2.2. Pondasi Dangkal
2.3.1. Aplikasi Geotekstil Sebagai Lapis Perkuatan
Geotekstil sebagai lapis perkuatan dapat digunakan untuk meningkatkan daya dukung tanah. Prinsip kerja geotekstil sebagai lapis perkuatan adalah dengan memikul beban tarik yang terjadi pada lapisan tanah atau material yang mempunyai ketahanan yang baik terhadap gaya tekan akan tetapi lemah menahan gaya tarik. Gambar 2.9. berikut menjelaskan bagaimana geotekstil digunakan sebagai lapis perkuatan.
Gambar 2.9. Lapis Perkuatan dengan Geotekstil Memotong Garis Keruntuhan
Tiga mekanisme perkuatan geotekstil yaitu: • Tipe Membran
Perkuatan membran terjadi pada saat terdapat gaya vertikal yang bekerja pada geotekstil yang diletakkan pada lapisan tanah yang deformable. Berdasarkan posisi diletakkannya geotekstil dari aplikasi beban kerja, ditetapkan bahwa: ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + − − = θ θ μ θ θ π σ cos 1 cos ) 2 1 ( cos sin 3 2 2 3 2 2 z P h (2.28)
dimana:
σh = Tegangan horisontal pada kedalaman z dan sudut θ P = Gaya vertikal yang terjadi
z = kedalaman di bawah permukaan dimana σh dihitung μ = Poisson ratio
θ = sudut vertikal dari bawah tekanan permukaan P • Tipe Geser
Perkuatan geser dapat digambarkan melalui percobaan triaxial akan tetapi lebih jelas melalui uji direct shear. Geotekstil ditempatkan pada tanah yang diberi beban pada arah yang normal, kemudian dua material digeserkan pada interface-nya. Parameter geotekstil terhadap kuat geser tanah yang dihasilkan (adhesi dan sudut gesek) dapat diperoleh melalui rumus kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb berikut.
δ σ
τ =ca + 'n tan (2.29)
dengan:
τ = Kuat geser (antara geotekstil dengan tanah) σ’n = Tegangan efektif normal pada bidang geser ca = adhesi (antara geotekstil dengan tanah) δ = sudut gesek (antara geotekstil dengan tanah)
Parameter kuat geser ca dan δ dapat dibandingkan dengan parameter kuat geser tanah secara umum sebagai berikut.
φ σ
38 dengan:
c = kohesi (antara tanah dengan tanah) φ = sudut gesek (antara tanah dengan tanah) • Tipe Pengangkuran/Penjangkaran
Tipe ini menyerupai tipe geser hanya pada tipe ini tanah diaplikasikan pada kedua sisi horisontal geotekstil sehingga terjadi kecenderungan gaya tarik yang menarik geotekstil keluar dari tanah. Kondisi perkuatan ini menyerupai percobaan direct shear kecuali tanah di kedua sisi geotekstil bergerak pada kedua bagian alat penguji dan geotekstil ditarik keluar dari alat penguji. Tipe pengangkuran ini juga memberikan gambaran mengenai efisiensi fungsi kekuatan geotekstil yang bergerak.
Dengan pertimbangan bahwa beberapa lapis geotekstil dan/atau geotekstil dengan kekuatan yang tinggi dapat memperkuat dinding fleksibel, lereng dan pondasi, dapat dikatakan bahwa tanah di bawah dinding kaku, perletakan/tumpuan, dermaga dan lain-lain yang memiliki daya dukung rendah dapat pula menjadi sasaran dalam peningkatan kinerja dengan pengaplikasian geotekstil. Binquet dan Lee (1985) melakukan percobaan untuk meningkatkan daya dukung pasir yang telah dikompres menggunakan batangan logam. Mereka menemukan bahwa peningkatan tertentu yang kemudian dibuktikan melalui analisa ekonomi yang menunjukkan penghematan biaya. Akan tetapi ketika korosi dipertimbangkan, tidak ada lagi keuntungan secara ekonomi. Dengan menggunakan geotekstil yang tidak akan berkarat sebagai lapis perkuatan, masalah korosi/karatan dapat dihilangkan dan memenuhi kebutuhan penelitian dalam mengukur peningkatan yang mungkin terjadi.
Beberapa penelitian untuk melihat bagaimana geotekstil sebagai lapis perkuatan dapat meningkatkan daya dukung dan perkuatan dasar. Penelitian laboratorium yang dilakukan oleh Guido (1985) menggunakan beberapa lapis geotekstil dalam pasir yang tidak dipadatkan menghasilkan bahwa beberapa lapis geotekstil (di atas tiga lapis) memberikan hasil yang menguntungkan setelah terjadi penurunan tertentu. Penelitian ini menggunakan geotekstil heat bonded non woven dan diberikan variasi sejumlah parameter, termasuk jarak ke geotekstil yang berada di posisi teratas, jarak antar lapisan dan perpanjangan geotekstil ke arah luar diukur dari salah satu sudut pondasi. Hasil ini diperlihatkan melalui gambar 2.10(a).
Riset yang dilakukan oleh Geosynthetic Research Institute (GRI) pada tanah lunak yang bergradasi baik dan terkompres pada kondisi jenuh di atas batas plastisitasnya menghasilkan hasil yang menyerupai percobaan Guido dimana percobaan menunjukkan bahwa terjadi peningkatan pada tekanan dukung pada kondisi deformasi tanah yang besar. GRI menggunakan geotekstil woven-slit film. Hasil ini diplot pada kurva pada gambar 2.10 (b). Dari kedua percobaan di atas dapat dilihat bahwa metode prategang geotekstil dapat menjadi keuntungan sama halnya untuk menghilangkan deformasi yang dibutuhkan untuk menciptakan peningkatan yang signifikan. Sebagai pengganti prategang geotekstil, perencanaan dalam penggunaan geotekstil sebagai lapis perkuatan harus mempertimbangkan bahwa peningkatan daya dukung hanya terjadi setelah penurunan yang relatif besar.
40
Gambar 2.10. Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil
(a) Percobaan oleh Guido (b) Percobaan oleh GRI
(Sumber : Robert M. Koerner, 2005)
Di dalam perancangan, empat jenis keruntuhan yang ditunjukkan pula secara skematis berikut harus dipertimbangkan:
1. Keruntuhan daya dukung di atas lapisan geotekstil paling atas; Hal ini mungkin dapat dihindari apabila jarak lapisan teratas geotekstil berkisar antara 300 mm dari permukaan tanah.
Gambar 2.11. Keruntuhan Daya Dukung di Atas Lapisan Geotekstil Pertama
2. Geotekstil yang tertarik keluar dari tanah karena kurangnya panjang penjangkaran yang tertanam. Kasus ini dapat dihindari jika panjang penjangkaran melebihi zona keruntuhan aktif.
Gambar 2.12. Geotekstil Tertarik Keluar Dari Tanah
(Sumber : Robert M. Koerner, 2005)
3. Keruntuhan yang menyebabkan rusak/putusnya geotekstil, yang merupakan elemen utama yang diperhatikan dalam perancangan.
Gambar 2.13. Keruntuhan yang Menyebabkan Rusak/Putusnya Geotekstil
(Sumber : Robert M. Koerner, 2005)
4. Deformasi jangka panjang yang berkelanjutan (rangkak) yang berhubungan dengan beban permukaan yang menahan dan relaksasi tegangan geotekstil, yang dapat dihindari apabila digunakan geotekstil dengan tegangan ijin yang cukup rendah.
42
Gambar 2.14. Deformasi Jangka Panjang yang Berkelanjutan (Rangkak)
(Sumber : Robert M. Koerner, 2005)
Sakti dan Das (1987) melakukan beberapa percobaan untuk melihat pengaruh pemasangan geotekstil untuk meningkatkan daya dukung. Geotekstil yang digunakan mempunyai kuat tarik batas 534 N dan merupakan jenis heat bonded non woven yang dipasang berlapis-lapis. Geotekstil tersebut dipasang untuk meningkatkan daya dukung pondasi memanjang dengan beban yang bervariasi yang diletakkan pada tanah lempung yang jenuh. Berdasarkan percobaan tersebut, Sakti dan Das menyimpulkan bahwa:
• Dampak yang menguntungkan dari perkuatan geotekstil baru ditemukan ketika perkuatan dipasang pada jarak yang sama dengan lebar pondasi.
• Lapisan pertama perkuatan geotekstil harus diletakkan pada jarak d = 0,35 B (B = lebar pondasi) untuk memperoleh hasil yang maksimum.
• Nilai L0/B yang paling ekonomis adalah sekitar 2 (L0 adalah jarak dari titik tengah pondasi ke ujung batas perkuatan geotekstil).
