APLIKASI MODEL HARDENING SOIL PADA UJI SESUNGGUHNYA APLIKASI MODEL HARDENING SOIL PADA UJI SESUNGGUHNYA

8 APLIKASI MODEL TANAH TINGKAT LANJUT APLIKASI MODEL TANAH TINGKAT LANJUT

8.2 APLIKASI MODEL HARDENING SOIL PADA UJI SESUNGGUHNYA APLIKASI MODEL HARDENING SOIL PADA UJI SESUNGGUHNYA

8.2 APLIKASI MODEL HARDENING SOIL PADA UJI SESUNGGUHNYAAPLIKASI MODEL HARDENING SOIL PADA UJI SESUNGGUHNYA

Dalam bab, ini kemampuan dari model Hardening Soil untuk memodelkan uji laboratorium pada pasir dievaluasi dengan membandingkan hasil perhitungan PLAXIS

dengan hasil uji yang diperoleh dari uji laboratorium. Berbagai uji laboratorium dilakukan pada pasir Hostun lepas dan padat. Berdasarkan hasil-hasil pengujian inilah parameter untuk model Hardening Soil ditentukan, yang diberikan pada Tabel 8.2.

Tabel 8.2 Parameter Hardening Soil untuk pasir Hostun lepas dan padat

Parameter Pasir Lepas Pasir Padat Satuan

Berat volume γ 17 17.5 kN/m³

ref

E ₅₀ (untuk pref = 100 kPa) 20000 37000 kN/m²

ref ur

E (untuk pref = 100 kPa) 60000 90000 kN/m²

ref oed

E (untuk pref = 100 kPa) 16000 29600 kN/m²

Kohesic 0.0 0.0 kN/m ² Sudut geser φ 34 41

°

Sudut dilatansi ψ 0 14

°

Angka Poisson ν ur 0.20 0.20 -Eksponen m 0.65 0.5 K 0 ^NC (menggunakan "cap") 0.44 0.34 -Kuat tarik 0.0 0.0 kN/m² Rasio keruntuhan 0.9 0.9 -Uji triaksial Uji triaksial

Uji triaksial terdrainase standar dilakukan pada spesimen pasir lepas dan pasir padat. Dalam PLAXIS prosedur simulasi uji triaksial telah dijelaskan dalam Bab 8.1. Pada tahap pertama sampel dikompresi secara isotropis pada tegangan keliling p

′

= 300 kN/m². Pada tahap kedua sampel dibebani pada arah vertikal hingga mencapai keruntuhan dengan tegangan horisontal (tegangan keliling) tetap konstan. Hasil simulasi uji dan pengukuran data diberikan pada Gambar 8.7, Gambar 8.8 dan Gambar 8.9.

Gambar-gambar tersebut menunjukkan bahwa hasil simulasi cukup sesuai dengan data uji. Dapat dilihat bahwa respon material (terukur dan hasil simulasi) menunjukkan transisi secara bertahap dari perilaku elastis ke plastis. Hubungan antara tegangan deviator dan regangan aksial seperti itu dapat didekati dengan sebuah hiperbola. Tingkat keruntuhan diatur sepenuhnya oleh sudut geser (kohesi adalah nol). Hasil uji pada pasir padat menunjukkan perilaku softening setelah beban puncak tercapai. Pemodelan dari perilaku softening tidak diikutsertakan dalam model Hardening Soil, sehingga tegangan deviator tetap konstan. Dapat terlihat juga dari data hasil uji bahwa dilatansi semakin berkurang selama proses softening . Namun demikian, dalam model Hardening Soil dilatansi terus berlangsung secara tak terbatas kecuali jika digunakan pilihan pembatasan dilatansi.

APLIKASI MODEL TANAH TINGKAT LANJUT

|σ 1-σ 3| [kPa]

Model Hardening soil Data uji 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 5 10 15 -ε 1 [%] -2 -1 0 1 ε v [%] 0 5 10 15

Gambar 8.7 Hasil uji triaksial terdrainase pada pasir Hostun lepas berupa rasio tegangan utama terhadap regangan aksial

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 5 10 15 -ε 1 [%] |σ 1-σ 3| [kPa]

Model Hardening soil Data uji

Gambar 8.8 Hasil uji triaksial terdrainase pada pasir Hostun padat berupa rasio tegangan utama terhadap regangan aksial

MANUAL MODEL MATERIAL -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 5 10 15 -ε 1 [%] ε v [%]

Model Hardening soil Data uji

Gambar 8.9 Hasil uji triaksial terdrainase pada pasir Hostun padat berupa regangan volumetrik terhadap regangan aksial

Uji oedometer Uji oedometer

Seperti pada uji triaksial, dilakukan uji oedometer pada pasir lepas dan padat dengan parameter seperti pada Tabel 8.2. Dalam PLAXIS uji oedometer dimodelkan sebagai sebuah geometri axi-simetri dengan ukuran seperti pada gambar 8.10. Penggunaan jaring elemen yang kasar cukup memadai untuk kasus ini.

APLIKASI MODEL TANAH TINGKAT LANJUT Hasil simulasi yang dibandingkan dengan hasil uji laboratorium ditunjukkan dalam Gambar 8.11 dan Gambar 8.12.

0 100 200 300 400 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 - ε -σ yy [kPa]

Model Hardening soil Data uji

Gambar 8.11 Hasil uji oedometer pada pasir Hostun lepas berupa tegangan aksial terhadap regangan aksial

0 100 200 300 400 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 -ε yy σ yy [kPa]

Model Hardening soil Data uji

Gambar 8.12 Hasil uji oedometer pada pasir Hostun padat berupa tegangan aksial terhadap regangan aksial

MANUAL MODEL MATERIAL

Dari kondisi tegangan, bebas sampel pasir lepas dibebani secara berturut-turut sebesar 25 kPa, 50 kPa, 100 kPa, dan 200 kPa dengan pengurangan beban diantaranya. Pada pasir padat dibebani hingga tegangan sebesar 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa, dan 400 kPa

dengan pengurangan beban diantaranya.

Terlihat bahwa hasil perhitungan sesuai dengan data uji aktual. Pembedaan harus dilakukan antara tanah lepas dan padat, tetapi tampaknya untuk tanah dengan kepadatan tertentu, perilaku kekakuan pada berbagai lintasan tegangan dapat didekati dengan satu kumpulan parameter model. (Perbedaan yang kecil sebesar 0.15% telah diaplikasikan pada hasil perhitungan dari sampel yang lepas untuk memperhitungkan respons yang_{relatif lunak pada tahap awal pengujian).}

Uji Pressuremeter Uji Pressuremeter

Dalam bab ini dilakukan simulasi uji pressuremeter dan kemudian dibandingkan antara hasil dari PLAXIS dan hasil uji eksperimental di laboratorium. Digunakan hasil uji laboratorium pada pasir padat dengan parameter seperti dalam Tabel 8.2.

Di lapangan, pressuremeter dengan diameter 44 mm dan tinggi 160 mm yang dibungkus dengan suatu membran dipasang pada selimut sondir. Di laboratorium, pressuremeter dipasang pada pipa dengan diameter 44 mm dan diletakkan pada ruang kalibrasi berbentuk silinder dengan diameter 1.2 m dan tinggi 0.75 m. Tegangan permukaan atau tegangan overburden sebesar 500 kPa diberikan untuk memodelkan kondisi tegangan pada kedalaman yang lebih besar. Dalam PLAXIS hanya setengah dari geometri yang dimodelkan dengan menggunakan model axi-simetri (Gambar 8.13). Tegangan overburden dimodelkan oleh beban A, dan mengembangnya pressuremeter dimodelkan dengan memberikan beban merata horisontal, yaitu beban B. Karena itu batas standar awal harus diubah di dekat pressuremeter untuk mengijinkan terjadinya perpindahan horisontal secara bebas.

APLIKASI MODEL TANAH TINGKAT LANJUT Agar diskontinuitas pada perpindahan horisontal dapat terjadi, digunakan antarmuka vertikal sepanjang lubang selimut dari pressuremeter dan antarmuka horisontal tepat di atas pressuremeter . Kedua antarmuka diatur bersifat kaku ( Rinter = 1.0). Garis geometri tambahan digambarkan di sekeliling pressuremeter agar dapat membentuk jaring elemen yang lebih halus secara lokal.

Setelah pembentukan tegangan awal, beban overburden vertikal (beban A) diberikan dengan menggunakan kondisi batas standar. Dari perhitungan, tegangan lateral disekitar pressuremeter adalah sekitar 180 kPa. Kemudian jepit horisontal di dekat pressuremeter

dihapus, dalam program Masukan, dan digantikan dengan beban B sebesar 180 kPa. Dalam perhitungan selanjutnya tegangan (beban B) ditingkatkan lebih lanjut dengan menggunakan Tahapan konstruksi dalam analisis Jaring elemen yang diperbaharui. Hasil dari perhitungan ini diberikan dalam Gambar 8.14 dan Gambar 8.15.

Gambar 8.14 Distribusi tegangan pada geometri yang terdeformasi di sekitar pressuremeter pada tegangan sebesar 2350 kPa

Gambar 8.14 menunjukkan detil dari deformasi dan distribusi tegangan saat tegangan dalam pressuremeter sebesar 2350 kPa. Tegangan pasif yang tinggi terlihat berkumpul pada tempat di dekat pressuremeter . Tepat di atas pressuremeter tegangan vertikal sangat kecil akibat adanya efek busur. Jauh dari pressuremeter , terbentuk kondisi tegangan normal sesuai dengan K 0.

Gambar 8.15 menunjukkan perbandingan antara hasil perhitungan numerik dan hasil yang diperoleh dari uji laboratorium. Dalam gambar tersebut tegangan pressuremeter dinyatakan sebagai fungsi dari perubahan volume relatif. Besarnya perubahan volume relatif tidak dapat diperoleh secara langsung dari PLAXIS tetapi dihitung dari radius awal R0 dan muai lateral ux dari pressuremeter sebagai berikut :

MANUAL MODEL MATERIAL 0 Δ V V =

( )

R R u + R x 2 0 2 0 2 0

−

(8.1) Hingga tegangan sebesar 1600 kPa hasil yang diperoleh cukup sesuai. Di atas 1600 kPa terdapat penurunan tiba-tiba dalam kekakuan dari uji aktual, yang tidak dapat dijelaskan. Namun demikian, parameter semula dari pasir padat yang diturunkan dari uji triaksial

tampaknya juga sesuai dengan data pressuremeter .

Gambar 8.15 Perbandingan antara hasil perhitungan numerik dan data uji aktual

Kesimpulan Kesimpulan

Hasil-hasil di atas menunjukkan bahwa dengan menggunakan model Hardening Soil dimungkinkan untuk melakukan berbagai simulasi uji laboratorium dengan berbagai lintasan tegangan. Hal ini tidak dapat dilakukan dengan menggunakan model sederhana seperti Mohr-Coulomb tanpa mengubah parameter masukan. Karena itu, parameter dalam model Hardening Soil adalah konsisten dan kurang-lebih tidak bergantung pada lintasan tegangan tertentu. Hal ini menjadikan model HS sangat berguna dan akurat, dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi praktis.