C. Daya Dukung Tanah Laterit sebagai Base dan Subgrade 1. Tanah Ferro Laterit sebagai Lapisan Base dan Subgrade Jalan
3. Analisis Model Lapisan Pondasi Jalan dengan Metode Numerik Metode numerik adalah teknik-teknik yang digunakan untuk
dekatnya mampat. Tetapi, mampatnya tanah tidak sampai mengakibatkan kedudukan kritis keruntuhan tanahnya, sehingga zona plastis tak berkembang seperti pada keruntuhan geser umum. Dalam tipe keruntuhan geser lokal, terdapat sedikit penggembungan tanah di sekitar fondasi, namun tidak terjadi penggulingan fondasi.
Pada tipe leruntuhan penetrasi, tidak terjadi keruntuhan geser tanah. Akibat bebannya, fondasi hanya menembus dan menekan tanah ke samping yang menyebabkan pemampatan tanah di dekat fondasi.
Penurunan fondasi bertambah hampir secara linier dengan penambahan bebannya. Pemampatan tanah akibat penetrasi pondasi berkembang, hanya pada zona terbatas tepat di dasar dan di sekitar tepi fondasi.
3. Analisis Model Lapisan Pondasi Jalan dengan Metode Numerik
Berbagai model simulsi dapat dibuat dengan mempertimbangkan seluruh aspek rekayasa berdasarkan analisis yang akurat dan cepat.
Salah satu perangkat lunak yang ada saat ini akan digunakan untuk melakukan validasi hasil pengujian model lapisan sub-base yang dibuat, yaitu dengan metode elemen hingga (finite element method). Untuk metode ini digunakan Plaxis 2D. Perilaku tanah yang diberikan adalah Mohr-Coulomb, merupakan perilaku tanah yang paling sederhana dengan dua parameter kekakuan yaitu E’ dan ’, dan tiga parameter kekuatan yaitu C, ’ dan yang umumnya bisa diperoleh dalam penelitian dasar tanah.
a. Model Material
model material merupakan suatu persamaan matematis yang menyatakan hubungan antar tegangan dan regangan. Seluruh model material dakam Plaxis didasarkan pada suatu hubungan antara perubahan tegangan dan perubahan regangan. Berbagai macam model material dalam Plaxis, yaitu:
1. Model linier elastis, model ini menyatakan hukum Hooke tentang elasticity linier isotropis. Model ini meliputi dua parameter kekakuan yaitu modulus Young (E) dan angka poisson (). Model linier elastis sangat terbatas untuk pemodelan perilaku tanah, terutama digunakan pada struktur-struktur yang kaku dalam tanah.
2. Mohr-Coulomb, model sederhana namun handal ini didasarkan pada parameter-parameter tanah yang telah dikenal dengan baik dalam
praktek rekayasa teknik sipil. Model elastisitas plastis yang terdiri dari lima parameter yaitu E dan untuk memodelkan elastisitas tanah,
dan c untuk memodelkan plastisitas tanah dan sebagai sudut dilatansi. Meski demikian, tidak semua fitur non-linier tercakup dalam model ini. Model Mohr-Coulomb dapat digunakan untuk menghitung tegangan pendukung yang realistis pada muka terowongan, beban batas pada pondasi dan lain-lain. Model ini juga dapat digunakan untuk menghitung faktor keamanan menggunakan pendekatan reduksi phi-c.
3. Jointed-Rock, model ini merupakan model elastis-plastis dimana penggeseran hanya dapat terjadi pada beberapa arah penggeseran tertentu saja. Model ini dapat digunakan untuk memodelkan perilaku batuan yang terstratifikasi atau batuan yang memiliki kekar (joint).
4. Hardening Soil, model ini merupakan model hiperbolik yang bersifat elasto-plastik, yang diformulasikan dalam lingkup plastisitas dari pengerasan akibat friksi. Model ini telah mengikutsertakan kompresi hardening untuk memodelkan pemampatan tanah yang tidak dapat kembali seperti semula saat menerima pembebanan yang bersifat kompresif. Model berderajat dua ini dapat digunakan untuk memodelkan perilaku tanah pasiran, kerikil serta jenis yang lebih lunak seperti lempung dan lanau.
5. Soft Soil Creep, model ini merupakan model berderajat dua yang diformulasikan dalam lingkup viskoplastisitas, yaitu rangkak (creep) yang tidak ada pada hardening soil model. Model ini digunakan untuk
memodelkan perilaku tanah lunak yang bergantung pada waktu seperti lempung terkonsolidasi normal dan gambut. Model ini telah mengikutsertakan kompresi logaritmik.
6. Soft Soil Model, merupakan model cam-Clay yang digunakan untuk memodelkan perilaku tanah lunak seperti lempung terkonsolidasi normal dan gambut. Model ini paling baik digunakan untuk situasi kompresi primer.
b. Jenis Perilaku Material
Prinsipnya, seluruh parameter model bertujuan untuk menyatakan respon tanah dalam kondisi tegangan efektif, yaitu hubungan antara tegangan-regangan yang terjadi pada butiran-butiran tanah. Salah satu yang berperan penting adalah tekanan air pori. Tekanan air pori ini sendiri erat kaitannya dengan jenis perilaku material tersebut. Berikut ini adalah jenis material yang ada dalam pemodelan finite elemen menggunakan Plaxis:
1. Drained, keadaan dimana tekanan air pori berlebih tidak akan terbentuk sama sekali. Perilaku ini jelas untuk diterapkan pada kasus tanah-tanah kering, kasus dimana terjadi drainase penuh akibat permeabilitas yang tinggi (tanah pasiran) dan juga kasus dimana kecepatan pembebanan sangat rendah. Pilihan ini juga dapat digunakan untuk memodelkan perilaku jangka panjang tanah tanpa perlu memodelkan sejarah pembebanan tak terdrainase maupun konsolidasi.
2. Undrained, merupakan pilihan untuk pembentukan tekanan air pori berlebih secara penuh. Aliran air pori terkadang dapat diabaikan karena permeabilitas sangat rendah atau akibat kecepatan pembebanan yang sangat tinggi. Seluruh cluster yang dispesifikan sebagai tak terdrainase akan benar-benar bersifat tak terdrainase, meskipun cluster atau sebagian dari cluster tersebut berada di atas garis freatik.
3. Non Porous, merupakan kondisi dimana baik tekanan air pori awal maupun tekanan air pori berlebih tidak akan diperhitungkan sama sekali pada cluster-cluster dengan jenis perilaku tidak porous.perilaku ini sering dikombinasikan dengan penggunaan model linier elastis, juga dapat diterapkan pada elemen ntar muka. Masukkan berupa berat isi jenuh dan permeabilitas tidak relevan untuk material tanpa pori.
c. Input Plaxis
tahap awal dalam analisis menggunakan program Plaxis adalah pengaturan global, yang mengatur deskripsi permasalahan, jenis analisis, jenis elemen, satuan dasar, dan ukuran gambar yang ditampilkan. Pada menu general setting terdapat model umum yang digunakan dalam penelitian ini adalah planestrain. Model ini digunakan untuk geometri penampang yang seragam dan tegangan seragam yang sesuai serta pembebanan tegak lurus yang panjang pada arah menyilang (arah Z), penurunan (displacement) dan regangan di arah Z diasumsikan nol, namun tetap memperhitungkan tegangan normal.
Kolom elemen menyediakan 15 node dan 6 node, yang digunakan adalah 15 node sebagai elemen standard. Pilihan elemen ini menyediakan 4 (empat) perintah interpolasi untuk displacements dan 12 titik tegangan.
Dengan banyaknya titik tegangan yang diperhitungkan secara numerik 15 node, sangat akurat dalam menghasilkan perhitungan tegangan untuk masalah yang cukup sulit.
Untuk pengaturan geometri, dilakukan secara manual menggunakan bantuan geometri line yang akan muncul setelah pengaturan global selesai. Kondisi batas dalam menganalisa masalah deformasi terbagi atas 2 jenis yaitu perpindahan tertentu (prescribed displacement) dan gaya tertentu (prescribed force/load). Pada prinsipnya, setiap pemodelan analisis harus memiliki kondisi batas di segala arah, jika tidak dinyatakan secara eksplisit pada suatu batas maka kondisi alami akan berlaku, yaitu gaya tertentu adalah nol dan displacement adalah bebas.
Penelitian terdahulu yang digunakan sebagai rujukan dan yang relevan dalam penelitian ini dirangkum pada Tabel 4.
Tabel 4. Penelitian Terdahulu
No Nama Judul Metode
1 Sree, Dhanya, et. al (2010)
Study on Amended Soil Liner Using Lateritic Soil
Campuran tanah laterit dengan bentonite dengan variasi penambahan bentonite 2,4,6,8, dan 10%, selanjutnya dipadatkan dengan modified Proctor test, selanjutnya campuran material diuji kekuatannya dengan unconfined test dan uji permeabilitas.
2 Aminaton Marto, et. al (2013)
Stabilization of Laterite Soil using GKS
Soil Stabilizer
Penentuan kadar air optimum tanah, selanjutnya tanah kering dicampurkan air dan polymer sampai diperoleh campuran seragam, dan dipadatkan. Contoh diperam selama 2 jam dalam mold kemudian dipindahkan dalam tabung PVC dan dibungkus plastic, selanjutnya contoh disimpan dengan waktu peram tertentu pada suhu kamar, dengan waktu 3, 7, 14, dan 28 hari. Selanjutnya contoh diuji kekuatan dengan uji unconfined compressive strength dan direct shear.
3 Amu, O.O, et. al (2011)
Geotechnical properties of lateritic soil stabilized with sugarcane straw Ash
Menentukan sifat-sifat geoteknik tanah lateritic tang dimodifikasi dengan campuran abu serat tebu. Tiga contoh A, B, dan C dibuat untuk identifikasi dan klasifikasi uji konsistensinya, selanjutnya diuji kekuatan tanah (pemadatan, CBR, unconfined compression test, dan triaxial test), pengujian untuk kondisi sebelum stabilisasi dan sesudah stabilisasi, dengan penambahan abu serat tebu 2, 4, 6, dan 8%..
4 Kiran, S.P., et.al (2014)
Stabilization of Lateritic Soil by using Sugarcane Straw Ash and Cement
Contoh tanah dikeringkan untuk pengujian awal, dicampurkan dengan abu serat tebu dengan kandungan 0, 3, 6, 9%, sedangkan contoh dengan kandungan 12% abu serat tebu dipadatkan dan diuji dengan unconfined compressive strength, kemudian contoh tanah dengan kandungan abu serat tebu 0, 3, 6, dan 9% ditambahkan semen 5%
konstan untuk pemadatan dan uji UCS.
5 Yinusa A. Jimoh , O.
Ahmed Apampa (2014)
An Evaluation of the Influence of Corn Cob Ash on the Strength Parameters of Lateritic Soils
menggunakan therm Fisher model ARL 9900, untuk identifikasi dan klasifikasi sebagai pozzolan, selanjutnya diuji karakteristik pemadatan, uji CBR, dan uji unconfined compression strength. Contoh dalam dua kondisi yaitu contoh tanpa penambahan bahan pengikat dan contoh dengan tambahan semen Portland sebagai bahan penguat.
6 Amadi A.A., and A. O.
Eberemu, A.O., (2012)
Performance of Cement Kiln Dust in Stabilizing Lateritic Soil
Contaminated with Organic Chemicals
Debu semen diaplikasikan untuk stabilisasi tanah laterit yang terkontaminasu bahan kimia organic benzene, ethanol dan kerosene untuk memperkuat sifat teknik tanah laterit. Kontaminasi bahan kimia disimulasikan di laboratorium dengan menambah jumlah 2,5, 5, 7,5, dan 10% tiap bahan kimia secara terpisah pada contoh tanah laterit dan dibiarkan kering udara selama 14 hari sebelum distabilisasi dengan 10% debu semen. Pengujian dilakukan meliputi batas-batas atterberg, karakteristik pemadatan, kekuatan, dan hidrolik konduktivity tanah. Contoh tanah untuk uji kekuatan dan konduktivity hidrolik dipadatkan dengan British Standard Light (BSL) compactive effort pada kadar air optimum yang telah ditentukan.
7 Tzu-Hsing Ko (2014)
Nature and Properties of Lateritic Soils Derived from Different Parent Materials in Taiwan
Menyelidiki sifat fisik, sifat kimia, dan sifat mineralogy tanah laterit pada lima lokasi pengambilan contoh dengan lima jenis asal batuannya. Tahapan yang dilakukan adalah proses pengambilan sampel, selanjutnya dilakukan pengujian sifat fisik, sifat kimia dan sifat mineralogy contoh tanah yang diambil.
8 Liu Yangshen, et. al (2004)
Properties of Bentonite enhanced Loess and Laterite
Penguatan tanah laterit dan loess dengan bentonite sebagai material barrier pada TPA (landfill), pengujiam dilakukan dengan melihat konduktivitas hidrolik dan kekuatan tanah. sebelumnya contoh tanah diuji sifat kimia masing-masing material dan distribusi ukuran partikelnya.
9 Adriani, et. al (2012)
Pengaruh Penggunaan Semen sebagai Bahan Stabilisasi pada Tanah Lempung daerah Lambung Bukit terhadap nilai CBR
Tanah
Tanah lempung dicampur dengan semen 5%, 10%, 15%, dan 20%
(semen Portland tipe 1), diuji sifat fisik masing-masing campuran semen. Selanjutnya dilakukan pengujian pemadatan dan pengujian CBR.
10 Portelinha, et. al.
(2012)
Modification of a Lateritic Soil with Lime and Cement:
An Economical Alternative for Flexible Pavement Layers
dimodifikasi dengan tanah laterite untuk melihat perilaku campuran untuk konstruksi. Pengujian dan analisis dilakukan terhadap workability, sifat-sifat kimia, perilaku mekanik, dan komposisi mineralogy. Analisis mekanistik dilakukan untuk menguji keruntuhan fatique terhadap lapisan aspal pada lapisan struktur jalan raya.
11 Ijimdiya, T.S.a and Igboro, T. (2012)
The Compressibility Behavior of Oil Contaminated Soils
Melakukan pengujian terhadap kompresibilitas tanah laterit yang terkontaminasi dengan minyak., dengan persentasi campuran minyak 0, 2, 4, 6, dan 8%. Selanjutnya dilakukan uji sifat fisik campuran tanah dan minyak, uji kompresibiltas, uji unconfined compression strength, dan uji konsolidasi.
12 Wisley M.F. et. al (2014)
Chemical and Hydraulic Behavior of a Tropical Soil
Compacted Submitted to the Flow of Gasoline
Hydrocarbons
Pengujian karakteristik tanah laterite sebagai material lapisan yang dialiri gasoline. Pengujian yang dilakukan dalah pengujian sifat-sifat fisik, pengujian konduktivitas hidrolik, pengujian karakteristik kimia, dan pengujian karakteristik mineralogy.
13
Amu O.O , Oluwole Fakunle Bamisaye, and Iyiola Akanmu
Komolafe (2011)
The Suitability and Lime
Stabilization Requirement of Some Lateritic Soil Samples as Pavement
Pengujian tanah laterit yang dstabilisasi dengan kapur dan diuji karakteristik mekaniknya untuk perbaikan lapisan perkerasan jalan, sehingga diperoleh karakteristik tanah lateritik yang cocok untuk lapisan perkerasan jalan.
14
Nima Latifi, Amin Eisazadeh, Aminaton Marto (2014)
Strength behavior and
microstructural characteristics of tropical
laterite soil treated with sodium silicate-based liquid stabilizer
Stabilisasi tanah menggunakan larutan kimia yang selanjutnya dilakukan pengujian kekuatan tanah dan karakteristik mikrostruktur tanah.
15
Naeini S. A, Ziaie Moayed R., Allahyari F.
(2014)
Subgrade Reaction Modulus (Ks) of Clayey Soils Based on Field Tests
Menentukan modulus reaksi tanah dan modulus elastisitas tanah menggunakan pengujian langsung di lapangan, selanjutnya hasil analisis dibandingkan dengan beberapa penelitian terdahulu 16
Jaxques de Medina, Laura M.G. Motta, Joao Dos Santos (2006)
Deformability Characteristic of Brazilian Laterite
Menentukan karakteristik deformasi permanen dan modulus elastisitas gravel laterite menggunakan uji pembebanan siklik dalam pengujian triaksial pada sampel padat.
17 Reddy, P. Prasanna Kumar (2011)
Compaction Characteristic and Physical Properties of Compacted Cement Stabilised Soils
metode pemadatan dan variasi benda uji yang distabilisasi dengan semen, selanjutnya diuji kekuatan tanah tersebut.
18
Yusuf Hamzah, Muh.
Saleh Pallu, Lawalenna Samang, Wihardi Tjaronge (2011)
Aplication of Cement Stabilization Sediment Dredged as Subgrade Road of Rigid Pavement
Menentukan modulus reaksi tanah subgradedan deformasi lapisan perkerasan pada perkerasan rigid menggunakan tanah sedimen dengan stabilisasi semen.
19
Yusuf Hamzah, Saleh Pallu, Lawalenna Samang, Wihardi Tjaronge (2012)
Bearing Capacity of The Subgrade Soil Sediment Dredging Bili Bili Dam With Cement Stabilization
Mementukan hubungan daya dukung tanah terhadap persen penambahan semen dan hubungan CBR lapangan dengan modulus reaksi tanah pada tanah sedimen stabilisasi semen.