BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penurunan pada konstruksi teknik sipil akibat proses konsolidasi tanah pendukung merupakan salah satu aspek utama dalam bidang geoteknik terutama pada lapisan tanah kohesif lunak. Proses konsolidasi adalah suatu proses disipasi air pori terhadap fungsi waktu. Pada awalnya teori konsolidasi 1-D ditemukan oleh Terzaghi (1925), dengan menganggap nilai koefisien konsolidasi (C v ) yang konstan dan pengaliran yang terjadi satu arah (arah vertikal) selama proses konsolidasi berlangsung. Biot (1941) mengembangkan teori konsolidasi 1-D dari Terzaghi dengan menganggap koefisien konsolidasi (C v ), tegangan vertikal efektif dan kelebihan tekanan air pori yang bekerja merupakan fungsi transient dan pengaliran yang terjadi selama proses konsolidasi dalam tiga arah (multy dimensional case). Gambar 1.1 Aliran air pori akibat proses konsolidasi 12
Penanggulangan terhadap penurunan yang besar dan waktu penurunan yang lama pada tanah lempung lembek yang di bebani merupakan masalah yang harus diperhatikan karena tanah lunak memiliki kerapatan rongga yang rendah. Umumnya lapisan tanah lunak terdiri dari tanah yang sebagian besar adalah butir-butir sangat kecil serta memiliki kemampatan besar dan koefisien permeabilitas yang kecil, sehingga jika pembebanan konstruksi melampaui daya dukung kritis, maka kerusakan tanah akan terjadi. Meskipun intensitas beban tersebut kurang dari daya dukung kritis, dalam jangka waktu yang lama besarnya penurunan akan terus meningkat, sehingga akan mengakibatkan permukaan tanah di sekeliling konstruksi naik atau turun, atau terjadi penurunan muka air tanah atau pengeringan air di tengah konstruksi yang pada akhirnya mengakibatkan kerusakan di sekitar konstruksi. Berdasarkan hal tersebut di atas perlu diadakan perbaikan pada kondisi tanah kohesif lunak. Penurunan dapat direduksi dengan menambahkan kerapatan rongga dari pemampatan partikel tanah. Salah satu cara untuk menanggulangi masalah tersebut di atas adalah dengan memperbaiki karakteristik tanahnya, antara lain dengan memasang vertikal drain supaya terjadi aliran drainase ke arah horizontal disamping aliran ke arah vertikal. Dengan adanya pemasangan vertikal drain tersebut maka waktu yang diperlukan untuk penurunan tanah tersebut menjadi lebih singkat. Drain-drain vertikal tersebut bisa diisi pasir (bahan yang permeabilitasnya besar), atau bisa juga menggunakan sintetik drain berbentuk pita. Vertikal drain konvensional atau dikenal dengan vertikal sand drain sudah banyak ditinggalkan dan fungsinya digantikan oleh prefabricated vertikal drain yang menggunakan bahan geotekstil atau bahan sintetis. Banyak faktor yang mempengaruhi kinerja dari 13
vertikal drain sintetis antara lain bentuk core yang dapat dialiri, geometris core, tekanan lateral yang bekerja dan lain-lain. Langkah langkah yang dilakukan untuk perbaikan tanah dengan metode vertikal drain adalah 1) Uji laboratorium; pengujian di laboratorium diawali dengan pengambilan sampel di lapangan dengan menggunakan alat sondir pada titik pengamatan. Sampel tersebut kemudian dibawa ke laboratorium dan diuji sesuai dengan prosedur. Dari pengujian tersebut diperoleh parameter-parameter yang diperlukan sebagai berikut; indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (C h ). 2) Perencanaan vertikal drain; data yang diperoleh dari uji di laboratorium selanjutnya digunakan pada perencanaan vertikal drain. Kemudian diameter dan jarak kolom dari vertikal drain ditetapkan. 3) Analisa stabilitas dan penurunan; analisa stabilitas dan penurunan pada tanah perlu dilakukan dalam perencanaan suatu bangunan terutama pekerjaan konstruksi, dengan tujuan untuk mengetahui keamanan dari hasil yang direncanakan. Dalam tugas akhir ini, masalah yang akan ditinjau adalah besarnya penurunan tanah dan waktu yang diperlukan tanah untuk mendisipasi air pori. Daerah yang akan ditinjau adalah apron bandara Kualanamu Sumatera Utara. Jenis tanah kohesif lunak yang ada di apron bandara Kualanamu memiliki kedalaman atau ketebalan 2,5-7,8 meter sehingga penurunan yang akan terjadi cukup besar dan waktu yang diperlukan untuk mendisipasi air pori juga sangat lama. Oleh karena itu perbaikan tanah kohesif lunak di apron bandara Kualanamu dilakukan menggunakan timbunan sebagai preloading dan vertikal drain. Tujuan preloading adalah untuk mengkonsolidasikan tanah sebagai bearing stratum agar mengalami konsolidasi terlebih dahulu sehingga menaikkan kuat geser tanah dan prefabricated vertikal drain bertujuan untuk 14
mempercepat proses konsolidasi. Dengan terdisipasinya air pori pada tanah di apron bandara kualanamu tersebut maka akan meningkatkan kuat geser tanahnya (gain of strength) sehingga diharapkan tanah di apron bandara Kualanamu dapat memikul beban yang besar yaitu beban pesawat. Perhitungan besarnya penurunan tanah yang menggunakan prefabricated vertikal drain di apron bandara Kualanamu dan waktu yang diperlukan untuk mendisipasi air pori pada tanah tersebut secara analitik dan menggunakan program Plaxis. Untuk perhitungan penurunan 1 dimensi dilakukan secara analitik dan untuk perhitungan penurunan 3 dimensi dilakukan dengan menggunakan program Plaxis. Perhitungan penurunan 1 dimensi memiliki dua arah pengaliran air pori yaitu konsolidasi arah vertikal dan konsolidasi arah radial (Barron,1948). 1.2. Tujuan dan Manfaat Tujuan perhitungan penurunan tanah pada apron bandara Kualanamu dan lamanya waktu yang diperlukan tanah tersebut untuk mendisipasi air pori secara analitik dan program Plaxis adalah untuk mengetahui perbandingan penurunan dan waktu konsolidasi yang diperoleh dari hasil perhitungan secara analitik dan program Plaxis. 1.3. Metodologi Penyusunan tugas akhir ini dilakukan dengan metode studi kasus, dimana data-data yang akan dikelola diperoleh dari hasil test di lapangan maupun test di laboratorium dari tanah yang ada di apron bandara Kualanamu. Penurunan tanah pada apron bandara Kualanamu dan waktu yang diperlukan oleh tanah untuk mendisipasi air pori dihitung dengan dua metode, yaitu dengan menggunakan 15
program Plaxis dan secara analitik. Hasil perhitungan dari kedua metode tersebut nantinya akan dibandingkan. 1.4. Pembatasan Masalah Lebar apron bandara Kualanamu adalah 118 meter dan karena keterbatasan program Plaxis maka lebar apron yang diperhitungkan baik secara analitik maupun program Plaxis hanya 26,25 meter. Perhitungan besarnya penurunan tanah yang menggunakan prefabricated vertikal drain di apron bandara Kualanamu yang ditinjau dimodelkan dengan mengasumsikan kondisi plane strain dengan memperhitungkan efek smear zone, dan untuk factor drain resistant tidak diperhitungkan sehingga prefabricated vertikal drain yang dipasang dianggap dapat mengalirkan air pori secara konstan selama proses konsolidasi. Pemodelan material yang digunakan pada saat penghitungan dengan program Plaxis adalah model Mohr Coulomb. Dan untuk perhitungan lama waktu yang diperlukan tanah di apron bandara Kualanamu untuk mendisipasi air pori ditinjau sampai mencapai derajat konsolidasi 95 persen. 1.5. Sistematika Penulisan Penulisan skripsi ini disajikan dalam lima bab dengan sistematika sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat, metodologi, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi konsep dan teori tentang vertikal drain, transformasi tampang vertikal drain, konsolidasi 1-D Terzaghi, konsolidasi radial, waktu konsolidasi, penurunan (settlement), koefisien 16
konsolidasi pada tanah berlapis, timbunan bertahap, dan tahapan pada Plaxis. BAB III :PENURUNAN DAN WAKTU KONSOLIDASI PADA TANAH DI APRON BANDARA KUALANAMU YANG DIHITUNG SECARA ANALITIK Bab ini berisi tentang perhitungan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada tanah di apron bandara Kualanamu yang dilakukan secara analitik. BAB IV :PENURUNAN DAN WAKTU KONSOLIDASI PADA TANAH DI APRON BANDARA KUALANAMU YANG DIHITUNG DENGAN PROGRAM PLAXIS Bab ini berisi tentang perhitungan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada tanah di apron bandara Kualanamu yang dilakukan dengan menggunakan program Plaxis. BAB V : PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan dan saran-saran penulis dari hasil perhitungan secara analisa dan dengan menggunakan program Plaxis. 17