Penurunan Konsolidasi Primer

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.2. Pemampatan Tanah

2.2.1. Penurunan Konsolidasi Primer

Penurunan Konsolidasi Primer adalah penurunan tanah yang disebabkan oleh adanya penurunan kadar air dalam tanah akibat beban dari timbunan setinggi H di atas tanah lunak yang akan menyebabkan terjadinya penambahan tegangan pada tanah dasar.

Terdapat dua jenis konsolidasi berdasarkan tegangan yang diakibatkan, yaitu :

a. Tanah terkonsolidasi secara normal (Normally Consolidated Soil), dimana tegangan overburden efektif pada saat ini adalah merupakan tegangan maksimum yang pernah dialami oleh tanah tersebut.

b. Tanah terkonsolidasi lebih (Over Consolidated Soil), dimana tegangan overburden efektif lebih kecil daripada tegangan yang pernah diterima oleh tanah.

Tanah diklasifikasikan sebagai NC (Normally Consolidated) Soil atau OC (Over Consolidated) Soil tergantung kepada nilai Over Consolidated Ratio (OCR). OCR adalah perbandingan antara tegangan overburden sebelum dengan tegangan overburden saat ini, jika nilai OCR = 1 maka tanah diklasifikasikan NC Soil, jika OCR > 1 maka diklasifikan sebagai OC Soil.

Besar penurunan konsolidasi pada tanah lempung setebal H dapat dihitung dengan persamaan :

a. Untuk tanah Normally Consolidated (NC Soil)

 𝑆𝑐 =^{𝐶𝑐.𝐻0}

1+𝑒₀. log^{𝜎𝑣𝑜′+∆𝜎}

𝜎𝑣𝑜′

b. Untuk tanah Over Consolidated (OC Soil)

Sc = Besar penurunan Cc = Indeks pemampatan Cs = Indeks pemuaian eo = Angka pori

σo = Tegangan overburden efektif Δσ = Penambahan tekanan vertikal σc = Tekanan prakonsolidasi 2.3. Waktu Pemampatan

Proses pemampatan dalam tanah lempung umumnya terjadi dalam waktu yang lama. Perbandingan antara pemampatan tanah pada waktu tertentu dengan pemadatan total dinamakan dengan derajat konsolidasi. Adapun nilai derajat konsolidasi dirumuskan sebagai berikut :

a. Derajat konsolidasi antara 0% s.d 60%

𝑈 = (2√𝑇

𝜋) . 100%

b. Derajat konsolidasi diatas 60%

𝑈 = (100 − 𝑎)%

Dari kedua persamaan tersebut didapatkan variasi faktor waktu terhadap derajat konsolidasi yang terdapat pada tabel 2.1 sebagai berikut :

Tabel 2. 1 Variasi Faktor Waktu Terhadap Derajat Konsolidasi

Pemampatan konsolidasi lapisan tanah dasar yang terjadi karena keluarnya air pori ke lapisan yang lebih porous, yaitu ke atas atau ke bawah saja (singgle drainage) maupun ke atas dan ke bawah (double drainage).

Waktu pemampatan dapat diasumsikan sebagai berikut : 𝑡 =𝑇(𝐻_𝑑𝑟)²

Waktu pemampatan tergantung pada koefisien konsolidasi (Cv). Pada tanah dengan Cv yang berbeda-beda maka digunakan Cv gabungan. Harga Cv gabungan dapat dihitung sebagai berikut :

𝐶𝑣_{𝑔𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛} = (𝐻₁+ 𝐻₂+ 𝐻₃+. . . +𝐻_𝑛)²

2.4. Preloading

Preloading adalah beban yang diberikan berupa timbunan tanah yang digunakan untuk pemampatan. Dengan adanya preloading, tanah akan memampat karena menerima beban sehingga tanah memadat dan daya dukungnya akan berubah.

2.5. Timbunan Bertahap

Dalam pelaksanaan di lapangan, timbunan dilaksanakan tidak langsung sesuai dengan tinggi awal rencana, namun dilakukan penimbunan setinggi H meter setiap minggu, hal ini dilakukan karena daya dukung tanah akan meningkat seiring dengan waktu sehingga tanah dapat menahan beban dari timbunan.

Gambar 2. 5 Timbunan Bertahap

(Sumber : Modul Ajar Metode Perbaikan Tanah, 2012) 2.5.1. Penentuan H-Inisial

Tinggi timbunan awal tidak sama dengan tinggi timbunan rencana, hal ini disebabkan karena adanya penurunan tanah akibat konsolidasi. H Inisial adalah tinggi awal timbunan yang didapat dengan menjumlahkan tinggi rencana ditambah dengan tinggi konsolidasi yang terjadi. Sehingga :

𝐻_{𝑖𝑛𝑖𝑠𝑖𝑎𝑙} = 𝐻 + 𝑆𝑐 2.5.2. PenentuanH-Kritis

Tinggi timbunan kritis adalah tinggi timbunan dimana stabilitas timbunan memiliki angka keamanan 1 atau timbunan akan mengalami kegagalan. Tinggi timbunan ini berguna untuk menentukan tinggi maksimal timbunan lapisan pertama yang dapat dikerjakan dalam tanah tersebut.

2.5.3. Distribusi dan Perubahan Tegangan

Tegangan akan mengalami perubahan akibat penambahan timbunan per minggu. Setiap lapis timbunan akan memberikan distribusi beban dan tegangan yang berbeda ke tanah dasar sesuai dengan umur timbunan.

2.5.4. Peningkatan Daya Dukung Tanah

Daya dukung tanah dasar dapat meningkat akibat penambahan timbunan yang menyebabkan beban semakin besar. Beban tersebut menyebabkan pemampatan tanah dan meningkatkan daya dukungnya.

2.5.5. Penurunan Konsolidasi Timbunan Bertahap

Penurunan konsolidasi akibat timbunan bertahap dihitung setiap lapisan, dengan cara seperti perhitungan timbunan biasa.

2.6. Penggunaan Prefabricated Vertical Drain (PVD)

Lamanya waktunya pemampatan tanah lunak disebabkan karena lamanya proses air pori keluar dari tanah secara vertikal.

Hal ini menyebabkan pelaksanaan konstruksi tidak berjalan efektif karena membutuhkan waktu hingga berbulan-bulan. Untuk mempercepat proses keluarnya air pori, maka digunakanlah Prefabricated Vertical Drain (gambar 2.6). Prefabricated Vertical Drain (PVD) adalah bahan geosynthetics yang diproduksi di pabrik, bahan ini dapat mengalirkan air dengan sangat baik.

Dengan menggunakan PVD, air pori tanah tidak hanya mengalir keluar ke arah vertical saja, namun juga ke arah horizontal. PVD

akan ditanam di tanah sampai kedalaman yang dapat terkompresi.

Preloading pada tanah akan memampatkan tanah dan memaksa air pori untuk keluar. Air pori akan mencari jalan terpendek untuk keluar, yaitu melalui PVD.

Gambar 2. 6 Proses Keluarnya Air dengan dan tanpa PVD (Sumber : http://www.retech.in/prefa.html)

2.6.1. Penentuan Kedalaman PVD

PVD dipasang hingga kedalaman tanah compressible untuk memudahkan air pori untuk keluar. Namun, dengan mempertimbangkan waktu dan biaya, PVD dapat dipasang tidak sampai tanah compressible. Hal ini terjadi jika penurunan tanah yang terjadi setelah pemasangan PVD (Secondary Settlement) tidak mencapai lebih dari 2,5 cm per tahun. Kedalaman PVD dikatakan optimal jika penurunan setelah pemasangan PVD kurang dari 2,5 cm per tahun.

2.6.2. Pola Pemasangan PVD

Pemasangan PVD memiliki pola tertentu untuk membagi catchment area dari air pori yang akan keluar. Pola-pola ini mengacu pada titik-titik pemasangan PVD sehingga membentuk pola tertentu. Hingga saat ini terdapat dua pola dalam pemasangan

PVD, yaitu pola segitiga dan pola segi empat. Masing-masing pola memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri tergantung kondisi di lapangan. Ilustrasi pola segitiga dan segi empat dijelaskan dalam gambar 2.7

Gambar 2. 7 Pola Pemasangan PVD (Sumber : Stabilisasi Tanah Hidrolis : PVD) 2.6.3. Waktu Pemampatan dengan PVD

Pemasangan PVD atau sistem drainase vertikal diharapkan dapat mempercepat keluarnya air pori dan konsolidasi dari tanah kompresif sehingga dapat memperpendek periode konstruksi.

Sistem drainase vertikal telah dijelaskan oleh Barron (1948) berdasarkan teori aliran arah vertikal yang menggunakan asumsi teori Terzaghi tentang konsolidasi linier satu dimensi. Teori Barron menjelaskan beberapa anggapan yaitu :

1. Lempung jenuh air dan homogen

2. Semua regangan tekan dalam tanah bekerja secara vertikal

3. Aliran air pori horizontal, tidak ada aliran arah vertikal 4. Kebenaran hukum Darcy tentang koefisien

permeability pada semua lokasi

5. Air dan butiran tanah relatif tidak termampatkan dibandingkan dengan ketidakmampumampatan struktur susunan partikel tanah lempung.

6. Beban tambahan pada mulanya diterima oleh air pori sebagai tegangan air pori (U)

7. Pada vertical drain, tidak terjadi tegangan pori yang melebihi tegangan hidrostatis.

8. Daerah pengaruh aliran dari setiap drain berbentuk silinder.

Teori ini menetapkan hubungan antara waktu, diameter drain, jarak antar drain, koefisien konsolidasi, dan rata-rata derajat konsolidasi. Penentuan waktu konsolidasi dari teori ini dapat dibuat dengan persamaan sebagai berikut:

𝑡 = 𝐷²

8𝐶ℎ. 𝐹(𝑛). ln 1 1 − 𝑈ℎ

Pada 1979, Hansbo mengembangkan teori Barron tentang PVD. Pada dasrnya, teori Hansbo mendekati teori Baron, tetapi lebih disederhanakan dengan memasuki dimensi fisik dan karakteristik dari PVD. Sehingga didapatkan :

𝑡 = 𝐷²

8𝐶ℎ. (𝐹(𝑛) + 𝐹𝑠 + 𝐹𝑟). ln 1 1 − 𝑈ℎ

dimana:

t = waktu yang diperlukan untuk mencapai Uh D = diameter ekivalen lingkaran tanah daerah

. pengaruh vertical drain

Ch = koefisien konsolidasi akibat aliran air pori arah

. horizontal

F(n)= faktor hambatan karena jarak antar PVD Fs = faktor hambatan tanah

Fr = faktor hambatan akibat PVD

Uh = derajat konsolidasi akibat aliran air pori arah . horizontal

Gambar 2. 8 Diameter Equivalen PVD

(Sumber : Modul Ajar Metode Perbaikan Tanah, 2012) 2.7. Stabilitas Timbunan

Kestabilan timbunan merupakan faktor penting dalam perencanaan, karena berhubungan dengan keamanan bangunan di atasnya. Maka dari itu, perlu direncanakan perkuatan timbunan agar tidak longsor.

Gambar 2. 9 Rekayasa Kestabilan Timbunan (Sumber : Modul Ajar Metode Perbaikan Tanah, 2012) 2.7.1. Permodelan Timbunan

Dalam perencanaan stabilitas, dilakukan permodelan timbunan pada suatu program, dalam hal ini digunakan program

XSTABL untuk memodelkan dan mencari gaya-gaya yang bekerja pada timbunan.

XSTABL adalah program bantu yang digunakan untuk mendapatkan gaya-gaya yang bekerja pada timbunan. Dari program bantu XSTABL, akan didapatkan data sebagai berikut :

 Momen Dorong

 Momen Tahan

 Safety Faktor

 Titik Pusat Bidang Longsor

SF dari timbunan biasanya akan memiliki nilai yang lebih kecil dari SF rencana, maka perlu adanya perkuatan pada timbunan senilai selisih momen tahan dari SF timbunan dengan SF rencana.

2.7.2. Perkuatan Geotextile

Geotextile adalah salah satu geosyntethics yang berguna sbagai penyaring dan penahan partikel tanah halus supaya tidak terbawa oleh aliran rembesan tanah, serta mencegah erosi dan gerusan.

Perencanaan geotextile sebagai perkuatan tergantung dari besar peningkatan momen tahan serta radius garis longsor.

Kekuatan tarik geotextile akan direduksi oleh beberapa faktor keamanan. Sehingga :

𝑇_{𝑎𝑙𝑙𝑜𝑤}= 𝑇_𝑢𝑙𝑡

𝐹𝑆_𝐼𝐷. 𝐹𝑆_𝐶𝑅. 𝐹𝑆_𝐶𝐷. 𝐹𝑆_𝐵𝐷 dimana:

Tallow = Kekuatan geotextile yang digunakan Tult = Kekuatan tarik maksimum

FSID = Faktor keamanan akibat kerusakan saat

. pemasangan

FSCR = Faktor keamanan akibat rangkak

FSCD = Faktor keamanan akibat bahan-bahan

. kimia

FSBD = Faktor keamanan akibat aktifitas

. biologi dalam tanah

Kekuatan tahanan geotextile berbeda setiap lapis sesuai dengan radius antara geotextile dengan titik pusat bidang longsor.

Pemasangan geotextile adalah lapis demi lapis dari tanah dasar dengan ketebalan tiap lapis adalah H meter sampai kedalaman bebas timbunan. Pemasangan geotextile hanya dibatasi sampai 2 lembar per lapis untuk mencegah terjadinya reduksi kekuatan akibat gesekan antar geotextile. Jumlah pemasangan geotextile akan dirasa cukup setelah peningkatan kekuatan tahan yang diberikan geotextile lebih besar daripada peningkatan kekuatan tahan rencana.

Dalam pemasangan geotextile, panjang geotextile yang dibutuhkan harus melewati bidang longsor, sehingga kebutuhan panjang geotextile tiap lapisan dapat dihitung sebagai berikut:

a. Di belakang bidang longsor 𝐿_𝑒= 𝑇_{𝑎𝑙𝑙𝑜𝑤}. 𝑆𝐹

(𝜏₁+ 𝜏₂). 𝐸 b. Di depan bidang longsor

𝐿_𝑑 = (𝐻 − 𝑍) tan(45 − ∅ 2⁄ ) c. Lipatan

𝐿_𝑜 =1 2 𝐿_𝑒

Sehingga panjang geotextile yang dibutuhkan tiap lapisan adalah :

𝐿_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 𝐿_𝑒+ 𝐿_𝑑+ 𝐿_𝑜

2.7.3. Perkuatan Micropile

Penggunaan micropile dimaksudkan untuk menaikkan tahanan geser tanah, sehingga dapat menaikkan daya dukung tanah.

Mochtar, I.B (2000) mengembangkan teori untuk konstruksi micropile dengan menggunakan asumsi sebagai berikut :

1. Kelompok micropile dianggap sebagai kelompok tiang dengan “rigid cap” di muka tanah yang menerima gaya horizontal.

2. Gaya horizontal merupakan tegangan geser yang terjadi di sepanjang bidang longsor.

Sesuai dengan syarat kestabilan lereng, harga angka keamanan dari kestabilan lereng yang telah diberikan micropile harus direncanakan sekurang-kurangnya 1,1 untuk kondisi dengan beban kendaraan dan sekurang-kurangnya 1,5 untuk kondisi hanya beban timbunan saja.

Untuk menghitung kekuatan micropile, terlebih dahulu harus ditentukan faktor kekuatan relatif (T) dari micropile seperti yang telah dijelaskan dalam NAVFAC DM-7, 1971, yaitu :

𝑇 = (𝐸𝐼 𝑓)

1 5

Harga f didapat dengan bantuan grafik hubungan antara f dengan unconfined compression strength. Harga T yang telah diperoleh dipakai untuk menghitung gaya horizontal yang mampu ditahan oleh satu tiang (P) dengan formula:

𝑃 = 𝑀𝑝 𝐹_𝑀. 𝑇 dimana :

T = faktor kekuatan relatif E = modulus elastisitas tiang

I = momen inersia tiang

f = koefisien variasi modulus tanah

P = gaya horizontal yang diterima micropile Mp = momen lentur akibat beban P

FM = koefisien momen gaya lateral P

Harga FM ditentukan dengan menggunakan grafik dengan terlebih dahulu merencakan panjang micropile yang tertahan di bawah bidang gelincir (L).

Untuk menghitung banyak micropile per satuan panjang, pertama ditentukan gaya horizontal tambahan pada bidang gelincir (Pt) yang diperlukan untuk menambah kekuatan geser tanah. Gaya horizontal tersebut kemudian direncanakan untuk dipikul oleh cerucuk. Untuk itu, momen dorong (MD) yang terjadi akibat beban timbunan dan beban yang lainnya perlu dihitung. Kemudian, dapat dihitung kebutuhan micropile dengan rumus:

𝑛 = 𝑃_𝑡 𝑃_{𝑚𝑎𝑘𝑠}

23 BAB III METODOLOGI

3.1. Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

Berikut ini merupakan uraian tahapan pengerjaan tugas akhir.

Adapun diagram alir dari pengerjaan tugas akhir adalah seperti dalam gambar 3.1

Study Literatur

Pengumpulan Data 1. Data Tanah 2. Long Section 3. Cross Section

Perhitungan Besar Pemampatan

10T 15T 20T 25T 30T

Perhitungan H initial dan H final

4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 11m 12m 13m 14m

A

Gambar 3. 1 Diagram Alir Metodologi Tugas Akhir

3.2. Study Literatur

Study literatur adalah pengumpulan referensi-referensi yang ada terkait perencanaan pengerjaan yang dalam hal ini digunakan sebagai acuan dalam proses pengerjaan tugas akhir, antara lain :

 Teori pemadatan dan daya dukung tanah

 Teori pemampatan tanah menggunakan Prefabricated Vertica Drain (PVD) dan Preloading

 Teori perkuatan stabilitas timbunan menggunakan geotekstile

 Teori perkuatan stabilitas tanah menggunakan micropile

Perhitungan Waktu Pemampatan

Tanpa PVD Dengan PVD

Pola Segitiga Pola Segi Empat

Perkuatan Stabilitas Timbunan

Micropile Geotextile

Kesimpulan

3.3. Pengumpulan Data

Data-data yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini didapatkan dari PT Waskita Karya proyek Jalan Tol Krian Legundi Bunder Manyar (KLBM) meliputi :

 Data Tanah

 Gambar Layout Jalan

 Gambar Cross Section Jalan 3.4. Perhitungan Besar Pemampatan

Perhitungan besar pemampatan tanah dasar yang berguna untuk mengetahui besar penurunan tanah sehingga dapat digunakan untuk menentukan tinggi awal perencanaan (H inisial) agar ketika timbunan sudah selesai mengalami penurunan, elevasi timbunan sesuai dengan elevasi yang sudah direncanakan sebelumnya.

3.5. Perhitungan Waktu Pemampatan

Perhitungan waktu pemampatan ini digunakan untuk membandingkan waktu yang dibutuhkan oleh tanah untuk mengalami konsolidasi total tanpa PVD maupun menggunakan PVD, perhitungan ini juga menentukan jarak PVD yang dibutuhkan untuk mencapai waktu pemampatan tercepat.

3.6. Perhitungan Stabilitas Timbunan

Perhitungan stabilitas timbunan berguna untuk menentukan banyak penambahan dan jarak penggunaan Geotekstile dan Micropile. Pada pengerjaan tugas akhir ini, tinggi timbunan direncanakan bervariasi antara 4 meter hingga 14 meter.

3.7. Kesimpulan

Pada Bab Kesimpulan akan didapatkan formula untuk perbaikan tanah dan perkuatan stabilitas timbunan dengan tinggi timbunan 4 meter hingga 14 meter.

Halaman ini sengaja dikosongkan

27

ANALISIS DATA 4.1. Data Tanah Dasar

Data tanah yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah data borlog Proyek Jalan Tol Krian Legundi Bunder Manyar seksi 1 yang dilakukan oleh PT Waskita Karya. Data tanah disajikan dalam bentuk gambar statigrafi berisikan NSPT.

Selain itu juga terdapat tabel berisi data jenis tanah, kedalaman, komposisi tanah, berat kering tanah (γd), porositas (n), kadar air (Wc), Spesifik Grafiti (GS), rasio air pori (e), Cu, Indeks Plastisitas (IP), Liquid Limit (LL), serta Plastis Limit (PL).

Data tanah yang didapatkan dari proyek ada 13 titik data tanah. Data tanah yang digunakan adalah data tanah dengan letak paling dekat dengan Jalan Tol Krian STA 2+650 sampai 3+300.

Data tanah yang didapatkan masih belum lengkap. Maka dari itu, kemudian dicari nilai berat tanah jenuh air (γsat), Cc, Cs, Cv, dan Ch.

Dari analisa tanah dasar, maka didapatkan data compressible soil adalah sebagai berikut :

Tabel 4. 1 Rekapitulasi data tanah compressible

No. H z N-SPT Jenis Ɣd Gs Ɣsat eo Cc Cs LL Cv

1 0 0

2 1 1 5 Lanau Kelempungan 1,276 2,634 1,86 0,90 0,58 0,072 74,36 0,00030 3 1 2 5 Lanau Kelempungan 1,276 2,634 1,86 0,90 0,58 0,072 74,36 0,00030 4 1 3 5 Lanau Kelempungan 1,276 2,634 1,86 0,90 0,58 0,072 74,36 0,00030 5 1 4 7 Lanau Kelempungan 1,252 2,628 1,80 1,04 0,62 0,078 79,41 0,00026 6 1 5 7 Lanau Kelempungan 1,252 2,628 1,80 1,04 0,62 0,078 79,41 0,00026 7 1 6 8 Lanau Kelempungan 1,247 2,642 1,81 1,02 0,61 0,077 78,17 0,00027 8 1 7 8 Lanau Kelempungan 1,247 2,642 1,81 1,02 0,61 0,077 78,17 0,00027 9 1 8 5 Lanau Kelempungan 1,226 2,616 1,82 0,96 0,61 0,076 77,63 0,00027 10 1 9 5 Lanau Kelempungan 1,226 2,616 1,82 0,96 0,61 0,076 77,63 0,00027

4.2. Data Tanah Timbunan Sifat fisik tanah timbunan :

 C = 0

 γsat = 1,85 t/m²

 ɸ = 30

Adapun untuk potongan melintang timbunan dapat dilihat dalam lampiran.

Timbunan dalam pengerjaan tugas akhir ini direncanakan bervariasi antara 4 meter hingga 14 meter dengan lebar bagian atas timbunan adalah 24,2 meter. Timbunan direncanakan memiliki kemiringan 1:2.

4.3. Data Spesifikasi Bahan 4.3.1. PVD

Jenis PVD yang digunakan adalah CeTeau Drain CT-D822 yang diproduksi oleh PT. Teknindo Geosistem Unggul. Adapun spesifikasi materialnya adalah sebagai berikut :

 Weight = 75 g/m

 Thickness = 100 mm

 Width = 4 m 4.3.2. Geotekstile

Geotekstile yang digunakan sebagai perkuatan stabilitas timbunan adalah Geotekstile Stabilenka 200/54 yang memiliki kuat tarik sebesar 200 kNm.

4.3.3. Micropile

Micropile yang digunakan adalah micropile square 500x500 dengan Panjang 12 meter, produk dari waskita.

29 BAB V

PERENCANAAN TIMBUNAN

5.1. Perhitungan Besar Pemampatan Tanah

Perhitungan besar pemampatan dihitung akibat beban di atasnya, dalam hal ini beban yang dimaksud adalah beban dari timbunan yang memiliki tinggi yang bervariasi. Beban yang digunakan adalah beban ketika timbunan sudah mengalami konsolidasi total, sehingga beban yang digunakan adalah beban estimasi. Tanah yang diberikan beban akan mengalami tegangan.

Tegangan yang terjadi antara lain adalah tegangan overburden (σo) yaitu tegangan yang disebabkan oleh tanah asli, tegangan prakonsolidasi (σc) yaitu tegangan besar yang pernah terjadi pada tanah di waktu lampau, serta distribusi tegangan (Δσ) yaitu tegangan yang diakibatkan oleh beban yang bekerja pada tanah.

Pada umumnya, tegangan prakonsolidasi didapatkan melalui tes tegangan di lab, namun pada pengerjaan tugas akhir ini tegangan prakonsolidasi didapatkan dengan menambahkan tegangan overburden dengan fluktuasi muka air setinggi 2 meter.

Pehitungan tegangan tanah ditinjau pada setiap kedalaman tanah dengan interval 1 meter.

Berikut ini adalah contoh perhitungan tegangan tanah dan besar pemampatan kedalaman 0-2m dengan Q akhir = 10 t/m² :

Lapisan 0-1 m

σc1 = σo1 + fluktuasi muka air. γw

Setelah mendapatkan tegangan pada tanah, maka dapat dihitung pemampatan konsolidasi primer (Primary Settlement).

Karena jumlah tegangan dan distribusi tegangan memiliki nilai yang lebih besar daripada tegangan prakonsolidasi, maka tanah dikategorikan sebagai tanah OC Soil (Over Consolidated Soil), Sehingga untuk menentukan besar pemampatan menggunakan cara sebagai berikut :

Lapisan 0-1m

Begitu seterusnya, untuk variasi perhitungan tegangan, distibusi tegangan dan besar pemampatan seluruh lapisan akan ditunjukkan pada lampiran.

Besar pemampatan setiap kedalaman tanah akan dijumlahkan sehingga didapatkan hasil pemampatan total dari suatu variasi timbunan. Hasil yang didapatkan oleh timbunan satu berbeda dengan timbunan lainnya dikarenakan besarnya beban (Q) dan factor distribusi beban (I).

5.2. Perhitungan Tinggi Timbunan

Tinggi timbunan awal (H inisial) diperoleh dengan menjumlahkan tinggi timbunan rencana (H akhir) dengan besar pemampatan (Sc). Beban (Q) yang diberikan kepada tanah adalah besar beban dari timbunan yang sudah mengalami konsolidasi total, sehingga besar Q adalah jumlah beban dari timbunan akhir

dan timbunan yang mengalami konsolidasi. Berikut ini adalah contoh menghitung tinggi timbunan dengan beban Q = 10 t/m².

Sc = 1,211 m γtimb = 1,85 t/m³

Q = Hakhir. γtimb + Sc. γ'

10 = Hakhir. 1,85 + 1,211. (1,86-1)

Hakhir = 3,64 m

Hintial = Hakhir + Sc

= 3,64 + 1,211

= 4,85 m

Perhitungan tersebut juga dilakukan untuk beban Q yang lain, dalam pengerjaan tugas akhir ini menggunakan variasi Q antara 10 t/m² hingga 30t/m² dengan interval Q 5 t/m². Dari perhitungan H dari Q, didapatkan grafik dan persamaan. Persamaan ini yang bisa digunakan untuk mencari tinggi awal dan tinggi akhir timbunan yang lainnya. Berikut adalah hasil dari perhitungan tinggi timbunan.

Tabel 5. 1 Tabel Perhitungan Tinggi Timbunan

10 ton 15 ton 20 ton 25 ton 30 ton

1 0 0 0 0 0 0

2 1 0,222 0,274 0,311 0,340 0,363

3 2 0,179 0,227 0,263 0,291 0,314

4 3 0,153 0,199 0,233 0,260 0,282

5 4 0,136 0,180 0,212 0,238 0,260

6 5 0,123 0,164 0,195 0,221 0,242

7 6 0,111 0,150 0,180 0,204 0,225

8 7 0,102 0,139 0,168 0,191 0,211

9 8 0,096 0,132 0,161 0,184 0,204

10 9 0,090 0,124 0,152 0,175 0,194

Total 1,21 1,59 1,87 2,10 2,30

H final 3,64 5,79 8,08 10,44 12,86

H initial 4,85 7,38 9,95 12,55 15,16 SC

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

Hubungan H Final dan Beban

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

0 ton 5 ton 10 ton 15 ton 20 ton 25 ton 30 ton 35 ton

Hubungan H Initial dan Beban

y = 1.1158x + 0.869

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

Hubungan H Initial dan H final

Tabel 5. 2 Tabel Tinggi Timbunan

5.3. Perhitungan Waktu Pemampatan

Dalam terjadinya proses konsolidasi, biasanya dibutuhkan waktu yang cukup lama. Cepat atau lambatnya proses konsolidasi terantung oleh nilai Koefisien Konsolidasi (Cv) pada tiap lapisan tanah. Setiap lapisan tanah memiliki Cv yang berbeda, sehingga dalam perencanaan digunakan Cv gabungan yang mewakili Cv seluruh lapisan tanah. Untuk mendapatkan nilai Cv gabungan, dapat menggunakan cara berikut ini :

𝐶𝑣_{𝑔𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛} = (∑ 𝐻)²

𝐶𝑣_{𝑔𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛} = 0,00028 𝑐𝑚²/𝑠 𝐶𝑣_{𝑔𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛} = 0,877 𝑚²/𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛

Sedangkan untuk menghitung lama waktu pemampatan adalah sebagai berikut :

𝑡 =𝑇𝑣. (𝐻)² 𝐶𝑣 𝑡=0,848. (9)²

0,877 𝑡= 78,295 tahun

Besar derajat konsolidasi terhadap waktu dapat dilihat pada tabel dan grafik berikut ini :

Tabel 5. 3 Tabel Waktu Konsolidasi

Uv Tv t (tahun)

0 0 0

10 0,0079 0,725152 20 0,0314 2,900608 30 0,0707 6,526369 40 0,1257 11,60243 50 0,1963 18,1288 60 0,2827 26,10548 70 0,403 37,19445 80 0,567 52,36351 90 0,848 78,29519

Dari hasil perhitungan, dapat diketahui bahwa untuk mencapai derajat konsolidasi 90% membutuhkan waktu hingga lebih dari 78 tahun, maka dari itu maka diperlukan percepatan pemampatan tanah menggunakan Prefabricated Vertical Drain (PVD).

0 20 40 60 80 100

0 20 40 60 80 100

Grafik Hubungan Derajat Konsolidasi

dan Waktu

Halaman ini sengaja dikosongkan

39 BAB VI

PERENCANAAN PERBAIKAN TANAH DASAR

6.1. Percepatan Waktu Konsolidasi Menggunakan PVD Perhitungan perencanaan pemasangan PVD dilakukan dengan dua variasi pola, yaitu pola segitiga dan segi empat, dimana akan ditentukan pola dan jarak yang paling efektif dalam mempercepat waktu konsolidasi.

Adapun spesifikasi Prefabricated Vertical Drain (PVD) yang digunakan adalah sebagai berikut :

 a = 100 mm

 b = 5 mm

6.1.1. Perencanaan PVD Pola Segitiga

Berikut ini contoh perhitungan PVD pola segitiga dengan jarak pemasangan 1 m dan kedalaman 9 m.

Cv = 0,0003 cm²/s = 0,017 m²/minggu

𝑇𝑣 = 𝑡. 𝐶𝑣

𝐻² =1.0,017

9² = 0,000208

Kemudian dapat dihitung derajat konsolidasi vertical (Uv), derajat konsolidasi horizontal (Uh), dan derajat konsolidasi rata-rata (U) adalah sebagai berikut :

𝑈𝑣 = 2. √𝑇𝑣

𝜋 = 2√0,000208

𝜋 = 0,0162 = 1,62%

𝑈ℎ = 1 − 1

𝑒⁽

8.𝑡.𝐶ℎ

2.𝐷²𝐹(𝑛))= 1 − 1 𝑒⁽

8.1.0,051

2.1,05²2,03)= 0,113 = 11,3%

𝑈̅ = 1 − (1 − 𝑈ℎ). (1 − 𝑈𝑣) 𝑈̅= 1 − (1 − 0,113). (1 − 0,0162) 𝑈̅= 12,8%

Perhitungan tersebut digunakan untuk seluruh variasi jarak pemasangan PVD pola segitiga yang direncanakan dan ditinjau pada setiap minggu. Sehingga didapatkan hasil seperti pada grafik sebagai berikut :

6.1.2. Perencanaan PVD Pola Segi Empat

Berikut ini contoh perhitungan PVD pola segi empat dengan jarak pemasangan 1 m dan kedalaman 9 m.

Cv = 0,0003 cm²/s = 0,017 m²/minggu

Kemudian dapat dihitung derajat konsolidasi vertical (Uv), derajat konsolidasi horizontal (Uh), dan derajat konsolidasi rata-rata (U) adalah sebagai berkut :

𝑈𝑣 = 2. √𝑇𝑣

𝑈̅ = 1 − (1 − 𝑈ℎ). (1 − 𝑈𝑣) 𝑈̅= 1 − (1 − 0,113). (1 − 0,0162) 𝑈̅= 12,8%

Perhitungan tersebut digunakan untuk seluruh variasi jarak pemasangan PVD pola segitiga yang direncanakan dan ditinjau pada setiap minggu. Sehingga didapatkan hasil seperti pada grafik sebagai berikut :

6.2. Perencanaan Timbunan Bertahap

Dalam kegiatan pelaksanaan pekerjaan timbunan di lapangan, penimbunan tanah dilakukan secara bertahap dengan kecepatan penimbunan tertentu. Pada pengerjaan tugas akhir ini, penahapan timbunan dilakuka dengan kecepatan penimbunan 0,5 m/minggu hingga 0,6 m/minggu. Sehingga waktu untuk penimbunan sesuai dengan H inisial masing-masing tinggi timbunan.

Dalam penimbunan, waktu sangat berpengaruh terhadap stabilitas timbunan. Hal ini dikarenakan tanah dasar yang membutuhkan waktu untuk berkonsolidasi secara maksimal, sehingga diperlukan untuk mengetahui H kritis timbunan, atau

tinggi timbunan maksimal yang dapat diterima oleh tanah asli. SF dari H kritis direncanakan 1,1. Cara mencari H kritis secara teoritis adalah sebagai berikut :

𝐻𝑐𝑟 = 𝐶𝑢. 𝑁𝑐

𝛾𝑠𝑎𝑡. 𝑆𝐹_{𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠}=1,95.5,7

1,86.1 = 5,97 𝑚

Timbunan akan dilaksanakan dengan menimbun tanah setinggi 0,5 meter sampai 0,6 meter per minggu. Karena menggunakan PVD sebagai alternatif perbaikan tanah, waktu pemampatan akan berlangsung dalam waktu yang singkat sehingga tidak diperlukan penundaan jadwal dalam waktu penimbunan, berikut adalah contoh jadwal penimbunan tanah STA 2+800 dengan tinggi H initial 5,33 meter :

Tabel 6. 1 Jadwal Penimbunan

6.3. Perhitungan Kenaikan Daya Dukung Tanah

Dalam proses konsolidasi, adanya kenaikan tegangan tanah dasar menyebabkan terjadinya kenaikan daya dukung tanah. Maka dari itu dirasa perlu untuk menghitung kenaikan daya dukung tanah dasar (Cu). Berikut merupakan salah satu perhitungan kenaikan daya dukung tanah timbunan 14 m.

Dari tabel 5.2 diketahui bahwa beban pada timbunan 14 meter adalah 32,625 t/m².

U = 91,4 %

Tahap Penimbunan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tinggi Timbunan Bertahap 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,53

Tinggi Timbunan Total 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,6 4,2 4,8 5,33

Lapisan 1 (H=3m)

𝜎₃= (𝑄 𝑝₂)

𝑈

. 𝑝₂− 𝑝₂

= (3,263 0,99 )

0,914

. 0,99 − 0,99 = 2,76𝑘𝑔 𝑐𝑚²

⁄ 𝑃₃₂ = 𝑃₃+ 𝜎₃

= 0,99 + 2,76 = 3,75𝑘𝑔 𝑐𝑚²

⁄

𝐶𝑢_{𝑏𝑎𝑟𝑢3}= 0,0737 + (0,1899 − 0,0016 ∗ 𝑃𝐼) ∗ 𝑃₂

= 0,0737 + (0,1899 − 0,0016 ∗ 42,2) ∗ 3,75

= 0,412𝑘𝑔 𝑐𝑚²

⁄

𝐶𝑢_{𝑏𝑎𝑟𝑢} =2,67 + 0,4 + 0,411

3 = 0,39 𝑘𝑔

𝑐𝑚²

⁄

Perhitungan yang sama digunakan untuk lapisan dan ketinggian timbunan STA yang lainnya

Halaman ini sengaja dikosongkan

47 BAB VII

PERENCANAAN PERKUATAN STABILITAS TIMBUNAN

7.1. Permodelan Timbunan Dengan Program Geo-Studio

7.1. Permodelan Timbunan Dengan Program Geo-Studio