ANALISA PEMODELAN TIMBUNAN DENGAN PERKUATAN GEOTEKSTIL

DIATAS TANAH LUNAK MENGGUNAKAN METODE SIMPLIFIED BISHOP DAN METODE ELEMEN HINGGA

BAMBANG YADI JUNIANTO NRP : 9521075 NIRM : 41077011950336

Pembimbing : Ibrahim Surya, Ir., M. Eng

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

ABSTRAK

Jalan raya, merupakan salah satu objek yang mendapatkan beban sangat besar dan terus menerus (load-unload cycles). Karena dari beban yang terus menerus tersebut maka diperlukan perawatan yang lebih khusus dan biaya sangat tinggi. Pengerjaan awal yang terencana dan perhitungan yang sangat akurat akan membuat biaya dan umur rencana proyek bisa ditekan. Pada tugas akhir ini dilakukan perbandingan antara perhitungan konvensional menggunakan Metode Simplified Bishop dengan Metode Elemen Hingga (Plaxis Versi 7.11). Adapun kedua metode tersebut untuk mencari kestabilan suatu lereng tanah. Perbandingan antara kedua metode tersebut untuk mencari mana metode yang lebih efektif dan lebih akurat untuk perhitungan kestabilan lereng tanah yang tidak menggunakan perkuatan geotekstil ataupun yang menggunakan geotekstil. Dari hasil perbandingan kedua metode terdapat perbedaan nilai FOS. Dimana nilai yang diperoleh dari Metode Simplified Bishop tanpa perkuatan geotekstil sebesar 1,282. dan yang menggunakan perkuatan geotekstil 1,482. Sedangkan nilai FOS yang dihasilkan menggunakan Metode Elemen Hingga pada timbunan tanpa perkuatan geotekstil kurag dari 1(satu), sedangkan yang menggunakan perkuatan geotekstil nilai FOS sebesar 1,497. Pada perhitungan Metode Elemen Hingga juga diperoleh nilai total penurunan yang terjadi pada timbunan. Sedangkan dengan metode konvensional harus menggunakan metode lainya untuk mendapatkan nilai penurunan yang terjadi. Jadi dari hasil perbandingan dapat disimpulkan bahwa Metode Elemen Hingga mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan metode konvensional, pada Metode Elemen Hingga dapat langsung diketahui penurunan yang terjadi dan berapa lama penurunan tersebut berlangsung. Sedangkan dengan cara konvensional diperlukan metode lainnya untuk mengetahui penurunan yang terjadi.

iii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

DAFTAR ISI

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ................................................

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ..............................

ABSTRAK ………………………………………………………………….

KATA PENGANTAR ……………………………………………………...

DAFTAR ISI ……………………………………………………………......

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ………………………………….

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………….

DAFTAR TABEL ……………………………………………………….....

DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………

i

ii

iii

iv

vi

ix

xiii

xvii

xix

BAB 1

BAB 2

PENDAHULUAN ……………………………………………….

1.1 Latar Belakang Masalah …………………………………….

1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan ….…………………………...

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ………………..……………….

1.4 Sistematika Pembahasan …………………………...………...

STUDI PUSTAKA ………………………………………………

2.1 Klasifikasi Tanah Lunak …………………………..…………

2.1.1 Lempung dan Lanau …. …………………………….

2.1.2 Lempung Organik dan Lanau Organik ……………...

2.1.3 Gambut …………..…………………………………..

2.2 Metode Analisis Stabilitas …………….…………..…………

1

1

3

3

4

6

7

8

9

10

11

vi UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

BAB 3

BAB 4

2.2.1 Metode Simplified Bishop ..........................................

2.2.2 Metode Elemen Hingga ..............................................

2.2.3 Penurunan Tanah ........................................................

2.3 Pengujian Laboratorium ..........................................................

2.3.1 Pengujian Indek ..........................................................

2.3.2 Pengujian Permeabilitas ..............................................

2.3.3 Pengujian Kuat Geser .................................................

2.3.4 Pengujian Konsolidasi ................................................

PELAKSANAAN PENELITIAN ................................................

3.1 Lokasi Penelitian ……….……………………………………

3.2 Parameter Yang Digunakan …………………….……………

3.3 Interpretasi Kondisi Geoteknik ………………….…………...

3.3.1 Uji Lapangan ……………………………….………..

3.3.2 Uji Laboratorium ……………………….…………...

3.4 Pemodelan Lapisan Tanah Timbunan …………………….…

3.5 Pemodelan Pada Program Metode Elemen Hingga ……….…

ANALISA DAN DISKUSI HASIL PENELITIAN ....................

4.1 Hasil Perhitungan Lapangan ....................................................

4.2 Hasil Perhitungan Laboratorium .............................................

4.3 Hasil Perhitungan Penurunan Tanah ......................................

4.4 Hasil Perhitungan Metode Simplified Bishop .........................

4.5 Hasil Perhitungan Metode Elemen Hingga ……….…………

12

16

39

42

42

44

44

45

46

46

48

50

51

52

53

54

60

60

64

67

70

72

vii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ………………….………………

5.1 Kesimpulan …………………………..………………………

5.2 Saran …………………………..……………………………..

DAFTAR PUSTAKA …………………………...……………….

LAMPIRAN – LAMPIRAN …………………….………………

84

84

85

86

viii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

DAFRTAR NOTASI DAN SINGKATAN

A

B

Cc

CH

CL

CP

Cv

c

c’

cr

Df

E

Eoed

e

F

f

f

G

Gs

g

h

H

Hdr

H0

IF

IT

ky

K

KT

= Luas permukaan

= Interpolasi Matrik Regangan

= Indeks kompresi tanah

= Tanah lempung dengan batas cair tinggi

= Tanah lempung dengan batas cair rendah

= Cell Pressure

= Koefisien konsolidasi tanah

= Kohesi

= Effective Cohesion

= Recompression Index

= Matrik Elastis Material menurut Hukum Hooke’s

= Young’s Modulus

= Oedometer Modulus

= Kadar pori

= Factor of Safety

= Fungsi Yield

= Load Vektor

= Shear Modulus

= Berat jenis butir

= Fungsi Plastis Potensi

= Groundwater Head

= Tinggi Tanah

= Panjang Aliran Rata-rata Air Pori

= Tinggi Tanah

= Flow Index

= Toughuess indeks

= Permeability in Vertical direction

= Bulk Modulus

= Fungsi Reduksi Permeabilitas

ix UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

Ko

KoNC

K

LL

LI

M

M

m

N

n

OCR

OH

OL

POP

p

p’

p0

P

Pc(σvm)

PL

PI

Po

Pexcess

Pp

q

Rf

R

Sc

r

r

tcritical

T

= Koefisien Lateral Tegangan Tanah

= Rasio Tegangan dalam Normal Konsolidasi

= Matrik Stiffness

= Batas cair

= Liquid indeks

= Parameter untuk KoNC

= Material Stiffnes Matrix

= Gaya Normal

= Hubungan Kekuatan dalam Tegangan Dependent Siffnes

= Porositas

= Perbandingan antara Pc dan Po

= Tanah organik dengan batas cair tinggi

= Tanah organik dengan batas cair rendah

= Pre-Overburden Pressure

= Active Pore Pressure

= Stress State

= Pre-consolidation Stress

= Tegangan Efektif Isotropik

= Tekanan prakonsolidasi

= Batas plastis

= Plasticity Index

= Tekanan vertikal efektif pada saat tanah diselidiki

= Kelebihan Tegangan Pori

= Tegangan sebelum Konsolidasi Isotropik

= Tegangan Deviasi

= Rasio Kesalahan

= Matrik Permeabilitas

= Penurunan Konsolidasi

= Parameter Ketidak Seimbangan

= Vektor tidak Seimbang

= Critical Time Step (Vertical Flow)

= Faktor Waktu

x UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

Tallow

Ti

Tult

t50

t90

t

t

U

U50

U90

u

u

V

ν

ν

W

Wn

W1

W2

yi

y

Z1

Z2

Z3

= Allow Strength

= Geotekstile Tensile Strength

= Ultimate Strength

= Waktu konsolidasi mencapai 50%

= Waktu konsolidasi mencapai 90%

= Waktu

= Traksi Boundary

= Derajat Konsolidasi

= Besar penurunan saat konsolidasi mencapai 50%

= Besar penurunan saat konsolidasi mencapai 90%

= Komponen Vektor Penurunan

= Pore Water Pressure

= Volume

= Poisson’s Ratio

= Vektor dengan Nodal Penurunan

= Berat contoh tanah

= Kadar air alami

= Berat botol Erlenmeyer, tanah dan aquades

= Berat botol Erlenmeyer dan aquades

= Tinggi ring konsolidasi

= Vertical Coordinate

= Jarak Lapisan Geotekstil ke Titik Keseimbangan

= Tinggi batu pori di tambah pelat pengaku

= Jarak Pengaku ke Tepi Atas Ring Konsolidasi

α = Slope Angle

γ = Berat Jenis Tanah

γxy = Shear Strain

φ = Angle of internal Friction φr = Angle of internal Friction of The New Material

ϕ = Sudut Geser

σ’ = Tegangan Efefktif

xi UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

σ’xx = Tegangan Efektif Horizontal

σ’yy = Tegangan Efektif Vertikal

σ’xy = Tegangan Geser

σ’1 = Tegangan Efektif Dasar Terbesar

σ’2 = Tegangan Efektif Dasar Rata-rata

σ’3 = Tegangan Efektif Dasar Terkecil

σp = Tegangan Sebelum Konsolidasi Vertikal

σ = Vektor dengan Komponen Tegangan Cartesian

'σ νO = Tegangan Awal

σν∆ = Tegangan Tambahan

εp = Plastic Strain

εxx = Regangan Horizontal

εyy = Regangan Horizontal

εzz = Regangan Lateral

ε1 = Regangan Dasar Terbesar

ε2 = Regangan Dasar Rata-rata

ε3 = Regangan Dasar Terkecil

εv = Volume Matriks Regangan

εl = Regangan Lateral

εν

o = Mean Stress

εq = Pembiasan Regangan

ε = Vektor dengan Komponen Regangan Cartesian

Ψ = Dilantancy Angle

K* = Modif dari Swelling Indek

λ* = Modif dari Indek Kompresi

µ* = Modif dari Creep Indek

νur = Poisson’s Ratio for Unloading-reloading

ξ = Lokal Koordinat

xii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Gambar 2.2

Gambar 2.3

Gambar 2.4

Gambar 2.5

Gambar 2.6

Gambar 2.7

Gambar 2.8

Gambar 2.9

Gambar 2.10

Gambar 2.11

Gambar 2.12

Gambar 2.13

Gambar 2.14

Grafik Platisitas ………………………………………….......

Bagan Alir yang Disederhanakan untuk Mengklasifikasikan

Lempung dan Lanau Inorganik ……………………………...

Bagan Alir yang Disederhanakan untuk Mengklasifikasikan

Lempung dan Lanau Organik ..................................................

Potongan pada Metode Mimplified Bishop (Nash, 1987) …...

Skema Ditail Perhitungan Tanpa Perkuatan Geotekstil dengan

Cara Simplified Bishop .............................................................

Pemakaian Geotekstil untuk Timbunan pada Tepi Pantai ……

Pemodelan Timbunan dengan Menggunakan Geosintetik ……

General three-dimensional coordinat system and sign

convention .................................................................................

Hasil Tegangan Total yang Dihasilkan oleh Soft Soil Model

dalam Principal Stress Space ...................................................

Hubungan Tegak Lurus Antara ln p’ dengan εν ..................…..

Definisi untuk parameter Eoedref didalam oedometer test result .

Hubungan Garis Parabola antara Tegangan Regangan untuk

Drained Triaxial Test .................................................................

Overconsolidated Stress State Obtained From Primary

Loading and Subsequent Unloading ..........................................

Kurva Dilatancy Cut-Off ...........................................................

Koordinat Node Pada Metode Elemen Hingga Yang

8

9

10

12

13

14

16

20

22

24

27

29

34

35

xiii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

Gambar 2.15

Gambar 2.16

Gambar 2.17

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Gambar 3.3

Gambar 3.4

Gambar 3.5

Gambar 3.6

Gambar 3.7

Gambar 3.8

Gambar 3.9

Gambar 3.10

Gambar 4.1

Gambar 4.2

Gambar 4.3

Menghasilkan Titik Kritis atau Nilai FS Terkecil .....................

Nomor Lokal dan Posisi Node Lokal …………………………

Besar Tekanan Prakonsolidasi ………………………………...

Lokasi Daerah Permasalahan .....................................................

Ditail Lokasi Proyek dan Permasalahan ………………………

Pemodelan yang dilakukan pada program Plaxis versi 7.11 .....

Memasukkan Parameter yang Diperlukan Plaxis ......................

Memperkirakan opsi-opsi yang memungkinkan untuk

mendapatkan hasil yang maksimal ............................................

Memasukkan Nilai-nilai yang akan dianalisa oleh Plaxis .........

Program Plaxis sedang menganalisa dari parameter-parameter

yang diinputkan dan dari opsi-opsi yang telah ditentukan ........

Hasil yang didapat dari perhitungan Plaxis versi 7.11 .............

Contoh Grafik yang dihasilkan oleh perhitungan Plaxis ...........

Jendela Untuk mengetahui hasil nilai FOS yang telah dianalisa

oleh Plaxis .................................................................................

Contoh Statifikasi Lapisan Tanah Didapat dari Hasil

Pengujian Lapangan ..................................................................

Contoh Statifikasi Lapisan Tanah Didapat dari Hasil

Pengujian Lapangan (lanjutan) ........... ......................................

Pemodelan Lapisan Tanah Pada Zona 9 Dengan Pendekatan

Sesuai Dengan Hasil Pengeboran Pada Lapangan, Hasil

Laboratorium dan Buku CUR .................................................

Skema Perhitungan Tanpa Perkuatan Geotekstil dengan Cara

36

37

41

47

48

54

55

56

56

57

57

58

59

62

63

67

xiv UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

Gambar 4.4

Gambar 4.5

Gambar 4.6

Gambar 4.7

Gambar 4.8

Gambar 4.9

Gambar 4.10

Gambar 4.11

Gambar 4.12

Simplified Bishop ....................................................................

Sketsa Bidang Runtuh Untuk Perhitungan FOS Menggunakan

Metode Simplified Bishop Menggunakan Perkuatan Geotekstil

Pemodelan Timbunan diatas Tanah Lunak Berdasarkan

Parameter-parameter Yang Didapat Dari Test Lapangan,

Laboratorium Dan Pendekatan-pendekatan Berdasarkan Buku

Acuan ………………………………………………………….

Pembentukan Node-node Untuk Dilakukannya Perhitungan

Oleh Metode Elemen Hingga Pada Kondisi Ini dilakukan Oleh

Program Plaxis Versi 7.11 …………………………………….

Salah Satu Opsi Tanah Luank Asli Dengan Tanah Timbunan

Tanpa Perkuatan Geotekstil Sebagai Perkuatan Setiap Lapisan

Tanah Timbunan ………………………………………………

Penurunan yang Terjadi Dihitung dengan MEH (Plaxis 7.11)

Tanpa Perkuatan Geotekstil …………………………………..

Incremental Shear Strains tanpa penguat geotekstil yang

dihasilkan oleh perhitungan MEH …………………………….

Total Displacements yang dihasilkan oleh perhitungan Metode

Elemen Hingga (Plaxis 7.11) dengan nilai displacements

21,09m ………………………………………………………...

Horizontal Displacements Timbunan Tanpa Perkuatan

Geotekstil Diatas Tanah Lunak ……………………………….

Vertical Displacements TimbunanTanpa Perkuatan Geotekstil

70

71

72

73

74

75

75

76

77

xv UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

Gambar 4.13

Gambar 4.14

Gambar 4.15

Gambar 4.16

Gambar 4.17

Gambar 4.18

Gambar 4.19

Gambar 4.20

Gambar 4.21

Gambar 4.22

Total Strains Timbunan Tanpa Perkuatan Geotekstil …………

Effective Stresses Timbunan Tanpa Perkuatan Geotekstil ……

Opsi pada timbunan diatas tanah lunak dengan menambahkan

perkuatan geotekstil pada setiap lapisannya …………………..

Deformed Mesh dengan penguat geotekstil yang dihasilkan

oleh perhitungan MEH ………………………………………..

Vertical Desplacement Dengan Perkuatan Geotekstil ………...

Incremental Shear Strains Timbunan Dengan Perkuatan

Geotekstil …………………………………………………….

Total Displacements yang dihasilkan oleh perhitungan Metode

Elemen Hingga ………………………………………………..

Grafik yang dihasilkan dari perhitungan MEH untuk

penurunan di titik B …………………………………………..

Pergerakan Horizontal dapa titik A …………………………..

77

78

78

79

80

80

81

82

82

83

xvi UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Tabel 2.2

Tabel 3.1

Tabel 3.2

Tabel 3.3

Tabel 4.1

Tabel 4.2

Tabel 4.3

Tabel 4.4

Tabel 4.5

Tabel 4.6

Tabel 4.7

Tabel 4.8

Tabel 4.9

Tipe Tanah Berdasarkan Kadar Organik .................................

Klasifikasi Tanah Gambut berdasarkan Kadar Serat ..............

Parameter Desain yang Dibutuhkan .........................................

Faktor Keamanan untuk Analisis Stabilitas ………………….

Batas-batas Penurunan untuk Timbunan pada Umumnya (dari

Pusat Litbang Prasarana Transportasi) ……………………….

Hasil rangkuman dari Pengeboran di lapangan ………………

Hasil Rangkuman Perhitungan Laboratorium ………………..

Resume Hasil Pengujian Laboratorium ………………………

Resume Hasil Pengujian Laboratorium (lanjutan) …………...

Resume Hasil Pengujian Pemadatan …………………………. Parameter Desain yang Digunakan untuk Soft Soil Model ….. Parameter Desain yang Digunakan untuk Mohr Coulomb

Model …………………………………………………………

Hasil Perhitungan Didapat dari Perhitungan Konvensional

Tarzagi ………………………………………………………..

Hasil Perhitungan Dengan Cara Coba-coba untuk Mencari

Titik Kritis dan FOS Terkecil ………………………………...

7

10

49

53

53

61

64

65

65

65

66

66

69

70

xvii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

Tabel 4.10

Tabel 5.1

Hasil Perhitungan dengan Cara Pembagian Slice pada Bidang

Runtuh (Koordinat Titik Pusat Keruntuhan 29;27) Tanpa

Perkuatan Geotekstil ………………………………………….

Perbedaan Hasil Perhitungan Metode Simplified Bishop

dengan Metode Elemen Hingga (Plaxis versi 7.11)

71

84

xviii UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

Resume Data Pengujian

Pengujian Berat Isi

Pengujian Kadar Air

Atterberg Limit Test

Bengujian Berat Jenis

Analisis Hidrometer

Pengujian Permeabilitas

Triaxial Unconsolidated Undrained (UU)

Consolidated Undrained (CU)

Direct Shear Test

Pengujian Konsolidasi

Percobaan Pemampatan

Tabel Hasil Perhitungan Plaxis Timbunan Diatas Tanah

Lunak Tanpa Perkuatan Geotekstil

Tabel Hasil Perhitungan Plaxis Timbunan Diatas Tanah

Lunak Dengan Perkuatan Geotekstil

Flow Chart

xix UNIVERSTITAS KRISTEN MARANATHA