web view lalu pompa vacuum disambungkan ke sistem pompa prefabricated yang terpasang dari...

Download Web view Lalu pompa vacuum disambungkan ke sistem pompa prefabricated yang terpasang dari parit-parit

If you can't read please download the document

Post on 11-Jan-2020

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB 2 TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 Tanah Lunak

Tanah lunak dalam konstruksi seringkali menjadi permasalahan. Hal ini disebabkan oleh rendahnya daya dukung tanah tersebut. Daya dukung yang rendah dapat menyebabkan kerugian, mulai dari kerugian dari sisi biaya konstruksi yang semakin mahal, hingga terancamnya keselamatan konstruksi, yaitu struktur yang dibuat tidak mampu berdiri secara stabil dan bisa roboh.

Dalam menanggulangi permasalahan tersebut, maka diperlukan pekerjaan perbaikan tanah.

Si

Tanah lunak merupakan tanah kohesif yang terdiri dari sebagian besar butir-butir yang sangat kecil seperti lempung atau lanau. Sifat tanah lunak adalah gaya gesernya kecil, kemampatannya besar, koefisien permeabilitas yang kecil dan mempunyi daya dukug rendah jika dibandingkan dengan tanah lempung lainnya. Tanah lempung lunak secara umum mempunyai sifat-sifat sebagi berikut:

1. Kuat geser rendah

2. Bisa kadar air bertambah, kuat gesernya berkurang

3.

Si

Bila struktur tanah terganggu, kuat gesernya berkurang

4. Bila basah bersifat plastis dan mudah mampat

5. Menyusut bila kering dan membang bila basah

6. Memiliki kompresibilitas yang besar

7. Berubah volumenya dengan bertambahnya waktu akibat rangkak pada beban yang konstan

8. Merupakan material kedap air

Menurut Terzaghi (1967) tanah lempung kohesif diklasifikasikan sebgai tanah lunak apabila mempunyai daya dukung lebih kecil dari 0,5 kg/cm2 dan nilai standard penetration test lebih kecil dari 4 (N-value<4). Berdasarkan uji lapangan, tanah lunak secara fisik dapat diremas dengan mudah oleh jari-jari tangan. Menurut Toha(1989), sifat umum tanah lunak adalah memiliki kadar air 80-100%, batas cair 80-110%, batas plastis 30-45%, saat dites sieve analysis, maka butiran yang lolos oleh saringan no 200 akan lebih besar dari 90% serta memiliki kuat geser 20-40 kN/m2.

2.2 Penurunan Tanah

Salah satu permasalahan utama pada tanah lunak dalam suatu pekerjaan konstruksi adalah penurunan tanah yang sangat besar. Penurunan yang besar tersebut disebabkan oleh penurunan konsolidasi pada tanah, yang akan dijelaskan pada bagian berikutnya.

Ketika tanah dibebani, maka sama dengan material lain, tanah akan mengalami penurunan. Dalam ilmu Geoteknik, dikenal tiga jenis penurunan tanah.

1. Penurunan Seketika (Immediate Settlement)

2. Penurunan Konsolidasi/Primer (Consolidation Settlement)

3. Penurunan Rangkak/Sekunder (Creep/Secondary Settlement)

Penurunan seketika merupakan penurunan yang terjadi seketika saat beban diberikan. Pada tanah jenuh air dan permeabilitas rendah, beban yang bekerja diterima sepenuhnya oleh tegangan air pori. Pada tanah dengan permeabilitas tinggi, tegangan air pori yang terjadi muncul hanya sebentar karena tegangan air pori ini terdisipasi dengan cepat. Deformasi yang terjadi pada tanah tidak disertai dengan perubahan volume. Perhitungan untuk penurunan seketika ini didasarkan pada hukum elastisitas material (contoh, hukum Hooke).

Penurunan konsolidasi adalah penurunan pada tanah kohesif yang diakibatkan terdisipasinya tegangan air berlebih di dalam tanah, dan akhirnya menghasilkan perubahan dari segi volume. Jenis penurunan ini terjadi bersama dengan waktu yang berlalu. Tegangan air pori berlebih di transfer menuju partikel tanah menjadi tegangan efektif (σ’=σ-u). Saat tegangan air pori berlebih ini = 0, penurunan konsolidasi sudah selesai dan tanah berada dalam keadaan Drained.

Penurunan sekunder merupakan penurunan yang terjadi setelah penurunan konsolidasi. Penurunan ini terjadi seiring dengan waktu berlalu dan biasanya terjadi sangat lama setelah beban mulai bekerja,di mana partikel tanah mengalami creep. Penurunan ini terjadi saat semua tegangan air pori berlebih di dalma tanah telah terdisipasi dam saat tegangan efektif yang terjadi berada dalam keadaan konstan.

Dengan demikian, penurunan total dari suatu tanah yang dibebani adalah:

= Penurunan Total

(cm)

= Penurunan Seketika (Immediate Settlement)

(cm)

= Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement)

(cm)

= Penurunan Sekunder (Secondary Settlement)

(cm)

Dengan kata lain, Penurunan Sekunder terjadi ketika Penurunan Konsolidasi selesai, yaitu pada saat tegangan air pori berlebih, U, sama dengan nol.

Gambar 2.2 Grafik Hubungan antara penurunan dengan waktu

Sumber: Gouw, 2010

Terlihat bahwa penurunan tanah sebagian besar terjadi pada saat penurunan konsolidasi. Dan pada fase ini pula, tanah mengalami peningkatan kekuatan dan stabilitas. Ada dua jenis penurunan konsolidasi, yaitu konsolidasi normal (Normally Consolidated, NC), dan konsolidasi berlebih (Over Consolidated, OC). Berdasarkan teori Terzaghi, tentang konsolidasi satu dimensi, penurunan konsolidasi untuk konsolidasi normal dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Di mana:

Sc = Penurunan konsolidasi (m)

Cc = Nilai Compression Index

e0 = Void Ratio awal

H = Tinggi tanah terkonsolidasi (m)

σz0 = Tegangan tanah awal (kg/m2)

σzf = Tegangan tanah akhir, yaitu tegangan tanah awal + tegangan akibat beban luar (σzf=σz0 + Δσz) (kg/m2)

Sedangkan untuk kondisi konsolidasi berlebih, penurunan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Di mana:

σzc = Preconsolidation Pressure (kg/m2)

Penurunan juga bisa dihitung dengan menggunakan koefisien kompresibilitas volume (mv). koefisien kompresibilitas volume adalah tegangan volumetrik dalam tanah lempung per pertambahan unit dalam tekanan.

Maka, rumus penurunan konsolidasi adalah menjadi:

2.3 Kecepatan Konsolidasi

Penurunan konsolidasi yang terjadi akibat peningkatan tegangan efektif tanah dapat dihitung dengan persamaan di atas. Namun, perhitungan tersebut tidak memberikan informasi apapun mengenai kecepatan proses konsolidasi. Terzaghi (1925) mengeluarkan teori pertama untuk memperhitungkan kecepatan konsolidasi satu dimensi untuk tanah lempung jenuh. Ada beberapa asumsi yang digunakan dalam melakukan perhitungan:

1. Campuran lempung dan air homogen

2. Tanah jenuh sepenuhnya

3. Air dianggap tidak dapat terkompresi

4. Partikel tanah dianggap tidak dapat terkompresi

5. Arah aliran air hanya satu arah, yaitu searah pembebanan.

6. Hukum Darcy berlaku.

Persamaan untuk kecepatan konsolidasi menurut Terzaghi adalah:

Di mana:

= Waktu konsolidasi (s)

= Faktor waktu

= Tinggi tanah yang terkonsolidasi (cm)

= Koefisien Konsolidasi untuk Arah Vertikal (cm2/s)

Untuk nilai Faktor waktu, , dapat digunakan grafik berikut:

Gambar 2.3 Grafik hubungan Time Factor dengan derajat konsolidasi

Sumber: Braja, 2009

2.4 Perbaikan Tanah pada Tanah Lunak

Seperti yang telah disebutkan pada poin sebelumnya (poin b), salah satu permasalahan yang dapat terjadi pada tanah lunak adalah penurunan yang sangat besar ketika tanah dibebani. Untuk menanggulangi masalah tersebut, maka perlu dilakukan perbaikan tanah. Ada beberapa cara untuk melakukan perbaikan tanah pada tanah lunak:

· Perkuatan dengan Geotekstil

· Prefabricated Vertical Drain

· Perkuatan dengan Stone Mattress

· Perkuatan tanah dengan Pile

· Perbaikan tanah dengan Vacuum Preloading

Gambar 2.4 Perkuatan Tanah Lunak pada Timbunan menggunakan Geotekstil

Sumber: Gourc, 2003

Gambar 2.5 Perkuatan Tanah Lunak pada Timbunan dengan Vertical Drain

Sumber: Gourc, 2003

Gambar 2.6 Perkuatan Tanah Lunak dengan Menggunakan Stone Mattress

Sumber: Gourc, 2003

Gambar 2.7 Perkuatan Tanah Lunak menggunakan Pile

Sumber: Gourc, 2003

Metode perbaikan tanah yang cukup populer digunakan adalah dengan menggunakan PVD (Prefabricated Vertical Drain), di mana perkuatan tanah dilakukan dengan cara mempercepat penurunan dari tanah akibat beban. Dengan menggunakan PVD, maka penurunan konsolidasi yang ingin dicapai dapat diperoleh dengna waktu yang lebih singkat. Pekerjaan PVD ini ada juga yang dikerjakan dengan pekerjaan vacuum preloading yang digunakan sebagai media untuk mengalirkan air ke permukaan atau ke horizontal drain yang disambungkan dengan masing-masing PVD dan pada akhirnya ke penampungan air. Sistem vacuum preloading menggunakan tekanan vacuum untuk menekan tanah hingga menjadi pada dengan menghisap air yang ada di dalam tanah. Pekerjaan vacuum ini ada juga yang menggunakan beban tambahan berupa beban timbunan tanah maupun beban tambahan air yang dikeluarkan melalui sistem vacuum itu.

2.5 Desain PVD

PVD berperan besar dalam proses konsolidasi. Dengan menggunakan PVD, maka proses konsolidasi dapat berjalan lebih cepat. Peran PVD dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.8 Modifikasi Jarak Tempuh Air dengan Keberadaan PVD

Sumber: Gouw, 2010

Terlihat bahwa dengan memanfaatkan PVD, proses konsolidasi berjalan lebih cepat. Ada dua faktor yang terlibat di dalamnya:

1. Jarak tempuh air, dengan menggunakan PVD, jarak tempuh air berkurang dan tegangan air pori berlebih dapat terdisipasi dengan cepat.

2. Arah aliran air. Gambar 2.8 menunjukkan bahwa air mengalir secara horizontal. Pada umumnya, nilai koefisien konsolidasi untuk aliran horizontal () mempunyai nilai lebih besar daripada koefisien konsolidasi untuk aliran vertikal (). Semakin besar koefisien konsolidasi, semakin cepat konsolidasi terjadi.

Karena itu, dalam mendesain PVD, faktor jarak dan koefisien konsolidasi menggunakan nilai arah horizontal. Salah satu cara yang umum digunakan adalah metode Baron (Baron’s Equation):

Di mana:

= Waktu Konsolidasi (s)