METODE DESAIN KONTRUKSI JALAN DENGAN

PERKUATAN GEOTEXTILE

OLEH :

IR. A.A KETUT NGURAH TJERITA, MSC

NIP : 195312311986021003

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

i

i

KATA PENGANTAR

Dalam masalah kemantapan lereng pada bangunan teknik sipil adalah merupakan suatu

hal yang sangat prinsip, karena sifat-sifat dan perilakunya tanah atau batuan sebagai cerminan

kekuatan daya dukungnya/kemampuan lereng pada tanah tersebut. Permasalahan kemantapan

lereng pada tanah/batuan dewasa ini lebih difokuskan dengan bahan-bahan geotextile sebagai

solusi pemecahannya, demikan juga masalah geoteknik yang lainnya untuk keperluan teknik

sipil, karena bahannya mudah didapat dan lebih mudah didalam pelaksanaan pekerjaan.

Bahan-bahan geotextilie seperti geomembrane, geogrid, geocomposite biasanya

digunakan pada drainase bawah tanah, drainase struktur, dan geotextile yang lainnya telah

banyak digunakan dalam maengatasi masalahtanah pada pembangunan teknik sipil. Untuk

menghadapi fenomena ini dan untuk menambah referensi buku kuliah penulisan ini dapat

membantunya. Penulisan ini dirangkum dari beberapa buku sesuai dengan referensi yang ada

pada daftar pustaka dan mungkin banyak terdapat kesalahan dari penterjemahan bahasa asing.

Dengan sangat menyadari pula barangkali ada hal-hal yang kurang sempurna dalam

penyelesaian penulisan ini, masukan dan saran dari pembaca sangat diharapkan dan semoga

penulisan ini ada manfaatnya bagi kita serta perkebangan ilmu pengetahuan di Indonesia.

Denpasar, Juli 2017

Penulis

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……………………………………………………………………………………………………… i

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

BAB I PENDAHULUAN …………….………………………………………………………………………………. 1

1.1. Geotextile ……………………….……………………………………………………………………………… 1

1.2. Geomembrane ……………………………………………………………………………………………….. 2

1.3. Geogrid …………………………………………………………………………………………………………….. 2

1.4. Geocomposite ………………………………………………………………………………………………… 3

BAB II SYARAT – SYARAT FUNGSIONAL …………………………………………………………………….. 4

2.1. Fungsi pemisah ………………………………………………………………………………………………… 4

2.2. Fungsi filter ………………………………………………………………………………………………………. 5

2.3. Fungsi perkuatan ……………………………………………………………………………………………. 6

2.4. Fungsi drainase lateral dan sound board ……………………………………………………… 7

BAB III METODE DESAIN DAN PERHITUJNGAN KONSTRUKSI JALAN DENGAN PERKUATAN

GEOTEXTILE….………………………………………………………………………….……………………… 8

3.1. Fungsi separasi ………………………………………………………………………………………………. 8

3.2. Fungsi filtrasi …………………………………………………………………………………………………. 11

3.3. Fungsi perkuatan …………………………………………………………………………………………… 12

IV. PRESEDUR PEMILIHAN PENGGUNAAN GEOTEXTILE DALAM UNPAVED ROAD …… 18

4.1. Parameter tetap …………………………………………………………………………………………….. 18

4.2. Parameter tidak tetap ……………………………………………………………………………………. 19

4.3. Prosedur perencanaan …………………………………………………………………………………… 19

4.4. Fungsi perkuatan ……………………………………………………………………………………………. 20

4.5. Fungsi separasi ……………………………………………………………………………………………… 20

4.6. Fungsi Filtrasi ………………………………………………………………………………………………… 21

DAFTAR PUSTAKA.

1

BAB I

PENDAHULUAN

Sebagai bahan konstrulsi dalam bidang teknik sipil saat ini banyak digunakan

geosynthetics, yaitu bahan sintetis yang dipergunaka untuk aplikasi geoteknik, dimana

penggunaan bahan geosynthetics ini mempunyai keuntungan antara lain :

1. Praktis dalam pelaksanaan konstruksi

2. Keseragaman mutu bahan Karena prefabrikasi

3. Hemat biaya dari segi kontruksi dan masa pelayanan

4. Mempunyai ketahanan terhadap pengaruh sifat kimiawi tanah, microbiologis, dan

sifat korosif tanah

Adapun jenis-jenis geosynthetics ialah :

1.1. Geotextile

Lembaran sintetis yang bersifat tembus air yang terdiri dari 2 (dua) macam yaitu :

1. Non woven.

Merupakan geotextile yang dibuat dengan cara thermally bonded dan mechanical

bonded.

2. Woven.

Merupakan geotextile yang berbentuk anyaman yang diproses seperti pembuatan

textile.

Geotextile dipergunakan pada bermacam-macam konstruksi antara lain :

- Perkerasan sementara

Sebagai lapisan pemisah antara subbase atau base dengan tanah dasar yang lunak untuk

mencegah kehilangan agregat.

- Perkerasan permanen

Sebagai lapisan pemisah antar subbase atau base dengan tanah dasar untuk mencegah

kontaminasi tanah dasar pada subbase atau base

- Lapisan ulang aspal (asphalt overlay)

Sebagai lapisan pemisah yang berfungsi untuk mencegah reflecting cracking pada lapis

ulang aspal

- Jalan kereta api

Sebagai lapisan pemisah untuk mencegah tercampurnya material balas dengan tanah

dasar akibat pembebanan dinamis kereta api

2

- Reklamasi

Sebagai lapisan pemisah antara bahan urugan dan tanah dasar pada pelaksanaan

reklamasi

- Peninggian tanah (embankment)

Sebagai lapisan pemisah dan penulangan tanah pada konstruksi embankment pada

tanah dasar yang lunak

- Perkuatan sisi lereng

Sebagai penulangan tanah dengan cara berlapis didalam tanah untuk memperoleh

konstruksi lereng yang lebih curam

- Alat pengatur erosi (erosion control)

Sebagai lapisan pemisah pada armour konstruksi rip-rap dan rock bound untuk

reklamasi, pada strukturm kelautan dan daerah aliran sungai

- Drainase bawah tanah ( subsoil drainage)

Sebagai filter pada konstruksi drainase bawah tanah yang mempergunakan agregat

dengan atau tanpa pipa

1.2. Geomembran

Lembaran sintetis yang bersifat kedap air, sehingga dapat digunakan untuk struktur

yang membutuhkan pencegahan rembesan air, dimana penggunaannya diantara antara lain

adalah :

- Konstruksi jalan

Sebagai lapisan pencegah rembesan air yang akan mempengaruhi kadar air tanah

dibawah perkerasan pada kondisi tanah lempung dengan kembang susut yang besar.

- Konstruksi bendungan.

Sebagai lapisan kedap air untuk menggantikan sitem inti (core) tanah lempung.

- Konstruksi danau buatan

Sebagai lapisan kedap air pada konstruksi danau buatan.

1.3. Geogrid

Lembaran sintetis yang berbentuk jarring (grid), yang penggunaannya antara lain pada :

- Perkerasan sementara, embankment, perkuatan sisi lereng, asphalt overlay dan erosion

control dengan fungsi sama seperti pada geotextile.

- Perkerasan permanen .

Sebagai lapisan perkuatan subbase atau base sehinnga dapat mereduksi ketebalan

perkerasan dengan mutu yang sama dibandingan dengan tanpa memakai geogrid.

3

- Jalan kereta api

Sebagai lapisan perkuatan untuk menyebarkan tegangan pada area yang lebih luas yang

terjadi pada suatu luasan.

1.4. Geocomposite

Bahan ini merupakan gabungan dari bahan-bahan geosynthetics yang disebutkan diatas

atau salah satu bahan geosynthetics tersebut dengan bahan lain, yang umumnya dipergunakan

sebagai :

- drainase bawah tanah

- drainase struktur

- drainase vertical.

Aplikasi geotextile pada perencanaan konstruksi jalan pada suatu subgrade lunak

merupakan suatu masalah , meskipun hanya untuk mendukung beban yang relative kecil.

Sering tidak mungkin untuk membuat suatu base course yang stabil pada subgrade yang lemah

tanpa kehilangan material base course kedalam subgrade oleh beban yang teruk yang

membawa material diatas seksi jalan yang baru selesai.

Pemecahan dari masalah ini antara lain dengan geotextile, suatu material yang dapat

digunakan dalam berbagai cara yang berbeda, yang secara keseluruhan sebagai perkuatan

tanah. Karena perilaku fundamentalnya, seperti kuat tarik, filtering dan water permeability,

geotextile yang diselipkan antara material base dan subgrade dapat berfungsi sebagai :

- Perkuatan

- Media penyaring

- Medi drainase

- Lapis pemisah

- Lapis penutup

4

BAB II

SYARAT-SYARAT FUNGSIONAL

2.1. Fungsi Pemisah (sparation)

Fungsi pemisah didefinisikan sebagai fungsi mencegah penetrasi dari agregat kedalam

subsoil. Separation adalah fungsi sangat penting dar geotextile dalam aplikasi jalan tak beraspal

(unpaved road).

Karena berfungsi sebagai lapis pemisah, geotextile mencegah butir-butir kasar keluar

dari base atau sub base course kedalam subgrade yang lunak atau lemah (gambar . 1), dan juga

mencegah intrusi butir yang lebih halus dari subgrade ke lapisan base dibawah pengaruh beban

lalu lintas.

Gambar 1: Fungsi separasi

Base course yang tidak terikat cendrung menyebar ketika dibebani , akibat kapasitasnya

terbatas untuk menyerap tension forces. Akibatnya ruang antar butir bertambah dan material

subgrade yang lunak memberi kesempatan di-intrusi material base course. Karena itu pengaruh

dari fungsi pemisah adalah menjamin base atau sub base course ditempatkan pada konstruksi

awal yang dikehendaki dan akan mencegah kontaminasi selama umur konstruksi jalan.

Performance geotextile sebagai suatu lapis pemisah dan juga sebagai konstruksi struktur jalan

tergantung pada jenis subgrade, jumlah dan besar beban selama umur pelayanan jalan, kondisi

selama pelaksanaan dan perilaku geotextile. Faktor-faktor yang sangat penting berkenaan

dengan sugrade adalah ukuran butir subsoil dan distribusi ukuran butir , moisture content

dalam hubungannya dengan batas plastis dan kuat geser. Moisture content dari sub soil

menentukan perilaku subgrade. Untuk fungsi pemisah geotextile harus memenuhi syarat-syarat

dibawah ini :

a. Soil Tightness (keketatan tanah) : ukuran bukaan geotextile harus sedemikian

sehingga partikel-partikel subsoil tidak dapat bercampur dengan partikel base

course.

5

b. Water permeability (permeabilitas air) : air dalam base course harus dapat

mengalir keluar melalui geotextile, jika tidak maka base course mungkin akan

menjadi tidak stabil. Oleh karena itu water permeability geotextile harus sama

atau lebih besar dari subgrade.

c. Puncture Strength (kuat tusuk) : geotextile tertekan oleh agregat ketika base

course dibebani. Oleh karena itu geotextile harus kuat melawan tusukan

(puncture).

d. Tearing Strength (kuat sobek) : jika geotextile karena sesuatu sebab rusak atau

sobek, sobek tersebut tidak bertambah besar ukurannya dibawah beban normal.

e. Breaking strength , breaking strain, stress-strain relation : agar kepentingan utama

geotextile tetap utuh masih terus berfungsi sebagai lapis pemisah, terutama jika

subgrade dan base course cacat, breaking strain, stress-strain relation : agar

kepentingan utama geotextile tetap utuh masih terus berfungsi sebagai lapis

pemisah, terutama jika subgrade dan base course cacat/berubah bentuk selama

masa kontruksi.

2.2. Fungsi Filter (Filtration)

Filtrasi didefinisikan sebagai fungsi mencegah berpindahnya partikel-partikel halus

subgrade ke aggregate (gambar 2).

Gambar. 2 : Fungsi Filler

Perpindahan ini terutama karena tekanan pori yang tinggi yang umumnya disebabkan

oleh beban lalu lintas (hal ini disebut juga efek pumping). Fungsi filter ini sangat penting,

karena sensitivitas partikel halus subgrade akan bertambah oleh kelembaban.

Parameter geotextile yang penting dalam hubungannya dengan fungsi filter adalah :

a. Ukuran bukaan efektif : karena ukuran bukaan geotextilem akan cukup kecil untuk

menahan partikel-partikel halus dar sub grade .

b. Permeabilitas , terutama permeabilitas jangka panjang. Ini akan melampaui

permeabilitas dari subgrade untuk menghindari tekanan pori yang timbul dibawah

geotextile.

6

2.3. Fungsi Perkuatan (Reinforcement)

Geotextile dapat memperkuat suatu system agregat – geotextile – tanah dalam arah

yang berbeda, yang mana arahnya tergantung pada geometri, kapasitas daya dukung subsoil,

beban lalu lintas dan jumlah beban. Jika beban dan tekanan gandar tinggi, subsoil sangat lunak

atau lapisan agregat sangat tipis, subsoil akan runtuh pada beban pertama yang akan

melaluinya. Umumnya keruntuhan ini akan menyebabkan deformasi yang cukup besar.

Geotextile akan turut mengalami deformasi dan konsekuensinya akan mengulur. Aksi

membrane akan memberikan resultante gaya keatas dibawah roda dan resultante gaya

kebawah pada zone antar roda (gambar 3). Jenis perkatan ini disebut “perkuatan membrane”.

Jika pada keadaan lain, kondisi subsoil dan beban lebih baik, subsoil tidak akan runtuh, tetapi

hanya memperlihatkan beberapa deformasi. Agregat juga akan berdeformasi untuk mencari

kesesuaian, yang mana akan menyebabkan tegangan geser dan penyebaran tegangan yang

lebih besar pada agregat. Geotextile mengalami tegangan lateral dan karena itu mengurangi

tegangan geser dalam agregat. Efek “Lateral restraint “ (pengekangan lateral), atau lebih tepat

disebut efek “Base restraint“ ini memperbesar kapasitas penyebaran beban pada base.

Selanjutnya lateral movement dari subgrade juga pengekangan geotextile disebabkan karena

adanya tegangan geser antara geotextile dan subgrade. Efek perkuatan ini disebut “Subgrade

restraint” (Pengekangan subgrade).

Gambar 3 : Perkuatan Membrane

7

Parameter-parameter geotextile yang penting dalam hubungannya dengan fungsi

perkuatan adalah :

a. Modulus elastisitas , karena modulus geotextile yang tinggi akan memperlihatkan

penyebaran beban yang lebih besar pada kedalaman yang sama, terutama dalam

kasus “aksi membrane”.

b. Kekuatan tarik , karena ini akan mencegah tegangan maksimum yang terjadi dalam

geotextile tidak melampaui kuat tariknya.

c. Perilaku creep dan relaxation , yang mana terutama penting untuk redistribusi

beban.

Umumnya “aksi membrane” lebih sensitive untuk parameter geotextile yang

disebutkan diatas, sedangkan “pengekangan lateral” kurang berpengaruh.

2.4. Fungsi Drainase Lateral dan Sound Board .

Drainase lateral didefinisikan sebagai kemampuan geotextile untuk mengalirkan air

dalam arah lateral. Tetapi dalam hal ini diragukan jika geotextile dapat menambah kepentingan

drainase lateral terutama dalam jangka panjang.

Fungsi sound board didefinisikan sebagai aksi geotextile untuk meningkatkan kepadatkan

agregat. Kedua fungsi tersebut tidak begitu penting dan oleh karena itu tidak akan dibicarakan

lebih mendetail disini.

8

BAB III

METODA DESAIN DAN PERHITUNGAN KONSTRUKSI JALAN

DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE

Dalam pemakaian geotextile untuk suatu aplikasi khusus. maka prosedur pemilhan yang

dipakai, secara skematis adalah sebagai berikut :

1. Analisisi konstruksi dipandang dar sudut kriteria teknik yangn ada

2. Deskripsi geotextile yang disyaratkan dan yang berhubungan dengan perilakunya.

3. Kuantifikasi perilaku geotextile.

4. Spesifikasi geotextile

5. Pemilihan geotextile

Penggunaan prosedur ini, terutama untuk pemilihan geotextile untuk aplikasi pada

pondasi jalan , didasarkan pada 3 fungsi geotextile yang dominan :

o Fungsi separasi

o Fungsi filtrasi

o Fungsi perkuatan

3.1 Fungsi separasi

Tear Strength (Ft)

Kuat sobek (tear strength) biasanya didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk

menyebabkan menerusnya sobeknya geotextile dari kerusakan awal yang terjadi. Lebar

kerusakan awal (b) dipertimbangkan sebesar 2 cm.

Tear strength yang disyaratkan Ft = 0,01 N untuk ditengah tengah geotextile dan

Ft = 0,02 N untuk disudut geotextile, dimana N adalah tegangan yang bekerja pada

geotextile.

9

Gambar 4 : Tearing Strength

Puncture Strength (Fp)

Partikel agregat dan batu dapat menembus geotextile ke subgrade ( gambar 5 ) .

Tekanan pada interface base-geotextile 𝜎s adalah sama dengan distribusi beban kendaraan dan

berat material fondasi (subbase road ), jadi :

σs = F/2 + γα.H

(n.Bt + 2eH) (Bt + 2H)

Dimana :

F = tekanan gandar (kn)

Bt = lebar roda (m)

n = jumlah roda pada setiap gandar ( - )

e = factor distribusi beban agregat ( - )

H = tebal lapis agregat (m)

10

Gambar 5 : Batu menusuk geotextile

Tekanan efektif subgrade, αs, adalah serupa dengan α tetapi dikurangi oleh distribusi

beban yang ditimbulkan oleh geotextile. Dalam kasus tidak ada distribusi beban oleh geotextile

(tanpa perkuatan), Fp = α – αs (gambar 6).

Gambar 6 : Tegangan akibat tusukan (reproduksi skematik dari keadaan tanpa perkuatan)

Pada tituk kontak partikel agregat – geotextile berlaku persamaan berikut :

𝝅d2max

F = Fp . 4 Fp d.Nv = (d2

max - d2) 4 Fp Nv = (d2

max - d2) 4d Nv : N = ds : (ds2 + dr2) ds Nv = N (ds2 + dr2) Tegangan geotextile (N) yang diperlukan untuk menahan puncture dihitung mulai dari

kesetimbangan diatas outline daerah kontak partikel. Tegangan tersebut tergantung pada

tangent yang dibuat geotextile (dr/ds). Diameter patikel (d), diameter terbesar (dmax) dari

11

partikel, dan beban diatasnya. Tegangan N dapat dikonversikan kedalam puncture strength (Fp)

menggunakan N𝝅d = Fp.

3.2 Fungsi Filtrasi

Geotextile harus mencegah partikel tanah dari subgrade sampai ke base course dan

pada saat yang sama harus tembus air. Peranan ini sebagai syarat-syarat untuk soil tightness

(□90) dan waterpermeability (k).

Soil tightness Geotextile harus mencegah berpindahnya partikel-partikel halus dari subgrade ke base

course. Proses ini dipengaruhi oleh beberapa faktor :

a. Gradient tekanan air yang timbul pada interface subgrade – geotextile (terutama

ditentukan oleh beban kendaraan).

b. Moisture content relatif dan kohesi subgrade

c. Distribusi ukuran partikel subgrade

d. Keketatan pasir terhadap geotextile, ditentukan oleh distribusi dan ukuran bukaan

pada material.

Umumnya dibawah fondasi jalan terdiri dari tanah kohesif. Secara praktis geotextile

dapat berfungsi sebagai filter dengan baik untuk □90 < 700 μm.

Water permeability Water permeability sering diberikan dengan formula : Δhg = a.vm Δhg k V = k . I = k . = . Δhg Tg Tg Dimana :

Δhg = beda tinggi hidrolis memotong geotextile (m)

a = koefisien tahanan geotextile

v = kecepatan filter (m/dtk)

m = exponent yang tergantung pada jenis aliran

m = 1 untuk aliran laminar

m = 2 untuk aliran turbulen

1 < m < 2 transisi antara laminar dan turbulen

Tg = tebal geotextile (m)

k = permeabilitas geotextile (m/dtk)

12

k/Tg didefinisikan sebagai permitivitas geotextile. Besaran ini lebih sederhana dan lebih mudah

diukur daripada permeabilitas.

3.3 Fungsi perkuatan

Seperti telah disebutkan didepan, bahwa terdapat sejumlah fungsi perkuatan yang

berbeda harus dipunyai geotextile untuk dasar jalan. Fungsi perkuatan membrane adalah

sangat pentimg. Fungsi ini menghasilkan distribusi beban yang bertambah besar dan kaitannya

bertambahnya tegangan geotextile. Distribusi beban berhubungan langsung dengan modulus

elastisitas geotextile dan jejak roda kendaraan. Modulus elastisitas geotextile dipilih

berdasarkan fakta beban, ketebalan base jalan, dan subgrade, sedemikian sehingga struktur

tidak runtuh. Modulus elastisitas (Eg) dan tegangan (N) adalah kriteria tetap geotextile.

Perkuatan “lateral restraint”

Tidak ada metoda perhitungan untuk mengkuantifikasikan pengaruh lateral restraint,

karena itu untuk mengkuantifikasikannya hanya dapat menggunakan data empiris. Dari

beberapa penelitian diperoleh faktor kapasitas pendukung (Nc) untuk beban titik pada mana

deformasi progresif mulai terjadi, adalah sekitar 3 untuk tanpa geotextile dan sekitar 5 dengan

geotextile. Bertambahnya nilai Nc ini adalah akibat pengaruh lateral restraint.

Perkuatan “membrane”

Perhitungan untuk ini umumnya digunakan metoda Sellmeijer, yang diasumsikan

berdasarkan kendaraan truk yang berjalan di tengah-tengah jalan. Tetapi metoda ini dapat

dengan mudah diterapkan untuk kasus beban eksentris.

Juga diasumsikan geotextile tidak mempunyai kekakuan lentur, dibebani pada sisi

atasnya oleh beban lalu lintas (qo) ditambah berat agregat (γa) dan didukung pada sisi

bawahnya oleh reaksi subsoil (q1). Subsoil dan geotextile akan berdeformasi dibawah beban

kendaraan. Geotextile akan mengulur dan kemudian menegang. Akibat ini tegangan berkurang

pada daerah yang berada langsung dibawah beban roda tetapi daerah diantaranya akan

bertambah tegangannya.

Ini berarti geotextile akan menyebarkan beban roda diatas daerah yang lebih luas

daripada jika tidak menggunakan geotextile.

Persamaan dibawah ini menggambarkan keadaan kesetimbangan geotextile :

13

NH . (d2s/dx2) = - (qo - q1) - γa . H

N = NH (ds/dx)2 + 1

Dimana

N = tensile force geotextile (kN/m)

NH = komponen horizontal N (kN/m)

s = displacement vertical geotextile (m)

x = jarak horizontal axis truck (m)

γa = berat satuan agregat (kN/m3)

H = tinggi agregat (m)

Diasumsikan juga perilaku tegangan-deformasi subgrade adalah elasto-plastis bilinear,

oleh sebab dipunyau phase elastis dan phase plastis. Ini berarti pada phase awal, material

adalah elastis linier, dan kemudian phase star-plastis. Tetapi pengaruh perkuatan membrane

dari geotextile hamper diabaikan jika subsoil pada phase elastis.

Gambar 7 : Prilaku tension-settlement subsoil

Perilaku subgrade pada phase elastis linear dapat digambarkan menggunakan koefisien

reaksi subgrade (Cc) :

q = Cc . s

perilaku subgrade pada phase plastis dapat digambarkan menggunakan formula

kapasitas dukung Brinch-Hansen :

q1 = Nc ( c + ¾ B γ’ tan2 ф )

14

dimana

c = kohesi subsoil (kN/m2)

ф = sudut gesek dalam subgrade

γ’ = berat satuan efektif subgrade (kN/m3)

Nc = faktor kapasitas dukung (-)

B = lebar jalan (m)

Distribusi beban roda (qo) diasumsikan konstan. Dengan kata lain distribusi beban

adalah (lihat gambar 3) :

F Qo = 2 (nBt + 2eH) (Bt + 2eH) Dimana : F = beban gandar (kN) Bt = lebar roda (m) n = jumlah roda (-) H = tebal lapisan agregat (m) e = faktor distribusi beban agregat (-)

lebar daerah plastis, disebut juga lebar runtuh (Bp) dapat ditentukan dari syarat

kesetimbangan vertikal, dengan menjumlahkan reaksi tegangan subsoil (q1) dan harus sama

dengan beban roda (F/2) ditambah berat agregat (γa) :

F Bp . q1 = + γa . H . Bp 2 (Bt + 2eH)

Atau F Bp = 2(q1-γaH) (Bt +2eH)

15

Tiga kemungkinan lokasi zona plastis subsoil :

Gambar 8 : Lokasi zona plastis

Pada kasus (a) zona plastis berada di tengah-tengah dibawah beban roda. Keadaan ini

sangat sering terjadi. Pada kasus (b) zona plastis dari sua roda pada keua sisi gandar agak

dibawah poros truck (road centerine). Pada kasus (c) perluasan zona plastis melewati tepi jalan,

hal ini tidak disukai dan ini akan lebih meluas kearah centerline jalan.

Beban gandar ekivalen ditentukan dengan :

Fe = Fs 6.2 N

Dimana :

Fs = tekanan gandar tipikal (N)

Fe = tekanan gandar sustitusi (kN)

N = jumlah pembebanan tanpa lapis atas (-)

Parameter tanah yang diperlukan untuk model perhitungan adalah :

- Berat volume efektif subgrade (γ’)

- Kohesi subgrade (c)

- Sudut gesek dalam subgrade (фu)

Parameter ф dan c hanya diperlukan untuk keadaan beban statis. Untuk pembebanan

jangka pendek, misalnya beban truck pada subsoil kohesif, kuat dukung subgrade dapat

16

ditentukan dengan menggunakan parameter tunggal, misalnya kuat geser undrained (Cu). Pada

kasus ini nilai ф = 0.

Hubungan antara cu dengan parameter tanah lainnya yang sering digunakan diberikan

pada tabel 1.

Parameter-parameter ini adalah :

- Nilai CPT (qc)

- Modulud koefisien reaksi subgrade (Cc)

- Nilai CBR

- Modulus deformasi dynamic (Edyn)

CBR Cu (kN/m2) qc (kN/m2) Kstat Westergaard (kN/m3) Edyn (kN/m2)

CBR 1 33 x 10-3 3.5 x 10-3 5.5 x 10-5 8.5 x 10-5

Cu (kN/m2) 30 1 0,1 1.6 x 10-3 2.5 x 10-3

qc (kN/m2) 280 10 1 1.6 x 10-2 2.5 x 10-2

Kstat

Westergaard (kN/m3)

18 x 101 600 60 1 1.6

Edyn (kN/m2) 12 x 101 400 40 0,65 1

Tabel 1 : hubungan antara Cu dengan parameter tanah lain yang sering digunakan

Nilai Cu dapat ditentukan dari table berikut.

General designation Undrained shear stress values Cu (kN/m2)

Remarks

Hard 150 Friable or very tough

Stiff 100-150 Not kneadable by hand

Stiff to firm 75-100 Not kneadable by hand

Firm 50-75 Difficult to knead by hand

Soft to firm 40-50 Difficult to knead by hand

Soft 20-30 Easily kneaded by hand

Very soft kneading 20 Can be squeezed tough the fingers

Tabel 2 : dasar untuk menentukan nilai Cu

17

Faktor distribusi beban agregat (e) didefinisikan sebagai tangent sudut penyebaran

beban pada agregat. Faktor penyebaran ini tergantung kekakuan lapisan yang berbeda.

Nilai CBR dan e diberikan pada tabel berikut :

Aggregate type CBR (%) e value

Loose sand 5 0.25

Loose lava, silex, slag 10 0.30

Sand spray, after compaction 8-12 0.30

Fine cover layer of sand after compaction 12-15 0.35

Sand and gravel after compaction 15-20 0.35

Sand stabilized with cement plus aspalt emulsion 25-50 0.40

Lava and silex after compaction 30-60 0.45

Blast furnace slags after compaction 40-70 0.50

Tabel 3 : Pedoman nilai CBR dan e

Secara ringkas, metoda perhitungan perkuatan membrane mempunyai karakteristik-

karakteristik berikut :

- Perilaku tanah diasumsikan elasto-plastis bilinear, tanah mempunyai suatu bidan linear

yang tetap sampai mencapai runtuh dan perilaku star-plastis setelah runtuh

- Kesetimbangan subgrade dipenuhi dengan menggunakan pendekatan bidang konstan

pada phase elastis dan metoda Brinch-Hansen pada phase plastis. Pada saat yang sama

kesetimbangan geotextile dipenuhi oleh persamaan membrane

- Pada umumnya, phase elastis tidak penting dan geotextile pada phase ini relatif lemah

dari subgrade

- Pada hampir seluruh kasus pelaksanaan awal keruntuhan subgrade terjadi akibat beban

kendaraan dan berat dari lapisan agregat. Sebagai hasil dari deformasi ini adalah

timbulnya tegangan pada geotextile yang mendistribusikan beban roda diatas area yang

lebih besar.

- Distribusi tegangan pada agregat mengikuti suatu faktor distribusi tertentu, yang dapat

ditentukan dengan bantuan nulai CBR

- Distribusi tegangan pada agregat adalah lebih besar pada arah longitudinal jalan

daripada arah melintang

- Distribusi tegangan disebabkan karena geotextile pada arah longitudinal jalan adalah

diabaikan

- Diasumsikan geotextile dijangkar pada tepi jalan

- Jumlah pembebanan dapat dimasukkan dalam perhitungan dengan menggunakan

beban gandar ekivalen

- Pengaruh perkuatan horizontal (substitusi beban gandar) perlu diperhitungkan dalam

metoda ini

18

BAB IV

PROSEDUR PEMILIHAN PENGGUNAAN GEOTEXTILE DALAM UNPAVED ROAD

Prosedur ini didasarkan pada 3 (tiga) fungsi geotextile yang dominan dalam pondasi

jalan :

- Fungsi perkuatan

- Fungsi separasi

- Fungsi filtrasi

Perilaku geotextile yang disyaratkan ditentukan oleh ketiga fungsi ini dan kondisi batas

atau data konstruksi :

- Beban lalu lintas

- Material base/fundasi jalan

- Kondisi subgrade

Berdasarkan pada teori-teori yang telah disebutkan dapat dikembangkan prosedur

tahap demi tahap untuk merencanakan karakteristik geotextile.

4.1. Parameter Tetap

Sejumlah parameter tetap yang berkaitan dengan beban gandar, base course dan

subgrade yang diperlukan sebagai dasar perencanaan adalah :

Beban kendaraan

Konfigurasi roda 2 roda/as

Lebar ban 20 cm

Tekanan ban ± 625 kN/m2

Lebar track 1.70 m

Jumlah jalur mobil 1

Base course

Lebar jalan 4.00 m

Agregate-unit 18 kN/m3

Diameter partikel max Agregat 4 cm

Subgrade

Berat satuan efektif γ’ kN/m3

Sudut gesek dalam 00

19

4.2 Parameter tidak tetap

Parameter tidak tetap yang diperlukan adalah :

Beban kendaraan

Beban gandar F (kN)

Base course

Faktor distribusi beban agregat e (-)

Ketebalan agregat H (m)

Subgrade

Kuat geser undrained Cu (kN/m2)

Nilai parameter-parameter ini dapat ditentukan dari formula-formula dan tabel-tabel

dengan intruksi pada sub bab 4.3 dibawah ini.

4.3 Prosedur perencanaan

a. tentukan beban gandar untuk pembebanan tipikal atau beban gandar ekivalen jika

pembebanan dalam jumlah besar

b. tentukan faktor distribusi beban agregat €

c. tentukan kuat geser undrained (Cu) untuk subgrade (tabel 2)

d. pilih tabel agregat atau beberapa lapis tebal untuk pilihan optimum

e. tentukan modulus deformasi (E) dan tearing strength (FT) yang diperlukan dengan

menggunakan tabel fungsi (tabel 9.4 sampai 9.30)

f. tentukan ukuran partikel maksimum material agregat apakah lebih besar atau lebih

kecil dari 2 cm

g. tentukan bentuk partikel material agregat (bersudut atau bundar)

h. tentukan puncture strength (Fp) geotextile yang diperlukan menggunakan tabel

fungsi separasi (tabel 9.31 dan 9.32)

i. tentukan tensile strength (Nf) dan breaking strain (εf) geotextile menggunakan

tabel fungsi separasi (tabel 9.33 dan 9.34)

j. tentukan kuat geser (FT) geotextile yang diperlukan menggunakan tabel fungsi

separasi (tabel 9.35). Bandingkan nilai ini dengan hasil point e diatas dan gunakan

yang terbesar dari keduanya

k. tentukan keketatan tanah (□90) yang diperlukan, dan permeabilitas air dari

geotextile yang diekspresikan sebagai beda tinggi hidrolis (Δh) dengan kecepatan

aliran 0,01 m/detik

20

4.4 Fungsi Perkuatan

Modulus deformasi (E), tensile strength (Nf), dan tearing strength (FT) geotextile

sebagai fungsi dari beban gandar (F) dan faktor distribusi beban (e) didapat dengan

menggunakan tabel 9.4 sampai 9.30. tabel ini memberikan nilai-nilai E, Nf dan FT untuk beban

gandar 100, 200 dan 300 kN dan faktor distribusi beban 0,3; 0,4 dan 0,5.

Karena kemungkinan adanya creep (rangkai) pada geotextile, maka diberikan faktor

keamanan = 3 untuk tensile strength dan tearing strength.

Nilai E, Nf dan FT dalam tabel 9.4 sampai 9.30 adalah untuk total kedalaman bekas roda

pada subgrade ΔS = 15 cm. untuk kedalaman lain, ΔSA, maka :

0,15 3 EA = E

ΔSA

0,15 NfA = Nf ΔSA

0,15 FTA = FT ΔSA

4.5 Fungsi separasi

Nilai puncture strength (Fp) yang ditentukan dengan uji CBR, diberikan dalam tabel 9.31

dan 9.32 sebagai fungsi dari bentuk agregat.

Tensile strength (Nf) dan breaking strain (εf) yang dihasilkan diberikan dalam tabel 9.33

dan 9.34 sebagai fungsi dari faktor distribusi beban dan ketebalan agregat.

Tabel 9.31 sampai 9.34 didasarkan pada beban gandar actual 100 kN. Beban gandar

ekivalen dalam kasus ini tidak penting. Jika beban gandar actual sangat berbeda dari 100 kN,

dilakukan perhitungan tersendiri.

21

4.6 Fungsi Filtrasi

- Water permeability : Δh = 10 cm

- Soil tightnees : □90 ˂ 700 μm

Pada umumnya kriteria keketatan tanah dapat dipakai untuk tanah granular tanpa

kohesi.

Untuk tanah kohesif tidak ada kriteria dengan definisi yang tepat

22

DAFTAR PUSTAKA

1. De Groot. M . Jansen . E . Maagdenberg . T . A. C. Van Den Berg. “Design method and

guildlines for geotextile anplication in road construction “ Third international

conference or geotextile , 1986 , Vienna, Austria.

2. The Netherlands Geotextile Organisation , “Geotextile and geomembranes in civil

engineering” , Balkema, A.A .. Rotherdam 1986

3. Haliburton, T,A.. Lawmaster , J.D.. King, J.K .. “Potential use of geotechnical fabric in

airfield runway design” . School of civil engineering. Oklahoma state of university .

October 1980.

4. Fotter. J. F .. Currer. E . W.H . . “The effec of fabric membrane on the structural

behavior of granular road pavement” . Transport and road research laboratory , TRRL

report 996, 1981

5. Steward, J ,. Williamson, R. . Mohney, J .. “Guidelines for use of fabric in construction

and maintenance of low-volume roads”, Report no. FHWA – TS-295, USDA. Forest

service. Portland, Oregon, June 1977

6. Nieuwenhuis, C . D .. “Membrane and the bearing capacity of road bases” , CIST, Paris ,

April. 1977.

7. Bakker , J.G, . “Mechanical behavior of membrane in road foundation “ . CIST. Paris .

April 1977.

8. Giroud . J.P .. Noirey . L .. “Design of geotextile reinforced unpaved roads” . Woodward

clyde consultants, Chicago.

9. Sellmeijer . J. B .. Kenter, C.J . . v.d . Berg. C . . “Calculation method for fabric =

reinforced road” . Lass Vegas , 1982.