ANALISA PEMODELAN TIMBUNAN DENGAN PERKUATAN GEOTEKSTIL DIATAS TANAH LUNAK MENGGUNAKAN METODE SIMPLIFIED BISHOP DAN METODE ELEMEN HINGGA

ANALISA PEMODELAN TIMBUNAN DENGAN PERKUATAN GEOTEKSTIL DIATAS TANAH LUNAK MENGGUNAKAN METODE SIMPLIFIED BISHOP DAN METODE ELEMEN HINGGA BAMBANG YADI JUNIANTO NRP : 9521075 NIRM : 41077011950336 Pembimbing : Ibrahim Surya, Ir., M. Eng FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BANDUNG ABSTRAK Jalan raya, merupakan salah satu objek yang mendapatkan beban sangat besar dan terus menerus (load-unload cycles). Karena dari beban yang terus menerus tersebut maka diperlukan perawatan yang lebih khusus dan biaya sangat tinggi. Pengerjaan awal yang terencana dan perhitungan yang sangat akurat akan membuat biaya dan umur rencana proyek bisa ditekan. Pada tugas akhir ini dilakukan perbandingan antara perhitungan konvensional menggunakan Metode Simplified Bishop dengan Metode Elemen Hingga (Plaxis Versi 7.11). Adapun kedua metode tersebut untuk mencari kestabilan suatu lereng tanah. Perbandingan antara kedua metode tersebut untuk mencari mana metode yang lebih efektif dan lebih akurat untuk perhitungan kestabilan lereng tanah yang tidak menggunakan perkuatan geotekstil ataupun yang menggunakan geotekstil. Dari hasil perbandingan kedua metode terdapat perbedaan nilai FOS. Dimana nilai yang diperoleh dari Metode Simplified Bishop tanpa perkuatan geotekstil sebesar 1,282. dan yang menggunakan perkuatan geotekstil 1,482. Sedangkan nilai FOS yang dihasilkan menggunakan Metode Elemen Hingga pada timbunan tanpa perkuatan geotekstil kurag dari 1(satu), sedangkan yang menggunakan perkuatan geotekstil nilai FOS sebesar 1,497. Pada perhitungan Metode Elemen Hingga juga diperoleh nilai total penurunan yang terjadi pada timbunan. Sedangkan dengan metode konvensional harus menggunakan metode lainya untuk mendapatkan nilai penurunan yang terjadi. Jadi dari hasil perbandingan dapat disimpulkan bahwa Metode Elemen Hingga mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan metode konvensional, pada Metode Elemen Hingga dapat langsung diketahui penurunan yang terjadi dan berapa lama penurunan tersebut berlangsung. Sedangkan dengan cara konvensional diperlukan metode lainnya untuk mengetahui penurunan yang terjadi. iii

DAFTAR ISI SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR... SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR... ABSTRAK. KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN. DAFTAR GAMBAR. DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN i ii iii iv vi ix xiii xvii xix BAB 1 BAB 2 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah. 1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan.... 1.3 Ruang Lingkup Pembahasan... 1.4 Sistematika Pembahasan...... STUDI PUSTAKA 2.1 Klasifikasi Tanah Lunak.. 2.1.1 Lempung dan Lanau.. 2.1.2 Lempung Organik dan Lanau Organik... 2.1.3 Gambut.... 2.2 Metode Analisis Stabilitas... 1 1 3 3 4 6 7 8 9 10 11 vi

BAB 3 BAB 4 2.2.1 Metode Simplified Bishop... 2.2.2 Metode Elemen Hingga... 2.2.3 Penurunan Tanah... 2.3 Pengujian Laboratorium... 2.3.1 Pengujian Indek... 2.3.2 Pengujian Permeabilitas... 2.3.3 Pengujian Kuat Geser... 2.3.4 Pengujian Konsolidasi... PELAKSANAAN PENELITIAN... 3.1 Lokasi Penelitian. 3.2 Parameter Yang Digunakan. 3.3 Interpretasi Kondisi Geoteknik.... 3.3.1 Uji Lapangan... 3.3.2 Uji Laboratorium.... 3.4 Pemodelan Lapisan Tanah Timbunan. 3.5 Pemodelan Pada Program Metode Elemen Hingga. ANALISA DAN DISKUSI HASIL PENELITIAN... 4.1 Hasil Perhitungan Lapangan... 4.2 Hasil Perhitungan Laboratorium... 4.3 Hasil Perhitungan Penurunan Tanah... 4.4 Hasil Perhitungan Metode Simplified Bishop... 4.5 Hasil Perhitungan Metode Elemen Hingga. 12 16 39 42 42 44 44 45 46 46 48 50 51 52 53 54 60 60 64 67 70 72 vii

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN. 5.1 Kesimpulan.. 5.2 Saran.... DAFTAR PUSTAKA.... LAMPIRAN LAMPIRAN. 84 84 85 86 viii

DAFRTAR NOTASI DAN SINGKATAN A B Cc CH CL CP C v c c cr D f E E oed e F f f G Gs g h H H dr H 0 IF IT k y K K T = Luas permukaan = Interpolasi Matrik Regangan = Indeks kompresi tanah = Tanah lempung dengan batas cair tinggi = Tanah lempung dengan batas cair rendah = Cell Pressure = Koefisien konsolidasi tanah = Kohesi = Effective Cohesion = Recompression Index = Matrik Elastis Material menurut Hukum Hooke s = Young s Modulus = Oedometer Modulus = Kadar pori = Factor of Safety = Fungsi Yield = Load Vektor = Shear Modulus = Berat jenis butir = Fungsi Plastis Potensi = Groundwater Head = Tinggi Tanah = Panjang Aliran Rata-rata Air Pori = Tinggi Tanah = Flow Index = Toughuess indeks = Permeability in Vertical direction = Bulk Modulus = Fungsi Reduksi Permeabilitas ix

K o NC K o K LL LI M M m N n OCR OH OL POP p p p 0 P Pc(σvm) PL PI Po P excess Pp q Rf R Sc r r t critical T = Koefisien Lateral Tegangan Tanah = Rasio Tegangan dalam Normal Konsolidasi = Matrik Stiffness = Batas cair = Liquid indeks NC = Parameter untuk K o = Material Stiffnes Matrix = Gaya Normal = Hubungan Kekuatan dalam Tegangan Dependent Siffnes = Porositas = Perbandingan antara Pc dan Po = Tanah organik dengan batas cair tinggi = Tanah organik dengan batas cair rendah = Pre-Overburden Pressure = Active Pore Pressure = Stress State = Pre-consolidation Stress = Tegangan Efektif Isotropik = Tekanan prakonsolidasi = Batas plastis = Plasticity Index = Tekanan vertikal efektif pada saat tanah diselidiki = Kelebihan Tegangan Pori = Tegangan sebelum Konsolidasi Isotropik = Tegangan Deviasi = Rasio Kesalahan = Matrik Permeabilitas = Penurunan Konsolidasi = Parameter Ketidak Seimbangan = Vektor tidak Seimbang = Critical Time Step (Vertical Flow) = Faktor Waktu x

T allow T i T ult t 50 t 90 t t U U 50 U 90 u u V ν ν W W n W 1 W 2 y i y = Vertical Coordinate Z 1 Z 2 Z 3 α γ γ xy φ φ r ϕ = Allow Strength = Geotekstile Tensile Strength = Ultimate Strength = Waktu konsolidasi mencapai 50% = Waktu konsolidasi mencapai 90% = Waktu = Traksi Boundary = Derajat Konsolidasi = Besar penurunan saat konsolidasi mencapai 50% = Besar penurunan saat konsolidasi mencapai 90% = Komponen Vektor Penurunan = Pore Water Pressure = Volume = Poisson s Ratio = Vektor dengan Nodal Penurunan = Berat contoh tanah = Kadar air alami = Berat botol Erlenmeyer, tanah dan aquades = Berat botol Erlenmeyer dan aquades = Tinggi ring konsolidasi = Jarak Lapisan Geotekstil ke Titik Keseimbangan = Tinggi batu pori di tambah pelat pengaku = Jarak Pengaku ke Tepi Atas Ring Konsolidasi = Slope Angle = Berat Jenis Tanah = Shear Strain = Angle of internal Friction = Angle of internal Friction of The New Material = Sudut Geser σ = Tegangan Efefktif xi

σ xx = Tegangan Efektif Horizontal σ yy = Tegangan Efektif Vertikal σ xy = Tegangan Geser σ 1 = Tegangan Efektif Dasar Terbesar σ 2 = Tegangan Efektif Dasar Rata-rata σ 3 = Tegangan Efektif Dasar Terkecil σ p σ σ ' νo = Tegangan Sebelum Konsolidasi Vertikal = Vektor dengan Komponen Tegangan Cartesian = Tegangan Awal σ = Tegangan Tambahan ν ε p ε xx ε yy ε zz ε 1 ε 2 ε 3 ε v ε l o ε ν ε q ε Ψ = Plastic Strain = Regangan Horizontal = Regangan Horizontal = Regangan Lateral = Regangan Dasar Terbesar = Regangan Dasar Rata-rata = Regangan Dasar Terkecil = Volume Matriks Regangan = Regangan Lateral = Mean Stress = Pembiasan Regangan = Vektor dengan Komponen Regangan Cartesian = Dilantancy Angle K* = Modif dari Swelling Indek λ* = Modif dari Indek Kompresi µ* = Modif dari Creep Indek ν ur ξ = Poisson s Ratio for Unloading-reloading = Lokal Koordinat xii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Grafik Platisitas... Bagan Alir yang Disederhanakan untuk Mengklasifikasikan Lempung dan Lanau Inorganik... Bagan Alir yang Disederhanakan untuk Mengklasifikasikan Lempung dan Lanau Organik... Potongan pada Metode Mimplified Bishop (Nash, 1987)... Skema Ditail Perhitungan Tanpa Perkuatan Geotekstil dengan Cara Simplified Bishop... Pemakaian Geotekstil untuk Timbunan pada Tepi Pantai Pemodelan Timbunan dengan Menggunakan Geosintetik General three-dimensional coordinat system and sign convention... Hasil Tegangan Total yang Dihasilkan oleh Soft Soil Model dalam Principal Stress Space... Hubungan Tegak Lurus Antara ln p dengan ε ν..... 8 9 10 12 13 14 16 20 22 24 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Definisi untuk parameter E ref oed didalam oedometer test result. 27 Hubungan Garis Parabola antara Tegangan Regangan untuk Drained Triaxial Test... 29 Gambar 2.13 Overconsolidated Stress State Obtained From Primary Loading and Subsequent Unloading... 34 Gambar 2.14 Kurva Dilatancy Cut-Off... Koordinat Node Pada Metode Elemen Hingga Yang 35 xiii

Gambar 2.15 Menghasilkan Titik Kritis atau Nilai FS Terkecil... Nomor Lokal dan Posisi Node Lokal 36 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Besar Tekanan Prakonsolidasi... 37 Lokasi Daerah Permasalahan... 41 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Ditail Lokasi Proyek dan Permasalahan Pemodelan yang dilakukan pada program Plaxis versi 7.11... Memasukkan Parameter yang Diperlukan Plaxis... Memperkirakan opsi-opsi yang memungkinkan untuk mendapatkan hasil yang maksimal... Memasukkan Nilai-nilai yang akan dianalisa oleh Plaxis... Program Plaxis sedang menganalisa dari parameter-parameter yang diinputkan dan dari opsi-opsi yang telah ditentukan... Hasil yang didapat dari perhitungan Plaxis versi 7.11... Contoh Grafik yang dihasilkan oleh perhitungan Plaxis... 47 48 54 55 56 56 57 57 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Jendela Untuk mengetahui hasil nilai FOS yang telah dianalisa 58 oleh Plaxis... Contoh Statifikasi Lapisan Tanah Didapat dari Hasil 59 Gambar 4.1 Pengujian Lapangan... Contoh Statifikasi Lapisan Tanah Didapat dari Hasil 62 Gambar 4.2 Pengujian Lapangan (lanjutan)...... Pemodelan Lapisan Tanah Pada Zona 9 Dengan Pendekatan 63 Gambar 4.3 Sesuai Dengan Hasil Pengeboran Pada Lapangan, Hasil Laboratorium dan Buku CUR... Skema Perhitungan Tanpa Perkuatan Geotekstil dengan Cara 67 xiv

Gambar 4.4 Simplified Bishop... Sketsa Bidang Runtuh Untuk Perhitungan FOS Menggunakan 70 Gambar 4.5 Metode Simplified Bishop Menggunakan Perkuatan Geotekstil Pemodelan Timbunan diatas Tanah Lunak Berdasarkan 71 Gambar 4.6 Parameter-parameter Yang Didapat Dari Test Lapangan, Laboratorium Dan Pendekatan-pendekatan Berdasarkan Buku Acuan. Pembentukan Node-node Untuk Dilakukannya Perhitungan 72 Gambar 4.7 Oleh Metode Elemen Hingga Pada Kondisi Ini dilakukan Oleh Program Plaxis Versi 7.11. Salah Satu Opsi Tanah Luank Asli Dengan Tanah Timbunan 73 Gambar 4.8 Tanpa Perkuatan Geotekstil Sebagai Perkuatan Setiap Lapisan Tanah Timbunan Penurunan yang Terjadi Dihitung dengan MEH (Plaxis 7.11) 74 Gambar 4.9 Tanpa Perkuatan Geotekstil.. Incremental Shear Strains tanpa penguat geotekstil yang 75 Gambar 4.10 dihasilkan oleh perhitungan MEH. Total Displacements yang dihasilkan oleh perhitungan Metode 75 Gambar 4.11 Elemen Hingga (Plaxis 7.11) dengan nilai displacements 21,09m... Horizontal Displacements Timbunan Tanpa Perkuatan 76 Gambar 4.12 Geotekstil Diatas Tanah Lunak. 77 Vertical Displacements TimbunanTanpa Perkuatan Geotekstil xv

Gambar 4.13 Total Strains Timbunan Tanpa Perkuatan Geotekstil 77 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Effective Stresses Timbunan Tanpa Perkuatan Geotekstil Opsi pada timbunan diatas tanah lunak dengan menambahkan perkuatan geotekstil pada setiap lapisannya.. Deformed Mesh dengan penguat geotekstil yang dihasilkan oleh perhitungan MEH.. 78 78 79 Vertical Desplacement Dengan Perkuatan Geotekstil... 80 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Incremental Shear Strains Timbunan Dengan Perkuatan Geotekstil. 80 Total Displacements yang dihasilkan oleh perhitungan Metode 81 Gambar 4.20 Elemen Hingga.. Grafik yang dihasilkan dari perhitungan MEH untuk 82 Gambar 4.21 penurunan di titik B.. Pergerakan Horizontal dapa titik A.. 82 Gambar 4.22 83 xvi

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tipe Tanah Berdasarkan Kadar Organik... Klasifikasi Tanah Gambut berdasarkan Kadar Serat... Parameter Desain yang Dibutuhkan... Faktor Keamanan untuk Analisis Stabilitas. Batas-batas Penurunan untuk Timbunan pada Umumnya (dari Pusat Litbang Prasarana Transportasi). Hasil rangkuman dari Pengeboran di lapangan Hasil Rangkuman Perhitungan Laboratorium.. Resume Hasil Pengujian Laboratorium Resume Hasil Pengujian Laboratorium (lanjutan)... Resume Hasil Pengujian Pemadatan. Parameter Desain yang Digunakan untuk Soft Soil Model.. Parameter Desain yang Digunakan untuk Mohr Coulomb Model Hasil Perhitungan Didapat dari Perhitungan Konvensional Tarzagi.. Hasil Perhitungan Dengan Cara Coba-coba untuk Mencari Titik Kritis dan FOS Terkecil... 7 10 49 53 53 61 64 65 65 65 66 66 69 70 xvii

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan dengan Cara Pembagian Slice pada Bidang Runtuh (Koordinat Titik Pusat Keruntuhan 29;27) Tanpa Perkuatan Geotekstil. 71 Tabel 5.1 Perbedaan Hasil Perhitungan Metode Simplified Bishop dengan Metode Elemen Hingga (Plaxis versi 7.11) 84 xviii

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A B C D E F G H I J K L M Resume Data Pengujian Pengujian Berat Isi Pengujian Kadar Air Atterberg Limit Test Bengujian Berat Jenis Analisis Hidrometer Pengujian Permeabilitas Triaxial Unconsolidated Undrained (UU) Consolidated Undrained (CU) Direct Shear Test Pengujian Konsolidasi Percobaan Pemampatan Tabel Hasil Perhitungan Plaxis Timbunan Diatas Tanah Lunak Tanpa Perkuatan Geotekstil N Tabel Hasil Perhitungan Plaxis Timbunan Diatas Tanah Lunak Dengan Perkuatan Geotekstil O Flow Chart xix