Prinsinya adalah besarnya gaya friksi antara tanah dan geotextile di seanjang enyaluran geotextile yang tidak berada dalam bidang longsor, harus mamu menahan gaya geotextile yang bekerja menahan kelongsoran. Perhitungan anjang enyaluran ini diformulasikan oleh ersamaan sebagai berikut : T = 2t L= 2( c + s tan d ) L L act a v req Tact = 2( c + s tan d ) L reg a v Tact = 2. E( c+ s tan f) dengan: L req =Panjang enyaluran di belakang bidang longsor T act = Tegangan actual yang bekerja ada geotextile c = Kohesi tanah v ca = Adhesi tanah tanah geotextile φ = Sudut friksi tanah δ = Sudut friksi tanah geotextile σv = Tegangan tanah γ = Berat jenis tanah timbunan H = Tinggi timbunan E = Efisiensi geotextile ke tanah = Pelengkungan Geotextile Akibat enurunan yang terjadi akibat beban tanah timbunan, materi geotextile akan mengalami elengkungan, sehingga menyebabkan terjadi regangan ada geotextile. Regangan yang terjadi harus lebih kecil dari regangan maksimum yang mamu ditahan geotextile. Ukuran yang digunakan untuk menentukan kemamuan geotextile mengalami regangan akibat tegangan yang bekerja adalah modulus elastisitas geotextile. Besarnya modulus elastisitas geotextile tergantung dari jenis dan sesifikasi geotextile yang diberikan oleh abrik embuatnya Mekanisme Transfer Beban Menurut Mitchell dan Villet (1987), dalam suatu erkuatan tanah kombinasi antara material tanah dan erkuatan harus sedemikian rua sehingga interaksi antara keduanya menghasilkan material komosit yang erilakunya jauh lebih baik. Tanah yang umumnya memiliki kekuatan tekan yang baik dan kemamuan tarik yang sangat lemah daat dierbaiki erilakunya dengan menambahkan erkuatan yang memiliki kekuatan tarik. Kerjasama kedua material ini daat menghasilkan material koheren dan memerbaiki erilaku teknis tanah asli. Perbaikan erilaku teknis tanah asli ini terjadi karena adanya transfer beban antara erkuatan dan tanah. Mitchell dan Villet (1987) selanjutnya membagi erkuatan kedalam dua golongan, yaitu extensible (daat memanjang) dan inextensible (tidak daat memanjang). Pada dasarnya, hamir JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

5 semua material erkuatan adalah inextensible kecuali geotextile. Oleh karena mareial erkuatan ini memunyai modulus yang jauh lebih tinggi dibanding tanah, maka mamu menahan deformasi tanah dalam arah sejajar erkuatan. Sehingga keberadaan erkuatan ini daat diangga menaikkan kohesi tanah atau menambah confining ressure. Transfer tegangan antara tanah dan erkuatan daat terjadi melalui dua mekanisme, yaitu tahanan friksi dan tahanan asif. Umumnya kedua mekanisme transfer beban ini bekerja bersama secara aktif. Perkuatan yang tergolong kedalam kategori friksi antara lainnya adalah : 1. Reinforced Earth 2. Plastic Stri 3. Geotextile bertambah. Sedangkan menurut Bassett dan Last, adanya erkuatan dalam matriks tanah memerkecil deformasi massa tanah dalam arah erkuatan, sehingga menambah confining ressure dan menaikkan kekuatan geser. Pada confining ressure yang rendah, keruntuhan sistim komosit terjadi akibat sli atau tercabutnya erkuatan dari massa tanah. Pada kondisi dengan confining ressure yang rendah ini, maka kenaikan kekuatan tanah komosit akan roorsional dengan kenaikan confining ressure sebagaimana terlihat dalam Gambar 2 Sedangkan ada confining ressure yang tinggi, keruntuhan sistim komosit terjadi akibat atah atau utusnya erkuatan. Pada kondisi dengan confining ressure tinggi ini, kenaikan kekuatan tanah komosit besarnya adalah konstan dan tidak ditentukan oleh besarnya kenaikan confining ressure Gambar 1. Sistem Perkuatan Dengan Transfer Beban Friksi Meskiun demikian, hanya geotektillah yang bidang ermukaannya halus. Sehingga hanya geotextile sajalah yang transfer bebannya terjadi melalui friksi murni. Oleh karena sistim erkuatan yang lainnya tidak memunyai ermukaaan yang rata dan halus, maka koefisien friksinya didaat dari engukuran langsung. Perilaku Material Komosit Tanah Dan Perkuatan Menurut Schlosser dan Vidal, adanya kemamuan erkuatan yang mamu menahan tarik dan adanya transfer beban antara erkuatan dengan tanah menyebabkan tanah memiliki aarent cohession dan kuat gesernya Gambar 2. Pengaruh Perkuatan Dan Confining Pressure Terhada Kekuatan Tanah Komosit (Mitchell And Villet, 1987 Hubungan Beban Ultimit (Daya Dukung) dengan Penurunan Gambar 3 dan 4 menunjukkan hasil enelitian laboratorium yang menggambarkan hubungan antara beban dan ratio enurunan (settlement ratio). Dari enelitian tersebut terlihat bahwa eningkatan beban memunyai engaruh yang besar deformasi yang terjadi. JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

6 Penelitian dilakukan menggunakan woven silt-film geotextile ada tanah jenis tanah lemung lunak (soft saturated clay) dan asir, dengan sasi 3.75 cm, menggunakan 15 cm ondasi lingkaran dan menggunakan N-lais geotextile. Untuk menunjukkan besarnya engaruh erbaikan daya dukung tanah dengan menggunakan geotextile daat dinyatakan dalam rasio kaasitas daya dukung tanah atau BCR (The Bearing Caacity Ratio). q BCR= q 0 dengan : q = daya dukung dari tanah dengan menggunakan geotextile qo = daya dukung tanah tana menggunakan geotextile Gambar 3. Grafik Settlement Ratio Dan Bearing Caacity Tanah Lemung (Barrow,D.1991) Gambar 4. Grafik Settlement Ratio Dan Bearing Caacity Tanah Pasir,Goido Dkk (1985) METODE Data Proyek Aie Pacah Padang Analisis dilakukan ada tanah lunak dimana tanah terdiri dari satu lais (diasumsikan homogen). Data tanah yang akan diuji adalah sebagai berikut Data-data arameter tanah asli : γ sat = 13,72 kn/m 3 c = 8,3 kn/m 2 Cv = 3,5 x 10-4 cm 2 /dt Angka ori (e 0 ) = 2.98 Indeks emamatan (Cc) = 0,75 Koefisien ermeabilitas (k x = k y ) = 1,26 x 10-5 m/hari Modulus Elastisitas tanah (E) = 2000 kn/m 2 Angka oisson s = 0,25 Sudut geser (f) = 17 o HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 5. Pondasi Dangkal JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

7 dengan : B = 2 m Df = 2 m z1 = 1/3 H m z2 = 2/3 H m z3 = H m H =1,352 m, dimana nilai H adalah kedalaman bidang runtuh dibawah ondasi Perhitungan daya dukung dilakukan dengan erhitungan gaya akibat gaya dalam dan gaya luar yang bekerja. Qult = 33.1 kn/m2. Tabel 1. Penurunan segera ada lemung tana dan dengan geotektile Penurunan Segera Tana dan dengan Geotektil untuk tanah lemung lunak. Berdasarkan Gambar 3 Grafik settlement ratio dan bearing caacity (Barrow, D.1991) enurunan segera yang terjadi untuk daya dukung ondasi adalah: kn q= 33.1, adalah daya dukung 2 m tanah lemung lunak Konversi satuan 1 ki = kn kn 1 2 m ki = ft kn ki 33.1 = m ft Tana menggunakan geotektil maka N = 0 Se B = Se0 = B, B = 2 meter Se0 = meter Penurunan Segera dengan menggunakan 1 lais Geotektile N = 1 Se B = Se1 = B, Se1 = meter Gambar 6. Pengaruh enurunan segera ada lemung lunak dengan dan tana geotektil Penurunan Total Tanah Pasir Dengan besar beban yang sama dengan beban yang diberikan ada tanah lemung, berdasarkan Gambar 4 Grafik settlement ratio dan bearing caacity tanah asir, Goido dkk (1985) didaatkan enurunan segera sebagai berikut : Tabel 2. Penurunan total ada tanah asir tana dan dengan geotextile dengan Q=0.695ki/ft 2 No N (lais) Se B Se (m) JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN

8 KESIMPULAN Gambar 7. Pengaruh enurunan total ada tanah asir dengan dan tana geotextile dengan Q=0.695ki/ft 2 Sedangkan enurunan total ada tanah asir tana dan dengan geotextile dengan Q = 1,25 ki/ft 2 dijabarkan dalam tabel dan gambar berikut. Tabel 3. Penurunan total ada tanah asir tana dan dengan geotextile dengan Q=1.25ki/ft 2 %.enurunan N Se No Se (m) (lais) B Gambar 8. Pengaruh enurunan total ada tanah asir dengan dan tana geotextile dengan Q=1.295ki/ft 2 1. Sebelum diberi erkuatan, besar enurunan yang terjadi ada laisan tanah lunak melewati batas enurunan izin sehingga erlu diberikan erlakuan khusus agar daat memikul beban sesuai dengan yang kita rencanakan. 2. Memberikan erkuatan ada tanah lemung terbukti daat mengurangi enurunan ada tanah 3. Dalam kasus tanah di Aie Pacah ini, direkomendasikan menggunakan 2 lais geotextile 4. Penurunan segera yang terjadi ada tanah lemung ada beban tertentu akan selalu menghasilkan enurunan yang lebih kecil untuk tanah yang menggunakan geotextile. 5. Penggunaan geotektile ada asir ada beban yang lebih kecil dari 1 ki/ft 2 akan memberikan enuruan yang lebih kecil tana geotextile dibanding menggunakan geotextile. Ini terjadi karena asir sudah memberikan kontribusi terhada kekuatan tanah. Sehingga geotextile tidak berfungsi. 6. Untuk beban yang lebih besar dari 1 ki/ft 2 ada tanah asir, geotextile berfungsi sebagaimana mestinya. DAFTAR PUSTAKA Das, Braja M, 1999, Shallow Foundation: Bearing Caacity and Settlement, CRC Press, Sacramento, California. Exxon Chemical Geoolimer Ltd., Designing of Soil Reinforcement, Second Edition Hunt, RE. Geotechnical Engineering Analysis and Evaluation. McGraw Hill, New York. Koerner R.M Designing with Geosynthetics. Prentice-Hall, New Jersey JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No ISSN