BAB 3 METODOLOGI. untuk lapangan udara dan proyek timbunan yang lainnya. Jenis uji yang

Transkripsi

1 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Tahapan Penelitian Tahapan penelitian ini dimulai dengan mempersiapkan seluruh bahan yang dibutuhkan. Pada penelitian ini bahan yang dipersiapkan yaitu sampel tanah merah, pasir, dan agregat kasar yang lolos saringan nomor 3/4 dan 3/8 dan tertahan di saringan nomor 4. Hal ini dikarenakan tanah merah, pasir dan agregat kasar adalah material yang umumnya digunakan pada proyek timbunan dilapangan misalnya pada proyek timbunan untuk jalan, untuk jalan kereta api, untuk lapangan udara dan proyek timbunan yang lainnya. Jenis uji yang dilakukan yaitu uji kuat geser langsung (direct shear test). Berdasarkan standar dari ASTM D bahwa contoh benda uji harus mewakili kondisi dilapangan. Uji yang dilakukan yaitu uji kuat geser langsung antara material geotekstil dengan tanah merah, antara geotekstil dengan pasir, dan antara geotekstil dengan agregat kasar, kemudian juga dilakukan uji kuat geser langsung terhadap material timbunan itu sendiri tanpa geotekstil. Untuk masing-masing percobaan terdiri dari 20 buah sampel, untuk percobaan tes kuat geser langsung antara tanah dengan geotekstil woven, pasir dengan geotekstil woven, agregat kasar dengan geotekstil woven masing-masing terdiri dari 20 sampel. Hal yang sama juga dilakukan yaitu percobaan kuat geser 26

2 27 langsung antara material timbunan dengan geotekstil nonwoven dan percobaan antara material timbunan dengan geotekstil komposit. Kemudian juga dilakukan tes kuat geser langsung antara tanah merah tanpa geotekstil, pasir tanpa geotekstil, dan agregat tanpa geotekstil dan masing-masing percobaan terdiri dari 20 sampel, sehingga total seluruh sampel pada percobaan ini adalah 240 sampel. Ananisis data hasil percobaan ini menggunakan kriteria keruntuhan mohrcoloumb dimana dari besar gaya geser yang didapat akan di plot grafik hubungan antara tegangan geser dan tegangan normal. Kemudian dari grafik dapat ditarik garis linier untuk mendapat kan parameter c dan υ dari setiap percobaan, setelah itu nilai c dan υ akan dibandingkan agar didapat besar rasio perbandingan dan dapat ditarik kesimpulan.

3 28 Mulai Identifikasi Masalah Tinjauan Pustaka Tes kuat geser langsung antara material timbunan dengan geotekstil Tes kuat geser langsung antara material timbunan Geotekstil woven dengan pasir,tanah, dan agregat Geotekstil nonwoven dengan pasir, tanah, dan agregat Geotekstil komposit dengan pasir, tanah dan agregat Percobaan direct shear antara tanah tanpa geotekstil, pasir tanpa geotekstil dan agregat tanpa geotekstil Perbandingan hasil Kesimpulan & saran Selesai Gambar 3.1 Metodologi Penelitian

4 29 Berdasarkan bagan yang telah dibuat, dapat dilihat bahwa tahap penelitian dimulai dari mengidentifikasi masalah berdasarkan topik yang telah dibuat. Kemudian mulai melakukan persiapan bahan dan peralatan yang dibutuhkan, setelah itu mempersiapkan alat tes direct shear. Setelah semua alat dan bahan telah dipersiapkan, kemudian melakukan percobaan berdasarkan petunjuk yang telah ditentukan. Ada dua jenis percobaan yaitu percobaan tes kuat geser langsung antara material geotekstil dan material timbunan dan percobaan kuat geser antara material timbunan tanpa geotekstil. Ada 3 jenis material timbunan yang digunakan pada penelitian ini yaitu tanah merah, pasir, dan agregat kasar. Hasil dari seluruh percobaan akan dibandingkan antara kekuatan geser material timbunan dengan geotekstil dan kekuatan geser material timbunan tanpa geotekstil. parameter yang didapat dari percobaan ini berfungsi untuk mengetahui perilaku interface yang terjadi. Adapun tipe dan spesifikasi dari geotekstil yang akan digunakan pada percobaan ini yaitu: Geotekstil woven slit film Properties Test Method Units HRX 250 PHYSICAL Raw Material - - Polypropylene Colour - - Black MECHANICAL Wide width tensile strength - Machine Direction - Cross Machine Direction ASTM D 4595 kn/m Wide width tensile elongation - Machine Direction ASTM D 4595 % 11

5 30 - Cross Machine Direction 8 Trapezoid Tearing Strength - Machine Direction - Cross Machine Direction ASTM D 4533 N Mullen Burst ASTM D 3786 kn/m CBR Puncture Strength ASTM D 6421 N 5180 Index Puncture Resistance ASTM D 4833 N 700 HYDRAULIC Apparent Opening Size ASTM D 4751 mm 0,28 Permeability ASTM D 4491 cm/sec 0,03 Permitivity ASTM D 4491 sec -1 0,42 Flow rate ASTM D 4491 l/m 2 /min 1050 ENVIRONMENTAL Effect of Soil Alkalinity - - Nil Effect of Soil Acidity - - Nil Effect of Bacteria - - Nil Effect of UV light - - Stabilized DIMENSION Roll Width - m 3,85 or 4,00 Roll Length - m 150 Geotekstil nonwoven continuous filament needle punched. Properties Test Units TS 60 Standard Physical - - Continous filament, Characteristics nonwoven needle punched Polymer % polypropylene, UV stabilized UV Resistance - Tensile strength retention - Puncture strength retention ISO ISO >70% Strength retention after 3 month outdoor weathering Chemical resistance - - No influence at ph 2-13 Tensile strength ISO kn/m 19 Tensile elongation ISO % 80/35 Performance energy Calculated kn/m 5,5 CBR Puncture strength ISO N 2900

6 31 Effective opening size ISO mm 0,09 Vertical water flow 50 ISO l/m/s 2 72 mm head Horizontal water flow 20 kpa Horizontal water flow ISO ISO l/m/h l/m/h kpa Nominal mass ISO 9864 g/m Thickness ISO 9863 mm 2,2 Grab strength (MD/CD) ASTM D 4632 N 1150/1025 Grab elongation ASTM D 4632 % 75/40 (MD/CD) Rod Puncture ASTM D 4833 N 500 resistance Apparent opening size ASTM D 4751 mm 0,19 Permitivity ASTM D 4491 S -1 2 Form of supply - Width - Length - Area - Weight of roll m m m 2 kg Geotekstil komposit PEC 50 Properties Unit PEC 50 Characteristic short term kn/m 50 tensile strength (MD) Characteristic short term kn/m 14 tensile strength (CD) Strain at short term strength % 10 Partial factor-creep - 1,55 rupture at 120 years design life Creep limited strength at 120 years design life kn/m 32,3 Partial factor - 1,02 costruction damage in clay,silt or sand Partial factorenvironmental - 1,10 effects soil environment ph<11 at 120 years design life

7 32 Long term design kn/m 28,8 strength at 120 years design life in clay,silt or sand Water flow rate normal mm/s 65 to the plane Water flow rate in the plane 10-7 m 2 /s l/mh Nominal mass g/m Untuk geotekstil komposit menggunakan tipe PEC 50 dengan Ultimate Tensile Strength 50 kn/m Pengujian Sebelum pengujian kuat geser langsung dilakukan, terlebih dahulu dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengidentifikasi jenis dari material timbunan tersebut. Adapun tes yang dilakukan untuk mengidentifikasi jenis dari material timbunan yang digunakan yaitu tes atteberg limit (PL dan LL) sedangkan untuk material agregat kasar dan agregat halus dilakukan uji gradasi Uji Gradasi Agregat Halus Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk menghitung perbandingan agregat halus dan kasar menjadi gabungan yang mempunyai gradasi yang diinginkan secara analisa atau saringan ayakan. Selain itu tes ini juga dapat diperoleh gambaran emngenai susunan butiran dari agregat halus tersebut. Prosedur pengujian adalah sebagai berikut : Agregat halus tersebut dikeringkan didalam suhu 110 o C selama ½ jam atau 1 jam sampai berat tetap

8 33 Timbang agregat halus sebanyak 1000 gram, kemudian benda uji tersebut disaring dengan menggunakan saringan no.4 keatas. Agregat yang lolos saringan no. 4 tersebut di timbang kemudian dimasukan kedalam saringan yang tersusun berurutan yaitu saringan no.4, no.8, no.16, no. 30, no.100, dan no.200 Setelah itu agregat halus diayak selama 15 menit Kemudian keluarkan agregat dari masing-masing saringan dan bersihkan dengan kuas kemudian timbang jumlah agregat yang tertahan pada setiap saringan. Gambar 3.1 Tes Gradasi Agregat Halus Uji Gradasi Agregat Kasar Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk menghitung perbandingan agregat halus dan kasar menjadi gabungan yang mempunyai gradasi yang diinginkan dengan analisa saringan atau ayakan.

9 34 Prosedur pengujian adalah sebagai berikut: Timbang agregat kasar sebanya 1000 gram kemudian masukan kedalam saringan yang telah tersusun yaitu dengan urutan saingan no.3/4, no.3/8, no.4, no.8, no.16, no.30, no.50, dan no.100 Saring agregat tersebut selama 15 menit Setelah itu keluarkan agregat dari saringan dan timbang agregat yang tertahan pada setiap saringan Tes Atteberg Limit (Plastic Limit dan Liquid Limit) Adapun tes yang dilakukan pada tanah yaitu untuk mengetahui jenis tanah yaitu tes LL(Liquid Limit) dan PL (Plasticity Limit). Prosedur tes LL (Liquid Limit ) sebagai berikut : Contoh tanah dimasukan kedalam mangkuk porselin dan kemudian dicampur dengan air dan diaduk hingga homogen Contoh tanah yang telah diaduk kemudian dimasukan kedalam alat mangkuk casagrande selapis demi selapis dan diusahakan tidak ada udara diantara diantara lapisan dengan memakai spatula. Tebal tanah lebih kurang 0,5 inci pada bagian tengahnya. Tanah pada mangkuk casagrande dibuat celah dengan menggunakan grooving tool dalam arah tegak lurus mangkuk, dilaakukan dengan hati-hati agar tidak terjadi retak pada bagian bawahnya.

10 35 Alat casagrande dijalankan dengan kecepatan konstan 2 putaran perdetik, dan tinggi jatuh 1 cm, dilakukan hingga tanah merapat sepanjang 0,5 inci. Pada saat itu alat casagrande dihentikan dan jumlah ketukan dicatat. Setelah itu tanah didalam alat casagrande diambil sebagian kemudian ditimbang beratnya, kemudian dimasukan kedalam oven Setelah lebih dari 18 jam kemudian tanah tersebut di keluarkan dan ditimbang lagi untuk dicari kadar airnya. Gambar 3.2 Tes Liquid Limit Tes yang dilakukan selanjutnya yaitu tes PL (Plastic Limit) Prosedur tes PL (Plastic Limit) adalah sebagai berikut: Contoh tanah dimasukan kedalam mangkuk porselin dan kemudian dicampur dengan air suling, setelah itu diaduk hingga homogeny. Contoh tanah tersebut diambil sedikit lalu digulung diatas pelat kaca sampai berdiameter 1/8 inci (3,2 mm). Bila kadar air berlebih, pada waktu contoh tanah mencapai diameter 3,2 mm, tidak terjadi retak-retak halus. Maka percobaan ini harus di ulang kembali dengan menambahkan contoh

11 36 tanah. Bila kadar air kurang, maka sebelum contoh tanah akan retak-retak sebelum mencapai diameter 3,2 mm. Percobaan ini harus diulang kembali sehingga contoh tanah mengalami retak-retak pada waktu mencapai diameter 3,2 mm. Contoh tanah yang retak-retak halus pada diameter 1/8 inci (3,2 mm) dibagi menjadi dua bagian yang kira-kira sama besar dan kemudian di masukan kedalam wadah kemudian ditimbang beratnya. Setelah itu tanah dimasukan kedalam oven, kemudian setelah 18 jam di keluarkan dan ditimbang kembali untuk dicari kadar airnya. Gambar 3.3 Tes PL (Plastic Limit) Uji Kuat Geser Langsung (Direct Shear Test) Uji yang dilakukan pada penelitian ini adalah uji tes kuat geser langsung dengan alat direct shear test. Tes ini bertujuan untuk mengetahui kuat geser antara material geotekstil dengan material timbunan dan kuat geser antara material timbunan tanpa geotekstil. kemudian dari seluruh data yang didapat dari percobaan dibandingkan agar dapat ditarik kesimpulan mengenai besar kekuatan geser yang dihasilkan.

12 37 Gambar 3.4 Direct Shear Test Machine Kekuatan geser dapat diukur langsung dengan pemberian beban konstan vertikal (normal) pada sampel dan pemberian gaya geser tertentu dengan kecepatan konstan dan perlahan-lahan untuk menjaga tegangan air pori tetap nol hingga tercapai kekuatan geser maksimum. Tegangan normal didapat dengan pembagian besarnya gaya normal dengan permukaan bidang geser, konsep ini dijelaskan dengan rumus: σ n = P A, dimana : (3.1) σ n = Tegangan Normal (kg/cm 2 ) P = Gaya Normal (kg) A = Luas permukaan bidang geser (cm 2 ) Pada saat melakukan percobaan, nilai tegangan geser didapat dengan menghitung gaya geser yang didapat dari pembacaan maksimum load ring dial

13 38 setelah dikalikan dengan nilai kalibrasi proving ring (LRC), kemudian gaya geser tersebut dibagi dengan luas shear box. τ = G kalibrasi proving ring A, dimana : (3.2) τ = tegangan geser (kg/cm 2 ) G = gaya geser, didapat dari pembacaan maksimum load ring dial A = luas penampang shear box Kalibrasi proving ring = 0,464 kg/div Untuk metoda pengujian kuat geser langsung dengan alat direct shear, tahap pertama yang dilakukan yaitu mempersiapkan alat uji direct shear. Berikut ini adalah beberapa komponen yang terdapat pada alat uji direct shear yaitu : Shear box (kotak geser) yang terdiri dari 2 buah rangka untuk memegang contoh tanah dengan baik dan dapat disatukan satu sama lain dengan sektup pada waktu konsolidasi. Kedua rangka diusahakan mempunyai bidang persentuhan yang kecil mungkin untuk mengurangi gesekan. Kedua rangka terletak di dalam kotak yang dapat diisi air untuk merendam contoh tanah selama percobaan berlangsung. Rangka begian atas mempunyai dudukan yang dihubungkan dengan piston yang berhubungan dengan proving ring. Proving ring ini dipergunakan untuk mengukur gaya geser horizontal yang digunakan untuk menggeser contoh tanah.

14 39 Proving ring Dial untuk mengukur deformasi vertikal dan horizontal Beban Pelat untuk menjepit contoh tanah Ring untuk mengambil atau mencetak contoh tanah dari tabung sampel Dolly, yang berfungsi untuk memindahkan contoh tanah dari ring ke shear box Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr Kertas filter Oven Stopwatch Pisau dan palet

15 40 Berikut ini adalah gambar alat yang digunakan pada penelitian : Gambar 3.5 Batu Porous, Dolly dan ring Gambar 3.6 Shear Box dan Penutup Gambar 3.7 Geotekstil woven, nonwoven dan komposit

16 41 Gambar 3.8 Alat beban dan Pemadat sampel Gambar 3.9 Pemotong sampel dan Kertas saring Gambar 3.10 Oven untuk mengeringkan sampel

17 42 Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum melakukan percobaan yaitu : Melakukan persiapan alat uji Sebelum mengoperasikan peralatan harus dilakukan pemeriksaan dan benda uji harus dipersiapkan Alat yang digunakan harus dalam keadaan baik dan proving maupun alat pengukur yang lain telah dikalibrasikan. Contoh sampel benda uji harus representative artinya mewakili kondisi yang akan terjadi dilapangan. Lengan beban dalam kedudukan vertikal Prosedur pengujian adalah sebagai berikut: Menyiapkan semua peralatan yang diperlukan Mengeluarkan shear box dari tempat airnya, jadikan satu shear box bagian atas dan bawah dengan memasang baut penguncinya kemudian masukan pelat dasar pada bagian paling bawah dari shear box dan diatasnya dipasang batu berpori. Diatas baru berpori tersebut diberi kertas filter. Kemudian siapkan peralatan dan tanah yang akan di uji. Sampel dimasukan kedalam ring kemudian dipadatkan dengan alat pemadat

18 43 Gambar 3.11 Sampel dipadatkan Setelah sampel padat, masukan sampel ke dalam shear box dengan menggunakan dolly. Setelah itu shear box diletakan di tempat airnya. Gambar 3.12 Shear box diletakan Piston proving ring diatur agar tepat menyinggung shear box bagian atas, ini berarti proving ring belum menerima beban. Jadi dial proving ring juga harus diatur tepat pada nol, demikian juga dial pengukur deformasi horizontal. Siapkan beban. Lengan pembebanan ini mempunyai perbandingan panjang 1:10, jadi beban yang bekerja juga mempunyai perbandingan 1:10.

19 44 Sebelum contoh tanah digeser, terlebih dahulu menentukan kecepatan penggeserannya. Kecepatan penggeseran yang umumnya dipakai adalah 0,3 mm/menit. Sebelum melakukan penggeseran, baut pengunci antar shear box harus di buka terlebih dahulu. Gambar 3.13 Baut pengunci harus dibuka sebelum melakukan penggeseran Kemudian mulai melakukan penggeseran, penggeseran dilakukan dengan kecepatan konstan. Gambar 3.14 Melakukan Penggeseran Setelah penggeseran selesai, kembalikan shear box pada posisi semula dengan menggerak mundur secara manual, lepaskan beban konsolidasi dan keluarkan shear box dari tempatnya.

20 45 Keluarkan contoh tanah dari shear box, timbang berat contoh tanah ini dan masukan kedalam oven selama 24 jam dalam suhu 105 o C, untuk mengetahui kadar airnya. Untuk sampel material timbunan (tanah, pasir atau agregat) yang di uji dengan bahan geotekstil (woven, nonwoven, dan komposit) maka posisi geotekstil diletakan di tempat terjadinya gesekan antara sampel pada shear box bagian atas dan bagian bawah. Gaya normal Batu porous Shear box atas Sampel tanah Geotekstil Gaya geser Shear box bawah Batu porous Gambar 3.15 Tempat geotekstil diletakkan Gambar 3.16 Posisi Geotekstil di tempat terjadinya gesekan

21 46 Setelah semua benda uji di tes, tahap selanjutnya yaitu melakukan interpretasi hasil dari uji geser langsung diantaranya yaitu: Isi tabel uji geser langsung Plot grafik antara tegangan normal (σ) dengan tegangan geser (τ) Plot tegangan geser maksimum untuk setiap tegangan normal yang diberikan, tarik garis lurus (regresi linier, y = ax + b) dari ketiga titik tersebut untuk menentukan nilai c dan υ. Persamaan garis yang diperoleh dalam percobaan ini dikenal sebagai kriteria keruntuhan mohr-coloumb dan dinyatakan dengan persamaan : τ = c + σ tan υ (3.3) dimana : τ = tegangan geser (kg/cm 2 ) c = kohesi (kg/cm 2 ) σ = tegangan tekan (kg/cm 2 ) υ = sudut gesek ( o ) 3.2 Teknik Pengumpulan Data Data yang didapat dari hasil percobaan kemudian dibuat menjadi grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan normal dengan besar tegangan geser yang dihasilkan, dari grafik tersebut didapat nilai kohesi (c) dan sudut gesek (υ) dari setiap percobaan. Kemudian nilai (c) dan (υ) hasil percobaan kuat geser antara material timbunan dengan geotekstil akan dibandingkan dengan nilai (c) dan (υ) hasil percobaan

22 47 kuat geser material timbunan yang alamiah (tanpa geotekstil). Setelah dibandingkan kemudian dibuat kesimpulan. Kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian ini diharapkan bisa menjadi acuan dalam menganalisa perilaku interface antara geotekstil terhadap material timbunan.