UNIVERSITAS BINA NUSANTARA
Jurusan Teknik Sipil Skripsi Sarjana
Semester Genap Tahun 2007/2008
ANALISA PENGARUH TAHAPAN PENIMBUNAN TERHADAP PERKUATAN
GEOTEKSTIL PADA DASAR TIMBUNAN DI ATAS TANAH LUNAK
DENGAN PROGRAM PLAXIS 8.6
Arief Tjandianto 0800777503
ABSTRAK
Sebagian besar tanah yang ada di Indonesia merupakan tanah lunak, yang dikenal sebagai tanah berkarakteristik buruk. Dikatakan demikian karena tanah lunak memiliki tingkat kompresibilitas yang tinggi serta memiliki daya dukung yang relatif rendah. Oleh karena itu, sebelum dilakukan pembebanan di atas tanah lunak diperlukan suatu upaya untuk memperbaiki tanah jenis ini. Metode perbaikan tanah yang umum digunakan akhir-akhir ini adalah dengan menggunakan material geosintetik, seperti geotekstil. Perencanaan geotekstil sebagai perkuatan dasar timbunan di atas tanah lunak umumnya dilakukan tanpa memperhatikan tahapan penimbunan. Para engineer umumnya menganalisa perkuatan dasar timbunan dengan menggunakan tinggi timbunan akhir. Melihat permasalahan yang ada, maka melalui penelitian ini akan dilakukan analisa untuk mengetahui pengaruh tahapan penimbunan terhadap gaya tarik yang timbul pada material geotekstil serta faktor keamanan struktur timbunan. Selain itu juga dilihat pengaruh penggunaan material geotekstil sebagai perkuatan dasar terhadap peningkatan tinggi timbunan dan faktor keamanan.
Penelitian ini dimulai dengan identifikasi masalah melalui studi literatur terkait masalah penggunaan geotekstil sebagai material perkuatan dasar timbunan di atas tanah lunak. Setelah itu penelitian dilanjutkan dengan pengumpulan data sekunder. Data sekunder yang digunakan diperoleh dari hasil studi literatur dan juga dari hasil korelasi antar parameter. Data yang telah terkumpul kemudian akan dianalisa dengan menggunakan Program PLAXIS 8.6 dengan dua pendekatan, yaitu dengan menggunakan perkuatan geotekstil dan tanpa menggunakan perkuatan geotekstil pada dasar timbunan dimana timbunan dengan menggunakan perkuatan dasar dianalisa dengan memperhatikan tahapan penimbunan dan tanpa memperhatikan tahapan penimbunan. Hasil keluaran program yang diperoleh kemudian akan dibandingkan untuk mengetahui tingkat efisiensi kuat tarik perlu material geotekstil serta pengaruh penggunaan material geotekstil terhadap peningkatan tinggi timbunan dan faktor keamanan struktur timbunan. Setelah itu dilakukan penarikan kesimpulan atas hasil yang diperoleh.
Berdasarkan hasil yang diperoleh diketahui bahwa pengaruh tahapan penimbunan terhadap gaya tarik geotekstil pada tanah lempung lunak dengan permeabilitas rendah tidak memberikan pengaruh yang signifikan, dimana tingkat efisiensi rata-rata yang dicapai adalah sebesar 5,50 % terhadap perhitungan analisa timbunan tanpa mempertimbangkan pengaruh tahapan penimbunan. Disamping itu juga diketahui bahwa penggunaan material geotekstil sebagai perkuatan dasar timbunan dapat meningkatkan tinggi timbunan hingga 25 % serta mampu meningkatkan faktor keamanan struktur timbunan hingga 21 %.
Kata kunci:
vi
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi yang berjudul “ANALISA PENGARUH TAHAPAN PENIMBUNAN TERHADAP PERKUATAN GEOTEKSTIL PADA DASAR TIMBUNAN DI ATAS TANAH LUNAK DENGAN PROGRAM PLAXIS 8.6” ini tepat pada waktunya.
Pada kesempatan ini penulis juga ingin berterima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
• Bapak Prof. Dr. Drs. Gerardus Polla, M.App.Sc selaku Rektor Universitas Bina
Nusantara
• Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bina
Nusantara
• Ibu Amelia Makmur, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina
Nusantara
• Ibu Ir.Godeliva Juliastuti, M.T. selaku Koordinator Mata Kuliah dan Koordinator
Skripsi Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara
• Bapak Dr. Ir. Made Suangga, M.T. selaku Koordinator Bidang Ilmu Teknik Sipil
Universitas Bina Nuasantara
• Bapak Irpan Hidayat, S.T. selaku Kepala Laboratorium/Studio Teknik Sipil
Universitas Bina Nusantara
• Ibu Eko Sri Wahyuni selaku Administrasi Laboratorium/Studio Teknik Sipil
• Bapak Ir. Andryan Suhendra, M.T. selaku pembimbing skripsi yang telah
memberikan banyak masukan yang sangat berharga
• Bapak Ir. GOUW Tjie Liong, M.Eng., Ch.FC. selaku dosen Aplikasi Komputer
dalam Teknik Sipil yang telah memberikan saran-saran yang sangat berharga bagi skripsi ini
• Kedua orang tua dan kakak saya yang selalu memberi doa, dukungan, serta dorongan
• Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara angkatan 2004
(Kristian, John, Iwan, Arie, Rendy, Victor, Yusan, Hardi, Dimas, Ricco, Evi, Wendy, Pascal, Gerry, Henry, Shellmy, Eras, Rachman, Andika, Gandung, Astri, dan Rony)
• Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara angkatan 2005
khususnya Mela, Dewi, Bagus yang telah banyak memberikan saran serta masukan kepada penulis tentang Program PLAXIS,
• Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara angkatan 2006
khususnya Frandy atas flash disk-nya, Devi, Lishia, dan Lungguk atas masukan-masukannya,
• Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2007, dan
• Semua pihak yang telah banyak membantu penulis di dalam penyusunan laporan
viii
Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran dari para pembaca sangat penulis harapkan demi kesempurnaan karya ilmiah penulis di masa yang akan datang. Akhir kata semoga laporan skripsi ini dapat menambah pengetahuan pembaca dan juga mampu memberikan sumbangan berharga bagi perkembangan Teknik Sipil di Indonesia khususnya dalam bidang Geoteknik. Terima kasih.
Jakarta, Juli 2008
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL LUAR... i
HALAMAN JUDUL DALAM... ii
HALAMAN PERSETUJUAN HARD COVER... iii
HALAMAN PERNYATAAN DEWAN PENGUJI ... iv
ABSTRAK ... v
PRAKATA... vi
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN... xvi
DAFTAR NOTASI ... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 IDENTIFIKASI MASALAH... 2
1.3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ... 3
1.4 LINGKUP PENELITIAN... 3
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 TANAH LUNAK... 7
x
2.3 TEKNIK PENINGKATAN STABILITAS TANAH DASAR
PADA KONSTRUKSI TIMBUNAN... 24
2.4 ANALISA KESEIMBANGAN BATAS PADA TIMBUNAN DENGAN PERKUATAN GEOSINTETIK ... 26
2.5 METODE ELEMEN HINGGA ... 36
2.6 PLAXIS... 37
2.7 MATERIAL GEOSINTETIK DALAM PROGRAM PLAXIS ... 44
2.8 KORELASI EMPIRIS ANTAR PARAMETER UNTUK TANAH LEMPUNG ... 46
BAB 3 METODOLOGI ... 52
3.1 PENDEKATAN PENELITIAN ... 52
3.2 TEKNIK PENGUMPULAN DATA ... 55
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 56
4.1 HASIL PENGUMPULAN DATA ... 56
4.2 HASIL PENGOLAHAN DATA ... 59
4.3 PEMBAHASAN HASIL ... 67
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 81
5.1 KESIMPULAN... 81
5.2 SARAN ... 82
DAFTAR PUSTAKA ... 83 RIWAYAT HIDUP
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai Kisaran Parameter pada Tanah Lunak (Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah; 2002) ... 50 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Tinggi Timbunan Maksimum Tanpa Perkuatan
Geotekstil dengan Faktor Daya Dukung Pilot ... 59 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Gaya Tarik Geotekstil dan Faktor Keamanan
Timbunan pada Program PLAXIS 8.6... 60 Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Deformasi dan Faktor Keamanan Timbunan Tanpa
Perkuatan Geotekstil ... 62 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Deformasi dan Faktor Keamanan Timbunan Dengan
Perkuatan Geotekstil ... 63 Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Peningkatan Tinggi Timbunan pada Timbunan
Dengan dan Tanpa Geotekstil untuk Faktor Keamanan yang Relatif Sama... 65 Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Efisiensi Kuat Tarik Geotekstil dengan
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Peta Penyebaran Tanah Lunak di Indonesia ... 7
Gambar 2.2 Koefisien µ0 dan µ1 (Janbu, Bjerrum, dan Kjaernsli; 1956) ... 9
Gambar 2.3 Hubungan Antara Penurunan dan Waktu... 12
Gambar 2.4 Hubungan Gaya Terhadap Waktu Penurunan Total ... 13
Gambar 2.5 Kenaikan Kuat Geser Tanah Dasar Akibat Konsolidasi... 15
Gambar 2.6 Material Geosintetik Sebagai Lapis Pemisah ... 18
Gambar 2.7 Material Geosintetik Sebagai Lapis Perkuatan ... 19
Gambar 2.8 Ilustrasi Perilaku Material Perkuatan pada Pengujian Direct Shear... 22
Gambar 2.9 Konsep Perkuatan Tanah dengan Material Geotekstil... 23
Gambar 2.10 Teknik Penimbunan dengan Metode Penimbunan Bertahap ... 24
Gambar 2.11 Teknik Penimbunan dengan Menggunakan Berm... 25
Gambar 2.12 Teknik Penimbunan dengan Perkuatan Dasar Timbunan ... 25
Gambar 2.13 Model Keruntuhan pada Internal Stability (Hird dan Jewel; 1990) ... 27
Gambar 2.14 Keseimbangan Batas pada Stabilitas Internal ... 27
Gambar 2.15 Model Keruntuhan pada Foundation Stability (Hird dan Jewel; 1990). 30 Gambar 2.16 Keseimbangan Batas pada Stabilitas Pondasi... 31
Gambar 2.17 Model Keruntuhan pada Overall Stability (Hird dan Jewel; 1990) ... 32
Gambar 2.18 Faktor Kapasitas Daya Dukung (Pilot; 1976) ... 36
Gambar 2.19 Contoh Permasalahan Regangan Bidang dan Axi-simetri... 39
Gambar 2.20 Posisi Titik Nodal dan Titik Tegangan pada Elemen Tanah ... 40
Gambar 2.22 Posisi Titik Nodal dan Titik Tegangan dalam Elemen Geogrid dengan 3 dan 5 Buah Titik Nodal ... 46 Gambar 2.23 Interval Nilai Kohesi Tanah dalam Kondisi Undrained Berdasarkan
Konsistensi Tanah (Hamilton; 1987) ... 47 Gambar 2.24 Korelasi Antara Kohesi Tanah dan Modulus Young Tanah dalam
Kondisi Undrained Berdasarkan Nilai OCR dan Indeks Plastisitas (Ducan dan Buchignani; 1976) ... 48 Gambar 2.25 Korelasi Antara Kohesi Tanah dan Modulus Young Tanah dalam
Kondisi Undrained Berdasarkan Nilai Indeks Plastisitas (Termaat, Vermeer, dan Vergeer; 1985)... 49 Gambar 2.26 Hubungan Antara Indeks Plastisitas dengan Poisson Rasio (Wroth;
1975) ... 49 Gambar 2.27 Interval Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah Berdasarkan Jenis
Tanah (Casagrande dan Fadum; 1940) ... 51 Gambar 3.1 Metodologi Penelitian ... 53 Gambar 3.2 Diagram Alir Analisa Stabilitas Timbunan pada Program PLAXIS
8.6... 54 Gambar 4.1 Pemodelan Timbunan dalam Program PLAXIS 8.6... 58 Gambar 4.2 Perbandingan Gaya Tarik Geotekstil Untuk Kuat Tarik Batas 10
kN/m dengan Variasi Nilai Kuat Geser ... 67 Gambar 4.3 Perbandingan Gaya Tarik Geotekstil Untuk Kuat Tarik Batas 50
kN/m dengan Variasi Nilai Kuat Geser ... 68 Gambar 4.4 Perbandingan Gaya Tarik Geotekstil Untuk Kuat Tarik Batas 100
xiv
Gambar 4.5 Perbandingan Gaya Tarik Geotekstil Untuk Kuat Tarik Batas 500 kN/m dengan Variasi Nilai Kuat Geser ... 69 Gambar 4.6 Perbandingan Gaya Tarik Geotekstil Untuk Kuat Tarik Batas 1000
kN/m dengan Variasi Nilai Kuat Geser ... 69 Gambar 4.7 Perbandingan Faktor Keamanan Timbunan Untuk Geotekstil dengan
Kuat Tarik Batas 10 kN/m ... 70 Gambar 4.8 Perbandingan Faktor Keamanan Timbunan Untuk Geotekstil dengan
Kuat Tarik Batas 50 kN/m ... 71 Gambar 4.9 Perbandingan Faktor Keamanan Timbunan Untuk Geotekstil dengan
Kuat Tarik Batas 100 kN/m ... 71 Gambar 4.10 Perbandingan Faktor Keamanan Timbunan Untuk Geotekstil dengan
Kuat Tarik Batas 500 kN/m ... 72 Gambar 4.11 Perbandingan Faktor Keamanan Timbunan Untuk Geotekstil dengan
Kuat Tarik Batas 1000 kN/m ... 72 Gambar 4.12 Peningkatan Tinggi Timbunan untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik
Batas 10 kN/m... 76 Gambar 4.13 Peningkatan Tinggi Timbunan untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik
Batas 50 kN/m... 76 Gambar 4.14 Peningkatan Tinggi Timbunan untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik
Batas 100 kN/m... 77 Gambar 4.15 Peningkatan Tinggi Timbunan untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik
Batas 500 kN/m... 77 Gambar 4.16 Peningkatan Tinggi Timbunan untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 LANGKAH PEMODELAN ANALISA STABILITAS TIMBUNAN PADA PROGRAM PLAXIS 8.6
LAMPIRAN 2 PERHITUNGAN MANUAL ANALISA STABILITAS TIMBUNAN
LAMPIRAN 3 OUTPUT ANALISA STABILITAS TIMBUNAN PADA
DAFTAR NOTASI
∆l = Pertambahan panjang material geosintetik/geogrid akibat F
∆t = Selang waktu terjadinya penurunan sekunder
∆σ = Perubahan tegangan
∆σ' = Perubahan tegangan efektif
∆τ = Perubahan kuat geser
ΣMsf = Faktor keamanan pada PLAXIS
α = Kemiringan slice pada bidang keruntuhan
ε = Regangan aksial material geotekstil/geogrid
φ = Sudut geser dalam
φall = Sudut geser dalam yang diijinkan
φr = Sudut geser dalam tereduksi
φult = Sudut geser dalam yang tersedia
γs, γ = Berat isi
γw = Berat isi air
µ0 = Koefisien (terkait perbandingan antara D dan B)
µ1 = Koefisien (terkait perbandingan antara H dan B)
σ0' = Tegangan efektif awal
σn = Tegangan normal
σp' = Tegangan prakonsolidasi efektif awal
xviii
τult = Kuat geser batas
a = Koefisien
b = Lebar slice
B = Lebar timbunan ekivalen
c = Kohesi
call = Kohesi yang diijinkan
Cc = Indeks kompresi
cr = Kohesi tereduksi
Cs = Indeks swelling
cu = Kohesi undrained
cult = Kohesi yang tersedia
Cv = Koefisien konsolidasi
Cα = Indeks kompresi penurunan sekunder
D = Tebal lapisan tanah dasar dimana terjadi keruntuhan
E = Modulus Young
e0 = Angka pori awal
EA = Kekakuan aksial material geotekstil/geogrid Ea = Tegangan lateral aktif
ep = Angka pori pada akhir konsolidasi
Ep = Tegangan lateral pasif
Eu50 = Modulus Young undrained
G = Gaya geser
H = Tinggi timbunan
H0 = Tebal lapisan tanah
Hdr = Panjang lintasan drainase air
Ip = Indeks plastisitas
k = Koefisien permeabilitas Ka = Koefisien tegangan lateral aktif
l = Panjang awal material geosintetik/geogrid
Mr = Momen penahan tambahan akibat material geotekstil
mv = Koefisien kompresibilitas
n = Kemiringan kaki timbunan Nc = Faktor kapasitas daya dukung
q = Tegangan pada bidang kontak antara beban dengan tanah dasar Qult = Daya dukung batas
S = Penurunan total
Sc = Penurunan konsolidasi
SF = Faktor keamanan
Si = Penurunan segera
Ss = Penurunan rangkak (sekunder)
T = Kuat tarik perlu geotekstil
t = Waktu konsolidasi
tp = Waktu ketika konsolidasi selesai
Tv = Faktor waktu
xx u = Tegangan air pori
W = Berat slice