2.3 TIMBUNAN DI ATAS TANAH LUNAK
2.3.2 Tanah Timbunan dengan Geotextile
Pada umumya penggunaan geotextile dalam aplikasi geoteknik memiliki salah satu dari kelima fungsi berikut :
• Separasi (separation)
• Filtrasi (filtration)
• Drainase (drainage)
• Perkuatan (reinforcement)
• Proteksi (protection)
Hotmatua Sinaga (15001108) II-29
Fransiscus Tambunan (15002143)
Di dalam bab ini dibahas mengenai pengunaan geotextile sebagai materi perkuatan untuk persoalan tanah timbunan.
Tanah mempunyai sifat bagus dalam menerima tekanan (compression) tapi buruk untuk menahan tarik (tension). Dalam hal ini geotextile dibutuhkan untuk memberi tambahan kekuatan dalam menahan tarik dari tanah yang akan diperkuat. Manfaat perkuatan dengan geotextile adalah menyediakan stabilitas kekuatan tanah sampai suatu waktu dimana tanah lunak di bawah timbunan mengalami konsolidasi (dan meningkatnya kekuatan geser tanah) sampai mempunyai cukup kekuatan untuk menahan beban timbunan di atasnya.
2.3.2.1 Kriteria desain
Dalam mendesain tanah timbunan yang diperkuat dengan geotextile terdapat beberapa kriteria perancangan, meliputi : daya dukung tanah (bearing capacity) dalam menerima beban timbunan, stabilitas tanah timbunan terhadap kelongsoran (general stability), panjang penyaluran geotextile (anchorage length), kemampuan tanah timbunan dalam menahan gaya lateral tanah timbunan (lateral spreading) dan deformasi.
Penjelasan terhadap kriteria perancangan tersebut adalah sebagai berikut :
• Bearing Capacity
Tanah dasar timbunan harus mampu mendukung beban timbunan. Dengan mengetahui daya dukung tanah dasar, dapat diketahui apakah tanah dasar tersebut memerlukan
Hotmatua Sinaga (15001108) II-30
Fransiscus Tambunan (15002143)
perbaikan untuk meningkatkan daya dukungnya atau cukup mampu menahan beban timbunan.
• Stabilitas tanah timbunan terhadap kelongsoran
Tanah timbunan harus cukup stabil terhadap kelongsoran.
Apabila tanah timbunan setelah dianalisis ternyata tidak stabil (longsor), maka perlu diperkuat dengan geotextile.
Untuk perkuatan dengan geotextile, besarnya kekuatan tarik (tensile strength) geotextile harus cukup kuat menahan longsor dengan suatu faktor keamanan yang disyaratkan.
• Stabilitas terhadap gaya lateral
Sudut friksi materi geotextile harus mampu menahan gaya lateral dari tanah isian timbunan. Besarnya sudut friksi geotextile ini diketahui apabila besarnya gaya gesek yang harus ditahan oleh geotextile diketahui.
• Panjang penyaluran (anchorage length)
Panjang penyaluran harus cukup panjang, sehingga gaya gesek yang dihasilkan mampu menahan gaya yang bekerja pada geotextile akibat menahan kelongsoran yang termobilisasi. Apabila panjang penyaluran tidak cukup sehingga gaya gesek untuk menahan gaya geotextile tidak cukup, maka geotextile akan tertarik keluar (pull out) mengikuti bidang longsor yang terjadi.
• Deformation
Harus diperhitungkan besarnya regangan maksimum yang terjadi pada geotextile sehingga cukup mampu menahan besarnya deformasi yang terjadi akibat penurunan tanah dasar.
Hotmatua Sinaga (15001108) II-31
Fransiscus Tambunan (15002143)
2.3.2.2 Perhitungan daya dukung
Gambar 2.12. menunjukkan hasil penelitian laboratorium yang menggambarkan hubungan antara daya dukung dan ratio penurunan (settlement ratio). Dari penelitian tersebut terlihat bahwa peningkatan daya dukung mempunyai pengaruh yang besar untuk kondisi deformasi yang besar. Penelitian dilakukan menggunakan woven silt-film geotextile pada tanah jenis soft saturated clay, dengan spasi 3.75 cm, menggunakan 15 cm round footing dan menggunakan N-lapis geotextile, dimana N merupakan jumlah lapisan geotextile. Untuk menunjukkan besarnya pengaruh perbaikan daya dukung tanah dengan menggunakan geotextile dapat dinyatakan dalam rasio kapasitas daya dukung tanah atau BCR (The Bearing Capacity Ratio).
o
BCR q
=q (2.16)
Dimana :
q = Bearing pressure dari tanah dengan menggunakan geotextile
qo= Bearing pressure dari tanah tanpa menggunakan geotextile
Hotmatua Sinaga (15001108) II-32
Fransiscus Tambunan (15002143)
Gambar 2.12 Grafik settlement ratio dan bearing capacity (Barrows, D. 1991)
2.3.2.3 Perhitungan stabilitas tanah timbunan
Perhitungan stabilitas tanah timbunan dapat dilakukan dengan menganalisa suatu bidang longsor tertentu dan menghitung keseimbangan momen gaya-gaya yang bekerja pada bidang longsor tersebut. Faktor keamanan terhadap kelongsoran sama dengan momen yang dihasilkan gaya-gaya yang menahan kelongsoran (resisting moment) dibagi dengan momen yang
Hotmatua Sinaga (15001108) II-33
Fransiscus Tambunan (15002143)
dihasilkan gaya-gaya yang meyebabkan longsor (disturbing moment). Penggunaan geotextile untuk stabilitas tanah timbunan memberikan tambahan momen yang menahan kelongsoran, sehingga penggunaan geotextile akan meningkatkan faktor keamanan timbunan terhadap longsor.
Analisis stabilitas timbunan dalam tugas akhir ini akan dibahas dalam bab IV.
2.3.2.4 Perhitungan sudut friksi geotextile
Sudut friksi dari geotextile harus mampu memberikan gaya gesek yang diperlukan untuk menahan tekanan aktif lateral tanah timbunan. Perhitungan sudut friksi geotextile diberikan oleh persamaan berikut :
δ req = Sudut friksi geotextile yang dibutuhkan H = Tinggi timbunan
Ka = Koefisien tekanan aktif tanah = tan (452 −φ/ 2) L = Panjang geotextile
φ = Sudut geser tanah timbunan
Hotmatua Sinaga (15001108) II-34
Fransiscus Tambunan (15002143)
2.3.2.5 Perhitungan panjang penyaluran geotextile
Besarnya panjang penyaluran geotextile harus mampu menahan gaya geotextile yang bekerja. Prinsipnya adalah besarnya gaya friksi antara tanah dan geotextile di sepanjang penyaluran geotextile yang tidak berada dalam bidang longsor, harus mampu menahan gaya geotextile yang bekerja menahan kelongsoran. Perhitungan panjang penyaluran ini diformulasikan oleh persamaan sebagai berikut :
Lreq = Panjang penyaluran di belakang bidang longsor yang dibutuhkan
Tact = Tegangan actual yang bekerja pada geotextile c = Kohesi tanah
ca = Adhesi tanah dari tanah ke geotextile φ = Sudut friksi tanah
δ = Sudut friksi dari tanah ke geotextile σv = Tegangan vertikal rata-rata = γ.H γ = Berat jenis tanah timbunan
H = Tinggi timbunan
E = Efisiensi dari geotextile ke tanah = 0.8 – 1.2
Hotmatua Sinaga (15001108) II-35
Fransiscus Tambunan (15002143)
2.3.2.6 Pelengkungan geotextile
Akibat penurunan yang terjadi akibat beban tanah timbunan, materi geotextile akan mengalami pelengkungan, sehingga menyebabkan terjadi regangan pada geotextile. Regangan yang terjadi harus lebih kecil dari regangan maksimum yang mampu ditahan geotextile. Ukuran yang digunakan untuk menentukan kemampuan geotextile mengalami regangan akibat tegangan yang bekerja adalah modulus elastisitas geotextile. Besarnya modulus elastisitas geotextile tergantung dari jenis dan spesifikasi geotextile yang diberikan oleh pabrik pembuatnya.
2.3.2.7 Pertimbangan faktor keamanan parsial
Untuk mendapatkan hasil perhitungan yang lebih konservatif, harus dipertimbangkan reduksi kekuatan geotextile yang diakibatkan oleh sifat geotextile, pengaruh lingkungan, maupun pengaruh akibat pemasangan geotextile. Pengurangan kekuatan geotextile ini dilakukan dengan memberikan faktor-faktor keamanan yang mempengaruhinya atau disebut dengan faktor keamanan parsial. Pengaruh faktor keamanan parsial ini ditunjukkan oleh persamaan berikut :
T = Kuat tarik yang diijinkan (allowable tensile strength) Tult = Kuat tarik batas (ultimate tensile strength)
Hotmatua Sinaga (15001108) II-36
Fransiscus Tambunan (15002143)
FSid = Faktor keamanan terhadap kerusakan pada saat pemasangan (installation damage)
FScr = Faktor keamanan terhadap creep
FScd = Faktor keamanan terhadap degradasi kimia (chemical degradation)
FSbd = Faktor keamanan terhadap degradasi biologis (biological degradation)
Tabel 2.5 berikut ini menunjukkan besarnya faktor keamanan parsial yang dianjurkan di dalam mendesain aplikasi geoteknik dengan geotextile.
Hotmatua Sinaga (15001108) II-37
Fransiscus Tambunan (15002143)
2.3.2.8 Geotextile untuk drainase
Geotextile mempunyai kemampuan meneruskan airan air searah dengan bidang lembaran geotextile. Kemampuan ini disebut kemampuan drainase geotextile. Pada umumnya semua jenis geotextile mempunyai kemampuan drainase ini, hanya derajatnya saja yang berbeda-beda. Penggunaan geotextile untuk drainase horisontal pada tanah timbunan bertujuan untuk tempat keluarnya air pori sehingga proses konsolidasi menjadi lebih cepat, sehingga kekuatan geser tanah lebih cepat meningkat. Selain drainase horisontal, juga terdapat drainase vertikal untuk lebih mempercepat konsolidasi tanah. Drainase vertikal ini terutama digunakan dalam metoda konstruksi tanah timbunan secara bertahap sehingga waktu untuk menunggu timbunan tanah berikutnya menjadi lebih cepat. Untuk pemilihan geotextile sebagai materi drainase, terdapat suatu ukuran yang disebut sebagai transmissivity geotextile. Kriteria transmissivity untuk drainase horisontal di bawah timbunan diberikan oleh Giroud, sebagai berikut :
Cv = Koefisien konsolidasi arah vertikal dari tanah dasar t = Waktu untuk meletakkan tanah timbunan
Hotmatua Sinaga (15001108) II-38
θ = Transmissivity geotextile (tergantung jenis & tipe geotextile)
θ req = Transmissivity yang diperlukan
2.3.2.9 Properti geotextile
Properti geotextile digolongkan ke dalam 5 kelompok, yaitu :
• Physical properties
• Mechanical properties
• Hydraulic properties
• Endurance properties
• Degradation properties
Penentuan properti yang menentukan dalam desain dengan menggunakan geotextile tergantung dari fungsi dan tujuan penggunaan geotextile itu sendiri. Untuk penggunaan geotextile sebagai perkuatan dimana pertimbangan utama adalah kekuatan tarik dan friksi geotextile maka sifat-sifat mekaniknya merupakan pertimbangan utama dalam perancangannya. Apabila tujuannya adalah sebagai filtrasi atau drainase maka pertimbangan utama dari properti geotextile adalah sifat-sifat hidrolisnya. Sedangkan sifat-sifat kekuatan (endurance) dan degradasi berkaitan dengan usia penggunaan geotextile dan pengaruh lingkungan terhadap geotextile.
Hotmatua Sinaga (15001108) II-39
Fransiscus Tambunan (15002143)
Berikut ini adalah tabel tipikal nilai dari sifat-sifat geotextile.
Walaupun begitu, karena perkembangan yang pesat dalam pembuatan serat sintetis tidak tertutup kemungkinan tersedia nilai properti geotextile yang lebih baik dari nilai dalam Tabel 2.6 berikut ini :
tensile strength (wide width) confined tensile strength apparent opening size (sieve analysis)
Hotmatua Sinaga (15001108) II-40
Tabel 2.6 Beberapa tipikal properti geotextile (Barrows, D. 1991)
Hotmatua Sinaga (15001108) II-41
Fransiscus Tambunan (15002143)