Puslitbang Jalan dan Jembatan Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. Perencanaan TIMBUNAN RINGAN

Transkripsi

1 Puslitbang Jalan dan Jembatan Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Perencanaan TIMBUNAN RINGAN

2 Daftar Isi Material ringan mortar-busa Perancangan campuran Perencanaan konstruksi

3

4 PERMASALAHAN PADA TANAH LUNAK : Instabilitas konstruksi timbunan dan penurunan >> daya dukung rendah; kompresibilitas tinggi Masa konstruksi lama >> biaya konstruksi dan pemeliharaan yang mahal

5 Spesifikasi

6 Pedoman

7 Apa material ringan mortar-busa?

8 Material Ringan Mortar-Busa AIR AGREGAT (PASIR) BUSA (FOAM AGENT) SEMEN "foamed embankment mortar" atau 'high grade soil' dengan keunggulan dan kegunaan : Beratnya ringan dan kekuatan cukup tinggi untuk subgrade dan fondasi perkerasan jalan Berat isi dan kuat tekan tanah campuran dapat direncanakan sesuai keinginan sehingga dapat mengurangi tekanan lateral tanah pada suatu struktur bangunan abutment fondasi jembatan atau mengurangi berat timbunan. Tahan terhadap perubahan karakteristik propertis akibat proses kimiawi maupun fisik dan memiliki daya dukung kekuatan selama masa konstruksi pelaksanaannya serta memiliki daya dukung kekuatan yang cukup memadai sebagai pondasi perkerasan jalan.

9 PENYELIDIKAN TANAH DAN MATERIAL

10 Pengumpulan Data dan Survei Pendahuluan Pengumpulan data Studi meja Rekonesan Pengumpulan peta geologi (1: ) Pengumpulan peta topografi (1:50.000) Penampang pemboran Laporan penyelidikan tanah Riwayat penggunaan lahan, peta tata guna lahan (1: ) Foto udara dan foto satelit (1:50.000)

11 Penyelidikan Lapangan untuk Tanah Dasar Lempung Lunak (Pt-T B) Penyelidikan Lapangan Jenis penyelidikan Pemboran mesin dengan alat bor putar (rotary borings) Pemboran mesin dengan alat bor auger (auger borings) Pengambilan contoh tanah dengan tabung Jenis contoh yang diambil Contoh tanah terganggu dan tak terganggu Contoh tanah terganggu dan tak terganggu Contoh tanah tak terganggu Kelebihan Kekurangan Standar acuan Paling sederhana dan ekonomis untuk tanah lunak pada kedalaman yang dangkal Paling direkomendasikan untuk tanah lunak karena pemboran bersih dan seragam sehingga meminimalisir gangguan terhadap contoh tanah Tanah yang telah terganggu tidak dapat masuk ke dalam piston baik setelah maupun selama proses pengambilan contoh tanah Tidak dapat digunakan untuk tanah lunak pada kedalaman yang dalam Pada saat mencabut kembali auger dari dasar tanah dapat menimbulkan isapan pada lubang bor, sehingga dapat mengganggu lapisan tanah yang akan diambil contohnya. Gesekan dengan dinding dalam tabung contoh merupakan salah satu penyebab utama gangguan pada tanah lunak. SNI 2436:2008 SNI 2436:2008 SNI (PD T )

12 Penyelidikan Lapangan Jenis pengujian Seismic dan Resistivity dengan alat geolistrik Sondir atau Penetrasi Konus (CPT) Penetrasi (SPT) Standar Penetrasi Konus dengan pengukuran tekanan pori (CPT u ) Geser Lapangan Permeabilitas Lapangan Baling Informasi dan parameter perencanaan yang Jenis tanah yang paling Standar acuan dihasilkan sesuai Nilai resistiviti dan kedalaman tanah keras SNI 2528:2012 Tidak disebutkan Evaluasi stratigrafi bawah permukaan menerus Korelasi untuk menentukan kepadatan lapangan, sudut geser dalam pasir, kuat geser tak terdrainase lempung, kerentanan terhadap likuifaksi Nilai N-SPT Korelasi untuk menentukan konsistensi tanah kohesif Evaluasi stratigrafi bawah permukaan menerus yang lebih baik daripada CPT Korelasi untuk menentukan kepadatan lapangan, sudut geser dalam pasir, kuat geser tak terdrainase lempung, kerentanan terhadap likuifaksi Metode ini dibuat untuk memperoleh parameter kekuatan geser tanah lunak berkohesi yang jenuh air pada kondisi tanpa drainase Nilai kelulusan air pada setiap perlapisan tanah atau batuan dan nilai Lugeon (Lu), jenis aliran ke dalam pori lapisan tanah atau batuan SNI 2827:2008 SNI 4153 : 2008 SNI 2827 : 2008 SNI SNI 2411:2008 Pasir, lanau, lempung Pasir, lanau, lempung Lempung, lanau (pasir dan batuan tidak termasuk) Pasir, lanau, lempung Pengujian Lapangan untuk Tanah Dasar Lempung Lunak (Pt-T B)

13 Pengujian Laboratorium Tujuan memperoleh sifat fisik dan teknis material tanah dasar Parameter geoteknik Jenis tanah dan jenis pengujian Lempung terkonsolidasi normal Klasifikasi tanah Uji batas-batas Atterberg Analisis ukuran butir dengan hidrometer Modulus oedometer (E oed ); indeks kompresi (Cc) Lempung terkonsolidasi berlebih Uji batas-batas Atterberg Analisis ukuran butir dengan hidrometer Standar acuan SNI 1966:2008 SNI 1967:2008 SNI 3423:2008 Uji konsolidasi Uji konsolidasi SNI 2812:2011 Modulus Young (E) Uji triaksial CU, CD Uji triaksial CU, CD SNI Rev 2004 Kuat geser efektif Uji triaksial CD Uji triaksial CD SNI (drained) (c ), ( ) 1991 Rev 2004 Kuat geser Uji triaksial CU Uji triaksial CU SNI undrained (c u ) 1991 Rev 2004 Berat isi Uji indeks Uji indeks - Koefisien konsolidasi Uji konsolidasi Uji konsolidasi SNI 2812:2011 (c v ) Permeabilitas (k) Uji konsolidasi Uji konsolidasi SNI 2812:2011 Pengujian di Laboratorium untuk Pekerjaan Timbunan di Atas Tanah Lunak (Pt-T B)

14 Kategori pengujian Bahan pencampur Pengujian Material (1) Jenis pengujian Parameter yang dihasilkan Aplikasi Standar acuan Pasir Kadar air Kadar air agregat Pengendalian SNI 1971:2011 Gradasi Gradasi agregat mutu pasir SNI 3423:2008 Kandungan dalam Kandungan dalam ASTM C 142 agregat agregat Berat jenis dan Berat jenis SNI 1970:2008 penyerapan agregat halus Agregat halus atau pasir Kandungan bahan SNI yang mengandung bahan plastis dalam plastis dengan cara setara pasir agregat Kotoran organik dalam Kadar kotoran SNI pasir organik Air Seluruh pengujian air Kandungan klorida Pengendalian mutu air SNI 7974 : 2013 Kandungan sulfat Pengolahan khusus untuk air Mutu air untuk adukan Kadar klorida Kadar sulfat Mutu air ph air beton Kadar keasaman dalam air

15 Pengujian Material (2) Kategori pengujian Jenis pengujian Parameter yang dihasilkan Aplikasi Standar acuan Semen Portland Semen Portland - Pengendalian SNI mutu semen 2004 Semen Portland - SNI komposit 2004 Semen Portland - SNI pozolan 2004 Busa Densitas busa Densitas ( ) Pengendalian mutu busa SNI 1973:2008 Campuran material Densitas basah Densitas ( ) Pemeriksaaa SNI 1973:2008 ringan mortar-busa campuran n target dan Flow Nilai flow kriteria ASTM C1611 campuran Benda uji material Densitas kering Densitas ( ) Pengendalian SNI 3402:2008 ringan mortar-busa mutu

16 PERANCANGAN CAMPURAN

17 KRITERIA MATERIAL RINGAN MORTAR-BUSA Mempunyai berat yang ringan sehingga nilai densitas (density) dari material campuran atau mortar tersebut mempunyai berat isi 5-12 kn/m³. Mempunyai nilai flow (flowability), yang diindikasikan untuk memudahkan pelaksanaan dilapangan, nilai flow berkisar 180±20 mm. Mempunyai kemudahan pelaksanaan, dapat memadat sendiri karena berperilaku seperti mortar beton dimana material campuran tersebut mengeras sesuai dengan waktu pemeraman (curring) yang ditetapkan. Mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi sesuai untuk jenis konstruksi penggunaannya, misalnya kuat tekannya dalam umur 14 hari mencapai 1000 kn.

18 KRITERIA BAHAN Semen Portland, semen komposit, atau semen pozzolan (SNI , SNI , SNI )

19 PASIR butiran-butiran yang keras dan awet (durable). bebas dari kotoran organik (SNI ) No Ukuran Saringan (ASTM) % Berat Lolos Saringan Inc / No mm Min Maks No. 4 No. 8 No. 16 No. 30 No. 50 No. 100 No ,76 2,36 1,19 0,595 0,297 0,149 0,

20 BUSA (FOAM AGENT) Busa yang digunakan mengandung protein nabati atau sejenisnya yang dapat menghasilkan gelembung terpisah yang stabil sehingga dapat menghasilkan campuran material ringan yang memenuhi spesifikasi teknis (Kemen. PU, 2014)

21 AIR Air untuk mencampur adonan material ringan mortar-busa sesuai spesifikasi SNI 7974:2013

22 KRITERIA PERALATAN

23 Penakaran a) Timbangan dengan kapasitas (20 50) kg b) Alat penakar c) Tangki air

24 Pencampuran dan pengecoran 1. Alat pembangkit busa (foam generator) 2. Tangki tekan udara (air compressor) dengan kapasitas tekanan (0,6 1) Mpa 3. Alat pengaduk (laboratory mixer) dengan kecepatan (30 60) rpm (mixer) dengan blade yang berputar 4. Pompa mortar ringan (mortar pump) 5. Stopwatch

25 Pencampuran dan pengecoran Pengujian densitas basah a) Sendok mortar b) Cawan/ember kapasitas (1,2 10) liter c) Pisau Pengujian daya alir (flowbility) a) Ring flow (diameter 80 mm, tinggi 80 mm) b) Papan plastik/kaca (400x400) mm c) Penggaris perata

26 Pengujian uji tekan bebas (UCS) Cetakan silinder dengan diameter 100 mm dan tinggi 200 mm Alat uji tekan bebas (UCS) harus sesuai SNI 3638 : 2012

27 PROSEDUR PENCAMPURAN MULAI Penentuan Target Material ringan dengan mortar-busa yang ditentukan (densitas & kekuatan/strength) PERSIAPAN BAHAN (foam agent/cairan busa,air,pasir,semen) Foam agent (cairan busa) Air Pasir Air semen Tidak YA Check gradasi & kadar air) Campuran pembuat busa: foam agent/cairan busa + air dengan menggunakan foam generator dan compressor Atur Tekanan air & udara YA Campuran air,pasir,semen (material): Penentuan komposisi awal faktor air semen & komposisi persentasi agregat (pasir) terhadap busa (foam) Tidak Check target foam (busa) ( t/m3) Ya Foam (busa) Campuran material Pencampuran Busa (cairan busa+air) dengan material (air+semen+pasir) Cek flow (180±20mm) dan densitas basah Tidak Ya Tidak Material ringan mortar busa & (hingga umur curing 14 hari) dibungkus dengan plastik Check kekuatan dan densitas kering Ya SELESAI

28 PERANCANGAN CAMPURAN MATERIAL RINGAN MORTAR BUSA

29 5. Timbang hasil campuran berupa busa dengan dimasukkan ke dalam bejana,dengan nilai target standar (0,055 0,085) t/m 3. Bila busa tidak sesuai yang ditargetkan,periksa tekanan air dan udara pada unit foam generator. 1. Takar busa (foam) dan air dengan perbandingan volume 1:25, pengukuran dilakukan dengan menggunakan gelas ukur 2. Hubungkan compressor dengan foam generator Pencampuran Busa (Foam Agent) dan Air 3. Campurkan foam dan air di dalam ember, lalu masukkan ke foam generator 4. Pastikan campuran foam dan air sudah tercampur

30 Pencampuran Material (Semen, Pasir, dan Air) Campuran material terdiri dari semen, pasir dan air.semua material dicampur menggunakan laboratory mixer, dengan variasi komposisi material sesuai dengan rencana campuran. Hal ini dimaksudkan agar bisa diperoleh spesifikasi material ringan yang dikehendaki. Campuran tersebut harus diperiksa terhadap gumpalan yang terjadi Tentukan komposisi awal yang ditargetkan untuk material campuran agregat (pasir), air dan semen. Perancangan awal campuran sebagai berikut : Untuk lapis base, rasio campuran agregat pasir dan semen sebesar 1:1, timbang agregat (pasir), semen dan air. Air sebanyak 0,5 dari berat semen. Untuk lapis subase, rasio campuran agregat pasir dan semen sebesar 1:1,2, timbang agregat (pasir), semen dan air. Air sebanyak 0,5 dari berat semen. Masukkan agregat dan semen ke dalam bejana mixer, lalu diaduk dengan mixer

31 Pencampuran Busa (Foam Agent dan Air) dan Material (Semen, Pasir, Air) Masukan busa (foam) dan campuran mortar (pasir,air dan semen) kedalam bejana, kemudian diaduk menggunakan laboratory mixer. Campuran tersebut harus diperiksa terhadap gumpalan yang terjadi, aduk selama ± 2 menit, dan pastikan campuran mortar-busa telah homogen

32 Pengujian Pengujian Flow Pengujian nilai flow material mortar-busa dilakukan dalam kondisi segar 1. Tuangkan hasil campuran yang telah terbentuk menjadi mortar-busa di atas bidang yang rata ke dalam ringflow hingga batas atas 2. Angkat ringflow perlahan hingga mortar-busa mengalir dan menyebar untuk mengetahui nilai flow (nilai flow harus 180±20 mm 3. Apabila nilai flow tidak memenuhi spesifikasi, dapat dikurangi atau menambah jumlah busa (foam) atau mengurangi agregat yang digunakan 4. Pengujian densitas basah, dilakukan setelah pengujian flow dilakukan. Pengujian densitas basah dilakukan dengan cara menimbang benda uji hasil pengujian flow dan mengurangi nilai yang dihasilkan terhadap berat dari ring flow.

33 Pengujian uji kuat tekan bebas (UCS) 1.Persiapkan terlebih dahulu cetakan (diameter 100 mm x tinggi 200 mm). 2. Masukkan campuran mortar-busa ke dalam cetakan silinder sesuai dengan kebutuhan (dengan minimal benda uji 3 buah untuk setiap pengujian uji tekan bebas 3. Beri label pada setiap cetakan silinder dan setiap pengujian. 4. Buka benda uji di dalam cetakan silinder setelah 1 hari, dan dilakukan proses perawatan (curing). Pada proses perawatan benda uji dibungkus dengan menggunakan plastik, hal ini dimaksudkan agar benda uji dapat terhindar dari kontaminasi udara bebas sehingga proses hidrasi dapat berlangsung. 5. Oven benda uji selama ± 24 jam. 6. Timbang benda uji dan hitung densitas kering. 7. Lakukan pengujian tekan bebas pada waktu yang telah ditentukan, yaitu pada masa 14 hari 8. Apabila hasil uji tekan bebas pada masa curing tersebut telah memenuhi syarat, maka campuran tersebut dapat dijadikan sebagai acuan. 9. Apabila kuat tekannya lebih rendah, dapat diatasi dengan menambah jumlah semen. Jika percobaan tidak memenuhi spesifikasi pada salah satu persyaratan maka dilakukan penyesuaian dan percobaan kembali hingga memenuhi spesifikasi.campuran yang sesuai spesifikasi dijadikan acuan untuk pelaksanaan pekerjaan konstruksi jalan dengan mortar- busa di lapangan.

34 Perhitungan Perancangan Campuran Perhitungan perancangan komposisi campuran mortar busa pada skala laboratorium untuk mencapai target kekuatan dan target densitas yang telah ditentukan. Hasil perhitungan tersebut menghasilkan komposisi jumlah masing-masing bahan dan material untuk dilakukan pembuatan benda uji silinder dengan ukurannya yang telah ditentukan Tahapan pencampuran mortar busa per meter kubik perancangan skala laboratorium yang diperlukan yaitu : 1. Tentukan nilai berat jenis semen dari hasil pengujian laboratorium. 2. Tentukan nilai berat isi pasir kondisi SSD dari hasil pengujian laboratorium. 3. Tentukan nilai berat jenis air. 4. Tentukan nilai berat jenis foam diperoleh dari persyaratan pabrik pembuat foam agent. 5. Penentuan jumlah semen dengan cara coba-coba pada variasi antara 250 sampai dengan 300 kg. a) Untuk kebutuhan semen per meter kubik adalah berat semen yang diperlukan dibagi berat jenis semen. b) Untuk kebutuhan air per meter kubik adalah berat air yang diperlukan dibagi berat jenis air. 6. Penentuan jumlah air sebesar 50% dari jumlah semen. a) Volume campuran (semen+air) adalah jumlah dari kebutuhan semen dan air dalam meter kubik. b) Volume agregat+foam (busa) diperoleh dari satu meter kubik dikurangi volume campuran. 7. Penentuan jumlah pasir yang dibutuhkan sebesar persentasi agregat dikali volume agregat+foam dikali nilai kondisi berat isi pasir (SSD) dikali 1000 untuk kebutuhan per meter kubik, 8. Penentuan jumlah foam yang dibutuhkan sebesar persentasi foam dikali volume agregat+foam dikali 1000 untuk kebutuhan per meter kubik. 9. Penentuan nilai densitas basah rencana diperoleh dari jumlah total campuran yang terdiri dari semen, pasir, persentase agregat pasir dan persentase foam. 10. Penentuan uji flow dengan batasan 180±20 mm 11. Penentuan densitas basah hasil pengujian campuran mortar busa sesuai dengan target yang ditentukan 12. Penentuan densitas kering diperoleh dari hasil pengujian campuran mortar busa yang berbentuk silinder dengan ukuran yang telah ditentukan diuji tekan sehingga diperoleh nilai target kekuatannya.

35 PERENCANAAN KONSTRUKSI

36 Kriteria Perencanaan Material ringan mortar-busa Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari ) Material Ringan Lapis Fondasi atau Base (Kemen. PU, 2011) Densitas kering maksimum Kuat tekan minimum (gr/cm 3 ) kpa kg/cm 2 0, Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari) Material Ringan Lapis Fondasi-Bawah atau Subbase (Kemen. PU, 2011) Densitas kering maksimum Kuat tekan minimum (gr/cm 3 ) kpa kg/cm 2 0,

37 Kriteria Penggunaan material ringan mortar-busa, merujuk pada kriteria sebagai berikut: 1. Memiliki densitas kering material campuran, maksimum 0,8 gr/cm 3, sesuai dengan Spesifikasi Material Ringan dengan Mortar Busa untuk Konstruksi Jalan (Kemen. PU, 2011). 2. Memiliki kuat tekan minimum 600 kpa (6 kg/cm 2 ), sesuai dengan Spesifikasi Material Ringan dengan Mortar Busa untuk Konstruksi Jalan (Kemen. PU, 2011). 3. Memiliki flow atau daya alir (flowability) sebesar 180 mm+ 20mm. 4. Material campuran mengeras sendiri karena berperilaku seperti mortar beton, dimana material campuran tersebut dapat mengeras sesuai dengan waktu pemeraman yang ditetapkan. 5. Menggunakan lapis pencegah retak refleksidi atas timbunan mortar-busa, agar retakan yang terjadi di timbunan tidak akan merefleksi ke permukaan perkerasan. Jika tidak digunakan lapisan tersebut, perlu diperhatikan resiko timbulnya retak refleksi. CROW (2013) merekomendasikan perencanaan lapis pencegah retak refleksi untuk timbunan dengan material ringan mortar-busa setebal 300 mm dan berat isi materialnya,, sebesar 19 0,3 t/m 3.

38 Material lapis pencegah retak refleksi yang direkomendasikan 1. Stress Absorbed Membrane Interlayer (SAMI), penggunaannya dapat merujuk pada Aschuri & Yamin (2011). 2. Lapisan pasir dengan berat isi 19 0,3 t/m 3, direncanakan di antara lapis penutup permukaan (pekerasan aspal atau beton) dan mortar-busa (CROW, 2013).

39 Beban Lalu Lintas Beban Lalu Lintas untuk Analisis Stabilitas (Pt-T B) Kelas Jalan Beban Lalu Lintas (kpa) I 15 II 12 III 12 IV 12 (direncanakan sama dengan jalan kelas III Sistem Klasifikasi Jalan di Indonesia (Pt-T B) Klasifikasi berdasarkan fungsi jalan LHR Kelas Primer Arteri Seluruh lalu lintas I Kolektor I II Sekunder Arteri I II Kolektor II III Lokal 500 III 500 IV

40 Stabilitas & Penurunan Stabilitas, selama masa pelaksanaan Kelas Jalan Faktor Keamanan I 1,4 II 1,4 III 1,3 IV 1,3 Penurunan Kelas Jalan Penurunan yang Disyaratkan selama Masa Konstruksi, s/stot Kecepatan Penurunan setelah Konstruksi (mm/tahun) I > 90% < 20 II > 85% < 25 III > 80% < 30 IV > 75% < 30

41 Gaya Angkat Hidrostatik (hydrostatic uplift) Opsi menambah berat timbunan; mengurangi tekanan air di bawah timbunan dengan drainase; melakukan pengangkuran pada lapisan bawah timbunan

42 Rujuk perencanaan jalan baru Tidak Tidak Mulai Jalan lama? Ya Penurunan jalan lama memenuhi kriteria? Tidak Gali timbunan lama Penyelidikan tanah dan material ringan mortar-busa Perencanaan dimensi timbunan material ringan mortar-busa Tinggi kritis timbunan < tinggi rencana? Tidak Ya Bagan Alir Perencanaan Konstruksi Timbunan Jalan Lama Ya Penentuan parameter perencanaan Perhitungan daya dukung tanah dasar Perhitungan stabilitas timbunan Tidak Memenuhi kriteria? Ya Perhitungan penurunan timbunan Tidak Memenuhi kriteria? Ya Perhitungan gaya angkat hidrostatik Ya Tidak Memenuhi kriteria? Selesai Ya

43 Rujuk perencanaan jalan lama Tidak Mulai Jalan baru? Ya Penyelidikan tanah dan material ringan mortar-busa Perencanaan dimensi timbunan material ringan mortar-busa Tinggi kritis timbunan < tinggi rencana? Ya Penentuan parameter perencanaan Tidak Bagan Alir Perencanaan Konstruksi Timbunan Jalan Baru Perhitungan daya dukung tanah dasar Perhitungan stabilitas timbunan Tidak Memenuhi kriteria? Ya Perhitungan penurunan timbunan Tidak Memenuhi kriteria? Ya Perhitungan gaya angkat hidrostatik Tidak Memenuhi kriteria? Ya Selesai

44 Perencanaan Dimensi Timbunan Hitung kuat geser tak terdrainase (c u ) rata-rata sampai kedalaman lima meter atau setebal lapisan lempung lunak bila kurang dari lima meter; Ambil berat isi ( ) tertinggi material timbunan; Tinggi timbunan maksimum yang aman tanpa perbaikan tanah dapat ditentukan dengan persamaan: H c adalah tinggi kritis timbunan (m); c u adalah kuat geser tak terdrainase (kn/m 2 ); adalah berat isi timbunan (kn/m 3 ). Apabila tinggi timbunan melampaui tinggi kritisnya? Sebagian dari timbunan tersebut harus dibongkar.

45 Penentuan Parameter Perencanaan Parameter Satuan Daya dukung tanah dasar Perencanaan Stabilitas timbunan Penurunan timbunan Berat isi total ( b ) kn/m 3 Kuat geser tak terdrainase kn/m 2 (c u ) Kuat geser efektif (c ) Sudut geser efektif ( ) derajat Indeks kompresi primer - (C c ) Indeks pengembangan (C s ) untuk unloading Indeks rekompresi (C r ) - untuk reloading Angka pori, e Koefisien permeabilitas (k) m/hari Modulus Young (E) kn/m 2 Poisson s ratio ( ) Modified swelling index( )* Modified compression index( )* Keterangan Untuk analisis dengan metode elemen hingga

46 Penentuan Daya Dukung (1) PRINSIP Mengetahui kemampuan tanah dasar di bawah timbunan bermaterial ringan dalam menerima beban yang bekerja Apabila terjadi keruntuhan daya dukung, maka timbunan dapat mengatasi penurunan vertikal yang dapat mempengaruhi struktur q ult = cn c + D f N q + 0,5B w N Q izin = q ult /FK q ult adalah daya dukung (kpa) c adalah kohesi (kpa) N c, N, N q adalah faktor daya dukung Terzaghi adalah berat isi tanah (kn/m 3 ) Bw adalah lebar dasar timbunan (m) Dr adalah kedalaman tanah yang ditinjau (m) Q izin q ult adalah daya dukung izin dalah daya dukung ultimit

47 Penentuan Daya Dukung (2) Faktor Daya Dukung Terzaghi (Das, 1990)

48 Perhitungan Stabilitas Prinsip Menghitung besar faktor keamanan, FK minimum yang didefinisikan sebagai perbandingan antara kuat geser yang bekerja (s) dengan tegangan geser yang dibutuhkan untuk menjaga kesetimbangan (t) Menggunakan parameter tegangan total, dengan analisis tegangan total (total stress analysis) untuk menghitung FK jangka pendek (selama masa konstruksi) Menggunakan parameter tegangan efektif, dengan analisis tegangan efektif (effective stress analysis) untuk menghitung FK jangka panjang (setelah masa konstruksi)

49 OPSI Perhitungan Stabilitas 1. Program komputer Kondisi geometri timbunan kompleks Kondisi pembebanan bervariasi Ketersediaan data memadai 2. Grafik kestabilan lereng timbunan (US Army, 2003 >> Taylor Slope Stability Chart) Sederhana Kurang sesuai untuk geometri yang kompleks Relatif cepat 3. Perhitungan manual dengan spreadsheet Kurang sesuai untuk geometri timbunan yang kompleks Perhitungan lama Membutuhkan ketelitian tinggi 4. Perhitungan dengan grafik diverifikasi dengan komputer

50 Taylor Slope Stability Chart

51 Pemodelan Stabilitas dengan Metode Elemen Hingga

52 Perhitungan Penurunan S tot = S i + S p + S s S tot S i dasar; S p adalah penurunan total; adalah penurunan seketika atau elastik tanah adalah penurunan akibat konsolidasi primer (akhir dari penurunan pimer tanah dasar); S s adalah penurunan akibat konsolidasi sekunder (konsolidasi sekunder tanah dasar). (a) (b)

53 Gaya Angkat Hidrostatik (hydrostatic uplift) PRINSIP gaya yang membuat tidak stabil dan gaya vertikal yang bekerja adalah kurang dari atau sama dengan gaya yang menstabilkan atau tahanan yang bekerja. Gaya vertikal = berat struktur atau berat timbunan, Tahanan yang berkerja = gaya-gaya gesek dan/atau gaya angkur

54 Gaya Angkat Hidrostatik (hydrostatic uplift) T W W W W material ringan mortar-busa h s total p B W u MAT vd Material ringan mortar-busa Permukaan air U dst;d

55 Gaya Angkat Hidrostatik (hydrostatic Faktor keamanan uplift) N adalah jumlah gaya normal = W mortar-busa + W w ; U adalah jumlah gaya angkat, U, pada dasar timbunan; W mortar-busa adalah berat timbunan mortar-busa; W w adalah berat air yang menjadi komponen vertikal di atas timbun Penurunan jangka panjang memberikan pengaruh besar terhadap faktor keamanan terhadap gaya angkat hidrostatik, karena itu perlu dimasukkan ke dalam perhitungan gaya angkat, U. Tekanan air P, diperoleh dari akumulasi tinggi vertikal air pada akhir konstruksi ditambah besar penurunan total yang diperkirakan, h+s tot serta hasil dari distribusi tekanan di sisi timbunan, dengan besaran

56 Gaya Angkat Hidrostatik (hydrostatic uplift) Faktor keamanan Jika FK tidak memenuhi, opsinya: mengubah dimensi timbunan atau melakukan perencanaan kebutuhan perkuatan tambahan untuk timbunan O REQ W S tot B W adalah gaya overburden tambahan yang dibutuhkan di atas timbunan mortar-busa untuk mencapai target faktor keamanan terhadap gaya angkat hidrostatik seluruh timbunan; adalah berat isi air; adalah perkiraaan penurunan total; adalah lebar dasar timbunan.

57 Terima kasih

58 Contoh Perhitungan

59 q 0,3 m 0,2 m 0,3 m 2000 kpa; 0,8 gr/cm kpa; 0,6 gr/cm kpa; 0,6 gr/cm 3 1,1 m 0,3 m 800 kpa; 0,6 gr/cm 3 2 m Lempung lunak 7 m Lempung lanau pasiran sangat lunak 5 m Lempung lanau pasiran teguh 3 m Lempung pasiran 7 m

60 Ketebalan (m) (m 2 /tahun) (kn/m 3 ) Data Hasil Pengujian Jenis tanah dasar di bawah timbunan Lempung lunak Lempung lanau pasiran sangat lunak Lempung lanau pasiran teguh Lempung pasiran C c C s e o Cv c u (kpa) c (kpa) 2 0,16 0,06 0,7 13, ,5 7 1,02 0,014 2,49 13,12 14, ,74 5 0,2 0,02 0,87 8,43 18, ,4 3 0,16 0,02 0,8 11, ,81 ( )

61 Perhitungan Tinggi Kritis

62 Perhitung daya dukung tanah dasar Parameter c,, dan diperoleh dari hasil interpolasi pada lapisan tanah yang ditinjau. Dari hasil interpolasi, diperoleh: c = 11,55 kpa; = 16,91 17; dan = 25,34 kn/m 3 (sudah mempertimbangkan kondisi muka air tanah) dengan menggunakan Gambar 21, diperoleh N c = 12, 34 ; N q = 4,77 ; N = 3,53 sehingga: q ult = cn c + D f N q + 0,5B w N (2) q ult = 11,55 x 12,34 + (15,34-9,81) x 9 x 4,77 + 0,5 x 7 x 3,53 q ult = 813, 43 kpa

63 Un Dra UnDraine d UnDrained Un Dra [kn/m^ 3] [kn/m^ 3] [m/day] [m/day] [ - ] [ - ] [kn/m^ 2] [ ] Tipe g_unsa t g_sat k_x k_y lambd a* kappa * c_ref phi Tanah dasar berlapis MEH Perhitungn Stabilitas Beban lalu lintas untuk jalan kelas I sebesar 15 kpa, ditambah berat timbunan (yang dikonversikan menjadi beban merata). Timbunan No. Jenis material tanah dasar timbunan lama lempung lanau pasiran sangat lunak lempung lanau pasiran teguh lempung pasiran ,56E-05 6,56E-05 0, , ,5 13,3 14,3 0, , , , ,74 17,5 18,5 3,93E-05 3,93E-05 0, , , ,42E-07 8,42E-07 0, , ,81

64 Hasil perhitungan Dari hasil perhitungan stabilitas timbunan dengan metode elemen hingga, diperoleh faktor keamanan jangka pendek (perhitungan tegangan total) sebesar 2,88 sehingga memenuhi kriteria faktor keamanan minimum yang disyaratkan, yaitu 1,30 untuk jalan kelas I (Pt-T B).

65 Perhitungan stabilitas terhadap gaya angkat hidrostatis