56BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Dalam penelitian perlu diadakan alur kegiatan yang diharapkan dapat membantu

dalam pelaksanaan penelitian tersebut. Adapun langkah penelitian adalah:

Start Identifikasi masalah

Analisa faktor keamanan

ya tidak

Solusi dengan Perkuatan tanah

Geosintetik Cerucuk Bambu Corduroy ( Rakit Bambu )

Analisa dengan Program Plaxis tidak Faktor keamanan kuat

ya

Analisa Efektifitas Perkuatan

End Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian

57Langkah-langkah dalam metodologi program Plaxis, digambarkan dalam

diagram alir berikut:

Start

Input data - Data tanah - Data bambu/ Geosinetik

Proses data - Generated mesh - Air pori - Tegangan awal

Stage construction

Perhitungan faktor keamanan FK yang memenuhi tidak persyaratan ya Output hasil

End

Gambar 3.2 Flowchart program Plaxis

58

3.1. Pendekatan Penelitian

Dalam Perkuatan tanah, perlu diketahui metode yang digunakan untuk

mendapatkan parameter tanah dan memilih parameter yang digunakan untuk disain.

3.1.1 Klasifikasi Tanah dan Indeks Properties

Pada kebanyakan proyek, properti tanah dasar ditentukan melalui

penyelidikan tanah dan pengujian laboratorium:

2. Klasifikasi tanah (semua tanah),

3. Analisis ayakan (tanah tanpa kohesi),

4. Kandungan halus (yang dicampur dengan butiran halus dan tanah berbutir

kasar),

5. Natural moisture (kebanyakan pada tanah berbutir halus),

6. Batas Atterberg (tanah berbutir halus),

7. Kandungan organik.

3.1.2 Satuan Unit Berat Tanah

Satuan unit berat tanah merupakan parameter yang penting menganalisa

karena kekuatan ketidakstabilan secara langsung dipengaruhi unit berat. Unit

berat pada tanah berbiji-biji dan beberapa tanah berbutir halus dapat diperkirakan

dari uraian tanah dalam hubungan dengan uraian dari kepadatan relatif (Dr)

(Gambar 3.3) atau korelasi lain (Kulhawy dan Maine, 1990). Dalam Gambar 3.4,

γd/γw adalah perbandingan unit berat kering tanah dengan unit berat air. Untuk

tanah jenuh, kandungan air di tempat (wn) harus disatukan untuk perhitungan

unit berat jenuh (γsat) [γsat = γd ( 1 + wn )]. Unit berat tanah tanpa kohesi dapat

diperkirakan dari korelasi dengan nilai N-SPT. Pengujian langsung di

59laboratorium untuk tanah berbiji-biji tidaklah mudah dilaksanakan karena

kepadatan tanah tempat asal tidaklah mudah direproduksi laboratorium dalam

kaitan terjadi gangguan pada sampel. Unit berat dari tanah berbutir halus

mungkin dapat ditentukan di laboratorium dari contoh tanah tak terganggu (dari

thin-walled Shelby tubes).

\

Gambar 3.3 Korelasi dari sudut pergeseran efektif sebagai fungsi klasifikasi

tanah, kepadatan relatif dan unit berat.

(Sumber dimodifikasi setelah U.S. Navy, 1982, Kulhawy dan Mayne, 1990)

3.1.3 Kuat Geser Tanah tanpa Kohesi

Kuat geser tanah tanpa kohesi dapat diwakili dengan terdrainase, sudut

efektif dari pergeseran internal (Φ’). Nilai dari sudut pergeseran biasanya

diperkirakan dari korelasi hasil pengujian tanah (SPT dan CPT). Nilai dari sudut

pergeseran sebagai fungsi dari parameter ditentukan dari SPT dan CPT (Tabel

3.1).

Gambar 3.3 diperlihatkan perkiraan pergeseran sudut didasarkan

klasifikasi tanah USCS. Gambar 3.4(a) memperlihatkan perkiraan pergeseran

sudut didasarkan nilai N-SPT. Tabel yang di sebelah kanan Gambar 3.4

memperlihatkan perkiraan pergeseran sudut tanah sebagai fungsi dari kepadatan

60tanah, diuraikan pada Tabel 3.2 kolom (a). Nilai pergeseran sudut ditentukan dari

nilai N-SPT yang belum dikoreksi dalam Tabel 3.1 dan Gambar 3.4(a) adalah

perkiraan lebih luas jangkauan pada kondisi dan dapat digunakan sebagai nilai

untuk persiapan. Bagaimanapun juga, perkiraan ini tidak mempertimbangkan

peningkatan nilai N-SPT dengan peningkatkan penambahan beban yang biasanya

diamati pada tanah sejenis tanpa kohesi. Gambar 3.4(b) mempertimbangkan efek

ini dan menyediakan nilai-nilai sudut pergeseran berdasar nilai N-SPT dan

sebagai fungsi yang dibebani lebih efektif yang dinormalisir di tempat asal

permukaan tanah, σ'vo/Pa, di mana σ'vo adalah tekanan efektif permukaan tanah

yang dibebani lebih di tempat asal, Pa adalah tekanan udara. Sudut pergeseran

yang diperoleh dari Gambar 3.4(b) jadilah lebih akurat dibanding yang

ditunjukkan Gambar 3.4(a) dan harus digunakan jika informasi yang ada cukup

tersedia. Catatan bahwa ketika σ'vo/Pa = 1, nilai-N adalah sama dengan jumlah

pukulan yang dikoreksi dan dinormalisir didefinisikan: (N1)60 (nilai-N yang

setara yang diasumsikan 60 persen energi yang efisien).

Tabel 3.1 Korelasi hasil dan sudut pergeseran antara SPT dan CPT

tanah tanpa kohesi.

(Sumber Kulhawy dan Maine, 1990)

61Catat : (1) Nilai-N dalam lapangan, nilai belum dikoreksi.

(2) Pa adalah tekanan udara normal = 1 atm ~ 100 kN/m2 ~ 1 tsf.

(3) Jarak dalam kolom (a) dari Peck, Hanson, dan Thornburn (1974).

(4) Jarak dalam kolom (b) dan untuk CPT dari Meyerhof (1956).

Gambar 3.4(b) menggambarkan variasi besar relatif hasil nilai pergeseran

sudut tanah dari sangat lepas ke sangat padat, dengan tekanan efektif permukaan

tanah yang dibebani lebih di tempat asal dijaga tetap. Sebab di tempat asal

kepadatan tanah tanpa kohesi alami tidak bisa mudah direproduksi laboratorium

dalam kaitan terjadi gangguan dengan sampel, sudut pergeseran tanah ini

biasanya tidaklah dievaluasi dengan pengujian laboratorium. Oleh karena itu,

untuk tanah tanpa kohesi, adalah umum untuk menggunakan hasil SPT dan

korelasi yang serupa (Gambar 3.4).

3.1.4 Kuat Geser Tanah Berbutir Halus

Pada tanah berbutir halus, kuat yang dikerahkan adalah fungsi dari

ukuran pembebanan dalam hubungannya dengan kemampuan tanah untuk

mengalirkan kelebihan tekanan pori-pori air dan sifat dasar tanah. Tanah berbutir

halus dapat memperlihatkan kuat geser dalam kondisi terdrainase dan tak

terdrainase. Kuat tanah terdrainase terjadi ketika tidak ada kelebihan tekanan

pori-pori air yang dihasilkan selama pembebanan (pori-pori air dibuang selama

pembebanan) dan perubahan volume diijinkan untuk terjadi. Kuat geser tak

terdrainase pada saat jenuh, tanah berbutir halus terjadi ketika terdapat kelebihan

tekanan pori-pori air selama pembebanan (tidak terjadi pengeringan pori-pori air

selama tanah dibebani) dan tanah tidak mengalami perubahan volume. Untuk

konsolidasi normal, tanah berbutir halus jenuh, terjadi peningkatan tekanan pori-

62pori air selama pembebanan, pengurangan tekanan efektif dalam tanah dan

hingga pengurangan kuat tanah tak terdrainase, sedangkan pengurangan tekanan

pori-pori air selama pembebanan peningkatan tekanan efektif dalam tanah dan

bersesuaian dengan peningkatan kekuatan geser tak terdrainase.

Gambar 3.4 Sudut pergeseran tanah tanpa kohesi (a) dari nilai N-SPT yang belum

dikoreksi (yang dimodifikasi setelah Peck, Hanson, dan Thornburn, 1974) dan

(b) sebagai fungsi penambahan beban yang dinormalisir (Sumber: dimodifikasi setelah Schmertmann, 1975)

Kekuatan terdrainase harus dipertimbangkan hanya ketika meneliti

stabilitas untuk jangka waktu yang panjang yang sudah mantap, kondisi

pembebanan statik. Untuk kasus ini, kekuatan yang terdrainase digunakan ketika

beban diterapkan dalam ukuran lambat dan tidak dihasilkan kelebihan tekanan

pori. Bagaimanapun, kondisi ini secara khusus bukan yang paling kritis pada

konsolidasi normal tanah berbutir halus. Kuat geser terdrainase tanah berbutir

halus dinyatakan sebagai sudut pergeseran efektif (Φ'). Korelasi ditunjukkan

dalam Gambar 3.6 antara sudut pergeseran efektif maksimum dan indeks

63kekenyalan (PI) dapat digunakan untuk perkiraan kuat geser terdrainase pada

tanah berbutir halus. Karena yang ditunjukkan Gambar 3.5 berbentuk menyebar,

maka dalam pengujian laboratorium direkomendasikan untuk menentukan sudut

pergeseran efektif tanah berbutir halus. Pengujian dengan triaxial konsolidasi tak

terdrainase dengan ukuran tekanan air merupakan pengujian laboratorium yang

paling umum dilakukan menguji untuk mengevaluasi parameter ini.

Kuat geser tak terdrainase harus dipertimbangkan untuk stabilitas lereng

yang jangka waktu pendek dan struktur tanah lain yang dibangun pada tanah

jenuh, lunak ke kekakuan sedang pada tanah berbutir halusKuat geser tak

terdrainase harus dipertimbangkan untuk situasi lain jika tingkat pembebanan

secara relatif tinggi, sebagai contoh kasus untuk pembebanan gempa.

Gambar 3.5 Korelasi antara sudut pergeseran terdrainase pada tanah berbutir halus

dan indeks kekenyalan. (Sumber :Mitchell, 1993, Kulhawy dan Mayne, 1990)

Dalam studi kelayakan, kuat geser tak terdrainase pada tanah berbutir

halus dapat diperkirakan dari pengujian VST, di mana kuat tak terdrainase secara

langsung dapat diukur. Sebagai tambahan, umumnya digunakan nilai N-SPT

64(bukan yang sangat dapat dipercaya) atau hasil CPT untuk menaksirkan kuat tak

terdrainase pada tanah berbutir halus. Tabel 3.4 memberikan beberapa korelasi

yang umum dan biasa digunakan untuk kuat tak terdrainase menggunakan hasil

SPT dan CPT. Korelasi dari kekuatan geser tak terdrainase ke nilai N-SPT

mempunyai batasan penting dan harus digunakan hanya untuk perkiraan

persiapan lebih. Korelasi kuat geser tak terdrainase ke hasil CPT menggunakan

Nk = 15 secara khusus menyediakan perkiraan layak. Salah satu keuntungan yang

penting menggunakan CPT yaitu bahwa pada perkiraan nilai kuat geser tak

terdrainase pada penampang menerus dapat dikembangkan.

Dalam ketidakhadiran hasil pengujian lapangan, Tabel 3.2 memberikan

ringkasan korelasi antara perbandingan kuat geser tak terdrainase yang

dinormalisir, indeks kekenyalan (PI) dan sejarah preconsolidation. Tekanan

preconsolidation (σ'p), ditentukan dari test konsolidasi (lihat tabel 3.1 untuk

acuan pada test ini).

Tabel 3.4 Korelasi antara hasil SPT dan CPT dan

kekuatan kondisi tak terdrainase tanah berbutir halus.

(Sumber: Kulhawy dan Maine, 1990)

65Tabel 3.5 Korelasi dengan parameter indeks dan sejarah preconsolidation

untuk lempung.

(Sumber: Kulhawy dan Mayne, 1990)

3.1.5. Korelasi Tanah Gambut

Berdasarkan klasifikasi pada tanah gambut makan, didapatkan nilai korelasi

antara tiap jenis tanah gambut, adapun korelasi dari nilai parameter tanah gambut dapat

dilihat dari tabel 3.6.

Tabel 3.6 Korelasi nilai tanah Gambut

( Sumber: Amaryan,dkk.Peat Eng Handbook)

663.2 Teknik Pengumpulan Data

Data yang akan di gunakan pada penelitian ini adalah data yang didapat dari

proyek konstruksi di daerah Perkebunan Kelapa Sawit di Rantau - Sumatra. Adapun

sampel data yang diambil terbatas pada 1 proyek konstruksi sipil.

3.2.1. Penyelidikan Tanah

Penyelidikan Tanah merupakan suatu upaya memperoleh informasi tanah

untuk perencanaan pondasi. Penyelidikan tanah mencakup pengeboran tanah,

pengambilan contoh tanah, pengujian lapangan, pengujian laboratorium dan

observasi muka air tanah.

A. Penyelidikan Lapangan

Penyelidikan lapangan bertujuan untuk mengumpulkan informasi

langsung dari pengamatan di lapangan yang berupa data – data

dampak proyek pada bangunan lain disekitar proyek, data pondasi

bangunan disekitar, sejarah penggunaan tanah terdahulu yang

mungkin berdampak pada perencanaan pondasi, data penyelidikan

tanah terdahulu yang mungkin ada dan informasi geologi sekitar

proyek.

Penyelidikan lapisan tanah asli terdiri dari :

Pengujian di tempat properti tanah / batu.

Memperoleh sampel yang mewakili tanah / batuan untuk

klasifikasi secara visual dan atau pengujian laboratorium.

Identifikasi dan pengamatan dari lokasi air tanah.

67Pengujian dan pengambilan contoh tanah dilakukan dengan:

1. Pengeboran.

Pengujian tanah dan pengambilan contoh untuk perkuatan

biasanya dilakukan dengan pengeboran tanah. Sifat – sifat

tanah dapat diperoleh dari uji coba di dalam lobang bor. Oleh

karena itu, pengeboran untuk penyelidikan tanah tidak sama

dengan perngeboran untuk sumur air atau sumur minyak.

Pengeboran harus dilakukan sehati – hati mungkin untuk

menjaga struktur tanah asli. Hasil uji dalam bor dan uji

laboratorium sangat tergantung dari kualitas lubang bor atau

dari contoh tanah yang diperoleh. Sedang kualitas lubang bor

dipengaruhi oleh metode pengeboran, keterampilan juru bor,

dan aksesori pengeboran.

2. Uji Penetrasi Standar / Standard Penetration Test

Uji standar penetrasi (Standard Penetration Test, SPT)

sejauh ini merupakan teknik yang paling populer untuk

menentukan kondisi lapangan. Dalam proyek, percobaan SPT

secara luas banyak digunakan pada teknik penyelidikan. SPT

menghasilkan nilai N-SPT, yang diukur jumlah pukulan

(Nmeas), yang diperlukan untuk mengendalikan standar split-

spoon sampel tanah dalam jarak 300 mm pada dasar lubang

bor. Nilai N-SPT dapat digunakan dalam tingkat kelayakan

perancangan. Beberapa korelasi antara nilai N-SPT dan teknik

68rancang bangun properti telah berkembang beberapa dekade

terakhir.

SPT memberikan pengukuran yang baik pada kepadatan

relatif dari tanah tanpa kohesi (Tabel 3.1). Dengan batasan,

SPT dapat juga memberikan suatu perkiraan konsekuensi dari

tanah berbutir halus (Tabel 3.2).

Tabel 3.7 Uraian kepekatan tanah tanpa kohesi berdasarkan

pada nilai N-SPT

(Sumber:Terzaghi et al, 1996)

Tabel 3.8 Uraian kemantapan tanah berbutir halus berdasarkan

pada nilai N-SPT

(Sumber: Terzaghi et al, 1996)

69 Beberapa korelasi berdasarkan pada nilai SPT menyediakan

perkiraan parameter dari kekuatan geser untuk kedua-duanya

tanah berbutir halus dan tanpa kohesi.

3. Uji Penetrasi Kerucut (CPT)

Sebagai catatan, SPT tidaklah cocok untuk mendapatkan

perkiraan konsistensi dan kuat geser tanah berbutir halus dari

tanah di tempat. Yang lebih tepat dalam pengujian langsung di

tempat untuk memperkirakan kuat geser tak terdrainase (Su)

pada tanah berbutir halus secara langsung diambil dari tanah.

Beberapa dari pengujian langsung di tempat meliputi Cone

Penetration Test (CPT), Vane Shear Test (VST), Pressuremeter

Test (PMT) dan Dilatometer Test (DMT).

CPT merupakan suatu metode untuk mengetahui jenis

lapisan permukaan tanah yang cepat dan hemat biaya. Sebagai

yang didasarkan CPT jenis tanah adalah berlanjut, teknik ini

mengidentifikasikan lapisan tanah tipis yang mungkin sulit

untuk dideteksi secara relatif dalam massa tanah yang sejenis.

Kemampuan ini membuktikan kegunaan saat menyelidiki

adanya lapisan pada tanah lunak yang mendorong

ketidakstabilan tanah yang akan diperkuat. Secara umum, CPT

lebih menghemat biaya dan pengerjaannya lebih cepat dari

pada SPT. Namun, CPT kurang tepat digunakan pada tanah

berkerikil (gravelly) atau bongkahan batuan.

70Untuk beberapa proyek besar, penggunaan CPT dan

pengeboran konvensional cukup menarik karena memberikan

informasi geoteknik dalam biaya yang secara komparatif lebih

dibandingkan hanya pengeboran konvensional sendiri. Pada

tahap awal, CPT memberikan gambaran stratigrafi tanah dan

identifikasi awal lapisan yang lunak (kekuatan rendah atau

compressibility tinggi) yang mungkin membawa dampak pada

disain.

Pada awal yang didasarkan CPT dapat membantu

menemukan lokasi dimana bisa didapat contoh tanah tidak

terganggu. Pada tahap kedua, dapat digunakan pengeboran

konvensional dan sampel tanah yang didapatkan hanya pada

kedalaman yang kita inginkan. Penggunaan kedua tahap

strategi penyelidikan, pengambilan dapat dioptimalkan dan

jumlah sampel dapat dikurangi.

B. Pengujian Laboratorium Tanah

Pengujian laboratorium dari sampel tanah dilakukan untuk menghasilkan

penggolongan tanah, indeks properti, satuan berat, dan kekuatan. Tabel 3.8

menunjukkan pengujian laboratorium yang biasa digunakan untuk menghasilkan

parameter indeks dan properti lain yang digunakan untuk rancang bangun tanah.

Tabel 3.8 sesuai dengan ASTM dan AASHTO pengujian standar. Apalagi Tabel

3.8 juga memberikan metode lain dalam pengujian, seperti untuk mengevaluasi

galian yang dipadatkan, mencairkan kepekaan, potensi keruntuhan, dan potensi

mengembang, yang mungkin ada untuk beberapa kasus pada proyek .

71Tabel 3.9 Standar pengujian laboratorium untuk tanah secara umum

(Sumber : Lazarte, 2003)

Catatan:

(1) Standar ASTM tersendiri dapat ditemukan dalam ASTM (2002).

(2) Standar AASTHO tersendiri dapat ditemukan dalam AASTHO (1992)

(3) USCS: Unified Soil Classification System.

3.3. Faktor Keamanan

Penentuan sampai sebatas manakah suatu konstruksi dapat menanggung beban,

sehingga tidak membahayakan disebut dengan faktor keamanan Dalam mendesain suatu

konstruksi, faktor keamanan adalah hal yang paling penting untuk ditentukan. Tingkat

paling kritis dari suatu stabilitas timbunan pada saat sedang dibangun dan beberapa saat

ketika konstruksi selesai, oleh karena itu faktor keamanan dipandang penting untuk di

analisa.

723.3.1. Faktor Keamanan pada Program Plaxis

Faktor keamanan pada Program Plaxis dapat dihitung dengan memilih

option Phi-c reduction yang tersedia untuk perhitungan kondisi plastic dengan

menggunakan prosedur manual control atau load advancement number of steps.

Faktor keamanan (SF) pada Program Plaxis didefinisikan sebagai:

SF = available strength = nilai ∑Msf saat runtuh

strength at failure

di mana ∑Msf didefinisikan sebagai nilai parameter kuat geser tanah pada setiap

tahapan analisis atau:

∑Msf = tan øinput = cinput

tan øreduced creduced

Untuk penggunaan model tanah Mohr-Coulomb, maka faktor keamanan

(SF) didefinisikan sebagai berikut:

SF = c + σn tan ø cr + σn tan ør

di mana:

c , ø = parameter kuat geser tanah,

σn = tegangan normal,

cr , ør = parameter kuat geser yang tereduksi.

733.2.2 Batasan Fakttor Keamanan

Faktor keamanan minimum yang direkomendasikan untuk mendesain

konstruksi dapat dilihat dari tabel 3.8 :

Tabel 3.10 Faktor keamanan minimun yang di syaratkan untuk konstruksi

(Sumber: Lazarte, 2003)

3.4. Struktur program Plaxis

Dengan memasukkan semua parameter dan geometri tanah, pengolahan

perhitungan program dengan metode elemen hingga. Permasalahan pemodelan

diselesaikan dengan membagi suatu struktur menjadi elemen – elemen yang kecil

dan beraturan. Pada dasarnya Plaxis hanya melakukan analisa balik terhadap

keamanan suatu struktur atau konstruksi.

74Berikut adalah struktur program secara garis besar Input, proses dan output

program PLAXIS :

• Menentukan data Umum

Gambar 3.9 Input program plaxis

• Menentukan Dimensi

Gambar 3.10 Penentuan Dimensi

75• Hasil Pengambaran

Gambar 3.11 Dimensi tanah

• Input Properti Tanah

Gambar 3.12 input properti tanah

76• Permodelan Elemen Hingga (generate mesh)

Gambar 3.13 Permodelan Elemen Hingga (generate mesh)

• Menentukan Tinggi Muka Air

Gambar 3.13 Menentukan Tinggi Muka Air

77• Update Tekanan Tanah

Gambar 3.13 Tekanan Tanah

• Update Air Pori

Gambar 3.14 Air Pori

78• Proses Calculations (Stage Construction)

Gambar 3.15 Penghitungan

• Menentukan titik deformasi

Gambar 3.15 Menentukan titik deformasi

79• Proses Calculate

Gambar 3.16 Proses Penghitungan

• Output Faktor keamanan

Gambar 3.17 Faktor keamanan