Upload
trinhnhan
View
216
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
75
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengumpulan Data
Sekayan – Kalimantan Timur bagian utara merupakan daerah yang
memiliki tanah dasar lunak lempung kelanauan. Ketebalan tanah lunaknya dapat
mencapai 15 m dari permukaan tanah dengan nilai N-SPT 0 – 7, sehingga daya
dukung tanah dasarnya rendah. Lokasi ini akan digunakan sebagai lokasi
penambangan batu bara dengan luas tanah sebesar 23.646 hektar. Penelitian ini
hanya akan menganalisa aplikasi timbunan pada proyek ini yang digunakan
sebagai akses jalan dengan beban lalu lintas sebesar 40 kN/m2. Desain timbunan
akan dianalisa dengan material EPS geofoam dan juga material tanah, kemudian
akan dibandingkan hasil stabilitas dan penurunan yang dihasilkan dari kedua
desain tersebut.
a. Data Tanah Dasar
Pada proyek ini data tanah yang didapatkan berupa data borelog, SPT,
dan data dari laboratorium. Pada Gambar 4.1 dapat dilihat profil tanah dasar
pada 2 titik borehole yang akan ditinjau yang diperoleh dari hasil
pengelompokan tanah sesuai klasifikasi tanah. Hasil investigasi data tanah
dasar dari hasil uji SPT dapat dilihat secara lengkap pada Lampiran 1.
76
0,00
10,00
20,00
30,00
BH-04
LEMPUNG KELANAUAN
PASIR KELANAUAN
LANAU KELEMPUNGAN
N - VALUE5 10 150
Gambar 4.1 Profil Tanah Berdasarkan Data Borelog dan SPT
b. Data Tanah Timbunan
Tinggi timbunan yang digunakan dalam penelitian ini adalah setinggi 4 m
dengan data tanah timbunan sebagai berikut :
Tabel 4.1 Data Tanah Timbunan
Parameter Nilai
Berat jenis kering (γd) 17 kN/m3
Berat jenis basah (γsat) 18 kN/m3
Kohesi (c) 10 kN/m2
Sudut geser (φ) 30°
Modulus elastisitas (E) 50000 kPa
Poisson rasio (υ) 0,3
Beban lalu lintas (σlalu lintas) 40 kN/m2
77
c. Data Geofoam
Properti EPS geofoam yang digunakan dalam penelitian ini berdasarkan
ASTM D6817.
Tabel 4.2 Properti EPS Geofoam berdasarkan ASTM D6817
Properti Tipe
EPS19 EPS22 EPS29 EPS39
Densitas Blok (kg/m3) 18,4 21,5 28,8 38,4
Tegangan Elastis Batas (kPa) 40 50 75 103
Modulus Young (MPa) 4 5 7,5 10,3
(www.geofoam.com)
1,5 m
2,5 m0,8 m
Gambar 4.2 Dimensi EPS Geofoam
4.2 Hasil Pengolahan Data
Data tanah dasar proyek Sekayan yang didapatkan dari laboratorium tidak
cukup menunjang untuk digunakan pada analisa stabilitas timbunan. Sehingga
nilai berat jenis (γs), kuat geser undrained (cu), sudut geser (φ), modulus
elastisitas (Es) dan permeabilitas tanah (kv) didapatkan melalui korelasi
menggunakan nilai N-SPT tanah dasar pada Tabel 2.9 – 2.10 dan pada Gambar
2.27. Parameter-parameter yang didapatkan berupa parameter tanah dalam
keadaan undrained. Dari data borelog dan SPT yang ada, tanah dasar
dikelompokan menjadi beberapa lapisan berdasarkan klasifikasi tanah (tipe tanah
78
dan nilai N-SPT) sehingga analisa tanah dasar lebih mudah dilakukan
menggunakan Plaxis Versi 8.2.
Tabel 4.3 Data Korelasi Tanah Dasar Proyek Sekayan – Kalimatan Utara
No Bore hole
MAT (m)
Kedalaman Tanah
(m)
Klasifikasi Tanah
N-SPT
γ (kN/m3)
cu (kPa)
φ (°)
Es (KPa)
kv (m/s)
1 BH-04 -3,20
0,00 - (-7,50) Lempung Kelanauan 3 15 21 0 5500 5,00E-08
(-7,50) - (-10,50) Pasir Kelanauan 2 12 0 20 7000 9,00E-05
(-10,50) - (-15,00) Pasir Kelempungan 7 13 0 26 11000 6,00E-06
(-15,00) - (-22,50) Lempung Kelanauan 7 17 49 0 16000 7,00E-08
(-22,50) - (-27,00) Lanau Kelempungan 8 17 56 0 17000 5,00E-07
2 BH-05 -0,20
0,00 - (-7,50) Lempung Kelanauan 1 14 5 0 1500 6,00E-08
(-7,50) - (-15,00) Lempung Kelanauan 2 15 14 0 3000 5,50E-08
(-15,00) - (-18,00) Pasir Kelanauan 15 14 0 30 20000 3,00E-05
(-18,00) - (-30,00) Lempung Kelanauan 10 17 70 0 19000 1,00E-09
4.2.1 Stabilitas Timbunan
Elev.
± 0.00
+ 4.00
1 : 1
8 m16 m
TIMBUNAN TANAH
Gambar 4.3 Geometri Timbunan Material Tanah
Geometri timbunan material tanah merupakan geometri timbunan yang
direncanakan proyek ini. Timbunan tanah akan diaplikasikan secara bertahap dan
dilanjutkan dengan pemadatan tanah sampai tanah berada dalam kadar air
optimum.
79
Elev.
± 0,00
+ 4,00
1 : 1
8 m16 m
+ 3,50+ 3,20
PELAT BETON
TIMBUNAN TANAH
EPS GEOFOAM
TIMBUNAN TANAH
Gambar 4.4 Geometri Timbunan Tipe I Material EPS Geofoam
Untuk timbunan tipe I material EPS geofoam, geometri timbunan
disamakan dengan timbunan material tanah. Hanya saja material tanah sebagian
besar diganti dengan penggunaan material EPS geofoam. Di lapisan atas EPS
geofoam diberikan pelat beton setebal 30 mm agar penyebaran beban pada
struktur timbunan lebih merata. Diatas pelat beton terdapat lapisan tanah setebal
50 mm sebagai konstruksi jalan.
Elev.
± 0,00
+ 4,00
1 : 1
8 m16 m
+ 3,50+ 3,20
- 1,60
PELAT BETON
TIMBUNAN TANAH
EPS GEOFOAM
TIMBUNAN TANAH
Gambar 4.5 Geometri Timbunan Tipe II Material EPS Geofoam
Pada timbunan tipe II material EPS geofoam, tanah dasar digali sedalam
1,6 m. EPS geofoam kemudian diaplikasikan pada bagian galian tersebut. Desain
ini dilakukan untuk mengetahui efek gaya angkat air dan translasi akibat air
terhadap EPS geofoam ketika ditanam di dalam tanah.
80
a. Daya Dukung Tanah Dasar
Perhitungan daya dukung tanah dasar menggunakan persaman 2.9.
Nilai faktor daya dukung dapat dilihat dari tabel 4.2 sesuai dengan properti
timbunan. Daya dukung tanah dasar tergantung sekali dengan kekuatan
tanah dasar. Tanah lunak mempunyai properti c, φ dan E yang rendah
sehingga memiliki daya dukung tanah yang rendah. Dengan daya dukung
tanah yang rendah tanah lunak tidak dapat menopang beban kerja yang
tinggi.
Contoh perhitungan daya dukung tanah dasar untuk timbunan material
tanah pada titik BH-04 adalah sebagai berikut :
Data : γtanah timbunan = 17 kN/m3
Htimbunan = 4 m
σlalu lintas = 40 kN/m2
su = 21 kPa
Df = 0 m
Nc = 5,14
Nq = 1
Penyelesaian :
2
t
ahtantimbunan
m/kN68
4.17H.
=
=γ=σ=σ
2
timbunanasintllalu
na
m/kN108
6840
q
=
+=
σ+σ=σ=
81
2
cuu
m/kN94,107
14,5.21N.sq
=
==
9994,0108
94,107qqFK
a
u
=
=
=
Perhitungan manual stabilitas terhadap daya dukung tanah dasar untuk
analisa timbunan selengkapnya akan dilampirkan pada Lampiran 2.
• BH-04
Tabel 4.4 Hasil Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah Pada
Titik BH-04
No. Material Timbunan qu (kN/m2)
qa (kN/m2) FK
1 Tanah 107,94 108 0,9994 2 Tipe I EPS Geofoam 107,94 58,9 1,8326 3 Tipe II EPS Geofoam 128,74 60,5 2,1279
• BH-05
Tabel 4.5 Hasil Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah Pada
Titik BH-05
No. Material Timbunan qu (kN/m2)
qa (kN/m2) FK
1 Tanah 25,7 108 0,238 2 Tipe I EPS Geofoam 25,7 58,9 0,436 3 Tipe II EPS Geofoam 46,5 60,5 0,769
82
b. Stabilitas Geser Talud
Perhitungan stabilitas geser talud timbunan menggunakan persamaan
2.11 untuk mendapatkan tekanan aktif tanah timbunan dan persamaan 2.12
untuk mendapatkan friksi internal yang dihasilkan oleh tanah dasar.
Stabilitas internal adalah kestabilan tanah timbunan untuk tidak tergeser
akibat tekanan aktif yang dihasilkan timbunan itu sendiri. Gaya friksi yang
menahan keruntuhan tersebut berasal dari friksi antara tanah timbunan
dengan tanah dasar. Apabila friksi tersebut tidak mampu untuk menahan
stabilitas internal, maka diperlukan lapisan perkuatan untuk menambahkan
friksi pada lapisan dasar timbunan.
Contoh perhitungan stabilitas geser talud untuk timbunan material
tanah pada titik BH-04 adalah sebagai berikut :
Data : γtanah timbunan = 17 kN/m3
Htimbunan = 4 m
φtimbunan = 30°
c tanah timbunan = 10 kN/m2
cu tanah dasar = 21 kN/m2
nH = 4 m
Beban lalu lintas = 40 kN/m2
Penyelesaian :
3333,02
3045tan
245tanK
2
2a
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ °
−°=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ φ
−°=
83
( ) ( )
m/kN4711,52
4.40.3333,04.3333,0.10.24.17.3333,0.21
H.P.KH.K.c.2H.K.21E
2
aa2
taa
=
+−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
Δ+−γ=
2
uernalint
m/kN84
4.21nH.cF
=
==
6001,14711,5284
EF
FKa
ernalint
=
=
=
Perhitungan manual stabilitas geser talud untuk analisa timbunan
selengkapnya akan dilampirkan pada Lampiran 3.
• BH-04
Tabel 4.6 Hasil Stabilitas Geser Talud Pada Titik BH-04
No. Material Timbunan Ea (kN/m) Finternal (kN/m) FK
1 Tanah 52,4711 84 1,6001
2 Tipe I EPS Geofoam -104,6297 – TIDAK
RUNTUH
3 Tipe II EPS Geofoam -104,6297 – TIDAK
RUNTUH
84
• BH-05
Tabel 4.7 Hasil Stabilitas Geser Talud Pada Titik BH-05
No. Material Timbunan Ea (kN/m) Finternal
(kN/m) Tinternal (kN/m)
FK Tanpa
Perkuatan Dengan
Perkuatan 1 Tanah 52,4711 20 100,55 0,3812 1,9163
2 Tipe I EPS Geofoam -104,6297 – – TIDAK RUNTUH
3 Tipe II EPS Geofoam -104,6297 – – TIDAK RUNTUH
c. Overall Stability
Perhitungan overall stability timbunan dilakukan menggunakan Plaxis
Versi 8.2. Perhitungan menggunakan Plaxis Versi 8.2 akan menghasilkan
pola keruntuhan yang akan terjadi struktur timbunan tersebut.
Permodelan perilaku material tidak terdrainase tanah dasar yang
digunakan pada perhitungan overall stability struktur timbunan adalah
dengan Metode B sebagai berikut :
Tipe perilaku material : tidak terdrainase
Parameter kekuatan : c = cu, φ = 0, ψ = 0
Parameter kekakuan : E50’, υ’
Perhitungan manual stabilitas overall stability untuk analisa timbunan
selengkapnya akan dilampirkan pada Lampiran 4.
85
• BH-04
Tabel 4.8 Hasil Overall Stability Timbunan Pada Titik BH-04
No. Material Timbunan
FK Tanpa
Lapisan Perkuatan
Dengan Lapisan
Perkuatan 1 Tanah 1,1464 1,4083
2 Tipe I EPS Geofoam Model Mohr Coulomb 3,5947 –
3 Tipe I EPS Geofoam Model Linear Elastic 3,5879 –
4 Tipe II EPS Geofoam 3,5940 –
• BH-05
Tabel 4.9 Hasil Overall Stability Timbunan Pada Titik BH-05
No. Material Timbunan
FK Tanpa
Lapisan Perkuatan
Dengan Lapisan
Perkuatan 1 Tanah RUNTUH RUNTUH
2 Tipe I EPS Geofoam Model Mohr Coulomb RUNTUH 1,1628
3 Tipe I EPS Geofoam Model Linear Elastic RUNTUH 1,1635
4 Tipe II EPS Geofoam 3,5204 3,5183
Kuat tarik geotekstil yang digunakan untuk meningkatkan stabilitas
struktur timbunan adalah 200 kN/m. Kuat tarik geotekstil kurang dari 200
kN/m tidak mampu untuk menahan keruntuhan yang terjadi pada struktur
timbunan pada titik BH-05.
86
d. Hydrostatic Uplift
Perhitungan hydrostatic uplift menggunakan persamaan 2.34 untuk
mendapatkan beban minimum yang diperlukan untuk menahan gaya angkat
air terhadap EPS geofoam dengan faktor keamanan minimum 1,2 pada
kondisi dimana permukaan air hanya pada 1 sisi saja. Akibat beban EPS
geofoam yang ringan EPS geofoam dapat terangkat akibat gaya angkat air,
sehingga beban kerja diatas EPS geofoam harus lebih besar dibandingkan
beban minimum yang diperlukan untuk menahan gaya angkat air.
Contoh perhitungan hydrostatic uplift untuk timbunan tipe I material
EPS Geofoam pada titik BH-04 adalah sebagai berikut :
Data : γair = 10 kN/m3
γEPS = 0,288 kN/m3
Htimbunan EPS = 3,2 m
latas = 9,5 m
lbawah/B = 14 m
hmuka air = 1,47 m
Stotal = 0,3475 m
γbeton = 24 kN/m3
tbeton = 0,3 m
γtanah = 17 kN/m3
Htanah = 0,5 m
87
Penyelesaian :
( )
( )
m/kN8288,10
288,0.2
145,92,3
.2
HW dbawahatas
EPS
=
+=
γ+
=ll
( ) ( )
( ) ( )
m/N5171,16
10.3475,047,111.3475,047,1.
21
.Sh.svsh.Sh.
21W airtotaltotalair
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ++=
γ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ++=
( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ]
( ) ( )m/kN60,125
8.5,0.178.3,0.24
.H.t.Wm/kN3266,125
5171,168288,1014.3475,047,1.10.21.2,1
WWB.Sh..21.2,1O
ttbbpenahan
airEPSwtotalairREQ
=+=
γ+γ==
+−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +=
+−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +γ=
ll
Oreq < Wpenahan OK
Perhitungan manual hydrostatic uplift untuk analisa timbunan
material EPS geofoam selengkapnya akan dilampirkan pada Lampiran 5.
• BH-04
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Hydrostatic Uplift Pada Timbunan
EPS Geofoam Pada Titik BH-04
No. Material Timbunan Wpenahan (kN/m)
Oreq (kN/m)
MAT*(m) FK
1 Tipe I EPS Geofoam 125,6 125,3266 1,47 1,2 2 Tipe II EPS Geofoam 125,6 124,9764 0,02 1,2
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II material EPS geofoam berada di bawah permukaan
tanah)
88
• BH-05
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Hydrostatic Uplift Pada Timbunan
EPS Geofoam Pada Titik BH-05
No. Material Timbunan Wpenahan (kN/m)
Oreq (kN/m) MAT* FK
1 Tipe I EPS Geofoam 125,6 125,3457 0,98 1,2 2 Tipe II EPS Geofoam 125,6 125,5132 -0,46 1,2
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II material EPS geofoam berada di bawah permukaan
tanah)
e. Translasi akibat air
Perhitungan translasi akibat air pada timbunan EPS geofoam
menggunakan persamaan 2.37 untuk menghitung beban minimum yang
diperlukan untuk menahan terjadinya translasi akibat dorongan air dengan
faktor keamanan minimum 1,2. Seperti halnya gaya angkat air, EPS geofoam
pun akan cenderung mengalami pergeseran akibat gaya dorong air karena
beban EPS geofoam yang ringan. Sehingga diperlukan beban kerja diatas
EPS geofoam yang lebih besar dibandingkan dengan beban minimum yang
diperlukan untuk menahan gaya dorong air.
Contoh perhitungan translasi akibat air untuk timbunan tipe I material
EPS Geofoam pada titik BH-04 adalah sebagai berikut :
Data : γair = 10 kN/m3
hmuka air = 1,32 m
Stotal = 0,3475 m
89
WEPS = 10,8228 kN/m
Wair = 13,9033 kN/m
δ = 27° (antarmuka antara geofoam dengan semua jenis
tanah)
Penyelesaian :
( )( )( )( )
( )( )( )( )
m/kN7390,124
9033,138288,1014.10.3475,032,121
27tan
3475,032,1.1021.2,1
WWB..Sh21
tan
Sh.21.2,1
O
2
airEPSairtotal
2totalair
REQ
=
−−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ++
+=
−−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ γ++
δ
+γ=
Oreq < Wpenahan OK
Perhitungan manual translasi akibat air untuk analisa timbunan
material EPS geofoam selengkapnya akan dilampirkan pada Lampiran 6.
• BH-04
Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Translasi Akibat Air Pada Timbunan
EPS Geofoam Pada Titik BH-04
No. Material Timbunan Wpenahan (kN/m)
Oreq (kN/m)
MAT*(m) FK
1 Tipe I EPS Geofoam 125,6 124,7390 1,32 1,2 2 Tipe II EPS Geofoam 125,6 124,5664 1,39 1,2
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II material EPS geofoam berada di bawah permukaan
tanah)
90
• BH-05
Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Translasi Akibat Air Pada Timbunan
EPS Geofoam Pada Titik BH-05
No. Material Timbunan Wpenahan (kN/m)
Oreq (kN/m) MAT* FK
1 Tipe I EPS Geofoam 125,6 124,7659 0,83 1,2 2 Tipe II EPS Geofoam 125,6 125,9313 0,01 1,2
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II material EPS geofoam berada di bawah permukaan
tanah)
Dengan menggunakan nilai faktor keamanan yang sama, yaitu 1,2,
permukaan air maksimum pada perhitungan hydrostatic uplift lebih tinggi
dibandingkan pada perhitungan translasi akibat air pada timbunan tipe I
material EPS geofoam. Namun sebaliknya terjadi pada timbunan tipe II
material EPS geofoam, permukaan air maksimum pada perhitungan translasi
akibat air lebih tinggi.
Pada tabel 4.14 dan 4.15 dapat dilihat perbandingan permukaan air
maksimum yang dihasilkan pada perhitungan hydrostatic uplift serta
translasi akibat air dengan faktor keamanan 1,2.
91
• BH-04
Tabel 4.14 Permukaan Air Maksimum Perhitungan Hydrostatic
Uplift dengan Perhitungan Translasi Akibat Air dengan
Faktor Keamanan 1,2 Pada Titik BH-04
No. Material Timbunan MAT* (m)
Hydrostatic Uplift
Translasi akibat air
1 Tipe I EPS Geofoam 1,47 1,32 2 Tipe II EPS Geofoam 0,02 1,39
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II material EPS geofoam berada di bawah permukaan
tanah)
• BH-05
Tabel 4.15 Permukaan Air Maksimum Perhitungan Hydrostatic
Uplift dengan Perhitungan Translasi Akibat Air dengan
Faktor Keamanan 1,2 Pada Titik BH-05
No. Material Timbunan MAT* (m)
Hydrostatic Uplift
Translasi akibat air
1 Tipe I EPS Geofoam 0,98 0,83 2 Tipe II EPS Geofoam -0,46 0,01
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II material EPS geofoam berada di bawah permukaan
tanah)
Pada tabel 4.16 dan 4.17 dapat dilihat faktor keamanan yang dihasilkan
apabila permukaan air maksimum pada perhitungan hydrostatic uplift
dimasukan di dalam perhitungan translasi akibat air.
92
• BH-04
Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Translasi Akibat Air Pada Timbunan
EPS Geofoam Pada Titik BH-04
No. Material Timbunan Wpenahan (kN/m)
Oreq (kN/m)
MAT* (m) FK
1 Tipe I EPS Geofoam 125,6 125,5107 1.47 0,71 2 Tipe II EPS Geofoam 125,6 125,3015 0,02 6,67
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II EPS geofoam berada di bawah permukaan tanah)
• BH-05
Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Translasi Akibat Air Pada Timbunan
EPS Geofoam Pada Titik BH-05
No. Material Timbunan Wpenahan (kN/m)
Oreq (kN/m)
MAT* (m) FK
1 Tipe I EPS Geofoam 125,6 125,5336 0,98 0,71 2 Tipe II EPS Geofoam 125,6 125,4698 -0,46 2,90
* Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar
timbunan tipe II EPS geofoam berada di bawah permukaan tanah)
4.2.2 Penurunan Tanah (Ground Settlement)
a. Perhitungan Penurunan Tanah Secara Manual
Perhitungan penurunan tanah dasar pada proyek ini menggunakan
persamaan 2.44. Persamaan ini digunakan karena data tanah dasar yang
didapat dari laboratorium tidak menunjang untuk menggunakan persamaan
2.41. Sehingga dilakukan korelasi parameter tanah untuk mendapatkan nilai
mv dengan menggunakan korelasi pada Tabel 2.11 – 2.12.
93
Perhitungan penurunan tanah dasar dilakukan dengan membagi setiap
lapisan tanah dasar setebal 2 m.
• Penurunan Tanah Timbunan Material Tanah
Contoh perhitungan penurunan pada timbunan material tanah pada
titik BH-04 di lapisan pertama :
Data : Δσ z=0m = 108 kN/m2
Δσ z=2m = 105,84 kN/m2
mv = 0,0004 m2/kN
H = 2 m
Penyelesaian :
m3000,0108.2.0004,0
.H.mS vm0z c
==
σΔ==
m2940,084,105.2.0004,0
.H.mS vm2z c
==
σΔ==
m0792,02
0784,00800,02
S SS 2mz c0mz c
c
=
+=
+= ==
Stotal = 0,3798 m
Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Penurunan Secara Manual Pada
Timbunan Material Tanah
No. Borehole Stotal (m)
1 BH-04 0,5143 2 BH-05 1,5364
94
• Penurunan Tanah Timbunan Tipe I Material EPS Geofoam
Contoh perhitungan penurunan pada timbunan tipe I material
geofoam pada titik BH-04 di lapisan pertama :
Data : Δσ z=0m = 58,9000 kN/m2
Δσ z=2m = 57,7220 kN/m2
mv = 0,0004 m2/kN
H = 2 m
Penyelesaian :
m0436,09,58.2.0004,0
.H.mS vm0z c
==
σΔ==
m0428,07220,57.2.0004,0
.H.mS vm2z c
==
σΔ==
m0432,02
0428,00436,02
S SS 2mz c0mz c
c
=
+=
+= ==
Stotal = 0,2071 m
Tabel 4.19 Hasil Perhitungan Penurunan Secara Manual Pada
Timbunan Tipe I Material EPS Geofoam
No. Borehole Stotal (m)
1 BH-04 0,3475 2 BH-05 0,8378
95
• Penurunan Tanah Timbunan Tipe II Material EPS Geofoam
Contoh perhitungan penurunan pada timbunan tipe II material geofoam
pada titik BH-04 di lapisan pertama :
Data : Δσ z=0m = 60,5000 kN/m2
Δσ z=2m = 59,2900 kN/m2
mv = 0,0004 m2/kN
H = 2 m
Penyelesaian :
m0448,05,60.2.0004,0
.H.mS vm0z c
==
σΔ==
m0439,02900,59.9,5.0004,0
.H.mS vm2z c
==
σΔ==
m0444,0,02
0439,00448,02
S SS 2mz c0mz c
c
+=
+= ==
Stotal = 0,1820 m
Tabel 4.20 Hasil Perhitungan Penurunan Secara Manual Pada
Timbunan Tipe II Material EPS Geofoam
No. Borehole Stotal (m)
1 BH-04 0,2749 2 BH-05 0,7632
Perhitungan manual penurunan untuk analisa timbunan
selengkapnya akan dilampirkan pada Lampiran 7.
96
b. Perhitungan Penurunan Tanah dengan Plaxis Versi 8.2
Perhitungan penurunan tanah dianalisa juga dengan menggunakan
Plaxis versi 8.2 untuk membandingkan hasil yang didapatkan dari
perhitungan konsolidasi manual yang sudah dianalisa. Pada perhitungan
penurunan menggunakan Plaxis versi 8.2 terdapat 2 titik yang akan ditinjau,
yaitu titik A dan B. Titik A berada pada puncak timbunan dan titik B berada
di titik tengah lapisan tanah dasar.
A
B
TIMBUNAN
Gambar 4.6 Posisi Titik Tinjau Pada Analisa Penurunan Konsolidasi
di Plaxis versi 8.2
97
Berikut ini adalah tabel hasil penurunan maksimum yang dialami oleh
masing – masing titik yang ditinjau.
Tabel 4.21 Perbandingan Penurunan Antara Timbunan Material
Tanah dan Timbunan Material EPS Geofoam dengan
Plaxis versi 8.2
No. Borehole Titik Tanah (m)
Tipe I EPS Geofoam
(m)
Tipe II EPS Geofoam
(m)
1 BH-04 A 0,3600 0,0736 0,0270 B 0,0388 0,0128 0,0012
2 BH-05 A RUNTUH 0,2990 0,0911 B 0,0384 0,0037
4.3 Pembahasan Hasil
Perbandingan hasil stabilitas dan penurunan timbunan material tanah
dengan material EPS geofoam dapat dilihat dalam tabel dan grafik berikut ini :
Tabel 4.22 Perbandingan Hasil Stabilitas Timbunan Pada Titik BH-04
Kriteria Tanah Tipe I EPS Geofoam Tipe II EPS Geofoam Daya Dukung Tanah Dasar FK = 0,9994 FK = 1,8326 FK = 2,1279
Stabilitas Geser Talud FK = 1,6001 TIDAK RUNTUH TIDAK RUNTUH
Overall Stability FK = 1,4083*
Tipe I Model Mohr Coulomb FK = 3,5860
FK = 3,5940 Tipe I Model Linear Elastic FK = 3,5879
Hydrostatic Uplift
MAT = 1,32 m FK = 1,2 MAT = 0,02 m** FK = 1,2
Translasi Akibat Air MAT = 1,32 m FK = 0,71 MAT = 0,02 m** FK = 6,67
* Menggunakan perkuatan geotekstil
** Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar timbunan tipe II
EPS geofoam berada di bawah permukaan tanah)
98
Tabel 4.23 Perbandingan Hasil Stabilitas Timbunan BH-05
Kriteria Tanah Geofoam Tipe I Geofoam Tipe II Daya Dukung Tanah Dasar FK = 0,2380 FK = 0,4363 FK = 0,7686
Stabilitas Geser Talud FK = 1,9163* TIDAK RUNTUH TIDAK RUNTUH
Overall Stability RUNTUH*
Tipe I Model Mohr Coulomb FK = 1,1628*
FK = 3,5204 Tipe I Model Linear Elastic FK = 1,1635*
Hydrostatic Uplift
MAT = 0,83 m FK = 1,2 MAT = -0,46 m** FK = 1,2
Translasi Akibat Air MAT = 0,83 m FK = 0,71 MAT = -0,46 m** FK = 2,90
* Menggunakan perkuatan geotekstil
** Permukaan air maksimum dihitung dari permukaan tanah (Dasar timbunan tipe II
EPS geofoam berada di bawah permukaan tanah)
4.3.1 Stabilitas Timbunan
a. Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah Dasar
Berdasarkan Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa faktor keamanan dari
stabilitas daya dukung yang dihasilkan oleh timbunan material EPS geofoam
lebih tinggi dibandingkan dengan timbunan material tanah. Hal tersebut
disebabkan oleh kondisi bahwa stabilitas daya dukung tanah dasar
dipengaruhi selain dipengaruhi oleh kekuatan tanah dasar juga beban
timbunan yang bekerja pada tanah dasar tersebut. Dengan timbunan material
tanah beban timbunan yang bekerja pada tanah dasar lebih besar
dibandingkan dengan timbunan material EPS geofoam, sehingga diperoleh
faktor keamanan yang lebih kecil. Pada titik BH-05, properti tanah dasarnya
tidak sebaik properti tanah dasar pada titik BH-04. Untuk timbunan tipe II
material EPS geofoam, peletakan dasar EPS geofoam di bawah permukaan
tanah meningkatkan daya dukung tanah dasar.
99
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Stabilitas Terhadap
Daya Dukung Tanah Dasar
b. Stabilitas Geser Talud
Gambar 4.8 merupakan perbandingan angka keamanan yang
dihasilkan oleh stabilitas geser talud tanpa aplikasi material geotekstil.
Beban tanah timbunan dan beban luar yang besar akan menghasilkan
tekanan lateral aktif yang besar, sehingga mampu untuk menghasilkan
keruntuhan internal pada timbunan.
Pada struktur timbunan material EPS geofoam di kedua titik, tekanan
lateral yang dihasilkan oleh beban timbunan dan beban luar adalah negatif.
Sehingga dapat dinyatakan bahwa tidak terjadi tekanan aktif yang bagian
talud timbunan yang dapat menyebabkan keruntuhan.
100
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Stabilitas Geser
Talud
c. Overall Stabiliy
Pada Gambar 4.9, titik BH-04 merupakan perbandingan angka
keamanan overall stability tanpa aplikasi material geotekstil. Dapat dilihat
bahwa pada timbunan material tanah titik BH-04 memerlukan perkuatan
untuk meningkatkan angka keamanan struktur timbunan.
Sedangkan pada titik BH-05 merupakan perbandingan angka
keamanan overall stability dengan aplikasi material geotekstil. Kuat tarik
material geotekstil yang diaplikasikan adalah 200 kN/m. Dapat dilihat bahwa
struktur timbunan tipe I material EPS geofoam titik BH-05 masih belum
mencapai angka keamanan minimum yaitu 1,3. Sehingga perlu ditingkatkan
kuat tarik geotekstil atau menggunakan aplikasi perkuatan lainnya untuk
meningkatkan angka keamanan struktur timbunan.
101
Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Overall Stability
d. Hydrostatic Uplift dan Translasi Akibat Air
Gambar 4.10 dan 4.111 merupakan grafik faktor keamanan translasi
akibat air yang dibandingkan dengan faktor keamanan terhadap hydrostatic
uplift, yaitu 1,2. Berdasarkan Gambar 4.10 dan 4.11 dapat dilihat bahwa
penurunan posisi dasar EPS geofoam pada timbunan material EPS geofoam
tipe II dapat meningkatkan faktor keamanan terhadap translasi akibat air.
Peningkatan ketahanan terhadap gaya lateral air dibantu oleh tekanan pasif
tanah yang bekerja pada dinding EPS geofoam yang berada di dalam tanah
dasar.
Pada timbunan material EPS geofoam tipe I, faktor keamanan terhadap
hydrostatic uplift lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena EPS geofoam tidak
berada di dalam tanah dasar sehingga efek gaya angkat air semakin kecil.
102
Namun ketahanan terhadap translasi akibat air menurun karena tidak ada
tekanan pasif tanah yang menahan gaya lateral air tersebut.
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Hydrostatic Uplift
dengan Translasi Akibat Air Pada Titik BH-04
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Hydrostatic Uplift
dengan Translasi Akibat Air Pada Titik BH-05
103
Permukaan air maksimum yang digunakan pada Gambar 4.12 adalah
permukaan air maksimum yang mampu di tahan oleh kedua gaya yaitu
hydrostatic uplift serta translasi akibat air. Berdasarkan Gambar 4.10 dan 4.11
dapat dilihat bahwa penurunan posisi dasar EPS geofoam sehingga berada pada
bawah permukaan tanah tidak menyebabkan peningkatan stabilitas terhadap
hydrostatic uplift maupun terhadap translasi akibat air dibandingkan dengan
penempatan EPS geofoam pada permukaan tanah. Sebaliknya, penurunan posisi
ini menyebabkan tinggi permukaan air maksimum yang diperbolehkan sedikit
lebih rendah jika dibandingkan dengan kondisi EPS geofoam yang diletakan
dipermukaan tanah dasar.
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Permukaan Air Maksimum
104
4.3.2 Penurunan Tanah (Ground Settlement)
a. Perhitungan Penurunan Tanah Secara Manual
Berdasarkan Gambar 4.13 dapat dilihat bahwa penurunan yang
dihasilkan oleh timbunan material tanah lebih besar dibandingkan dengan
timbunan material EPS geofoam. Faktor yang mempengaruhi penurunan
pada tanah dasar adalah beban yang bekerja pada tanah dasar dan koefisien
kompresibilitas volume tanah dasar. Beban kerja pada timbunan material
EPS geofoam jauh lebih ringan dibandingkan dengan timbunan material
tanah. Dengan menggantikan sebagian besar porsi tanah dengan EPS
geofoam, beban kerja berkurang sekitar 50 %.
Properti tanah pada titik BH-05 memiliki koefisien kompresibilitas
volume yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanah pada titik BH-04,
sehingga faktor kemampatannya lebih tinggi dan menghasilkan penurunan
yang lebih besar. Dengan mengaplikasikan EPS geofoam dibawah
permukaan tanah, tebal tanah yang terkonsolidasi menjadi berkurang dan
besar penurunan konsolidasi pun mengecil. Ini menyebabkan besar
penurunan yang terjadi pada timbunan tipe II material EPS geofoam lebih
kecil dibandingkan dengan timbunan tipe I material EPS geofoam.
105
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Besar Penurunan Konsolidasi Tanah
Dasar dengan Perhitungan Manual
b. Perhitungan Penurunan Tanah dengan Plaxis Versi 8.2
Permodelan perilaku material tidak terdrainase tanah dasar yang
digunakan pada perhitungan penurunan tanah pada struktur timbunan adalah
dengan Metode B sebagai berikut :
Tipe perilaku material : tidak terdrainase
Parameter kekuatan : c = cu, φ = 0, ψ = 0
Parameter kekakuan : E50’, υ’
Berikut ini adalah besar penurunan yang dihasilkan pada perhitungan
penurunan menggunakan Plaxis versi 8.2 :
106
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Besar Penurunan Pada Titik A
Menggunakan Plaxis
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Besar Penurunan Pada Titik B
Menggunakan Plaxis
107
Berdasarkan Gambar 4.14 – 4.15 yang dihasilkan dari hasil analisa
penurunan menggunakan Plaxis versi 8.2, didapatkan bahwa penurunan yang
terjadi pada puncak timbunan, yaitu pada titik A, lebih besar terjadi pada
timbunan material tanah dibandingkan dengan timbunan material EPS
geofoam. Begitu pula yang terjadi pada penurunan di titik tengah lapisan
tanah dasar, yaitu titik B. Analisa penurunan pada timbunan material tanah
di titik BH-05 tidak dapat dikeluarkan karena timbunan sudah mengalami
keruntuhan pada saat tahap pembebanan.
c. Deformasi Material Timbunan
Besar deformasi yang terjadi pada masing-masing material timbunan
akan disajikan dalam bentuk grafik tegangan-regangan pada Gambar 4.16
dan 4.17 serta diuraikan dalam Tabel 4.24 sebagai berikut :
Gambar 4.16 Grafik Tegangan – Regangan Tanah
40
0.08
108
Gambar 4.17 Grafik Tegangan – Regangan EPS Geofoam (EPS 29)
Tabel 4.24 Perbandingan Deformasi antara Timbunan Material Tanah
dengan Timbunan Material EPS Geofoam
Properti Tanah Tipe I EPS Geofoam
Tipe II EPS Geofoam
Tinggi timbunan (m) 4,0 3,2 4,8 Beban lalu lintas (kN/m2) 40 Beban mati (kN/m2) 15,7
Deformasi (m)
Beban hidup 0,0032 0,0171 0,0256
Beban mati 0,0067 0,0100
Deformasi Total (m) 0,0032 0,0238 0,0356
Berdasarkan Gambar 4.16 dan 4.17 serta uraian dalam Tabel 4.24, dapat
dilihat bahwa deformasi yang terjadi pada timbunan material tanah lebih kecil
dibandingkan timbunan material EPS geofoam. Material tanah memiliki nilai
modulus elastisitas yang lebih besar dibandingkan dengan material EPS
15.7
0.2093 0.5333
109
geofoam. Oleh sebab itu akan menghasilkan regangan yang lebih besar dengan
beban yang.
Dengan adanya beban hidup, seperti beban lalu lintas yang terdapat pada
timbunan material EPS geofoam, akan menghasilkan deformasi elastis sekitar
0,0171 – 0,0256 m. Ini menunjukan bahwa struktur timbunan akan naik turun
sebesar deformasi tersebut. Apabila deformasi ini terus terjadi, dapat
menyebabkan terjadinya gelombang pada permukaan timbunan ataupun
keretakan pada struktur jalan apabila menggunakan perkuatan fleksibel/kaku.
Jika deformasi yang terjadi pada masing-masing material dijumlahkan
dengan penurunan tanah dasar yang telah dihitung dengan perhitungan manual,
penurunan struktur timbunan secara keseluruhan dapat didapatkan. Hasil tersebut
dapat dibandingkan dengan penurunan yang terjadi pada titik A dalam analisa
perhitungan dengan menggunakan Plaxis versi 8.2.
Tabel 4.25 Penurunan Total Struktur Timbunan dengan Perhitungan
Manual Pada BH-04
Tanah (m)
Tipe I Geofoam
(m)
Tipe II Geofoam
(m) Penurunan Tanah Dasar 0,5143 0,3475 0,2749
Deformasi Material Timbunan 0,0032 0,0238 0,0356
Penurunan Struktur Timbunan 0,5175 0,3713 0,3105
110
Tabel 4.26 Penurunan Total Struktur Timbunan dengan Perhitungan
Manual Pada BH-05
Tanah (m)
Tipe I Geofoam
(m)
Tipe II Geofoam
(m) Penurunan Tanah Dasar 1,5364 0,8378 0,7632
Deformasi Material Timbunan 0,0032 0,0238 0,0356
Penurunan Struktur Timbunan 1,5396 0,8616 0,7988
Tabel 4.27 Penurunan Pada Titik A dengan Menggunakan Plaxis versi 8.2
Borehole Tanah (m)
Tipe I EPS Geofoam
(m)
Tipe II EPS Geofoam
(m) BH-04 0,3600 0,0736 0,0270 BH-05 RUNTUH 0,0384 0,0037
Terdapat perbedaan hasil penurunan total struktur timbunan antara
perhitungan manual dengan analisa menggunakan Plaxis versi 8.2. Hal ini
dikarenakan perhitungan penurunan manual menggunakan nilai mv yang
didapatkan dari beberapa korelasi yang digunakan. Sedangkan pada analisa
penurunan menggunakan Plaxis versi 8.2, analisa menggunakan nilai kx dan ky
untuk menghitung penurunan yang juga didapatkan dari hasil korelasi.
Penggunaan data korelasi ini yang dapat menyebabkan perbedaan hasil yang
signifikan pada penurunan total struktur timbunan.