0

JURNAL TUGAS AKHIR

STUDI EKSPERIMENTAL PENJANGKARANPADA TANAH LUNAK DENGAN VARIASI

KEDALAMAN

Disusun Oleh:

RUSPYANTOD11108261

JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2015

1

STUDI EKSPERIMENTAL PENJANGKARAN PADA TANAH LUNAKDENGAN VARIASI KEDALAMAN

Abd. R. Djamaluddin1, A. Suprapti1, Ruspyanto2

Abstrak: Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki garis pantai lebih dari 90.000 km.Kestabilan bangunan di daerah dataran maupun lepas pantai merupakan hal yang harus diperhatikan,khususnya dalam menahan gaya angkat (uplift) akibat gelombang, angin dan arus. Tentu dalam menahangaya cabut diperlukan struktur penahan yang biasa disebut dengan penjangkaran. Untuk menjagastabilitas akibat gaya cabut maka diperlukan suatu struktur penjangkaran (anchors). Berbagai penelitiansebelumnya mengindikasikan bahwa mekanisme keruntuhan dan kapasitas dukung jangkar ditentukanoleh banyak faktor. Kebanyakan penelitian sebelumnya menggunakan model jangkar yang massifberbentuk pelat dengan berbagai bentuk (lingkaran,persegi) dengan variasi dimensi, kedalaman dan tipebahan yang diberikan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan pengembangan alat hasil modifikasijangkar bintang jangkar yang dapat dengan mudah diaplikasikan dilapangan, namun tetap mampumemiliki kapasitas cabut (pullout) yang mumpuni. Metodologi penelitian terlebih dahulu dilakukanpemeriksaan karakteristik tanah dan penyiapan jangkar tanah. Model jangkar terbuat dari besi siku 25 x25 x 2.5 , besi plat 2.5 mm , dan pipa baja 1 inch. Jangkar di uji pada tanah lunak dalam wadah yang telahdilengkapi dengan instrument tes pullin dan pullout. Pengujian pullin dan pullout dilakukan padakedalaman 300 mm, 600 mm, dan 900 mm. Hasil dari penelitian ini menunjukan kedalaman penjangkaranberbanding lurus dengan kapasitas tanam (pullin capacity) dan kapasitas cabut (pullout capacity).

Kata kunci: Jangkar Bintang, Pullin, Pullout, Tanah Lunak

PENDAHULUAN

Indonesia sebagai negara kepulauandengan panjang garis pantai 99.093 kmmerupakan kawasan pesisir dan lautanyang memiliki berbagai aktifitaspemanfaatan sumber daya didaerah pantaidan lepas pantai. Kestabilan bangunan didaerah dataran maupun lepas pantaimerupakan hal yang harus diperhatikan,khususnya dalam menahan gaya angkat(uplift) akibat gelombang, angin dan arus.Tentu dalam menahan gaya cabutdiperlukan struktur penahan yang biasadisebut dengan penjangkaran.

Berbagai penelitian sebelumnyamengindikasikan bahwa mekanismekeruntuhan dan kapasitas dukung jangkarditentukan oleh banyak faktor.Kebanyakan penelitian sebelumnyamenggunakan model jangkar yang massifberbentuk pelat dengan berbagai bentuk(lingkaran,persegi) dengan variasidimensi, kedalaman dan tipe bahan yangdiberikan.

Pengembangan model sertamekanisme kerja jangkar demimeningkatkan kemudahan pengaplikasianjangkar dilapangan tanpa mengurangikapasitas daya dukung jangkar perludikembangkan. Khusus untukpenggunaan jangkar pada tanah lunak(soft soil) yang memiliki daya dukungtanah yang rendah, memungkinkan untukdilakukan inovasi menggunakan jangkartipe bintang (Stars Anchor) denganmekanisme kerja menyerupai mekanismepayung.

Kinerja jangkar tanah yangdibenamkan pada tanah lunak meliputikapasitas cabut dan kapasitas tanam akandievaluasi akibat pengaruh variasikedalaman penanaman.

TINJAUAN PUSTAKA

Karakteristik Tanah

Tanah berasal dari pelapukan batuandengan bantuan organisme, membentuktubuh unik yang menutupi batuan. Proses

2

pembentukan tanah dikenal sebagaipedogenesis.

Ukuran dari pertikel tanah sangatberagam dengan variasi yang cukupbesar. Tanah umumnya dapat disebutsebagai kerikil, pasir, lanau, lempung,tergantung pada ukuran partikel yangpaling dominan pada tanah tersebut.

Klasifikasi Tanah

Klasifikasi tanah adalah pemilihantanah-tanah kedalam kelompok atausubkelompok yang menunjukkan sifatatau kelakuan yang sama. Ada 2 sistemklasifikasi yang paling sering digunakanuntuk menentukan klasifikasi tanah, yaitusistem klasifikasi AASHTO dan USCS.

Jangkar Tanah

Jangkar tanah merupakan suatu jenispondasi yang cukup tipis/kecil yangdidesain dan dikonstruksi khusus untukmenahan gaya cabut/angkat atau menahangaya guling dari berbagai struktur.Variasi dari berbagai macam jangkardigunakan dalam bangunan sipil sepertijangkar tanah yang dikombinasikandengan grouting, helical system, systemplate, soil hook system (SHS), tiangpancang, drag anchor dan sebagainya.

METODE PENELITIAN

Pemeriksaan Karakteristik Tanah

Sifat fisis tanah

Penyiapan sampel tanah yangdisediakan untuk dilakukan pengujiankarakteristik tanah yang meliputi :

1. Kadar air Tanah2. Berat jenis3. Batas-batas Atterberg Batas Cair (Liquid Limit) Batas Plastis (Plastis Limit) Batas Susut (Shrinkage Limit)4. Analisa Saringan dan Hidrometer

Pemeriksaan Sifat Mekanis Tanah

1. Vane Shear Test

Penyiapan Jangkar

Model jangkar tanah yang diusulkandan akan didesain pada penelitian iniberbentuk bintang dengan kemampuanmembuka menutup daun menyerupaimekanisme payung. Jangkar bintang akanterdiri dari besi siku sebagai daun jangkar,ujung konus berbentuk kerucut, pelat bajayang menghubungkan pipa baja dengandaun jangkar, dan pipa baja yangmenyelimuti pipa utama sehingga dapatmembuka menutup.

Gambar 1. Detail Jangkar

Pelaksaan Penelitian

Adapun tahapan pelaksanaanpenelitian adalah :

1. Tahap persiapan jangkar tanah :Persiapan dimulai dengan permodelan

jangkar yang akan digunakan . Setelah itubarulah plat jangkar yang telah dimodelatau didesain dengan dimensi yang telah

3

ditentukan dibuat di tukang bubut besidengan menggunakan besi siku dan pipabaja sebagai bahan pembuatan jangkar.

Gambar 2. Jangkar Yang Telah Dirakit

2. Tahapan Pelaksanaan.a) Menyiapkan drum sebagai wadah

dengan ukuran 95 x 61 cm.b) Kemudian isi drum dengan sampel

tanah, hingga kedalaman 90 cm.c) Pasang jangkar yang ujung atasnya

akan disambung dengan tali sling baja.d) Hubungkan jangkar dengan dongkrak

hidraulik.e) Tekan jangkar dengan menggunakan

dongkrak hidraulik, catat tekananyang diberikan setiap kedalaman 5 cm,lakukan hingga kedalaman 30 cm.

f) Pasang beban mekanis yangdihubungkan dengan sling untukmenarik jangkar.

g) Mulai melakukan pengujian sambilmengamati kenaikan (deformasi) yangterjadi dan menghitung besarnyabeban yang di berikan.

h) Lakukanlah percobaan a sampai edengan variasi kedalaman yangberbeda.

Gambar 3. Sketsa Penancapan Jangkar

Gambar 4. Sketsa Uji Kuat Tarik Jangkar

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemeriksaan Karakteristik TanahDasar

Penelitian yang dilakukan diantaranyapemeriksaan kadar air, berat jenis, batas-batas atterberg, analisa saringan, dan vaneshear test.

1. Kadar Air dan Berat Jenis Spesifik

Dari hasil pemeriksaan kadar airsampel diperoleh kadar air alami / kadarair natural 99.80 % dan berat jenisspesifikasi sebesar 1,466.

2. Batas – Batas Atterberg

Batas Cair (Liquid Limit, LL)Dari grafik hubungan jumlah ketukandan kadar air diperoleh nilai batas cair(LL) = 65,78 %.

Batas Plastis (Plastic Limit, PL)Dari hasil pengujian diperoleh hasilbatas plastis (PL) = 47,69 %. Indeksplastisitas diperoleh dari selisih antarabatas cair dan batas plasti, rumus PI =LL – PL. Diperoleh nilai IndeksPlastisitas (PI) = 10,93 %.

Batas Susut (Shringkage Limit, SL)Dari pengujian batas susut diperolehnilai batas susut = 22,71 %.

3. Analisa Gradasi Butiran

4

Dari hasil pengujian gradasi yangdilakukan dengan analisa saringandiperoleh hasil tanah tersebut lebih dari50 % lolos saringan No. 200 yaitu 81.2%. Tanah tersebut merupakan tanahBerbutir Halus.

Menurut Unified soil classificationsystem, tanah ini termasuk dalam kelasPT. PT yaitu peat (gambut) dan tanah –tanah lain dengan kandungan organiktinggi. Sedangkan menurut AASHTOtanah ini termasuk dalam tipe A-7-5 jenistanah pasir berlempung.

Peninjauan klasifikasi tanah yangmempunyai ukuran butir lebih kecil dari0,075 mm, tidak didasarkan secaralangsung pada gradasinya sehinggapenentuan klasifikasinya lebih didasarkanpada batas-batas Atterbergnya.

4. Vane Shear Test

Dari hasil pemeriksaan kuat geser ujibaling-baling (vane shear test) diperolehnilai rata-rata cu = 0,22507 Kg/cm2.Berdasrakan nilai IP = 10.93 %,deperoleh faktor koreksi µ = 1.139kemudian dikalikan dengan kuat geserhasil vane shear, sehingga diperoleh nilaidari kuat geser tanah cu = 0,25638Kg/cm2.

Klasifikasi Tanah

AASHTO (American Association of StateHighway nd Transpottation Officials)

Berdasarkan analisa persentasebagian tanah yang lolos saringan no. 10diperoleh hasil tanah lebih dari dari 36 %(100 %) sehingga tanah diklasifikasikandalam kelompok A-4, A-5, A-6, A-7.Berdasarkan batas cair (LL) = 58,61 %dan Indeks plastisnya = 10,93 %, makatanah tersebut masuk dalam kelompok A-7-5. Tanah yang masuk kategori A-7-5termasuk dalam klasifikasi tanahberlempung.

USCS (Unified Soil ClassificationSystem)

Dari analisis saringan didapatkantanah lolos saringan No. 200 lebih dari50 % sehingga masuk ke dalamklasifikasi tanah berbutir Halus. Batascair (LL) = 58,61 % dan Indeks Plastisitas(PI) = 10,93 %. Dari bagan plastisitas,klasifikasi tanah masuk ke dalam rangePT. PT yaitu peat (gambut) dan tanah –tanah lain dengan kandungan organiktinggi.

Kapasitas Tanam (Pullin Capacity) DanProses Pembukaan Jangkar Tanah

1. Hasil Pullin Test Pada SetiapKedalaman.

Nilai kapasitas pullin (P) ditentukanberdasarkan besar gaya yang diberikandongkrak hidrolik kepada jangkar tanah,hingga jangkar tertanam pada kedalamantertentu. Diperoleh kapasitas pullin (P)dari model jangkar tiap kedalamansebagai berikut:

Gambar 5. Grafik Hubungan KapasitasTanam (P) Dengan KedalamanPenanaman.

Dari hasil yang kami peroleh makadapat dilihat bahwa untuk mencapaikedalaman 30 cm diperlukan gaya sebesar4.11 kgf, untuk mencapai kedalaman 60cm diperlukan gaya sebesar 7.21 kgf, danuntuk mencapai kedalaman 90 cmdiperlukan gaya sebesar 8.73 kgf.

5

2. Proses Pembukaan JangkarTanah.

Jangkar setelah tertancap, akanmengalami proses pembukaan didalamtanah. yang dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6. Proses Pembukaan Jangkar.

Pada no.1 tampak posisi jangkar sesaatsetelah tertanam, pemberian bebanmekanis secara bertahap membuatjangkar mulai membuka seperti padagambar no. 2. Setelah mengalamipenambahan yang menyebabkan jangkarmengalami pergerakan sebesar 6 cm,jangkar berada dalam kondisi terbukasepenuhnya, seperti tampak pada gambarno.3.

Kapasitas Cabut (Pullout Capacity)Jangkar Tanah

1. Hubungan Antara Kapasitas Cabut(Pullout Capacity) denganPerpindahan Jangkar (UpliftDisplacement) Pada SetiapKedalaman

Gambar 7. Grafik Hubungan PerpindahanJangkar Dengan Beban Pullout PadaKedalaman 30 cm

Gambar 8. Grafik Hubungan PerpindahanJangkar Dengan Beban Pullout PadaKedalaman 60 cm.

Gambar 9. Grafik Hubungan PerpindahanJangkar Dengan Beban Pullout PadaKedalaman 90 cm.

Gambar 10. Grafik HubunganPerpindahan Jangkar Dengan BebanPullout Pada Setiap Kedalaman.

Pada Gambar 7 – 9 merupakan grafikhubungan perpindahan jangkar dan bebanyang diberikan pada kedalaman 30, 60,90 cm. Untuk melihat perpindahan yangterjadi digunakan dial yang dihubungkandengan jangkar. Pada dial bebanpembacaan menunjukkan peningkatanseiring dengan bertambahnyaperpindahan-jangkar secara terus menerus.

6

2. Penentuan Kapasitas Cabut Batas(Pu) Berdasarkan GrafikHubungan Antara Kapasitas Cabut(Pullout Capcity) DenganPerpindahan Jangkar (UpliftDisplacement) Pada SetiapKedalaman.

Gambar 11. Grafik Penentuan KapasitasCabut Batas (Pu) Pada Kedalaman 30 cm.

Gambar 12. Grafik Penentuan KapasitasCabut Batas (Pu) Pada Kedalaman 60 cm.

Gambar 13. Grafik Penentuan KapasitasCabut Batas (Pu) Pada Kedalaman 90 cm.

Dari grafik hubungan antara kapasitascabut dengan perpindahan jangkar dapatditentukan besar kapasitas cabut batas(Pu) pada setiap kedalaman.

Pada Gambar 11, 12, dan 13 dapatdilihat hubungan perpindahan jangkar danbeban yang diberikan untuk kedalaman30 cm, 60 cm, dan 90 cm. Pengambilandata dilakukan saat deformasinya sudahdianggap besar meskipun beban masihterus meningkat, karena sulit untukmengamati keruntuhan tanah dipermukaan pada kondisi tanah jenuh.

Dari grafik menunjukan perilakujangkar yang berbeda pada kedalamanyang berbeda dimana pada kedalaman 90cm kapasitas cabut pada jangkar lebihbesar dibandingkan pada kedalaman 60cm dan 30 cm. Untuk kedalaman 60 cmmemiliki kapasitas cabut lebih besar daripada kedalaman 30 cm.

3. Hasil Pullout Test Pada SetiapKedalaman.

Untuk menentukan nilai kapasitascabut (Pu) pada grafik dimana nilainyaditentukan pada kondisi beban mulaimenunjukkan perubahan konstansedangkan perpindahannya terusbertambah. Adapun penentuan kapasitascabut batas (Pu) ditunjukkan padaGambar 14 – 16.

Dari grafik diperoleh kapasitas cabutbatas (Pu) dari model jangkar tiapkedalaman sebagai berikut:

Tabel 1. Rekapitulasi Kapasitas CabutBatas (Pu).

No Kedalaman (cm) Pu (kgf)

1. 30 40

2. 60 56

3. 90 60

7

Gambar 14. Grafik Hubungan KapasitasCabut Batas (Pu) Dengan KedalamanPenanaman Jangkar.

Dari hasil yang kami peroleh makadapat dilihat bahwa kapasitas cabutmengalami peningkatan signifikan padakedalaman 60 cm, dan tidak mengalamipeningkatan yang signifikan padakedalaman 90 cm.

4. Hubungan Perubahan KedalamanTerhadap Kapasitas Cabut Batas(Pu).

Dari hasil rekapitulasi kapasitas cabutbatas (Pu), dapat diperoleh persentaseperubahan kapasitas cabut batas untuksetiap kedalaman penanamanjangkar.Dengan membandingkan dengankapasitas cabut batas pada kedalaman 30cm, peningkatan kapasitas cabutditunjukan pada tabel 2 sebagai berikut:

Tabel 2. Rekapitulasi HubunganPerubahan Kedalaman Dengan PerubahanKapasitas Cabut Batas (Pu) Pada SetiapKedalaman Penanaman Jangkar.

No. Kedalaman(cm)

KapasitasCabut

Batas (kgf)

PerubahanKapasitas

Cabut Batas(%)

1. 30 40 -2. 60 56 403. 90 60 7.14

Dari tabel 2 dapat diketahui mengenaipersentase kenaikan dari kapasitas cabutbatas jangkar pada setiap kedalaman.

Pada kedalaman penanaman 30 cmdiperoleh kapasitas cabut batas sebesar 40kgf mengalami kenaikan signifikan padakedalaman penanaman 60 cm yaitu 56kgf atau sebesar 40 %, dan cenderungmengalami peningkatan yang relatif kecilpada kedalaman 90 cm sebesar 60 kgfatau 7.14 % dari kapasitas cabut batassebelumnya.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapatdisimpulkan bahwa:

1. Diperoleh hasil pemeriksaankarakteristik sifat fisik tanah asli,berdasarkan batas cair (LL) = 58,61 %dan Indeks plastisnya (PI) = 10,93 %,maka menurut USCS termasuk dalamklasifikasi PT yaitu peat (gambut) dantanah – tanah lain dengan kandunganorganik tinggi, sedangkan menurutAASHTO termasuk dalam klasifikasikelompok A-7-5 termasuk dalamklasifikasi tanah berlempung.

2. Kapasitas tanam (P) pada kedalaman30 cm sebesar 4.11 kgf. Padakedalaman 60 cm sebesar 7.21 kgf,sedangkan pada kedalaman 90 cmsebesar 8.35 kgf. Dari hasil yangdiperoleh maka dapat dilihathubungan parameter kapasitas tanamjangkar dengan kedalamanpenanaman, dimana terjadipeningkatan kapasitas tanam (P) yangsignifikan pada kedalaman 30 cm ke60 cm, namun pada kedalaman 60 cmke 90 cm mengalami kenaikan yangrelatif kecil.

3. Kapasitas cabut batas (Pu) padakedalaman 30 cm sebesar 40 kgf,pada kedalaman 60 cm sebesar 52kgf, dan pada kedalaman 90 cmsebesar 60 kgf. Dari hasil yangdiperoleh maka dapat dilihat

8

hubungan parameter kapasitas tanamjangkar dengan kedalamanpenanaman, dimana terjadipeningkatan kapasitas cabut batas(Pu) yang signifikan pada kedalaman30 cm ke 60 cm, namun padakedalaman 60 cm ke 90 cmmengalami kenaikan yang relatifkecil.

Saran

1. Diharapkan adanya penelitian lebihlanjut mengenai pengembanganjangkar tanah ini. Utamanya dalam halpengaplikasian dilapangan, agar dapatdengan dengan mudah digunakandiberbagai medan .

2. Diharapkan adanya penelitianselanjutnya yang menggunakan bentuk,ukuran, serta mekanisme kerja jangkaryang lebih bervariasi untukmendapatkan jangkar tanah yang lebihmudah digunakan dilapangan, namuntetap memiliki kapasitas cabut yangmumpuni.

DAFTAR PUSTAKA

Birjukumar Mistri dan Baleshwar Singh.2011. Pullout Behavior of PlateAnchors in Cohesive Soils.Journal Vol. 16 [2011], Bund. KPages 1173-1184.

Christady Hardiyatmo, Hary .2011.Analisa dan Perancangan FondasiI Edisi Kedua. Yogyakarta. GadjaMada University Press.

Das, B.M., 1980. A Procedure forEstimation of Ultimate UpliftCapacity of Foundations in Clay.Soils and Foundations, 20 (1), 77--82.

Das, B.M., 1990. Earth Anchors.Developments in Geotechnical

Engineering Vol.50, Netherland:Elsevier.

Das, B.M., 1993. Mekanika Tanah(Prinsip-prinsip RekayasaGeoteknis), Jilid 1, Erlangga,Jakarta.

Das, B.M., 1978. Model Tests for UpliftCapacity of Foundations in Clay.Soils and Foundations, 18 (2), 17--24.

E. A. Dickin and M. Laman. 2007. UpliftResponse of Horizontal StripAnchor Plates in CohesionlessSoil. Journal Volume 38 Issue 8-9,August, 2007 Pages 1967-1974.

Krebs, R.D., and Walker, R.D. 1971.Highway Materials, USA:McGraw-Hill,Inc.

Meyerhof, G.G., and Adams, J.I., 1968.The ultimate uplift capacityoffoundations.CanadianGeotechincal Journal, 5 (4), 225--244

Team Penyusun. 2011. PenuntunPraktikum LaboratoriumMekanika Tanah Edisi ke-8.Makassar: LaboratoriumMekanika Tanah, Jurusan SipilFakultas Teknik, UniversitasHasanuddin.

T.B. Edil and Xiaodong Wang. 2000.Shear Strength and Ko of Peatsand Organic Soils. ASTM :Geotechnics of High WaterContent Materials. STP 1374: 209– 225

Vasic, A.S., 1971. Breakout ResistanceOf Objects Embedded InOceanbottom. J. of Soil Mech. andFound. Engg. Div., ASCE, 97,SM9,1183—1205