1
ANALISA DINDING PERKUATAN TANAH DENGAN GEOGRID MENGGUNAKAN METODE SATU BAJI (SINGLE WEDGE METHOD) DAN DUA BAJI (TWO PART WEDGE METHOD) Calvin Leonsius1, Gouw Tjie Liong2 1
Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara, Kampus Syahdan, Jl.K.H. Syahdan No9, Kemanggisan, Palmerah, Jakarta Barat, Telp 085718186997, email:
[email protected] 2
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara, Kampus Syahdan, Jl.K.H. Syahdan No9, Kemanggisan, Palmerah, Jakarta Barat, Telp 021-5345830, email:
[email protected]
ABSTRAK Dinding perkuatan tanah dengan geogrid adalah jenis dinding penahan tanah tipe Mechanical Stabilized Earth, yang merupakan struktur yang didesain untuk menjaga dan mempertahankan tanah yang memiliki elevasi lebih tinggi dibandingkan tanah di sebelahnya. Dalam analisa stabilitas internal, dikenal 2 asumsi mengenai pola keruntuhan tanah perkuatan. Asumsi itu adalah pola keruntuhan satu baji (single wedge method) dan dua baji (two part wedge method). Melalui pemodelan elemen hingga dapat diketahui apakah pola keruntuhan yang terjadi merupakan keruntuhan satu baji atau dua baji. Perhitungan metode satu baji menggunakan cara Rankine. Sedangkan, perhitungan dua baji menggunakan bantuan program TensarWall. Kemudian, Plaxis V8.2 digunakan untuk perhitungan metode elemen hingga. Dari hasil pemodelan elemen hingga, pola keruntuhan yang terbentuk adalah pola keruntuhan dua baji. Faktor keamanan internal metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji. Berdasarkan FKcabut, faktor keamanan stabilitas lokal metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji yang diperiksa pada setiap geogrid.
Kata Kunci: Mechanical Stabilized Earth, Satu Baji, Dua Baji, Elemen Hingga (Plaxis)
ABSTRACT Reinforced soil retaining wall is a type of Mechanical Stabilized Earth, which is a structure designed to maintain the land which has a higher elevation than the other land. In the analysis of internal stability, known as 2 assumptions about the failure mechanism of soil reinforcement. It assumption is single wedge mechanism and two part wedge mechanism. Through finite element method can be determined whether the failure mechanism that happened is single wedge or two part wedge mechanism. The calculation method of single wedge mechanism using Rankine's method. Meanwhile, the calculation method of two part wedge mechanism using software TensarWall. Then, Plaxis V8.2 is used for the calculation of finite element method. From the result of finite element modeling, the failure mechanism was formed is a two part wedge pattern. Internal safety factor of single wedge method is greater than two part wedge method. Based on
2
FSpullout, local stability safety factor of single wedge method is greater than two part wedge method was determined at each geogrid.
Keywords: Mechanical Stabilized Earth, single Wedge, two part wedge, finite element (Plaxis)
PENDAHULUAN
Dinding perkuatan tanah merupakan struktur yang didesain untuk menjaga dan mempertahankan tanah yang memiliki elevasi lebih tinggi dibandingkan tanah di sebelahnya. Oleh karena fungsinya adalah menahan tanah, maka dinding perkuatan tanah harus memiliki kompetensi untuk mencegah kelongsoran tanah saat melampaui kemiringan alamiahnya. Ada dua jenis asumsi keruntuhan yang berpengaruh dalam mengasumsikan pola keruntuhan pada stabilitas internal tanah perkuatan. Dua jenis analisa tersebut adalah metode analisa satu baji (single wedge method) dan metode dua baji (two part wedge method). Menurut metode analisa satu baji, pola keruntuhan seperti dideskripsikan oleh gambar berikut ini:
45° +
φ' 2
Gambar 1. Asumsi Pola Keruntuhan Satu Baji
Pada gambar di atas, pola keruntuhan tanah membentuk sudut keruntuhan yang diasumsikan sebesar 45 + . Sedangkan, menurut metode dua baji, pola keruntuhan lebih beragam seperti dideskripsikan oleh 1 gambar di bawah ini:
Gambar 2. Asumsi Pola Keruntuhan Dua Baji
3
Pada gambar di atas, pola keruntuhan dicari dari setiap mekanisme keruntuhan yang mungkin terjadi, sehingga faktor keamanan yang didapat beragam, tergantung asumsi keruntuhan mana yang digunakan. Dari dua perbedaan besar ini, dapat diperiksa melalui metode elemen hingga untuk melihat pola keruntuhan yang terjadi apakah pola satu baji atau dua baji. Kemudian akan dibandingkan faktor keamanan internal antara metode satu baji, metode dua baji, dan metode elemen hingga. Untuk kepraktisan dan mempercepat analisa, maka metode dua baji (two part wedge) menggunakan program komputer dari perusahaan Tensar yaitu TensarWall, sedangkan metode elemen hingga (finite element) menggunakan program komputer Plaxis V8.2 dan metode satu baji menggunakan perhitungan manual metode Rankine.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dimulai dari identifikasi masalah dan studi literatur, kemudian melakukan perumusan masalah dan dilanjutkan dengan mencari data-data yang diperlukan untuk penelitian. Data yang dibutuhkan seperti data dinding perkuatan tanah dari proyek yang telah dibangun. Kemudian dilakukan evaluasi parameter tanah dan geogrid untuk dapat dimodelkan ke dalam program elemen hingga (Plaxis V8.2). Beberapa data seperti nilai kekakuan (E), angka poisson, dsb yang diinput ke Plaxis bersifat asumtif. Sedangkan nilai EA geogrid berdasarkan interpolasi data dari hasil tes geogrid, dari perusahaan Tensar. Setelah dilakukan pemodelan dengan Plaxis, dapat dilihat pola keruntuhan berdasarkan analisa elemen hingga. Kemudian, dari hasil analisa tersebut, akan diperoleh faktor keamanan internal (FK Internal). FK internal ini dapat dibandingkan dengan FK internal hasil perhitungan metode dua baji TensarWall dan metode satu baji Rankine. Adapun secara skematis, alur penelitian ini adalah sebagai berikut:
4
Gambar 3. Diagram Alur Penelitian
HASIL DAN BAHASAN
Prinsip dalam mencari pola keruntuhan TensarWall adalah dengan membuat asumsi keruntuhan setiap 3 derajat (dari sudut 0 derajat hingga 87 derajat). Sehingga, pola keruntuhan dua baji terbagi menjadi 3 macam, yaitu pada bidang yang tidak memotong geogrid, bidang yang memotong geogrid, dan bidang geser sepanjang geogrid. Namun dari FK paling kritislah dapat diprediksi kondisi keruntuhan jenis apakah yang akan berlaku lebih dulu. Dari analisa kasus, proyek 1 dan 3 berlaku jenis keruntuhan pada bidang yang memotong geogrid. Proyek 2 berlaku jenis keruntuhan geser di sepanjang geogrid level dasar. Sedangkan, proyek 4 dan 5 berlaku jenis keruntuhan pada bidang yang tidak memotong geogrid yang terjadi di geogrid level dasar.
5
Untuk pola keruntuhan metode Rankine, bidang keruntuhan tetap diasumsikan sebesar 45 + ´/2. Sehingga apapun jenis geogrid, tanah, facing, panjang perkuatan, dll bidang keruntuhan tetap membentuk planar dengan sudut sebesar 45 + ´/2 (pola satu baji). Pola keruntuhan satu baji terbentuk dari bidang runtuh yang mengakibatkan adanya tarikan (pull-out) seperti pada metode dua baji untuk jenis keruntuhan yang memotong geogrid, namun dengan asumsi sudut keruntuhan yang lebih besar. Pola keruntuhan Plaxis merupakan hasil reduksi sudut geser tanah ( ´) dan kohesi tanah (c´), dimana keruntuhan dipicu oleh titik-titik tanah yang menyentuh lingkaran Mohr yang menggeser titik tanah lain di sebelahnya. Selain itu juga, pola keruntuhan yang diprediksi oleh Plaxis tidak membentuk planar/bidang seperti yang diasumsikan dalam program TensarWall. Hal ini dikarenakan Plaxis dapat menghitung deformasi yang terjadi. Ditinjau dari karakteristik deformasi tanah, pola keruntuhan metode elemen hingga adalah dua baji/two part wedge, dimana keruntuhan terjadi di dalam blok perkuatan dan tanah yang ditahan oleh blok perkuatan. Adapun pola keruntuhan yang dimodelkan oleh Plaxis adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Pola Keruntuhan Plaxis Proyek 1
Gambar 5. Pola Keruntuhan Plaxis Proyek 2
6
Gambar 6. Pola Keruntuhan Proyek 3
Gambar 7. Pola Keruntuhan Proyek 4
Gambar 8. Pola Keruntuhan Proyek 5
Dari hasil perhitungan faktor keamanan menggunakan program dan perhitungan manual, perbandingan faktor keamanan internal yang didapat adalah sebagai berikut:
7
Tabel 1. Perbandingan Faktor Keamanan Internal Dua Baji, Elemen Hingga (Plaxis V8.2) dan Satu Baji Faktor Keamanan Internal
Urutan Proyek
Dua Baji
Plaxis V8.2
Satu Baji
1
1,96
2,28
1,98
2
1,89
2,34
2,21
3
1,77
2,19
2,83
4
1,54
2,10
2,30
5
1,87
2,59
2,48
Dari tabel tersebut, faktor keamanan internal dari perhitungan metode satu baji menghasilkan faktor keamanan yang lebih besar dibandingkan perhitungan metode dua baji. Sehingga dapat dikatakan, faktor keamanan metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji. Sedangkan perhitungan menggunakan elemen hingga menghasilkan faktor keamanan yang lebih besar dibandingkan kedua metode lainnya. Faktor keamanan terhadap cabut pada setiap geogrid semakin kecil seiring dengan semakin tingginya posisi geogrid tersebut dari dasar tanah perkuatan, yang dihitung menggunakan metode satu baji ataupun dua baji. Hal ini dikarenakan asumsi sudut keruntuhan, dimana semakin ke atas, semakin pendek geogrid penahan (Lai) yang terletak di belakang asumsi zona keruntuhan. Akibatnya, gaya resistan penahan oleh geogrid pun akan semakin kecil. Nilai FKcabut setiap geogrid sangat bergantung pada panjang geogrid penahan (Lai) di belakang zona keruntuhan. Semakin panjang geogrid penahan (Lai), semakin sulit geogrid tersebut untuk tercabut dari tanah yang menjepitnya, sehingga FKcabut akan semakin besar pula. Oleh karena itu, besar kecilnya FKcabut antara satu baji dan dua baji nilainya relatif bergantung pada panjang geogrid penahan (Lai) di belakang zona keruntuhan. Apabila FKcabut dibandingkan dari setiap geogrid, FKcabut satu baji lebih besar dibandingkan FKcabut dua baji pada setiap geogrid.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: •
Pola keruntuhan menurut pemodelan elemen hingga (Plaxis V8.2) pada semua analisa studi kasus adalah pola keruntuhan internal dan model keruntuhannya adalah model dua baji (two part wedge).
•
Faktor keamanan perhitungan elemen hingga lebih besar dibandingkan metode satu baji yang dihitung menggunakan cara Rankine dan metode dua baji yang dihitung menggunakan TensarWall.
•
Faktor keamanan internal metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji.
•
Faktor keamanan stabilitas lokal metode satu baji dan metode dua baji dibandingkan dari FKcabutnya. FKcabut metode satu baji lebih besar dibandingkan FKcabut metode dua baji pada hampir setiap geogrid.
Adapun saran-saran yang dapat diberikan dari penelitian ini untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:
8
•
Analisa seismik dapat ditambahkan pada perhitungan stabilitas untuk mendapatkan analisa hasil yang lebih lengkap.
•
Parameter tanah seperti nilai kekakuan, angka poisson, dsb yang diinput dalam Plaxis bersifat asumtif dan teoritis. Oleh karena itu dapat dilakukan percobaan laboratorium untuk dijadikan sebagai pembanding.
REFERENSI
Das, B. M. (2002). Principles of Geotechnical Engineering (5 ed.). (M. Vezilich, Ed.) Sacramento: Bill Stenquist. Dobie, M. (2011). Internal Stability of Reinforced Soil Structures Using a Two-Part Wedge Method. Paper, Jakarta. Gouw, T. L. (2009). Soil Mechanics (Vol. 2). Diktat. Jakarta. Holtz, R. D. (2001). Geosynthetics For Soil Reinforcement. Lecture Class, University of Washington, Department of Civil & Environmental Engineering, Seattle. Holtz, R. D., & Lee, W. F. (2002). Internal Stability Analysis of Geosynthetic Reinforced Retaining Walls. Research, University of Washington, Civil and Environmental Engineering, Seattle. BIBLIOGRAPHY \l 1033 Joseph E. Bowles, P. S. (1997). Foundation Analysis and Design (5th ed.). Peoria, Illinois: The McGraw-Hill Companies, Inc. Koerner, R. M. (1994). Designing with Geosynthetics (3 ed.). (B. Zobrist, Ed.) Philadelphia, Pennsylvania, United States of America: Prentice Hall. Plaxis. (2007). Manual Plaxis V8. Belanda: Plaxis. BIBLIOGRAPHY \l 1033 (n.d.). Retrieved Mei 2012, from Kamus Bahasa Indonesia Online: http://kamusbahasaindonesia.org/ The Highway Agency. (1994). Design Methods for the Reinforcement of Highway Slopes by Reinforced Soil and Soil Nailing Techniques. Tensar International. (1998). Tensar Geogrid Design Workshops. U.S. Army Corps of Engineers. (1989). Engineering and Design Retaining and Flood Walls. Washington, D.C: Department of The Army. }Weber, R. P. (2010, 11 12). Retrieved March 4, 2012, from pdhengineer.com.
RIWAYAT PENULIS
9
Calvin Leonsius lahir di kota Pangkalpinang pada 6 Maret 1990. Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Sipil pada 2012.
