BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Karakteristik Tanah Material Uji Model Pengujian karakteristik fisik dan mekanis tanah dilakukan untuk
mengklasifikasi jenis tanah yang digunakan pada penelitian. Berdasarkan hasil pengujian di laboratorium diperoleh data-data karakteristik fisik dan mekanik tanah sebagai berikut : Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pemeriksaan Tanah Hasil Pemeriksaan Jenis Pemeriksaan Tanah Dasar
Tanah Timbunan
1. Kadar Air (%)
44.53
33.09
2. Berat Jenis Spesifik (%)
2.75
2.66
3. Batas-batas Atterberg Batas Cair (LL) (%) Batas Plastis (PL) (%) Indeks Plastisitas (PI) (%) Batas Susut (SL) (%)
50.36 37.23 13.12 30.86
4. Gradasi Butiran Tanah Berbutir Kasar (%) Tanah Berbutir Halus (%) Metode AASHTO Metode USCS
45.90 54.10 A-7-5 OH
91.509 8.491 A-3 SW
5. Kuat tekan bebas (qu) (Kg/cm2)
0.305
0.720
6. Kompaksi Berat Isi Kering opt. (gr/cm3) Kadar Air Opt. (%)
1.22 41.75
1.43 30.97
1.934 . 10-7
-
7. Permeabilitas (cm/s)
-
79
8. Geser Langsung Kohesi (kg/cm2) Sudut Geser Dalam (o) 9. Konsolidasi Koefisien Tekanan (Cc) Koefisien mengembang (Cs) (Sumber : Pengujian di Laboratorium)
0.104 17.32
0.008 34.31
0.400 0.031
-
A. Sifat Fisik dan Teknis Tanah Kadar Air Dari hasil pengujian kadar air sampel tanah, diperoleh kadar air alami/kadar air natural 44.53 % untuk tanah dasar dan 33.09% untuk tanah timbunan. Berat Jenis Spesifik. Dari hasil pengujian berat jenis spesifik diperoleh nilai berat jenis 2,75 untuk tanah dasar dan 2.66 untuk tanah timbunan. Dari nilai hasil pengujian berat jenis ini dapat diketahui bahwa jenis tanah ini termasuk jenis lempung organik untuk tanah dasar dan pasir untuk tanah timbunan. Batas – Batas Atterberg.
Batas Cair (Liquid Limit, LL) Dari grafik hubungan jumlah ketukan dan kadar air diperoleh nilai batas cair (LL) = 50,36 %
Batas Plastis (Plastic Limit, PL) Dari hasil pengujian batas plastis diperoleh nilai batas plastis (PL) = 37,23%.
80
Indeks Plastisitas (Plasticity Index, PI) Indeks Plastisitas (PI) diperoleh dari selisih antara nilai batas cair dan nilai batas plastis, rumus PI = LL – PL. Diperoleh nilai Indeks Plastisitas (PI) = 13,12%.
Batas Susut (Shringkage Limit, SL) Dari hasil pengujian batas susut diperoleh nilai batas susut (SL) = 30,86%
Analisa Gradasi Butiran. Dari hasil pengujian gradasi yang dilakukan pada tanah dasar dengan analisa saringan diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50% lolos saringan No. 200 yaitu 54,10%. Tanah tersebut merupakan
tanah
berbutir
halus.
Hal
ini
menunjukkan
persentase butiran halusnya cukup dominan. Menurut AASHTO tanah ini termasuk dalam tipe A-7-5, jenis tanah berlempung dimana indeks plastisitasnya >11. Peninjauan klasifikasi tanah yang mempunyai ukuran butir lebih kecil dari 0,075 mm, tidak didasarkan
secara
langsung
pada
gradasinya
sehingga
penentuan klasifikasinya lebih didasarkan pada batas-batas Atterbergnya.
81
No Saringan No. 4 No. 10 No . 18
100
No. 40 No. 100 No.200 No. 60
Persen Lolos (%)
80
60
40
20
0 100
10
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
Diameter Saringan (mm)
Gambar 4.1 Grafik Distribusi Butiran Tanah Dasar Dari hasil pengujian gradasi yang dilakukan pada tanah timbunan dengan analisa saringan diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50% tertahan saringan No. 200 yaitu 100%. Tanah tersebut merupakan tanah berbutir kasar. Hal ini menunjukkan persentase butiran kasar penuh. Menurut AASHTO tanah ini termasuk dalam tipe A-3, jenis tanah pasir . Peninjauan klasifikasi tanah yang mempunyai ukuran butir lebih besar dari 0,075 mm, lebih didasarkan secara langsung pada gradasinya sehingga penentuan klasifikasinya lebih didasarkan pada batas-batas Atterbergnya
82
Nomor Saringan No. 4
100.00
No. 10
No . 18
No. 40 No. 60 No. 100 No. 200
90.00
Persen Lolos, %
80.00 70.00 60.00 50.00
40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 10.000
1.000
0.100
0.010
Diameter, mm
Gambar 4.2 Grafik Distribusi Butiran Tanah Timbunan Pemadatan (Kompaksi) Dari hasil pengujian pemadatan standar (proctor test) pada tanah timbunan diperoleh kadar air optimum adalah wopt = 30.97% dan berat isi kering maksimumnya ɣdmaks = 1,43 gr/cm3. 1.600
Berat Isi Kering (kg/cm3)
1.400
y = -0.0032x2 + 0.1982x - 1.6408
1.200 1.000
0.800 0.600 0.400 0.200 0.000
0.00
10.00
Kadar Air (%) 20.00 30.00
40.00
Gambar 4.3 Grafik Pengujian Kompaksi
83
Kuat Tekan Bebas Dari hasil pengujian kuat tekan bebas pada tanah yang dijadikan tanah dasar, di peroleh nilai qu = 0,305 kg/cm2, yang menandakan bahwa tanah lempung tersebut berada pada kondisi konsistensi sedang. Sedangkan dari hasil pengujian kuat tekan bebas pada tanah yang dijadikan tanah timbunan, di peroleh nilai qu = 0,72 kg/cm2, yang menandakan bahwa tanah lempung tersebut berada pada kondisi konsistensi sedang.
Axial Stress vs Strain 0.350
1.0
qu = 0,72 kg/cm2
Axial Stress s(kg/cm2)
0.300
Axial Stress, kg/cm2
Axial Strees - Strain
0.8
0.250
0.6
0.200 0.150
0.4
0.100
0.2
0.050 0.000 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 Axial Strain, %
0.0 0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Axial Strain, e (%)
Gambar 4.4 Grafik Tegangan Regangan Permeabilitas Dari hasil pengujian permeabilitas pada tanah dasar diperoleh nilai koefisien rembesan sebesar 1.934 10-7 cm/s yang menjelaskan bahwa tanah tersebut memiliki permeability rendah.
84
Konsolidasi Dari hasil pengujian konsolidasi pada tanah dasar diperoleh nilai koefisien tekanan (Cc) sebesar 0.400 dan koefisien mengembang (Cs) sebesar 0.031. Geser Langsung Dari hasil pengujian geser langsung pada tanah dasar diperoleh nilai sudut geser dalam (ɸ) = 17,32° dan nilai kohesi (c) = 0,104 kg/cm2. Sedangkan dari hasil pengujian geser langsung pada tanah timbunan diperoleh nilai sudut geser dalam (ɸ) = 34,31° dan nilai kohesi (c) = 0,008 kg/cm2. Hubungan Tegangan Geser dan Tegangan Normal 0.45
Tegangan Geser, t (kg/cm2)
0.40 0.35 0.30
y = 0.312x + 0.1043 q = 17,3270
0.25 0.20
0.15 c = 0.104 kg/cm2
0.10 0.05 0.00 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Tegangan Normal ,s (kg/cm2)
Gambar 4.5 Grafik Pengujian Geser Langsung
85
B. Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO
(American Association of State
Highway
and
Transportation Officials) Berdasarkan analisa persentase bagian tanah yang lolos saringan no. 200 diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50% (> 35%) sehingga tanah diklasifikasikan dalam kelompok tanah berlanau atau berlempung (A-4, A-5, A-6, A-7). Berdasarkan batas cair (LL) = 50,36 % dan indeks plastisitasnya (PI) = 13,12%, maka tanah tersebut masuk dalam kelompok A-7-5. Tanah yang masuk kategori A-7-5 termasuk dalam klasifikasi tanah berlempung dimana indeks plastisitasnya (PI) > 11
Gambar 4.6 Grafik Penentuan Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO
USCS (Unified Soil Classification System) Dari analisis saringan didapatkan tanah lolos saringan No. 200 lebih dari 50% sehingga masuk ke dalam klasifikasi tanah berbutir halus. dengan batas cair (LL) = 50,36 % dan Indeks Plastisitas (PI) =
86
13,12%, maka tanah tergolong dalam klasifikasi MH & OH (lempung organik dengan plastisitas sedang & lanau anorganik atau pasir halus diatomae)
Gambar 4.7 Klasifikasi tanah sistem Unified (Hardiyatmo, 2010)
4.2
Karakteristik Material Prefabricated Drain Berdasarkan hasil pengujian permeabilitas prefabricated drain, didapatkan nilai koefisien permeabilitas drain sebesar 1.85.10-1 cm/s.
Gambar 4.8 Pengujian Permeabilitas Prefabricated Drain 87
4.3
Permodelan Penelitian dengan Program Plaxis v.8 Permodelan yang dilakukan dalam penelitian ini setelah mengetahui karakteristik dari tanah dasar dan tanah timbunan serta material prefabricated drain yang digunakan, selanjutnya dianalisa melalui program PLAXIS v.8. Tujuan dari penganalisa ini adalah untuk mengetahui pengaruh prefabricated drain yang akan diaplikasikan terhadap tanah lempung lunak melalui analisa numerik PLAXIS.
Tabel 4.2 Parameter Material Tanah yang digunakan Pada Program Plaxis Parameter Material Model Type of Material Behavior Soil Unit Weight Above Phreatic Level Soil Unit Weight Below Phreatic Level Permeability in Horizontal Direction Permeability in Vertical Direction Young’s Modulus Poisson’s Ratio Coefficient of Compresion Coefficient of Swelling Cohesion Friction angle Dilatancy angle Strength Reduction Factor Interface
Nama
Tanah Dasar (Lempung Lunak) Model Soft Soil Model
Tanah Timbunan (Sirtu) Mohr-Coulomb
Unit -
Type
Undrained
Drained
-
γunsat
16.178
17.057
kN/m3
γsat
16.935
17.812
kN/m3
kx
1.67 . 10-4
1
m/day
ky
1.67 . 10-4
1
m/day
Eref v
-
209.228 0.333
kN/m2 -
Cc
0.400
-
-
Cs
0.031
-
-
cref φ Ѱ
10.202 17.320 0.0
0.7848 34.31 0.0
kN/m2
Rinter
1.0
1.0
-
o o
88
Adapun tampilan dalam PLAXIS dengan berbagai variasi sebagai berikut :
(a)
(b)
Gambar 4.9 Tampilan Model pada Program Plaxis (a) tanpa perkuatan dan prefabricated drain (b) dengan prefabricated drain
Dengan menggunakan program PLAXIS untuk diterapkan pada berbagai variasi, maka perlu diplot hasilnya pada titik-titik acuan pada saaat perhitungan. Adapun hasil dari permodelan tanah pada program PLAXIS adalah Grafik Perbandingan Penurunan vs Waktu Tiap Titik 0 -0.001
Penurunan (m)
-0.002 -0.003
TiTIk A
-0.004
Titik B
-0.005
Titik C
-0.006
Titik D
-0.007
Titik E
-0.008 -0.009 0
5
10
15
Waktu (Hari)
(a)
89
Grafik Perbandingan Penurunan vs Waktu Tiap Titik 0 -0.001
Penurunan (m)
-0.002 -0.003
TiTIk A
-0.004
Titik B
-0.005
Titik C
-0.006
Titik D
-0.007
Titik E
-0.008 -0.009 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Waktu (Hari)
(b) Gambar 4.10 Grafik Penurunan vs Waktu pada Program Plaxis (a) konvensional. (b) dengan prefabricated drain. Tabel 4.3 Rekapitulasi Parameter Keluaran dari Program Plaxis dengan berbagai variasi model TANPA PERKUATAN TITIK Unit
A
B
C
D
E
Maks. Penurunan
mm
7.88
6.51
1.27
0.65
0.34
Angka Keamanan
-
Waktu Konsolidasi U= 90%
Hari
PARAMETER
Menimbun
Tahap Akhir
2.115
2.111 13.33
DRAINED TITIK Unit
A
B
C
D
E
Maks. Penurunan
mm
8.32
6.86
1.37
0.711
0.37
Angka Keamanan
-
Waktu Konsolidasi U = 90%
Hari
PARAMETER
Menimbun
Tahap Akhir
2.116
2.109 1.04
90
Berdasarkan tabel rekapitulasi parameter keluaran dari PLAXIS, permodelan
embankment
dengan
menggunakan
drained
menghasilkan penurunan terbesar di setiap titik acuan. Adapun perbandingan parameter keluaran tiap variasi perkuatan dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Grafik Perbandingan Penurunan vs Waktu Tiap Variasi 0 -0.001
Penurunan (m)
-0.002 -0.003 -0.004
Konvensional
-0.005
Drained
-0.006 -0.007 -0.008 -0.009 0
5
10
15
20
Waktu (Hari)
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Penurunan berbagai Variasi
(a)
(b)
Gambar 4.12 Indikator besaran penurunan pada berbagai variasi, (a) konvensional dan (b) Prefabricated drained
91
(b)
(a)
Gambar 4.13 Indikator Kelebihan Tegangan Pori Pada berbagai variasi, (a) konvensional dan (b) Prefabricated drain
Grafik Penurunan vs Waktu Pada Variasi Titik 0 -0.001
Penurunan (m)
-0.002 -0.003 -0.004
Drained
-0.005
Konvensional
-0.006 -0.007 -0.008
-0.009 0
20
40
60
80
100
120
140
160
Jarak (Cm)
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Penurunan vs Jarak Pada Tiap Variasi
92
