studi eksperimental kapasitas dukung dan prilaku … filesedikit lebih terfokus tentang pentingnya...

8
Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan 2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86 V-19 STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU DEFORMASI LAPISAN SUBGRADE PERKERASAN KAKU AKIBAT PENGARUH SIKLUS BASAH-KERING Siti Fauziah Badaron 1 , Lawalenna Samang 2 , Tri Harianto 3 dan Rahman Djamaluddin 4 1 Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Hasanudin. email: [email protected] 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, email: [email protected] 3 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin. email: [email protected] 4 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, email: [email protected] ABSTRAK Durabilitas struktur perkerasan jalan dipengaruhi oleh kapasitas dukung lapisan tanah dasarnya, sehingga diperlukan kecermatan dalam menentukan parameter ini. Terkadang perkerasan jalan dibangun pada areal yang mengalami genangan air secara bergantian sesuai iklim sehingga disinyalir terjadi degradasi kapasitas dukung lapisan subgrade yang berbeda apabila diuji saat musim kering. Penelitian bertujuan menganalisis degradasi kapasitas dukung material subgrade akibat siklus basah-kering, menganalisis prilaku deformasi lapisan subgrade akibat pembebanan statik melalui model uji fisik laboratorium diikuti dengan validasi numerik. Metode penelitian laboratorium dimulai dari pemeriksaan karakteristik sampel tanah,kemudian uji UCT dan CBR terhadap sampel sebelum dan sesudah perlakuan perendaman dan pengeringan setiap siklus. Model uji fisik lapisan subgrade perkerasan kaku dibuat dalam suatu wadah, kemudian diberikan beban statik melalui hydraulic jack pada permukaan perkerasan untuk mengukur deformasi lapisan subgrade di beberapa titik pengamatan menggunakan dial gauge. Tahapan akhir validasi membandingkan hasil numerik dan hasil uji laboratorium. Ekspektasi hasil diantaranya pengungkapan fenomena dan mendapatkan hasil analisis degradasi kapasitas dukung material lapisan subgrade perkerasan beserta nilai koreksinya akibat perlakuan siklus basah dan kering. Dari pengamatan dan pengujian pembebanan pada perkerasan akan diperoleh model deformasi lapisan subgrade dalam setiap kondisi pembasahan dan pengeringan secara siklis beserta hasil analisis numerik yang dilakukan dengan memanfaatkan software aplikasi yang ada. Kata kunci: kapasitas dukung, subgrade, siklus basah-kering,deformasi 1. PENDAHULUAN Deteriorasi pada perkerasan jalan adalah suatu proses dimana kerusakan yang terjadi di dalam perkerasan mulai berkembang akibat dampak dari kombinasi beban lalulintas dan kondisi lingkungan di sekitar lokasi jalan. Kemunduran fungsi perkerasan jalan ini berdampak relatif besar pada tingkat pelayanan, keselamatan dan kualitas berkendaraan pada jalan tersebut. Idealnya, perkerasan jalan yang baru dikonstruksi akan mengalami penurunan mutu dan fungsinya sangat lambat dalam sepuluh sampai lima belas tahun pertama dari umur rencana (service life) pelayanannya dan kemudian akan mengalami penurunan mutu dengan cepat, apalagi jika program pemeliharaan tidak dijalankan sebagaimana mestinya (Zumrawi, 2015) Pada studi-studi terdahulu telah dikemukakan bahwa kegagalan perkerasan jalan umumnya disebabkan oleh alasan-alasan berikut: (Ogundipe, 2008)[7] . 1. Kelalaian dalam implementasi program pemeliharaan jalan. 2. Ketidakcakapan dalam pembuatan perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan jalan. 3. Karakteristik tanah dasar yang buruk, seperti nilai CBR lapisan tanah yang rendah. Berbicara lebih jauh tentang alasan karakteristik tanah yang buruk di atas, sebenarnya paling tidak ada 2 kondisi yang sangat berpengaruh terhadap penurunan mutu dan fungsi perkerasan jalan, yaitu rendahnya kemampuan kapasitas dukung dari tanah dan deformasi yang mungkin terjadi selama masa operasional jalan tersebut. Daya dukung tanah yang rendah tidak akan mampu melawan penyebaran tegangan-tegangan yang terjadi pada struktur perkerasan selama bekerjanya beban lalulintas dan selanjutnya akan mengakibatkan lapisan perkerasan

Upload: others

Post on 24-Sep-2019

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-19

STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU DEFORMASI LAPISAN SUBGRADE PERKERASAN KAKU AKIBAT PENGARUH SIKLUS BASAH-KERING

Siti Fauziah Badaron1, Lawalenna Samang

2, Tri Harianto

3 dan Rahman Djamaluddin

4

1Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Hasanudin. email: [email protected]

2Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, email: [email protected]

3Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin. email: [email protected]

4Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, email: [email protected]

ABSTRAK Durabilitas struktur perkerasan jalan dipengaruhi oleh kapasitas dukung lapisan tanah dasarnya, sehingga diperlukan kecermatan dalam menentukan parameter ini. Terkadang perkerasan jalan dibangun pada areal yang mengalami genangan air secara bergantian sesuai iklim sehingga disinyalir terjadi degradasi kapasitas dukung lapisan subgrade yang berbeda apabila diuji saat musim kering. Penelitian bertujuan menganalisis degradasi kapasitas dukung material subgrade akibat siklus basah-kering, menganalisis prilaku deformasi lapisan subgrade akibat pembebanan statik melalui model uji fisik laboratorium diikuti dengan validasi numerik. Metode penelitian laboratorium dimulai dari pemeriksaan karakteristik sampel tanah,kemudian uji UCT dan CBR terhadap sampel sebelum dan sesudah perlakuan perendaman dan pengeringan setiap siklus. Model uji fisik lapisan subgrade perkerasan kaku dibuat dalam suatu wadah, kemudian diberikan beban statik melalui hydraulic jack pada permukaan perkerasan untuk mengukur deformasi lapisan subgrade di beberapa titik pengamatan menggunakan dial gauge. Tahapan akhir validasi membandingkan hasil numerik dan hasil uji laboratorium. Ekspektasi hasil diantaranya pengungkapan fenomena dan mendapatkan hasil analisis degradasi kapasitas dukung material lapisan subgrade perkerasan beserta nilai koreksinya akibat perlakuan siklus basah dan kering. Dari pengamatan dan pengujian pembebanan pada perkerasan akan diperoleh model deformasi lapisan subgrade dalam setiap kondisi pembasahan dan pengeringan secara siklis beserta hasil analisis numerik yang dilakukan dengan memanfaatkan software aplikasi yang ada.

Kata kunci: kapasitas dukung, subgrade, siklus basah-kering,deformasi

1. PENDAHULUAN Deteriorasi pada perkerasan jalan adalah suatu proses dimana kerusakan yang terjadi di dalam perkerasan mulai berkembang akibat dampak dari kombinasi beban lalulintas dan kondisi lingkungan di sekitar lokasi jalan. Kemunduran fungsi perkerasan jalan ini berdampak relatif besar pada tingkat pelayanan, keselamatan dan kualitas berkendaraan pada jalan tersebut. Idealnya, perkerasan jalan yang baru dikonstruksi akan mengalami penurunan mutu dan fungsinya sangat lambat dalam sepuluh sampai lima belas tahun pertama dari umur rencana (service life) pelayanannya dan kemudian akan mengalami penurunan mutu dengan cepat, apalagi jika program pemeliharaan tidak dijalankan sebagaimana mestinya (Zumrawi, 2015) Pada studi-studi terdahulu telah dikemukakan bahwa kegagalan perkerasan jalan umumnya disebabkan oleh alasan-alasan berikut: (Ogundipe, 2008)[7] .

1. Kelalaian dalam implementasi program pemeliharaan jalan. 2. Ketidakcakapan dalam pembuatan perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan jalan. 3. Karakteristik tanah dasar yang buruk, seperti nilai CBR lapisan tanah yang rendah.

Berbicara lebih jauh tentang alasan karakteristik tanah yang buruk di atas, sebenarnya paling tidak ada 2 kondisi yang sangat berpengaruh terhadap penurunan mutu dan fungsi perkerasan jalan, yaitu rendahnya kemampuan kapasitas dukung dari tanah dan deformasi yang mungkin terjadi selama masa operasional jalan tersebut. Daya dukung tanah yang rendah tidak akan mampu melawan penyebaran tegangan-tegangan yang terjadi pada struktur perkerasan selama bekerjanya beban lalulintas dan selanjutnya akan mengakibatkan lapisan perkerasan

Page 2: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-20

amblas. Deformasi yang terjadi secara fluktuatif karena adanya repetisi beban lalulintas menyebabkan lapisan struktur perkerasan akan lebih cepat mengalami kelelahan (fatique) dan selanjutnya dapat menimbulkan retakan-retakan pada lapis perkerasan.Secara mendasar karakteristik geoteknik (geotechnical properties) ditentukan oleh 3 komponen utama, yaitu: beban yang bekerja, jenis dan sifat material tanah itu sendiri, serta air yang berpengaruh dalam badan atau lapisan tanah tersebut. Sedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam pernyataan yang tertulis dalam kata pengantar buku manual Vadose Zone Modeling with Vadose/W 2007 (Anonymous, 2008) sebagai berikut: “In fact, if water were not present in the soil, there would not be a need for geotechnical engineering. This is a nonsensical statement: if there were no water in the soil, there would be no way to sustain an ecosystem, no humans on earth and no need for geotechnical and geo-environmental engineering. However, the statement does highlight the importance of water in working with soil and rock”. Jadi sangatlah jelas bahwa komponen air sangat berpengaruh pada pembentukan karakteristik geoteknik, sedang air ini juga bergantung pada kondisi iklim dan lingkungan dari waktu ke waktu mengakibatkan karakteristik geoteknikpun akan bervariasi sesuai iklim, lingkungan dan waktu yang silih berganti. Pada daerah-daerah tropis dimana kadar air di dalam tanah dasar relatif lebih ekstrim berfluktuasi dari musim panas dan musim hujan secara bergantian akan menimbulkan fenomena sebagai salah satu penyebab yang cukup signifikan terhadap kerusakan dini infrastruktur, khususnya perkerasan jalan. Kenyataan ini memberikan inspirasi dalam mengajukan topik penelitian untuk mendapatkan “prilaku” karakteristik mekanis tanah dasar di bawah struktur perkerasan jalan akibat fluktuasi perubahan kadar air dari musim ke musim disepanjang tahun masa layanannya. Pertanyaan yang muncul kemudian adalah: “Apa signifikansi dari topik penelitian ini?”. Argumentasi yang dapat dikemukakan antara lain bahwa, sebagaimana diketahui kebanyakan metode analisa struktur perkerasan merupakan metode empiris yang diadopsi dari standar luar dimana sebagian besar berada pada daerah non-tropis. Memang ada penyesuaian terhadap beberapa parameter di dalamnya, seperti faktor iklim yang disesuaikan.Namun faktor penyesuaian ini belum dilatar belakangi dengan penelitian yang memadai terutama tentang prilaku lapisan perkerasan, khususnya lapisan tanah pendukung di bawahnya selama terjadinya perubahan musim dari tahun ke tahun selama masa layan lapisan perkerasan tersebut.

2. Rumusan Masalah Selain kekuatan, kestabilan dan keawetan dari perkerasan beton tersebut, keberhasilannya tentu saja banyak bergantung pada prilaku karakteristik mekanis dari lapisan tanah pendukungnya, berikut resistensinya terhadap perubahan kondisi basah dan kering secara berulang yang terjadi pada saat musim hujan dan kemarau secara bergantian di sepanjang tahun. Suatu hipotesa yang muncul disini dapat dikemukakan dalam pertanyaan penelitian: “Apakah ada perubahan secara signifikan perilaku karakteristik mekanis dari lapisan tanah pendukung perkerasan jalan beton yang memikul beban lalulintas selama terjadinya proses basah dan kering sebagaimana proses/siklus pergantian musim berlangsung?” Hipotesa ini akan diuji melalui pembuatan model fisik/eksperimental di laboratorium yang kemudian akan memunculkan sub-permasalahan penelitian dengan fokus pada prilaku karakteristik tegangan dan deformasi elastis lapisan tanah pendukung di bawah lapis perkerasan jalan beton yang dibebani dengan menerapkan skenario siklus pembasahan dan pengeringan, sebagai berikut:

1. Bagaimana karakteristik fisik dan mekanis tanah yang digunakan sebagai lapisan subgrade pendukung perkerasan kaku?

2. Bagaimana pengaruh siklus basah-kering material tanah subgrade terhadap nilai kuat tekan? 3. Bagaimana kapasitas dukung material subgrade akibat siklus pembasahan dan pengeringan? 4. Bagaimana tingkat validasi numerik deformasi elastis lapisan subgrade pada model perkerasan kaku dengan

siklus basah-kering?

3. Tujuan Penulisan Tujuan penelitian studi model eksperimental ini adalah untuk memperoleh informasi ilmiah dalam hal: 1. Menganalisis karakteristik fisik dan mekanis tanah yang digunakan sebagai lapisan subgrade pendukung

perkerasan kaku. 2. Menganalisis pengaruh siklus basah-kering material subgrade berdasarkan nilai kuat tekan . 3. Menganalisis kapasitas dukung material subgrade akibat kondisi siklus pembahasan dan pengeringan. 4. Menganalisis tingkat validasi numerik deformasi elastis lapisan subgrade pada model perkerasan kaku

dengan siklus basah-kering

4. TINJAUAN PUSTAKA

Page 3: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-21

4.1. Permasalahan Strategis Perkerasan Jalan yang Sering Terendam Air Di daerah–daerah tropis banyak kejadian dimana badan jalan terendam air dimusim hujan, baik karena intensitas curah hujan yang tinggi maupun kondisi drainase jalannya yang buruk. Kondisi ini berdampak sangat merugikan, karena akan menurunkan performa infrastruktur jalan dan juga akan menjadi pemborosan konsumsi sumber daya yang berujung pada pengalokasian biaya pemeliharaan maupun rehabilitasi yang relatif besar. Kebijakan yang berkaitan dengan antisipasi kerusakan jalan akibat pengaruh air dituangkan dalam Manual Perencanaan Jalan diantaranya:

• Penetapan ketinggian minimum tinggi tanah dasar diatas muka air tanah minimum 400 mm. • Anjuran untuk menggunakan koefesien drainase yang tinggi dalam perencanaan tebal perkerasan.

Hasil penelitian yang berkaitan dengan jalan terendam air akibat genangan telah dilakukan di banyak negara, diantaranya penelitian yang dilakukan di Bangladesh mencoba menyelidiki hubungan efek genangan air pada perkerasan jalan terhadap nilai CBR lapisan subgrade yang tertuang di dalam Tabel 1 dan Gambar 1. yang dapat dilihat dibawah ini (M. J. B. Alam and M. Zakaria, 2012).

Table 1. Efek genangan air oleh banjir terhadap nilai CBR material subgrade

Kompaksi (Jumlah tumbukan)

Rata-rata nilia California Bearing Ratio (CBR) 4 hari 7 hari 30 hari 45 hari

56 3,5 3,4 3,1 3,0 35 2,7 2,5 2,2 1,9 10 1,6 1,2 1,1 1,0

Gambar 1. Efek genangan air akibat banjir terhadap nilai CBR subgrade

4.2. Interaksi Lapisan Subgrade dan Lapisan Perkerasan Kaku Interaksi mekanis tanah yang terjadi secara alamiah terhadap lapis perkerasan diatasnya banyak dipengaruhi oleh berbagai faktor diantaranya (i) bentuk, ukuran dan sifat mekanik dari partikel tanah (ii) konfigurasi dari struktur tanah (iii) riwayat tegangan dan tegangan antar partikel tanah (iv) kandungan air, tingkat kejenuhan dan permeabilitas tanah(Selvadurai & Gladwell, 1980). Ada beberapa model interaksi antara tanah dan lapisan perkerasan jalan yang telah lama dikenal dengan menganggap tanah sebagai medium elastis yaitu: model Winkler, model elastis continuum dan model elastis dua parameter. Satu kekurangan dari model winkler adalah bahwa dispacement yang nampak tidak menerus diantara bagian yang dibebani dan tidak dibebani pada permukaan tanah dibawah lapisan perkerasan beton. Model ideal media tanah yang diprakarsai oleh winkler mengasumsikan bahwa defleksi, w, media tanah pada setiap titik di permukaan proporsional secara langsung terhadap tegangan, q diterapkan pada titik itu dan bebas dari tekanan yang terjadi pada lokasi lain. dimana k disebut modulus reaksi tanah dasar dengan satuan tegangan per satuan panjang. Secara fisik, idealisasi winkler untuk media tanah terdiri dari suatu sistem elemen pegas yang yang bebas secara sempurna dengan konstanta pegas k. Salah satu ciri penting model tanah ini adalah dispacement terjadi tepat di bawah area yang di bebani dan di luar daerah ini displacementnya adalah nol. Juga, dapat dilihat bahwa, untuk model winker, displacement pada suatu daerah pembebanan akan konstan apabila tanah dibebani untuk suatu beban kaku yg terbatas atau beban fleksibel yg seragam (Prof. P.C. Vasani, n.d.)

Page 4: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-22

Gambar 2. Model Winkler interaksi tanah dan perkerasan kaku dengan sistem pegas

4.3. Modulus Elastisitas Tanah dan Modulus Reaksi Subgrade Berbicara mengenai penurunan tanah dan analisa deformasi elastis tidak terlepas dari parameter modulus young (E) yang biasanya disebut sebagai modulus elastisitas tanah yang merupakan parameter elastisitas tanah dan suatu ukuran dari kekakuan tanah. Modulus elastisitas tanah didefinisikan sebagai ratio antara tegangan dan regangan pada suatu sumbu didalam tanah dalam batasan kelakuan elastisitas dari tanah. Modulus elastisitas tanah dapat interpretasi dari laboratorium atau pengujian lapangan atau berdasarkan korelasi dengan sifat-sifat tanah lainnya.Untuk mendapatkan nilai modulus elastisitas tanah bisa diperoleh dengan cara :

1. Pengukuran tidak langsung (Indirect measurement), diperoleh dengan cara melihat hubungan empirik antara jenis material dan tingkat kepadatannya terhadap besaran modulus elastisitas tanah sebagaimana yang tertera pada Tabel berikut :

Tabel 2. dari modulus Young untuk material kohesif (MPa) (berdasarkan Obrzud & Truty 2012 dikompilasi dari Kezdi 1974 dan Prat et al. 1995)

Klasifikasi sistem USCS Uraian

Tingkat Kepadatan

Very soft to soft Medium Stiff to very

stiff Hard

ML Silts with slight plasticity 2.5 - 8 10 - 15 15 -40 40 - 80

ML, CL Silts with low plasticity 1.5 - 6 6 -10 10 - 30 30 -60

CL Clays with low-medium plasticity 0.5 - 5 5 -8 8 - 30 30 - 70

CH Clays with high plasticity 0.35 - 4 4 -7 7 - 20 20 - 32

OL Organic silts - 0.5 -5 - -

OH Organic clays - 0.5 -4 - -

2. Pengukuran langsung, dapat dinterpretasikan dilaboratorium melalui percobaan triaxial dan dilapangan dapat interpretasikan dengan percobaan odometer.

Modulus reaksi subgrade adalah hubungan konseptual antara tekanan tanah dengan defleksi (Bowles, 1996). Berdasarkan uji beban pelat, nilai modulus reaksi subgrade dapat diketahui melalui persamaan berikut :

Ks = (1)

Dengan P = tekananyang diterima pelat(kN/m2), ∆ = defleksi yang terjadi pada plat (m)

Berdasarkan uji CBR, nilai ks dapat diperoleh secara grafis dan analitis. Secara grafis, dapat diperoleh melalui grafik dibawah ini :

Page 5: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-23

Gambar 3. Grafik hubungan ks dan CBR (NAASRA, 1987)

Modulus reaksi subgrade(ks) dapat juga dinyatakan dalam persamaan yang diperoleh dari teori elastisitas tanah, yaitu sebagai berikut:

= 1.13 (2)

Dengan Ks = Modulus reaksi subgrade (kN/m3),V= Poisson’s ratio,A= luas penampang pendorong pada uji CBR(m2), E = modulus elastisitas tanah (kPa)

4.4. Hubungan Empirik Nilai CBR dengan Elastisitas Tanah/Modulus Reaksi Subgrade

Beberapa studi telah dilakukan untuk mendapatkan hubungan antara nilai Modulus elastisitas tanah dan nilai CBR sebagaimana terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4. Nilai CBR versus Modulus Elastisitas

Penelitian Heukelom and Klomp (1962) dalam Kameswara Rao, M.A. Mannan (2012) )[4], hubungan nilai CBR dengan modulus elastisitas sebagai berikut : E = 1500 CBR (Psi).Penelitian Powell et.al (1984),hubungan nilai CBR dengan modulus elastisitas adalah : E = 17.6 CBR 0.64 (MPa). Penelitian yang terkini berdasarkan analisa numerik dengan metode finit elemen (FEM) menyatakan bahwa model terzaghi yang paling sesuai. (Elsa Eka Putri, N.S.V. Kameswara Rao, M.A. Mannan, 2012)[4]. Hasil penelitian berdasarkan metode finit elemen didapatkan hasil sebagai berikut : E = 863.82 CBR (kPa) , v = 0.0,2.E = 840.53 CBR (kPa) , v = 0.3 E = 751 CBR (kPa) ,v = 0.4;. Jika nilai poisson ratio tidak diketahui, dapat digunakan nilai E = 810 CBR (kPa).

4.5. Struktur Perkerasan Multi Layer System Gambaran tentang multi layer system dapat diilustrasikan melalui kelakuan perkerasan yang terbebani beban roda dapat dikarakterisasi dengan mempertimbangkan suatu medium yang homogen yang dibebani oleh beban lingkaran dengan radius “a” dan tekanan merata “p”. (anonimus) sebagaimana dapat dilihat pada gambar berikut :

Page 6: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-24

Gambar 2. Idialisasi elemen tanah pada Multi layer system

Analisis numerik struktur perkerasan multi layer system dilakukan dengan bantuan sofware berbasis Finite Elemen Method (FEM). Dimana formula dasar yang digunakan adalah :

) (3)

) (4)

) (5)

5. METODE PENELITIAN 5.1. Lokasi dan Waktu Penelitian Lokasi penelitian akan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Waktu penelitian dijadwalkan selama 6 bulan.

5.2. Langkah-Langkah Penelitian 1. Melakukan pengujian awal untuk mengidentifikasi karakter fisik dan mekanis sampel tanah

Standar Pengujian

Jenis Pengujian Standar pengujian

A. Sifat Fisik Berat Volume Kadar Air Spesific gravity Void Ratio Analisa Saringan Batas Cair Batas Plastis Klasifikasi tanah

ASTM D 216 ASTM D 2216-98 ASTM D 854-02 ASTM D 854-02 ASTM D 422 ASTM D 4318 ASTM D 4318 ASTM D 3282

B. Sifat Mekanik Kompaksi CBR laboratorium UCT

ASTM D698-78 ASTM D3080 ASTM D633-1994

2. Pembuatan model uji di laboratorium dengan variasi Waktu siklus basah-kering.

Melakukan Rancangan Skema skenario Basah-kering dan Kering-Basah. Rancangan skenario siklus basah dan kering digambarkan dalam dua proses yaitu: 1) proses basah-kering dimana pengujian dilakukan pada kondisi sampel tanah setelah pengeringan pada setiap siklus. 2) proses kering-basah dimana pengujian dilakukan pada kondisi sampel tanah setelah pembasahan pada setiap siklus. Untuk menentukan lamanya

Page 7: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-25

waktu pembasahan dan pengeringan dilakukan pra percobaan laboratorium dengan prinsip proses pembasahan dilakukan sampai mencapai volume sampel konstan, demikian pula pada proses pengeringan dilakukan dengan penjemuran/menggunakan kipas angin sampai mencapai volume sampel yang konstan pada kondisi sampel setelah pembasahan pada setiap siklus.

Gambar 3. titik uji saat kondisi basah-kering Gambar 4. titik uji saat kondisi kering-basah

3. Pengujian CBR dan UCT dilakukan pada masing-masing siklus baik pada kondisi setelah pembasahan maupun kondisi setelah pengeringan. Jumlah sampel masing-masing 42 sampel untuk pengujian CBR dan UCT, 3 sampel diuji sebelum siklus basah dan kering, dan selebihnya untuk siklus basah dan kering.

Gambar 5. Ekspektasi hasil pengujian CBR dan UCT siklus basah -kering

4. Melakukan pengamatan dan pengujian karakteristik pola deformasi elastis lapisan subgrade model perkerasan kaku akibat siklus basah dan kering

Gambar 6. Rancangan Model Uji Laboratorium

t

Kondisi kering

Kondisi basah

Titik uji kondisi kering

t

Kondisi kering

Kondisi basah

Titik uji Kondisi basah

Page 8: STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS DUKUNG DAN PRILAKU … fileSedikit lebih terfokus tentang pentingnya peranan komponen air dalam pembentukan karakteristik geoteknik, bisa dilihat dalam

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-26

Potongan A-A Potongan B-B

5. Analisis hasil pengujian, perumusan model numerik perubahan prilaku karakteristik deformasi elastis lapisan subgrade model perkerasan kaku dengan siklus basah dan kering dan tingkat validitasnya dibandingkan dengan hasil eksperimental.

5.3. Ekspektasi Hasil Penelitian

1. Pola deformasi lapisan subgrade model perkerasan kaku dengan menerapkan beban statis yang bekerja pada permukaan lapisan perkerasan sesuai model fisik yang dibuat, pada masing-masing siklus. Dari hasil uji model ini akan didapat hubungan antara beban dan deformasi lapisan subgrade pada beberapa titik untuk masing-masing siklus basah dan kering.

2. Analisa numerik dengan data hasil pengujian melalui aplikasi sofware yang sesuai dengan menerapkan teori multi layer system dan struktur diatas lapisan subgrade. Hasil yang didapat dari uji model laboratorium divalidasikan dengan output analisa numerik berdasarkan sofware tadi.

DAFTAR PUSTAKA Anonymous. (2008). Vadose Zone Modeling with VADOSE/W 2007 (Third Edition ed.). Calgary, Alberta,

Canada: GEO-SLOPE International Ltd. Anonymous. (2008). www.geotechdata.info/parameter/soil-young's-modulus.html. Retrieved August 8 st,

2017, from www.geotechdata.info. Bao-tian , Can-hong Zhang, Xue-lian Qiu. (2009). Research on wetting-Drying Cycle Effect on the Physical

and Mechanical Propertie of Expansive Soil Improved by OTAC-KCI. Elsa Eka Putri, N.S.V. Kameswara Rao, M.A. Mannan. (2012). Evaluation of Modulus of Elasticity and

Modulus of subgrade Reaction of Soil Using CBR Test. Journal of Civil Engineering Research, 35-39.

Hardiyatmo, H. C. (2009, juli). Metode Hitungan Lendutan Pelat Dengan Menggunakan Reaksi Tanah Dasar Ekivalen untuk struktur Pelat Flexibel. Dinamika Teknik Sipil, volume 9.

M. J. B. Alam and M. Zakaria. (2012). Design and Construction of Roads in Flood . Engin, 94-95. Ogundipe, O. M. (2008). Road Pavement Failure Caused by Poor Soil Property along Aramoko - Ilesha

Highway, Nigeria. Journal of Engineering and Applied Sciences, 239. Prof. P.C. Vasani (2009) Interactive Analysis Models for Soil and Structure Obrzud & Truty 2012 Modulus Young Model Journal of Soil Applied Selvadurai,A.P.S. Glodwell(1980) Elastis Analysis of Soil Foundational Interaction,Journal of Soil Applied Zumrawi, M. M. (2015). Investigating Causes of Pavement Deterioration in Khartoum State, Sudan. World

Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architectural Engineering, Vol:9, No:11, 1301.