BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Deskripsi Proyek
Proyek Jalan bebas Hambatan Medan – Kualanamu merupakan proyek pembangunan yang meliputi struktur, jalan, jembatan, fly over dan lainnya, yang terletak di Kabupaten Deli Serdang. Proyek ini menghubungkan jalan dari Tanjung Morawa (KM 32+000) ke Lubuk Pakam (KM 42+750) dan dari Kualanamu (STA 0+000) ke Lubuk Pakam (STA 7+050). Berdasarkan hasil penyelidikan tanah diperoleh metode perbaikan tanah pada titik yang diteliti dengan menggunakan Geotekstil, oleh karena itu penulis perlu mengetahui besar penurunan yang terjadi, deformasi horizontal, dan tegangan tarik geotekstil dengan menggunakan metode elemen hingga.
Adapun data umum yang diperoleh dari proyek Jalan bebas Hambatan Medan–Kualanamu adalah sebagai berikut :
1. Nama Proyek : Toll Road Medan–Kualanamu
2. Fungsi Bangunan : Jalan Tol
3. Pemilik Proyek : Kementrian Pekerjaan Umum, Direktorat Bina Marga, Republik Indonesia 4. Lokasi Proyek :Sei Merah
Kab.Deli Serdang, Sumatera Utara 5. Konsultan Perencana : PT. Bina Karya
(China Harbour Engineering, Co.Ltd– China State ConstructionEng.Corp. Ltd- PT Hutama Karya (Persero))
7. Status : Proyek Pemerintah
8. Kosultan Penelitian Tanah : Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Darma Agung Medan 9. Geotextile Supplier : TENCATE MIRAFI PPW300
Gambar 3.1. Lokasi Proyek (Sumber : Google maps)
3.2. Data Teknis Geotekstil
Dalam proyek ini digunakan Geotekstil dengan spesifkasi sebagai berikut:
Ukuransample Geotekstil : 3,8 m x 5 m
Tebal Geotekstil : 1,36 mm
Tipe Geotekstil : PP woven polypropyleneGeotextile
Jenis Geotekstil : PPW300 Polyfelt
3.3 Tahap Penelitian
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis melakukan beberapa tahap dan pelaksanaan sehingga tercapai maksud dan tujuan dari penelitianSeperti yang diuraikan pada Bab I, tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung besarnya penurunan yang terjadi dengan metode elemen hingga, deformasi horizontal yang terjadi , dan menghitung tegangan tarik pada Geotekstil yang didasarkan pada data pengujian di lapangan, dan pengolahan data dengan menggunakan metode analisis dan metode elemen hingga, yakni dengan bantuan Program Metode Elemen Hingga. Dalam mencapai tujuan tersebut, maka dilakukan tahap-tahap sebagai berikut :
a. Tahap pertama
Mengumpulkan berbagai jenis literatur dalam bentuk buku maupun tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
b.Tahap kedua
(SPT),data konsolidasi, data permeability, data compaction, dan data teknis Geotekstil. Adapun data tersebut diperoleh dari PT. BINA KARYA yaitu selaku konsultan perencana dan CHEC - CSCEC - HK– JO selaku kontraktor pelaksana.
c. Tahap ketiga
Melakukan analisa antara data yang diperoleh dari lapangan dengan sumber referensi yang berhubungan dengan penulisan Tugas Akhir ini.
d. Tahap keempat
Mencari besarnya penurunan tanah menggunakan metode elemen hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program Metode Elemen Hingga. Adapun pemodelan tanah yang digunakan adalah model Mohr-Coulomb.
e. Tahap Kelima
Mencari deformasi horizontal yang terjadi menggunakan metode elemen hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program Metode Elemen Hingga. Adapun pemodelan tanah yang digunakan adalah model Mohr-Coulomb.
f. Tahap Keenam
3.3.1 Skema Tahap Penelitian:
Data Primer : Data Sekunder
1. Data SPT 1. DataGeotextile
2. DataCompaction
3. DataPermeability
4. DataConsolidation
Gambar 3.2 Alur penelitian. Studi Pustaka
Pengumpulan Data
Analisis Data dan Perhitungan
Metode analitisberdasarkan data SPT , Compaction, Permeability,Konsolidasi
Metode elemen hingga dengan pemodelan Mohr-Coulomb
Hasil Akhir Perhitungan
Kesimpulan dan Saran
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Di dalam bab ini penulis akan membahas besar penurunan yang terjadi pada STA 35 + 901, Sei Merah, Deli Serdang dalam proyek pembangunan jalan tol Medan-Kualanamu, yaitu dengan metode elemen hingga. Penurunan yang terjadi dicari dari hasil data yang telah dikumpulkan dan diolah dalam Metode Elemen Hingga,yakni dengan Program Metode Elemen Hingga
Adapun data yang diperoleh pada Proyek ini antara lain : 1. Data Standard Penetration Test (SPT)
2. Data Konsolidasi
3. Data Pemampatan (compaction) 4. DataPermeability
5. Data Geotekstil
Kondisi tanah yang ditinjau di STA 35 + 901 dapat dilihat dari tabel 4.1. Tanah dengan ketebalan 34,5 meter yang terdiri dari enam lapisan tanah dengan jenis yang berbeda-beda akan ditimbun secara bertahap setinggi 8,5 meter. Muka air tanah terletak pada kedalaman 2 meter dari permukaan tanah. Timbunan setinggi 8,5 meter tersebut akan berfungsi sebagai preloadinguntuk mempercepat proses konsolidasi. Pada lapisan tanah lempung itu sendiri akan dipasang
Geotextile yang digunakan adalah woven geotextile . Besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi bergantung pada besarnya derajat konsolidasi arah vertikal dan arah radial.
4.2 Pemodelan Penurunan tanah dengan program Metode Elemen Hingga
Model tanah yang digunakan di dalam pemodelan ini adalah model Mohr
Coloumb dengan analisis axisymmetric, yaitu kondisi awal digambarkan
seperempat namun sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris. Pada model ini diasumsikan perilaku tanah bersifat plastis sempurna. Adapun parameter yang dibutuhkan dalam pemodelan ini yaitu : Model material (
Mohr-Coulomb), Berat isi tanah diatas muka air tanah (γunsat), Berat isi tanah di bawah
muka air tanah (γsat), Permeabilitas horizontal (kx), Permeabilitas vertikal (ky),
Modulus elastisitas (Eref), Angka Poisson (v), Kohesi (cref), Sudut geser dalam (ɸ ),
dan Sudut dilatasi ().
Proses pemodelan tanah dengan metode elemen hingga digambarkan seperti berikut :
4.2.1InputData
Tanah dengan total kedalaman 34,5 m memiliki 6 lapisan dan ketebalan tertentu.
Timbunan :Silty Clay(8,5 m)
Lapisan 1 :Sandy Clay(0,7 m)
Lapisan 2 :Clay(3,3 m)
Lapisan 3 :Sand Some Clay(3,3 m)
Lapisan 4 :Coarse Sand(6,7 m)
Lapisan 5 :Coarse Sand Mixed Tuff Some Silt(12,5 m)
Lapisan 6 :Silty Sand Mixed Tuff(8 m)
Gambar 4.2 : Input data Metode Elemen Hingga
Adapun nilai dari parameter setiap lapisan tersebut adalah : Tabel 4.1 Parameter Tanah
Parameter Nama Sandy Clay Clay
Sand Some
Coarse Sand
C.S Mixed Silty Sand
Timbunan Satuan Clay Tuff Some Silt Mixed Tuff
Model Material Model MC MC MC MC MC MC MC
Jenis Perilaku
Jenis Undrained Undrained Drained Drained Drained Drained Undrained
Material
Berat Isi Tanah Unsat
9.8 9.42 10 10.43 10.32 10.69 10.1 kN/m3
Diatas MAT
Berat Isi Tanah Sat
15.2 15.15 15.29 15.48 15.35 15.7 15.31 kN/m3
Dibawah MAT Permeabilitas
kx 1.5 x 10-3 1.1 x 10-3 0.864 8.64 4.32 8.64 2.3 m/hari
Horisontal
Permeabilitas ky 1.3 x 10-3 1.0 x 10-3 0.78 7.9 3.8 7.9 2.1 m/hari
Vertikal
Modulus Young Eref 1000 1400 2700 19320 16560 22000 2900 kN/m2
Angka poisson v 0.3 0.3 0.3 0.35 0.35 0.35 0.31
Kohesi cref 19.5 19.5 18 0.0001 0.0001 0.0001 8 kN/m2
Sudut Geser ɸ 7 6 8 38 37 40 28 0
4.2.2 Kalkulasi (Calculation)
Tahap selanjutnya ialah kalkulasi yang dimana pada tahap ini semua parameter pada tabel 4.1 yang telah diinput diolah dengan metode elemen hingga. Tahap per tahap di hitung dengan teliti dengan pengerjaan seperti berikut :
Tahap 1 : PenghitunganGeotextiledengan lama pemasangan 1 hari
Tahap 2 : Penghitungan timbunan 1 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 3 : Penghitungan konsolidasi timbunan 1 dengan lama 4 hari
Tahap 4 : Penghitungan timbunan 2 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 5 : Penghitungan konsolidasi timbunan 2 dengan lama 4 hari
Tahap 6 : Penghitungan timbunan 3 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 7 : Penghitungan konsolidasi timbunan 3 dengan lama 4 hari
Tahap 8 : Penghitungan timbunan 4 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 9 : Penghitungan konsolidasi timbunan 4 dengan lama 4 hari
Tahap 10 : Penghitungan timbunan 5 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 11 : Penghitungan konsolidasi timbunan 5 dengan lama 4 hari
Tahap 12 : Penghitungan timbunan 6 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 14 : Penghitungan timbunan 7 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 15 : Penghitungan konsolidasi timbunan 7 dengan lama 4 hari
Tahap 16 : Penghitungan timbunan 8 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 17 : Penghitungan konsolidasi timbunan 8 dengan lama 4 hari
Tahap 18 : Penghitungan timbunan 9 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 19 : Penghitungan Tekanan air pori minimum.
Kalkulasinya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
4.2.3 Hasil (Output)
Keluaran dari metode elemen hingga ini adalah tinjauan terhadap penurunan tanah dan deformasi horizontal pada tanah dengan menggunakan geotekstil yang ditampilkan dalam bentuk pemodelan tanah dan grafik.
4.2.3.1 Hasil Penurunan Tanah Dengan Metode Elemen Hingga
Perhitungan penurunan dengan metode elemen hingga diperoleh sebesar 0,45 meter
4.2.3.2 Hasil Pemodelan Deformasi Horizontal Dengan Metode Elemen
Hingga
Dalam mencari hasil pemodelan deformasi horizontal parameter yang digunakan sama dengan parameter mencari penurunan begitu juga dengan cara kerjanya. Hasil perhitungan deformasi horizontal yang didapat dengan menggunakan metode elemen hingga dan menggunakan geotekstil adalah deformasi horizontal yang extreme yang diperoleh sebesar 0,08 m. Sedangkan deformasi horizontal yang didapat tanpa menggunakan geotekstil diperoleh sebesar 0,09 m. Berikut dibawah gambar pemodelannya.
Gambar 4.6 : Deformasi Horizontal dengan Geotekstil
4.2.3.3 Hasil Peninjauan Dari Tujuh Titik Berbeda Dengan Pemodelan MEH
Gambar 4.7 : Titik yang Ditinjau Pada Metode Elemen Hingga
Grafik 4.8 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik A (52,42 ; 34,50). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,36 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.8 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik A
Grafik 4.9 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik B (52,06 ; 34,25). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,34 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.9 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik B
Grafik 4.10 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik C (52,27 ; 33,80). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,31 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.10 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik C
Grafik 4.11 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik D (52,27 ; 32,15). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,23 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.11 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik D
Grafik 4.12 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik E (52,27 ; 30,50). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,16 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.12 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik E
Grafik 4.13 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik F (52,27 ; 28,85). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,12 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.13 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik F
Grafik 4.14 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya waktu konsolidasi pada titik G (52,27 ; 27,20). Besarnya penurunan yang terjadi pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,08 meter, dan waktu konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Gambar 4.14 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik G
Grafik 4.15 dibawah menunjukkan perbedaan penurunan setiap titik yang ditinjau.
Gambar 4.15 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik A,B,C,D,E,F,G
4.3 Tegangan Tarik Pada Geotekstil
jadi,
τg = ( 19,5 + σg tan 7 )
τg = ( 19,5 + 0,13tan 7 )
τg = 19,51 KN/
Setelah dihitung maka diperoleh besar tegangan tarik padageotextile
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dari perhitungan dengan menggunakan metode elemen hingga terhadap penurunan tanah pada STA 35 + 901 dengan tanpa menggunakan Geotextile
hingga mencapai derajat konsolidasi 90 % diperoleh penurunan sebesar 0,46 m. Sedangkan hasil penurunan total yang diperoleh dari program metode elemen hingga pada STA 35 + 901 dengan menggunakan Geotextile hingga mencapai derajat konsolidasi 90 % adalah 0,45 m
2. Hasil Deformasi Horizontal yang didapat dengan menggunakan metode elemen hingga yang paling extreme dengan geotekstil diperoleh sebesar 0,08 m sedangkan deformasi horizontal yang terjadi dengan tanpa geotekstil sebesar 0,09 m
3. Teknik perbaikan tanah yang dipeeroleh pada proyek tersebut dengan menggunakanGeotextilememiliki kegunaan, yaitu sebagai separator (pemisah)
4. Dari hasil perhitungan yang telah didapat,diperoleh tegangan tarik pada
5.2 Saran
1. Pada program Metode Elemen Hingga, nilai parameter, waktu pelaksanaan serta tahapan yang yang dimasukkan sebagai data merupakan hasil dari penyesuaian terhadap data yang diperoleh dilapangan.
