Puslitbang Jalan dan Jembatan Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. Perencanaan TIMBUNAN RINGAN

Perencanaan

TIMBUNAN RINGAN

Puslitbang Jalan dan Jembatan

Daftar Isi

Material ringan mortar-busa

Perancangan campuran

PERMASALAHAN PADA TANAH LUNAK :

• Instabilitas konstruksi timbunan dan penurunan >>

daya dukung rendah; kompresibilitas tinggi

• Masa konstruksi lama >> biaya konstruksi dan

pemeliharaan yang mahal

Apa material ringan

mortar-busa ?

Material Ringan Mortar-Busa

"

foamed embankment mortar" atau 'high

grade soil' dengan keunggulan dan

kegunaan :

• Beratnya ringan dan kekuatan cukup tinggi

untuk subgrade dan fondasi perkerasan jalan

• Berat isi dan kuat tekan tanah campuran dapat

direncanakan sesuai keinginan sehingga dapat

mengurangi tekanan lateral tanah pada suatu

struktur bangunan abutment fondasi jembatan

atau mengurangi berat timbunan.

• Tahan terhadap perubahan karakteristik

propertis akibat proses kimiawi maupun fisik

dan memiliki daya dukung kekuatan selama

masa konstruksi pelaksanaannya serta memiliki

daya dukung kekuatan yang cukup memadai

sebagai pondasi perkerasan jalan.

AIR

AGREGAT (PASIR)

BUSA (FOAM AGENT)

PENYELIDIKAN TANAH DAN

MATERIAL

• Pengumpulan data

– Studi meja

– Rekonesan

• Pengumpulan peta geologi (1:100.000)

• Pengumpulan peta topografi (1:50.000)

• Penampang pemboran

• Laporan penyelidikan tanah

• Riwayat penggunaan lahan, peta tata guna lahan

(1:250.000)

• Foto udara dan foto satelit (1:50.000)

Penyelidikan Lapangan

Jenis penyelidikan Jenis contoh yang

diambil Kelebihan Kekurangan Standar acuan

Pemboran mesin dengan alat bor putar (rotary borings)

Contoh tanah terganggu dan tak terganggu

Paling sederhana dan ekonomis untuk tanah lunak pada kedalaman yang dangkal

Tidak dapat digunakan untuk tanah lunak pada kedalaman yang dalam

SNI 2436:2008

Pemboran mesin dengan alat bor auger (auger borings)

Contoh tanah terganggu dan tak terganggu

Paling

direkomendasikan untuk tanah lunak karena pemboran bersih dan seragam sehingga

meminimalisir

gangguan terhadap contoh tanah

Pada saat mencabut kembali auger dari dasar tanah dapat menimbulkan isapan pada lubang bor, sehingga dapat mengganggu lapisan tanah yang akan diambil contohnya.

SNI 2436:2008

Pengambilan contoh tanah dengan tabung

Contoh tanah tak terganggu

Tanah yang telah terganggu tidak dapat masuk ke dalam piston baik setelah maupun selama proses pengambilan contoh tanah

Gesekan dengan dinding dalam tabung contoh merupakan salah satu penyebab utama gangguan pada tanah lunak.

SNI 03-4148-1.2000 (PD T 28-2000)

Penyelidikan Lapangan untuk Tanah Dasar Lempung Lunak (Pt-T-09-2002-B)

Penyelidikan Lapangan

Pengujian Lapangan untuk Tanah Dasar Lempung Lunak (Pt-T-09-2002-B)

Jenis pengujian Informasi dan parameter perencanaan yang

dihasilkan Standar acuan

Jenis tanah yang paling sesuai

Seismic dan Resistivity dengan alat geolistrik

Nilai resistiviti dan kedalaman tanah keras SNI 2528:2012 Tidak disebutkan

Sondir atau Penetrasi Konus (CPT)

Evaluasi stratigrafi bawah permukaan menerus Korelasi untuk menentukan kepadatan lapangan, sudut geser dalam pasir, kuat geser tak terdrainase lempung, kerentanan terhadap likuifaksi

SNI 2827:2008 Pasir, lanau, lempung

Penetrasi Standar (SPT)

Nilai N-SPT

Korelasi untuk menentukan konsistensi tanah kohesif

SNI 4153 : 2008

Penetrasi Konus dengan pengukuran tekanan pori (CPT_u)

Evaluasi stratigrafi bawah permukaan menerus yang lebih baik daripada CPT

Korelasi untuk menentukan kepadatan lapangan, sudut geser dalam pasir, kuat geser tak terdrainase lempung, kerentanan terhadap likuifaksi

SNI 2827 : 2008 Pasir, lanau, lempung

Geser Baling Lapangan

Metode ini dibuat untuk memperoleh parameter kekuatan geser tanah lunak

berkohesi yang jenuh air pada kondisi tanpa drainase

SNI 03-2487-1991 Lempung, lanau (pasir dan batuan tidak termasuk)

Permeabilitas Lapangan

Nilai kelulusan air pada setiap

perlapisan tanah atau batuan dan nilai Lugeon (Lu), jenis aliran ke dalam

pori lapisan tanah atau batuan

Pengujian Laboratorium

Pengujian di Laboratorium untuk Pekerjaan Timbunan di Atas Tanah Lunak (Pt-T-09-2002-B)

Parameter geoteknik

Jenis tanah dan jenis pengujian Standar acuan

Lempung terkonsolidasi normal Lempung terkonsolidasi berlebih

Klasifikasi tanah Uji batas-batas Atterberg

Analisis ukuran butir dengan hidrometer

Uji batas-batas Atterberg

Analisis ukuran butir dengan hidrometer SNI 1966:2008 SNI 1967:2008 SNI 3423:2008 Modulus oedometer (E_oed--_{); indeks} kompresi (Cc)

Uji konsolidasi Uji konsolidasi SNI 2812:2011

Modulus Young (E) Uji triaksial CU, CD Uji triaksial CU, CD SNI 03-2455-1991 Rev 2004

Kuat geser efektif (drained) (c’), ( ’)

Uji triaksial CD Uji triaksial CD SNI 03-2455-1991 Rev 2004

Kuat geser undrained (c_u)

Uji triaksial CU Uji triaksial CU SNI 03-2455-1991 Rev 2004

Berat isi Uji indeks Uji indeks -

Koefisien konsolidasi (c_v)

Uji konsolidasi Uji konsolidasi SNI 2812:2011

Permeabilitas (k) Uji konsolidasi Uji konsolidasi SNI 2812:2011

Tujuan

memperoleh

sifat fisik dan

teknis material

tanah dasar

Pengujian Material (1)

Kategori pengujian Jenis pengujian Parameter yang

dihasilkan Aplikasi Standar acuan

Bahan pencampur

Pasir Kadar air Kadar air agregat Pengendalian mutu pasir

SNI 1971:2011 Gradasi Gradasi agregat SNI 3423:2008 Kandungan dalam

agregat

Kandungan dalam agregat

ASTM C 142 Berat jenis dan

penyerapan agregat halus

Berat jenis SNI 1970:2008 Agregat halus atau pasir

yang mengandung bahan plastis dengan cara setara pasir Kandungan bahan plastis dalam agregat SNI 03-4428-1997

Kotoran organik dalam pasir

Kadar kotoran organik

SNI 03-2816-1992

Air Seluruh pengujian air Kandungan klorida Kandungan sulfat

Pengolahan khusus untuk air

Mutu air untuk adukan beton

Kadar keasaman dalam air Kadar klorida Kadar sulfat Mutu air pH air Pengendalian mutu air SNI 7974 : 2013

Pengujian Material (2)

Kategori

pengujian

Jenis pengujian

Parameter

yang

dihasilkan

Aplikasi

Standar

acuan

Semen Portland Semen Portland - Pengendalian mutu semen SNI 15-2049-2004 Semen Portland komposit - SNI 15-7064-2004 Semen Portland pozolan - SNI 15-0302-2004

Busa Densitas busa Densitas () Pengendalian mutu busa SNI 1973:2008 Campuran material ringan mortar-busa Densitas basah campuran Densitas () Pemeriksaaa n target dan kriteria campuran SNI 1973:2008

Flow Nilai flow ASTM C1611

Benda uji material ringan mortar-busa

Densitas kering Densitas () Pengendalian

mutu

PERANCANGAN

CAMPURAN

KRITERIA MATERIAL RINGAN MORTAR-BUSA

• Mempunyai berat yang ringan sehingga nilai densitas (density) dari material campuran atau mortar tersebut mempunyai berat isi 5-12 kN/m³.

• Mempunyai nilai flow (flowability), yang diindikasikan untuk memudahkan pelaksanaan dilapangan, nilai flow berkisar 180±20 mm.

•Mempunyai kemudahan pelaksanaan, dapat memadat sendiri karena berperilaku seperti mortar beton dimana material campuran tersebut mengeras sesuai dengan waktu pemeraman (curring) yang ditetapkan.

•Mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi sesuai untuk jenis konstruksi penggunaannya, misalnya kuat tekannya dalam umur 14 hari mencapai 1000 kN.

KRITERIA BAHAN

Semen Portland, semen komposit, atau semen

pozzolan (SNI 2049-2004, SNI 7064-2004, SNI

15-0302-2004)

No. Ukuran Saringan (ASTM) % Berat Lolos Saringan Inc / No mm Min Maks

4 5 6 7 8 9 10 No. 4 No. 8 No. 16 No. 30 No. 50 No. 100 No. 200 4,76 2,36 1,19 0,595 0,297 0,149 0,075 95 80 50 25 11 4 0 100 100 85 60 33 15 3

PASIR

• butiran-butiran yang keras dan awet (durable).

• bebas dari kotoran organik (SNI-2816-1992)

BUSA (

FOAM AGENT

)

Busa yang digunakan

mengandung protein

nabati atau sejenisnya yang

dapat menghasilkan

gelembung terpisah yang

stabil sehingga dapat

menghasilkan campuran

material ringan yang

memenuhi spesifikasi

• Air untuk mencampur adonan material

ringan mortar-busa sesuai spesifikasi SNI

7974:2013

Penakaran

a)

Timbangan dengan kapasitas (20 – 50) kg

b) Alat penakar

c) Tangki air

Pencampuran dan pengecoran

1. Alat pembangkit busa (foam generator)

2. Tangki tekan udara (air compressor) dengan kapasitas tekanan (0,6 – 1) Mpa

3. Alat pengaduk (laboratory mixer) dengan kecepatan (30 – 60) rpm (mixer) dengan blade yang berputar

4. Pompa mortar ringan (mortar pump)

Pengujian densitas basah

a)

Sendok mortar

b)

Cawan/ember kapasitas (1,2 – 10)

liter

c)

Pisau

Pengujian daya alir (flowbility)

a) Ring flow (diameter 80 mm, tinggi 80

mm)

b) Papan plastik/kaca (400x400) mm

c) Penggaris perata

Pengujian uji tekan bebas (UCS)

• Cetakan silinder dengan diameter 100 mm dan tinggi 200 mm

PROSEDUR PENCAMPURAN

_MULAI

PERSIAPAN BAHAN (foam agent/cairan busa,air,pasir,semen)

Foam agent

(cairan busa) Air Pasir semen

Campuran pembuat busa:

foam agent/cairan busa + air

dengan menggunakan foam generator dan compressor

Pencampuran

Busa (cairan busa+air) dengan material (air+semen+pasir) Penentuan Target Material ringan dengan mortar-busa

yang ditentukan (densitas & kekuatan/strength)

Campuran air,pasir,semen (material): Penentuan komposisi awal faktor air semen & komposisi

persentasi agregat (pasir) terhadap busa (foam)

Check target foam (busa) (0.055-0.085 t/m3) Atur Tekanan air & udara Tidak

Ya

Foam (busa) Campuran material

Cek flow (180±20mm) dan

densitas basah

Tidak

Material ringan mortar busa & (hingga umur curing 14 hari) dibungkus dengan plastik

Check kekuatan dan densitas kering

Tidak Check gradasi &

kadar air) Tidak Air YA Ya Ya SELESAI YA

PERANCANGAN CAMPURAN

Pencampuran Busa (Foam Agent) dan Air

1. Takar busa (foam) dan air dengan perbandingan volume 1:25, pengukuran dilakukan dengan menggunakan gelas ukur

2. Hubungkan compressor dengan

foam generator

3. Campurkan foam dan air di dalam ember, lalu masukkan ke foam generator

4. Pastikan campuran foam dan air sudah tercampur

5. Timbang hasil campuran berupa busa dengan dimasukkan ke dalam bejana,dengan nilai target standar (0,055 – 0,085) t/m3.

Bila busa tidak sesuai yang ditargetkan,periksa tekanan air dan udara pada unit foam generator.

Pencampuran Material (Semen, Pasir, dan Air)

Campuran material terdiri dari semen, pasir dan air.Semua material dicampur menggunakan

laboratory mixer, dengan variasi komposisi

material sesuai dengan rencana campuran. Hal ini dimaksudkan agar bisa diperoleh spesifikasi material ringan yang dikehendaki. Campuran tersebut harus diperiksa terhadap gumpalan yang terjadi

• Tentukan komposisi awal yang ditargetkan untuk material campuran agregat (pasir), air dan semen. Perancangan awal campuran sebagai berikut :

• Untuk lapis base, rasio campuran agregat pasir dan semen sebesar 1:1, timbang agregat (pasir), semen dan air. Air sebanyak 0,5 dari berat semen.

Untuk lapis subase, rasio campuran agregat pasir dan semen sebesar 1:1,2, timbang agregat (pasir), semen dan air. Air sebanyak 0,5 dari berat semen.

Pencampuran Busa (Foam Agent dan Air) dan Material (Semen, Pasir, Air)

Masukan busa (foam) dan campuran mortar (pasir,air dan semen) kedalam bejana, kemudian diaduk menggunakan laboratory mixer. Campuran tersebut harus

diperiksa terhadap gumpalan yang terjadi, aduk selama ± 2 menit, dan pastikan campuran mortar-busa telah homogen

Pengujian

Pengujian Flow

Pengujian nilai flow material mortar-busa dilakukan dalam kondisi segar

1. Tuangkan hasil campuran yang telah terbentuk menjadi mortar-busa di atas

bidang yang rata ke dalam ringflow hingga batas atas

2. Angkat ringflow perlahan hingga mortar-busa mengalir dan menyebar untuk mengetahui nilai flow (nilai flow harus 180±20 mm

3. Apabila nilai flow tidak memenuhi spesifikasi, dapat dikurangi atau

menambah jumlah busa (foam) atau mengurangi agregat yang digunakan 4. Pengujian densitas basah, dilakukan setelah pengujian flow dilakukan.

Pengujian densitas basah dilakukan dengan cara menimbang benda uji hasil pengujian flow dan mengurangi nilai yang dihasilkan terhadap berat dari ring

Pengujian uji kuat tekan bebas (UCS)

1.Persiapkan terlebih dahulu cetakan (diameter 100 mm x tinggi 200 mm). 2. Masukkan campuran mortar-busa ke dalam cetakan silinder sesuai dengan

kebutuhan (dengan minimal benda uji 3 buah untuk setiap pengujian uji tekan bebas

3. Beri label pada setiap cetakan silinder dan setiap pengujian.

4. Buka benda uji di dalam cetakan silinder setelah 1 hari, dan dilakukan proses perawatan (curing). Pada proses perawatan benda uji dibungkus dengan

menggunakan plastik, hal ini dimaksudkan agar benda uji dapat terhindar dari kontaminasi udara bebas sehingga proses hidrasi dapat berlangsung.

5. Oven benda uji selama ± 24 jam.

6. Timbang benda uji dan hitung densitas kering.

7. Lakukan pengujian tekan bebas pada waktu yang telah ditentukan, yaitu pada masa 14 hari

8. Apabila hasil uji tekan bebas pada masa curing tersebut telah memenuhi syarat, maka campuran tersebut dapat dijadikan sebagai acuan.

9. Apabila kuat tekannya lebih rendah, dapat diatasi dengan menambah jumlah semen.

Jika percobaan tidak memenuhi spesifikasi pada salah satu persyaratan maka dilakukan penyesuaian dan percobaan kembali hingga memenuhi

spesifikasi.Campuran yang sesuai spesifikasi dijadikan acuan untuk pelaksanaan pekerjaan konstruksi jalan dengan mortar- busa di lapangan.

Perhitungan Perancangan Campuran

Perhitungan perancangan komposisi campuran mortar busa pada skala laboratorium untuk mencapai target kekuatan dan target densitas yang telah ditentukan. Hasil perhitungan tersebut menghasilkan komposisi jumlah masing-masing bahan dan material untuk dilakukan pembuatan benda uji silinder dengan ukurannya yang telah ditentukan

Tahapan pencampuran mortar busa per meter kubik perancangan skala laboratorium yang diperlukan yaitu : 1. Tentukan nilai berat jenis semen dari hasil pengujian laboratorium.

2. Tentukan nilai berat isi pasir kondisi SSD dari hasil pengujian laboratorium. 3. Tentukan nilai berat jenis air.

4. Tentukan nilai berat jenis foam diperoleh dari persyaratan pabrik pembuat foam agent.

5. Penentuan jumlah semen dengan cara coba-coba pada variasi antara 250 sampai dengan 300 kg.

a) Untuk kebutuhan semen per meter kubik adalah berat semen yang diperlukan dibagi berat jenis semen. b) Untuk kebutuhan air per meter kubik adalah berat air yang diperlukan dibagi berat jenis air.

6. Penentuan jumlah air sebesar 50% dari jumlah semen.

a) Volume campuran (semen+air) adalah jumlah dari kebutuhan semen dan air dalam meter kubik. b) Volume agregat+foam (busa) diperoleh dari satu meter kubik dikurangi volume campuran.

7. Penentuan jumlah pasir yang dibutuhkan sebesar persentasi agregat dikali volume agregat+foam dikali nilai kondisi berat isi pasir (SSD) dikali 1000 untuk kebutuhan per meter kubik,

8. Penentuan jumlah foam yang dibutuhkan sebesar persentasi foam dikali volume agregat+foam dikali 1000 untuk kebutuhan per meter kubik.

9. Penentuan nilai densitas basah rencana diperoleh dari jumlah total campuran yang terdiri dari semen, pasir, persentase agregat pasir dan persentase foam.

10. Penentuan uji flow dengan batasan 180±20 mm

11. Penentuan densitas basah hasil pengujian campuran mortar busa sesuai dengan target yang ditentukan

12. Penentuan densitas kering diperoleh dari hasil pengujian campuran mortar busa yang berbentuk silinder dengan ukuran yang telah ditentukan diuji tekan sehingga diperoleh nilai target kekuatannya.

Kriteria Perencanaan

• Material ringan mortar-busa

Densitas kering maksimum (gr/cm3)

Kuat tekan minimum kPa kg/cm2

0,8 2000 20

Densitas kering maksimum (gr/cm3)

Kuat tekan minimum

kPa kg/cm2

0,6 800 8

Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari ) Material Ringan Lapis Fondasi atau Base (Kemen. PU, 2011)

Kuat Tekan Minimum (Umur 14 Hari) Material Ringan Lapis Fondasi-Bawah atau Subbase (Kemen. PU, 2011)

1.

Memiliki densitas kering material campuran, maksimum 0,8 gr/cm

3

_{, sesuai}

dengan Spesifikasi Material Ringan dengan Mortar Busa untuk Konstruksi Jalan

(Kemen. PU, 2011).

2.

Memiliki kuat tekan minimum 600 kPa (6 kg/cm

2

_{), sesuai dengan Spesifikasi}

Material Ringan dengan Mortar Busa untuk Konstruksi Jalan (Kemen. PU, 2011).

3.

Memiliki flow atau daya alir (flowability) sebesar 180 mm+ 20mm.

4.

Material campuran mengeras sendiri karena berperilaku seperti mortar beton,

dimana material campuran tersebut dapat mengeras sesuai dengan waktu

pemeraman yang ditetapkan.

5.

Menggunakan lapis pencegah retak refleksidi atas timbunan mortar-busa, agar

retakan yang terjadi di timbunan tidak akan merefleksi ke permukaan

perkerasan. Jika tidak digunakan lapisan tersebut, perlu diperhatikan resiko

timbulnya retak refleksi. CROW (2013) merekomendasikan perencanaan lapis

pencegah retak refleksi untuk timbunan dengan material ringan mortar-busa

setebal 300 mm dan berat isi materialnya,



, sebesar 19



0,3 t/m

3

_.

Kriteria Penggunaan material ringan mortar-busa, merujuk

pada kriteria sebagai berikut:

Material lapis pencegah retak refleksi yang

direkomendasikan

1.

Stress Absorbed Membrane

Interlayer (SAMI),

penggunaannya dapat merujuk

pada Aschuri & Yamin (2011).

2.

Lapisan pasir dengan berat isi

19



0,3 t/m

3

,

direncanakan di

antara lapis penutup

permukaan (pekerasan aspal

atau beton) dan mortar-busa

(CROW, 2013).

Beban Lalu Lintas

Beban Lalu Lintas untuk Analisis Stabilitas (Pt-T-10-2002-B)

Kelas Jalan Beban Lalu Lintas (kPa)

I 15

II 12

III 12

IV 12 (direncanakan sama dengan jalan kelas III

Klasifikasi berdasarkan fungsi jalan LHR Kelas

Primer Arteri Seluruh lalu lintas I Kolektor  10.000 I  10.000 II Sekunder Arteri  20.000 I  20.000 II Kolektor  6.000 II  6.000 III Lokal  500 III  500 IV

Stabilitas & Penurunan

Stabilitas, selama masa pelaksanaan

Kelas Jalan Faktor Keamanan

I 1,4 II 1,4 III 1,3 IV 1,3 Kelas Jalan Penurunan yang Disyaratkan selama Masa

Konstruksi, s/stot Kecepatan Penurunan setelah Konstruksi (mm/tahun) I > 90% < 20 II > 85% < 25 III > 80% < 30 IV > 75% < 30 Penurunan

Gaya Angkat Hidrostatik

(hydrostatic uplift)

• Opsi

– menambah berat timbunan;

– mengurangi tekanan air di bawah timbunan

dengan drainase;

– melakukan pengangkuran pada lapisan bawah

timbunan

Bagan Alir

Perencanaan

Konstruksi

Timbunan

Jalan Lama

Ya

Penurunan jalan lama memenuhi kriteria ? Gali timbunan lama

Tidak

Penyelidikan tanah dan material ringan mortar-busa

Tinggi kritis timbunan

< tinggi rencana ?

Ya Tidak Perencanaan dimensi

timbunan material ringan mortar-busa Mulai Jalan lama ? Tidak Rujuk perencanaan jalan baru Ya Tidak

Perhitungan daya dukung tanah dasar Perhitungan stabilitas timbunan Memenuhi kriteria? Perhitungan penurunan timbunan Memenuhi kriteria? Perhitungan gaya angkat

hidrostatik Memenuhi kriteria? Selesai Tidak Tidak Tidak Ya Ya Ya Ya Penentuan parameter perencanaan

Bagan Alir

Perencanaan

Konstruksi

Timbunan

Jalan Baru

Perhitungan daya dukung tanah dasar Perhitungan stabilitas timbunan Memenuhi kriteria? Perhitungan penurunan timbunan Memenuhi kriteria? Perhitungan gaya angkat

hidrostatik Memenuhi kriteria? Selesai Tidak Ya Ya Ya Tidak Tidak Mulai Rujuk perencanaan jalan lama Jalan baru? Perencanaan dimensi timbunan material ringan

mortar-busa Tinggi kritis timbunan < tinggi rencana ? Tidak

Penyelidikan tanah dan material ringan mortar-busa

Ya

Ya

Tidak

Penentuan parameter perencanaan

Perencanaan Dimensi Timbunan

• Hitung kuat geser tak terdrainase (c

_u

) rata-rata sampai

kedalaman lima meter atau

setebal lapisan lempung lunak

bila kurang dari lima meter;

• Ambil berat isi (



) tertinggi material

timbunan

;

• Tinggi timbunan maksimum yang aman tanpa perbaikan

tanah dapat ditentukan dengan persamaan:

H_c adalah tinggi kritis timbunan (m);

c_u adalah kuat geser tak terdrainase (kN/m2_);

 adalah berat isi timbunan (kN/m3_).

Apabila tinggi timbunan melampaui tinggi kritisnya?

Sebagian dari timbunan tersebut harus dibongkar.

Penentuan Parameter Perencanaan

Parameter Satuan Perencanaan Keterangan Daya dukung tanah dasar Stabilitas timbunan Penurunan timbunan

Berat isi total (_b) kN/m3 _{  }

Kuat geser tak terdrainase (c_u)

kN/m2 _{ }

Kuat geser efektif (c’)  Sudut geser efektif ( ) derajat   Indeks kompresi primer

(C_c) -   Indeks pengembangan (C_s) – untuk unloading  Untuk analisis dengan metode elemen hingga Indeks rekompresi (C_r) – untuk reloading -  Angka pori, e  Koefisien permeabilitas (k) m/hari  Modulus Young (E) kN/m2 _

Poisson’s ratio ( )  Modified swelling index()*  Modified compression index()* 

• PRINSIP

– Mengetahui kemampuan tanah dasar di bawah timbunan

bermaterial ringan dalam menerima beban yang bekerja

– Apabila terjadi keruntuhan daya dukung, maka timbunan dapat

mengatasi penurunan vertikal yang dapat mempengaruhi struktur

Penentuan Daya Dukung (1)

q_ult = cN_c + D_fN_q + 0,5B_wN_

q_ult adalah daya dukung (kPa)

c adalah kohesi (kPa)

N-_c, N_, N_{q adalah faktor daya dukung}

Terzaghi

adalah berat isi tanah (kN/m3

)

Bw adalah lebar dasar timbunan (m)

Dr adalah kedalaman tanah yang ditinjau (m)

Q_-izin = q_ult/FK

Q_izin adalah daya dukung izin q_ult dalah daya

Penentuan Daya Dukung (2)

Perhitungan Stabilitas

• Prinsip

– Menghitung besar faktor keamanan, FK minimum yang

didefinisikan sebagai perbandingan antara kuat geser yang

bekerja (s) dengan tegangan geser yang dibutuhkan untuk

menjaga kesetimbangan (t)

– Menggunakan parameter tegangan total, dengan analisis tegangan

total (total stress analysis) untuk menghitung FK jangka pendek

(selama masa konstruksi)

– Menggunakan parameter tegangan efektif, dengan analisis

tegangan efektif (effective stress analysis) untuk menghitung FK

jangka panjang (setelah masa konstruksi)

OPSI Perhitungan Stabilitas

1.

Program komputer

– Kondisi geometri timbunan kompleks – Kondisi pembebanan bervariasi

– Ketersediaan data memadai

2.

Grafik kestabilan lereng timbunan (US Army, 2003 >> Taylor

Slope Stability Chart)

– Sederhana

– Kurang sesuai untuk geometri yang kompleks

– Relatif cepat

3.

Perhitungan manual dengan spreadsheet

– Kurang sesuai untuk geometri timbunan yang kompleks

– Perhitungan lama

– Membutuhkan ketelitian tinggi

Pemodelan Stabilitas dengan

Metode Elemen Hingga

• S

_tot

= S

_i

+ S

_p

+ S-

_s

Perhitungan Penurunan

S_tot adalah penurunan total;

S_i- adalah penurunan

seketika atau elastik tanah dasar;

S_p adalah penurunan akibat

konsolidasi primer (akhir

dari penurunan pimer

tanah dasar);

S_s adalah penurunan akibat

konsolidasi sekunder (konsolidasi

sekunder tanah dasar).

(a)

• PRINSIP gaya yang membuat tidak stabil dan gaya

vertikal yang bekerja adalah kurang dari atau sama

dengan gaya yang menstabilkan atau tahanan yang

bekerja.

• Gaya vertikal = berat struktur atau berat timbunan,

• Tahanan yang berkerja = gaya-gaya gesek dan/atau gaya

angkur

Gaya Angkat Hidrostatik

Gaya Angkat Hidrostatik

(hydrostatic uplift)

W material ringan mortar-busa

TW h BW   p WW u stotal Material ringan mortar-busa vd MAT Udst;d Permukaan air

Gaya Angkat Hidrostatik

(hydrostatic

uplift)

• Faktor keamanan

N adalah jumlah gaya normal = W_mortar-busa +

W_w;

U adalah jumlah gaya angkat, U, pada dasar

timbunan;

W_mortar-busa adalah berat timbunan mortar-busa;

W_w adalah berat air yang menjadi komponen

vertikal di atas timbun

Penurunan jangka panjang memberikan pengaruh besar terhadap faktor keamanan terhadap gaya angkat hidrostatik, karena itu perlu dimasukkan ke dalam perhitungan gaya angkat, U.

Tekanan air P, diperoleh dari akumulasi tinggi vertikal air pada akhir konstruksi ditambah besar penurunan total yang diperkirakan, h+S_tot serta hasil dari distribusi tekanan di sisi timbunan, dengan besaran

Gaya Angkat Hidrostatik

(hydrostatic

uplift)

• Faktor keamanan

O_REQ adalah gaya overburden

tambahan yang dibutuhkan di atas timbunan mortar-busa untuk

mencapai target faktor keamanan terhadap gaya angkat hidrostatik seluruh timbunan;

_W adalah berat isi air;

S_tot adalah perkiraaan penurunan

total;

B_W adalah lebar dasar timbunan.

Jika FK tidak memenuhi,

opsinya:

• mengubah dimensi timbunan atau

• melakukan perencanaan

kebutuhan perkuatan tambahan untuk timbunan

Terima kasih

2000 kPa; 0,8 gr/cm3

Lempung lunak

Lempung lanau pasiran sangat lunak

Lempung lanau pasiran teguh

Lempung pasiran 7 m 0,3 m 0,2 m 0,3 m 2 m 7 m 5 m 3 m q 0,3 m 800 kPa; 0,6 gr/cm3 800 kPa; 0,6 gr/cm3 800 kPa; 0,6 gr/cm3 1,1 m

Data Hasil Pengujian

Jenis tanah dasar di bawah timbunan K e te b al an (m ) Cc Cs eo Cv (m 2 /tah u n )   (k N /m 3 ) cu (kPa) c (kPa)  () Lempung lunak 2 0,16 0,06 0,7 13,91 19 10 12 17,5 Lempung lanau pasiran sangat lunak 7 1,02 0,014 2,49 13,12 14,3 12 5 16,74 Lempung lanau pasiran teguh 5 0,2 0,02 0,87 8,43 18,5 30 16 17,4 Lempung pasiran 3 0,16 0,02 0,8 11,71 19 45 3 15,81

Perhitung daya dukung tanah

dasar

• Parameter c,



, dan



diperoleh dari hasil interpolasi pada

lapisan tanah yang ditinjau. Dari hasil interpolasi, diperoleh:

• c = 11,55 kPa;



= 16,91



17; dan



= 25,34 kN/m

3

_(sudah

mempertimbangkan kondisi muka air tanah)

• dengan menggunakan Gambar 21, diperoleh N

_c

= 12, 34 ; N

_q

=

4,77 ; N

_

= 3,53

• sehingga:

• q

_ult

= cN

_c

+



D

_f

N

_q

+ 0,5B

_w

N

_

(2)

• q

_ult

= 11,55 x 12,34 + (15,34-9,81) x 9 x 4,77 + 0,5 x 7 x 3,53

Perhitungn Stabilitas

Timbunan

• Tanah dasar berlapis

– MEH

• Beban lalu lintas untuk jalan kelas

I sebesar 15 kPa, ditambah berat

timbunan (yang dikonversikan

menjadi beban merata).

No. Jenis material tanah dasar Ti p e g_ u n sa t g_ sat k_ x k_ y lamb d a* kap p a * c_ re f phi [kN /m^ _3] [kN /m^ _3] [m/d ay] [m/d ay] [ - ] [ - ] [kN /m^ _{2] [} ° ] 1 timbunan

lama Un Dra ine 18 19 6,56E-05 6,56E-05 0,046377 0,034783 12 17,5

3 lempung lanau pasiran sangat lunak Un Dr ain ed 13,3 14,3 0,00061 0,00061 0,295652 0,008116 5 16,74 2 lempung lanau pasiran teguh Un Dr ain e d _{17,5 18,5 3,93E-05 3,93E-05 0,057971 0,011594 16 17,4} 4 lempung

Hasil perhitungan

Dari hasil perhitungan stabilitas timbunan dengan metode elemen hingga, diperoleh faktor keamanan jangka pendek (perhitungan

tegangan total) sebesar 2,88

sehingga memenuhi kriteria faktor keamanan minimum yang

disyaratkan, yaitu 1,30 untuk jalan kelas I (Pt-T-10-2002-B).

Perhitungan stabilitas terhadap

gaya angkat hidrostatis