No title

BAB IV PEMBAHASAN

BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Deskripsi Umum Konstruksi suatu timbunan di atas tanah lunak dengan elevasi muka air tanah yang tinggi akan menyebabkan peningkatan tekanan air pori. Akibat perilaku tak terdrainase ini, maka tegangan efektif akan tetap rendah sehingga diperlukan rentang waktu konsolidasi tertentu agar timbunan dapat dikonstruksi dengan aman. Selama proses konsolidasi tekanan air pori berlebih akan terdisipasi sehingga tanah dapat memperoleh kuat geser yang cukup agar proses konstruksi dapat dilanjutkan. Pada bab ini akan dibahas suatu konstruksi timbunan untuk jalan dimana mekanisme di atas akan di analisis secara mendetail. Berdasarkan titik – titik penyelidikan tanah berada titik bor dan titik sondir maka digunakan titik DB-11-P05, DB-11-P06, DB-11-P08 dan DB-11-P09, pemilihan titik bor tersebut didasarkan kondisi tanah yang kritis di lokasi. Berikut adalah peta lokasi titik bor dan sondir dan terlampir untuk gambar dalam skala besar.

1

1

Gambar 4.1 Peta Lokasi Titik Bor dan Sondir

IV - 1

http://digilib.mercubuana.ac.id/

BAB IV PEMBAHASAN

Dalam studi kasus ini timbunan direncanakan mempunyai lebar 12 m dan tinggi 3 m serta kemiringan lereng adalah 1:2. Tanah dasar terdiri dari 20.0 m tanah lunak. Peninjauan penurunan dibatasi sampai kedalaman 20.0 m karena sampel tanah tak terganggu untuk kedalaman lebih dari 20.0 tidak tersedia. Lapisan tanah terdiri dari tiga lapisan yang masing – masing merupakan lapisan lempung kelanauan dengan konsistensi sangat lunak dan elevasi muka air tanah tepat berada pada permukaan tanah asli. Timbunan tersebut berdiri di atas tanah lunak tanpa upaya perkuatan akan dievaluasi dengan FEM menggunakan software Plaxis. Pemodelan timbunan disajikan pada gambar di bawah ini dengan asumsi aliran air excess pore pressure hanya melalui 1 arah (vertikal ke atas). Penimbunan dilakukan dalam 5 tahapan dimana tiap tahap hanya dilakukan penimbunan setinggi 1.00 meter selama kurang lebih 90 hari dan jeda waktu yang diberikan sebelum ke proses penimbunan selanjutnya adalah 200 hari serta material timbunan adalah tanah pasir.

9.0 m

36 m Gambar 4.2 Situasi Timbunan untuk Jalan pada Tanah Lunak sesuai Potongan 1-1 IV - 2


BAB IV PEMBAHASAN

Prapembebanan atau preloading di lakukan berdasarkan data dari beban yang berupa kendaraan angkut batu bara. Tegangan roda dari kendaraan angkut batu bara berkisar ± 4 ton/m2 dan kepadatan relatif dari timbunan yang berupa pasir berkisar 2 t/m3 sehingga didapatkan timbunan tambahan yang dianggap sebagai prapembebanan yaitu setinggi 2 m. Sehingga total tinggi timbunan menjadi 5 m.

4.2 Parameter Tanah Ketidakpastian (uncertainty) merupakan hal yang paling sering dijumpai dalam dunia geoteknik. Perolehan nilai parameter tanah dari hasil uji laboratorium sangat bergantung dari proses pengambilan sampel tanah di lapangan, proses pembuatan benda uji di laboratorium, proses kalibrasi alat, pengalaman laboran, proses pembuatan benda uji di laboratorium dan lain sebagainya. Sehingga dalam analisa atau desain suatu struktur geoteknik, input parameter tanah berdasarkan hasil uji laboratorium maupun korelasi dari hasil uji lapangan memiliki nilai ketidakpastian yang tinggi dan membutuhkan ketelitian yang baik sehingga dapat menghasilkan engineering judgement yang tepat. 4.2.1 Berat Jenis Tanah Nilai parameter berat jenis tanah dan berat jenis tanah jenuh diambil dari korelasi berdasarkan nilai N-SPT pada setiap kedalaman yang ditinjau. Berat jenis tanah (γ) dan berat jenis tanah jenuh (γsat) dapat dilihat pada Tabel berikut ini. Tabel 4.1 Nilai Berat Jenis Tanah (γ) untuk Tanah Kohesif Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

NSPTaverage

ɤunsat*

ɤsat**

1

CLAY

0-3.50

0

14

16

2

CLAY

3.50-11.00

0

14

16

5 14 16 3 CLAY 11.00-20.00 *(Soil Mechanich, Whilliam.T.,Whitman, Robert V., 1962) **(Soil Mechanich, Lambe & Whitman, from Terzhagi and Peck 1948, International Edition 1969)

IV - 3


BAB IV PEMBAHASAN

4.2.2 Permeabilitas Tanah Untuk nilai permeabilitas tanah, diambil berdasarkan korelasi antara karakteristik tanah pada masing – masing lapisan tanah. Adapun tabel hasil korelasi tanah dapat dilihat dibawah ini. Tabel 4.2 Nilai Permeabilitas Tanah Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

Kx*

Ky*

1 2

CLAY

0-3.50

0.0001

0.0001

CLAY

3.50-11.00

0.0001

0.0001

3 CLAY *(Modifikasi Bear, 1972)

11.00-20.00

0.0001

0.0001

4.2.3 Parameter Undrained Shear Strength dan Angle of Internal Friction (ø) Nilai parameter cu undrained dan sudut geser didapat berdasarkan asli dari pengujian di laboratorium yang sudah ditingkatkan. Peningkatan kekuatan tanah setelah adanya penimbunan berdasarkan penyelidikan kasus timbunan bertahap terdahulu adalah = (0.2 x Peningkatan tegangan efektif akibat tambahan timbunan). Berikut adalah resume untuk parameter cu dan ø. Tabel 4.3 Nilai undrained Shear Strength dan Angle of Internal Friction Pengujian UU Triaxial ø

Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

cu (kN/m2)

1

CLAY

0-3.50

10

2

CLAY

3.50-11.00

12

3

CLAY

11.00-20.00

33

(kN/m2)

cu desain

Ø desain

3°

20

6°

4°

22

6°

3°

45

6°

4.2.4 Parameter Effective Strength (C’) dan Angle of Internal Friction Parameter c’ ditentukan dari korelasi yang berdasarkan nilai dari pengujian Atterberg Limit(Liquid Limit dan Index Plasticity)yang telah diuji di laboratorium. Tabel 4.4 Nilai Effective Strength dan Angel of Internal Friction Layer

Jenis Tanah

1 2

24°

c'desain 20

ø' desain 45°

10

26°

20

47°

15

24°

25

45°

Kedalaman

LL

PI

c' *

ø' *

CLAY

0-3.50

88

58

10

CLAY

3.50-11.00

60

37

3 CLAY 11.00-20.00 *(Wesly, Fundamental Residual Soils)

58

36

IV - 4


BAB IV PEMBAHASAN

4.2.5 Parameter Modulus Elastisitas (Eu dan E’) Nilai parameter modulus elastisitas diambil dari grafik tegangan dan regangan pada pengujian Triaxial Test. Berikut adalah grafik tegangan dan regangannya.

Gambar 4.3 Grafik Tegangan-Regangan pada Pengujian Trixial Test Pengujian Triaxial tidak diuji pada setiap kedalaman, maka diperlukan korelasi. Korelasi diambil berdasarkan pengujian Triaxial pada kedalaman tertentu dan dijadikan sebagai dasar korelasi. Maka untuk mendapatkan nilai modulus elastisitas diambil persamaan berikut ini. Eu = k. cu Dimana k, berkisar antara 250-500 namun pada pengujian ini diambil 120 berdasarkan hasil uji lab dan untuk nilai E’ diambil dari korelasi berdasarkan nilai Eu yaitu 0.885Eu. Berikut adalah tabel rigkasan untuk parameter nilai modulus elastisitas tanah. Tabel 4.5 Nilai Parameter Modulus Elastisitas Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

cu desain

Eu = 120 x cu (kN/m2)

e

CLAY

0-3.50

20

2400

2052

2

CLAY

3.50-11.00

22

2640

2336.4

3 CLAY *Schmertmann (1970)

11.00-20.00

45

5400

4779

E' = 0.885Eu * (kN/m2)

IV - 5


BAB IV PEMBAHASAN

4.2.6 Parameter Konsolidasi (Cc, Cr ,Eo, v) Cc (Compression index) ditentukan berdasarkan hasil dari pengujian konsolidasi di laboratorium. Cr (Recompression index) diambil sekitar 5-10% dari nilai cc yang digunakan atau dapat diambil sekitar 0.015 – 0.035 (Leonard,1976). eo (void ratio) ditentukan dari hasil uji laboratorium. Berikut adalah resume untuk parameter yang akan digunakan. Untuk parameter kompresibilitas atau poisson rasio, nilai tersebut digunakan berdasarkan manual Plaxis yaitu 0.35 untuk undrained dan 0.33 untuk drained. Tabel 4.6 Nilai Parameter Konsolidasi Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

LL

Cc

Cr*

eo

1 2 3

CLAY CLAY CLAY

0-3.50 3.50-11.00 11.00-20.00

88 60 58

0.697 0.73 0.378

0.0697 0.073 0.0378

2.061 1.764 1.4

vu ** 0.35 0.35 0.35

v' ** 0.33 0.33 0.33

*Leonard, (1976) **Based on Manual Plaxis

4.2.7 Parameter Dilatancy Angle (Ψ) Untuk parameter sudut dilatansi diambil sesuai dengan manual Plaxis yaitu (ø30°) apabila ø ≤ 30° maka nilai sudut geser adalah nol. Berikut adalah parameter dilatansi untuk tiap lapisan tanah. Tabel 4.7 Nilai Parameter Dilatancy Angle (Ψ) Ψ

Ψ’

6°

ø' 45°

0

15

3.50-11.00

6°

47°

0

17

11.00-20.00

6°

45°

0

15

Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

Ø

1

CLAY

0-3.50

2

CLAY

3

CLAY

IV - 6


BAB IV PEMBAHASAN

4.2.8 Parameter Modified Compression Index (λ*) Untuk parameter indeks kompresi termodifikasi diambil sesuai dengan manual Plaxis yaitu Cc/(2.3(1+e)). Nilai Cc dan e didapat dari hasil uji laboratorium. Berikut adalah parameter indeks kompresi termodifikasi untuk tiap lapisan tanah. Tabel 4.8 Nilai Parameter Modified Compression Index (λ*) Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

cc

1 2 3

CLAY CLAY CLAY

0-3.50 3.50-11.00 11.00-20.00

0.697 0.73 0.378

eo

2.061 1.764 1.4

λ* 0.0911 0.1056 0.1267

4.2.9 Parameter Modified Swelling Index (K*) Untuk parameter indeks muai termodifikasi diambil sesuai dengan manual Plaxis yaitu 2 Cr/(2.3(1+e)). Nilai Cr dan e didapat dari hasil uji laboaratorium. Berikut adalah parameter indeks muai termodifikasi untuk tiap lapisan tanah. Tabel 4.9 Nilai Parameter Modified Swelling Index (k*) Layer 1 2 3

Jenis Tanah CLAY CLAY CLAY

Kedalaman 0-3.50 3.50-11.00 11.00-20.00

cr

eo

0.0697 2.061 0.073 1.764 0.0378 1.4

k* 0.0219 0.0230 0.0275

4.2.10 Parameter Modified Creep Index (µ*) Untuk parameter indeks muai termodifikasi diambil sesuai dengan manual Plaxis yaitu λ*/20. Nilai λ* telah diperoleh pada tabel 4.9. Berikut adalah parameter indeks muai termodifikasi untuk tiap lapisan tanah. Tabel 4.10 Nilai Parameter Modified Creep Index (µ*) Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

1 2 3

CLAY CLAY CLAY

0-3.50 3.50-11.00 11.00-20.00

µ* 0.0046 0.0053 0.0063

IV - 7


BAB IV PEMBAHASAN

4.2.11 Parameter Stiffnes Modulus (E 50) Untuk parameter modulus kekauan (E

50)

dihitung 50% nilai kekakuan yang

diperoleh dari kurva tegangan – regangan dari uji triaksial di laboratorium. Berikut adalah parameter modulus kekauan (E 50) untuk tiap lapisan tanah. Tabel 4.11 Nilai Parameter Stiffnes Modulus (E 50) Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

E50 (kpa)

1

CLAY

0-3.50

1200

2

CLAY

3.50-11.00

1320

3

CLAY

11.00-20.00

2700

4.2.12 Parameter Oedometer Stiffnes Modulus (E oed) Untuk parameter modulus kekauan oedometer (Eoed) dihitung sama dengan E50 atau 50% nilai kekakuan yang diperoleh dari kurva tegangan – regangan dari uji triaksial di laboratorium. Berikut adalah parameter modulus kekauan (E oed) untuk tiap lapisan tanah.

Tabel 4.12 Nilai Oedometer Stiffnes Modulus (E oed) Layer

Jenis Tanah

Kedalaman

E oed (kpa)

1

CLAY

0-3.50

1200

2

CLAY

3.50-11.00

1320

3

CLAY

11.00-20.00

2700

4.2.13 Parameter Unloading/Reloading Stiffnes Modulus (E ur) Untuk parameter modulus kekauan oedometer (E ur) dihitung sama tiga kali nilai E 50 atau (3. E 50 ) . Berikut adalah parameter modulus kekauan (E ur) untuk tiap lapisan tanah.

IV - 8


BAB IV PEMBAHASAN

Tabel 4.13 Nilai Unloading / Reloading Stiffnes Modulus (E ur) Layer Jenis Tanah Kedalaman Eur (kpa) 1 2

CLAY CLAY

0-3.50 3.50-11.00

3

CLAY

11.00-20.00

3600 3960 8100

4.3 Model Geometri dan Pemodelan Tanah Timbunan yang ditunjukkan dalam gambar 4.2 dapat dianalisis dengan menggunakan model regangan bidang (plane strain). Untuk contoh ini digunakan elemen hingga 15 titik nodal. Model geometri mempunyai lebar total 36 m, dimulai dari titik tengah timbunan serta kemiringan lereng adalah 1:2. Geometri penuh dapat digambarkan dengan menggunakan pilihan Garis Geometri. Jepit standar dapat digunakan untuk mendefinisikan kondisi batas. Geometri dari model ditunjukkan dalam Gambar 4.4 6.0 m

10.0 m

20.0 m

5.0 m

3.5 m

7.5 m

9.0 m

Layer 1 Silty CLAY, low plasticity, very soft consistency Layer 2 Silty CLAY, low plasticity, very soft consistency

Layer 3 Silty CLAY, low plasticity, very soft consistency

Gambar 4.4 Model Geometri Proyek Timbunan Untuk Jalan

IV - 9


BAB IV PEMBAHASAN

Pemodelan perilaku tanah mencakup input sifat – sifat material tanah yang terdapat pada Program Plaxis yang meliputi Mohr Coulomb, Hardening Soil, Soft Soil dan Soft Soil Creep. Masing – masing model tanah ditinjau dalam keadaan undrained untuk mengetahui penurunan jangka pendek (short term) dan dalam keadaan drained untuk mengetahui penurunan jangka panjang (long term). Dalam Plaxis versi 2010, pemodelan tanah dalam kondisi Undrained terbagi menjadi 3 jenis yaitu : 1. Undrained A (Undrained Effective Stress Analysis with Effective Strength Parameters) Undrained A menggunakan analisis tegangan efektif dengan parameter kuat geser efektif atau parameter drained. Pada prinsipnya, analisis tegangan efektif undrained dapat dikombinasikan dengan parameter kuat geser efekitf (ø’ dan c’) untuk memodelkan kuat geser undrained material. Dalam kasus ini keadaan tekanan air pori memegang peran penting untuk jalur tegangan efektif untuk memodelkan keruntuhan yang realistis dari kuat geser undrained (cu). 2. Undrained B (Undrained Stress Analysis with Undrained Strength Parameters) Undrained B menggunakan analisis tegangan efektif undrained dengan parameter kuat geser undrained. Untuk lapisan tanah undrained dengan nilai kuat geser undrained yang diketahui, Plaxis dapat memodelkan kemungkinan dari analisis tegangan efektif undrained dengan menginput langsung nilai kuat geser undrained dan mengubah sudut geser tanah

IV - 10


BAB IV PEMBAHASAN

menjadi nol dan kohesi tanah sama dengan kuat geser undrained (ø=øu=0, c=su). 3. Undrained C (Undrained Total Stress Analysis with Undrained Parameters) Analisis tegangan total undrained dengan parameter undrained. Jika kita tidak melakukan analisis terhadap analisis undrained A dan B maka Plaxis dapat melakukan analisa tegangan efektif undrained dengan perilaku tegangan total dan semua parameter model dalam kondisi undrained. Kekakuan dimodelkan dengan modulus young undrained (Eu) dan angkan poisson undrained (vu) dan kuat geser dimodelkan dengan kuat geser undrianed (cu, øu = 0).

Berikut adalah parameter – parameter yang akan digunakan dalam tiap pemodelan tanah di program Plaxis berdasarkan uji laboratorium, lapangan dan korelasi parameter tanah pada setiap pemodelan tanah.

4.3.1 Parameter Model Mohr Coulomb Model Mohr Coulomb merupakan model elastik yang terdiri dari lima buah parameter yaitu E dan v untuk memodelkan elastisitas tanah dan  sebagai sudut dilatansi serta  dan c untuk memodelkan plastisitas tanah. Berikut adalah resume parameter – parameter tanah yang dipakai dalam pemodelan Mohr Coulomb.

IV - 11


BAB IV PEMBAHASAN

Tabel 4.14 Nilai Parameter Tanah pada Model Mohr Coulomb Model Mohr-Coulomb in Undrained-C Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model MC MC MC Material model Type of behaviour Type Undrained Undrained Undrained ɤunsat Soil unit wight above phreatic level 14 14 14 ɤsat Soil unit wight below phreatic level 16 16 16 Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Vertical permeability Young's modulus E 2400 2640 5400 v 0.495 0.495 0.495 Poisson's ratio Cohesion 20 22 45 c ø 0 0 0 Friction angle Dilatancy angle Ψ 0 0 0

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0

Unit kN/m³ kN/m³ m/day m/day kN/m² kN/m² ° °

Model Mohr-Coulomb in Drained Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Model MC MC Material model Type of behaviour Type Drained Drained ɤunsat Soil unit wight above phreatic level 14 14 ɤsat Soil unit wight below phreatic level 16 16 Kx 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Vertical permeability Ky 0.0001 0.0001 E' 2124 2336.4 Young's modulus Poisson's ratio v 0.33 0.33 c' 10 10 Cohesion Friction angle ø' 45 47 Dilatancy angle Ψ 15 17

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0


Layer 3 MC Drained 14 16 0.0001 0.0001 4779 0.33 15 45 15

4.3.2 Parameter Model Soft Soil Model Soft Soil adalah jenis model tanah yang ditujukan khusus untuk analisis kompresi primer dari tanah lempungan yang terkonsolidasi normal. Untuk kondisi tegangan secara umum, perilaku plastis dari model Soft Soil didefinisikan oeh enam buah fungsi leleh; tiga buah fungsi leleh kompresi dan tiga buah fungsi leleh Mohr-Coulomb. Berikut adalah resume parameter – parameter tanah yang dipakai dalam pemodelan Soft Soil.

IV - 12


BAB IV PEMBAHASAN

Tabel 4.15 Nilai Parameter Tanah pada Model Soft Soil Model Soft Soil in Undrained-A Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model SS SS SS Material model Type of behaviour Type Undrained Undrained Undrained ɤunsat Soil unit wight above phreatic level 14 14 14 ɤsat Soil unit wight below phreatic level 16 16 16 Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Vertical permeability Young's modulus E 2400 2640 5400 v 0.35 0.35 0.35 Poisson's ratio Cohesion c' 10 10 15 ø' 45 47 45 Friction angle Dilatancy angle Ψ 15 17 15 λ* 0.091 0.106 0.127 Modified compression index Modified swelling index K* 0.0219 0.0230 0.0275

Parameter Material model Type of behaviour Soil unit wight above phreatic level Soil unit wight below phreatic level Horizontal permeability Vertical permeability Young's modulus Poisson's ratio Cohesion Friction angle Dilatancy angle Modified compression index Modified swelling index

Model Soft Soil in Drained Condition Name Layer 1 Layer 2 Model SS SS Type Drained Drained ɤunsat 14 14 16 16 ɤsat Kx 0.0001 0.0001 Ky 0.0001 0.0001 E' 2124 2336.4 v 0.33 0.33 c' 10 10 ø' 45 47 Ψ 15 17 λ* 0.091 0.106 K* 0.0219 0.0230

Layer 3 SS Drained 14 16 0.0001 0.0001 4779 0.33 15 45 15 0.127 0.0275

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 -

Unit kN/m³ kN/m³ m/day m/day kN/m² kN/m² ° ° -

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 -


4.3.3 Parameter Model Soft Soil Creep Model ini dapat digunakan untuk memodelkan prilaku tanah lunak yang tergantung pada waktu ( time – dependent )

seperti lempung terkonsolidasi

normal dan gambut. Berikut adalah resume parameter – parameter tanah yang dipakai dalam pemodelan Soft Soil Creep.

IV - 13


BAB IV PEMBAHASAN

Tabel 4.16 Nilai Parameter Tanah pada Model Soft Soil Creep Model Soft Soil Creep in Undrained-A Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model SCC SCC SCC Material model Type of behaviour Type Undrained Undrained Undrained ɤunsat 14 14 Soil unit wight above phreatic level 14 ɤsat Soil unit wight below phreatic level 16 16 16 Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Vertical permeability Young's modulus E 2400 2640 5400 v 0.35 0.35 0.35 Poisson's ratio Cohesion c' 10 10 15 ø' 45 47 45 Friction angle Dilatancy angle Ψ 15 17 15 λ* 0.0911 0.1056 0.1267 Modified compression index Modified swelling index K* 0.0219 0.0230 0.0275 µ* 0.0046 0.0053 0.0063 Modified creep index

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 -


Model Soft Soil Creep in Drained Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Material model Model SSC SSC SSC Type Drained Drained Drained Type of behaviour Soil unit wight above phreatic level 14 ɤunsat 14 14 ɤsat 16 16 Soil unit wight below phreatic level 16 Horizontal permeability Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Vertical permeability Young's modulus E' 2124 2336.4 4779 Poisson's ratio v 0.33 0.33 0.33 c' 10 10 15 Cohesion Friction angle ø' 45 47 45 Ψ 15 17 15 Dilatancy angle Modified compression index λ* 0.0911 0.1056 0.1267 K* 0.0219 0.0230 0.0275 Modified swelling index Modified creep index µ* 0.0046 0.0053 0.0063

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 -


4.3.4 Parameter Model Hardening Soil Model ini telah mengikutsertakan kompresi hardening untuk memodelkan pemampatan tanah yang tidak dapat kembali seperti semula (irreversible) saat menerima pembebanan yang bersifat kompresif. Berikut adalah parameter – parameter tanah yang dipakai dalam pemodelan Hardening Soil.

IV - 14


BAB IV PEMBAHASAN

Tabel 4.17 Nilai Parameter Tanah pada Model Hardening Soil Model Hardening Soil in Undrained-A Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model HS HS HS Material model Type of behaviour Type Undrained Undrained Undrained ɤunsat Soil unit wight above phreatic level 14 14 14 ɤsat Soil unit wight below phreatic level 16 16 16 Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Vertical permeability Young's modulus E 2400 2640 5400 v 0.35 0.35 0.35 Poisson's ratio Cohesion c’ 10 10 15 ø’ 30 30 30 Friction angle Dilatancy angle Ψ 0 0 0 Secant stiffness in standard drained 1320 2700 1200 triaxial test

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0


-

kN/m²

Tangent stiffness for primary oedometer loading

1200

1320

2700

-

kN/m²

Unloading/reloading stiffness

3600

3960

8100

-

kN/m²

Layer 3 HS Drained 14 16 0.0001 0.0001 4779 0.33 15 30 0

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0


2700

-

kN/m²

Model Hardening Soil in Drained Condition Parameter Name Layer 1 Layer 2 Material model Model HS HS Type Drained Drained Type of behaviour Soil unit wight above phreatic level ɤunsat 14 14 ɤsat Soil unit wight below phreatic level 16 16 Horizontal permeability Kx 0.0001 0.0001 Ky 0.0001 0.0001 Vertical permeability E' 2124 2336.4 Young's modulus Poisson's ratio v 0.33 0.33 c' 10 10 Cohesion ø' 30 30 Friction angle Ψ 0 0 Dilatancy angle Secant stiffness in standard drained 1200 1320 triaxial test Tangent stiffness for primary oedometer loading

1200

1320

2700

-

kN/m²

Unloading/reloading stiffness

3600

3960

8100

-

kN/m²

IV - 15


BAB IV PEMBAHASAN

4.4 Kumpulan Data Material dan Penyusunan Jaring Elemen Sifat dari tanah diberikan pada tabel parameter tanah. Lapisan lempung bersifat tak terdrainase. Jenis perilaku ini akan menyebabkan peningkatan tekanan air pori selama proses konstruksi dari timbunan. Diterapkan kumpulan data material yang sesuai pada tiap klaster dalam model geometri. Setelah memasukkan parameter material, jaring elemen hingga sederhana dapat disusun dengan menggunakan tingkat kekasaran elemen sedang. Dilakukan penyusunan jaring elemen dengan menekan tombol susun jaring elemen, seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 4.5 Jaring Elemen Hingga 4.5 Kondisi Awal Dalam kondisi awal ditetapkan berat isi air sebesar 10 kN/m3. Tekanan air sepenuhnya adalah tekanan hidrostatik berdasarkan garis freatik global di permukaan tanah. Selain garis freatik, perhatian khusus juga diberikan pada kondisi batas untuk analisis konsolidasi yang akan dilakukan dalam proses perhitungan. Tanpa memberikan masukan tambahan apapun, seluruh batas akan

IV - 16


BAB IV PEMBAHASAN

mengalirkan air, sehingga air dapat mengalir bebas keluar dari seluruh batas model tekanan air pori berlebih dapat terdisipasi ke segala arah. Pada kasus ini, kondisi batas vertikal sebelah kiri harus tertutup karena batas ini adalah garis simetri dimana aliran arah horizontal tidak boleh terjadi. Kondisi batas vertikal sebelah kanan juga harus tertutup karena tidak ada aliran tak terkekang keluar yang terjadi melalui batas tersebut. Kondisi batas dasar terbuka karena di bawah lapisan tanah tekanan air pori berlebih dapat secara bebas mengalir ke dalam lapisan pasir yang permeable (yang tidak diikutsertakan dalam model). Kondisi batas atas memang terbuka seperti apa adanya.

Gambar 4.6 Water level in surface dan Closed Consolidation Boundary Pada kondisi awal, timbunan belum ada sehingga untuk menghitung tegangan awal dari model maka timbunan tersebut harus dinonaktifkan terlebih dahulu. Klik satu kali pada setiap klaster yang memodelkan timbunan, seperti pada perhitungan tahapan konstruksi. Setelah timbunan dinonaktifkan (klaster yang bersangkutan akan mempunyai warna seperti warna latar belakang), maka geometri yang aktif akan berupa geometri yang horizontal dengan lapisan – lapisan yang horizontal pula, sehingga Prosedur-Ko dapat digunakan untuk IV - 17


BAB IV PEMBAHASAN

menghitung tegangan awal. Nilai Ko yang dasarankan untuk lapisan lempung diusulkan oleh Jaky : Ko = 1-sinø. Setelah perhitungan awal dilakukan maka masukan/ input telah selesai.

4.6 Perhitungan Konstruksi timbunan terdiri dari lima lapis timbunan dan masing – masing lapis terdiri dari dua tahap yaitu tahap konstruksi dan tahap konsolidasi. Tahap konstruksi membutuhkan waktu 90 hari, setelah tahapan konstruksi selesai, dilanjutkan dengan kosolidasi selama 200 hari agar tekanan air pori berlebih dapat terdisipasi. Pemilihan waktu tersebut dibuat lebih lama untuk meningkatkan parameter kuat geser tanah selama konstruksi berlangsung sehingga diharapkan tanah mampu mendukung beban setelah terjadi peningkatan daya dukung tanah sehingga penurunan dapat diminimalkan. Setelah tahapan konstruksi terakhir, sebuah rentang konsolidasi lain diberikan sehingga penurunan final dapat diperhitungkan. Analisis konsolidasi akan mengikutsertakan dimensi waktu ke dalam perhitungan. Untuk melakukan analisis konsolidasi secara benar maka langkah waktu yang benar harus dipilih. Pengunaan langkah waktu yang lebih kecil dari nilai kritis minimum dapat mengakibatkan osilasi tegangan. Pilihan konsolidasi dalam Plaxis dapat dilakukan dengan menggunakan

prosedur rentang waktu yang telah

mengikutsertakan interval waktu dari setiap tahap konstruksi. Untuk mendefinisikan tahap – tahap perhitungan, berikut adalah langkah – langkahnya.

IV - 18


BAB IV PEMBAHASAN



Tahap perhitungan pertama (phase 1) adalah analisis konsolidasi (consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) . Dalam lembar-tab umum (general) dipiih konsolidasi (consolidation) dari kotak jenis perhitungan (calculation type) . Dalam tombol parameter, masukkan interval waktu (time interval) selama 90 hari. Pilih Tahapan konstruksi (staged construction) sebagai masukan pembebanan (loading input) dan klik tombol tentukan/(define). Aktifkan bagian pertama dari timbunan dalam jendela konfigurasi geometri (geometric configuration) dan klik tombol pembaruan/ (update).

Gambar 4.7 Analisis Konsolidasi Tahap ke-1 Kembali dalam jendela perhitungan, klik tombol berikutnya (next phase) untuk membuat tahap perhitungan berikutnya. 

Tahap ke-dua (phase 2)

juga merupakan analisis konsolidasi

(consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) Pada tahap ini tidak ada perubahan dalam geometri karena hanya diperlukan analisis konsolidasi hingga waktu batas tertentu saja. Masukkan interval

IV - 19


BAB IV PEMBAHASAN

waktu selama 200 hari dan klik tombol berikutnya (next phase) untuk membentuk tahap perhitungan berikutnya. 

Tahap perhitungan ke-tiga (phase 3) adalah analisis konsolidasi (consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) . Dalam lembar-tab umum (general) dipiih konsolidasi (consolidation) dari kotak jenis perhitungan (calculation type) . Dalam tombol parameter, masukkan interval waktu (time interval) selama 90 hari. Pilih Tahapan konstruksi (staged construction) sebagai masukan pembebanan (loading input) dan klik tombol tentukan/(define). Aktifkan bagian pertama dari timbunan dalam jendela konfigurasi geometri (geometric configuration) dan klik tombol pembaruan/ (update).

Gambar 4.8 Analisis Konsolidasi Tahap ke-3

Kembali dalam jendela perhitungan, klik tombol berikutnya (next phase) untuk membuat tahap perhitungan berikutnya.

IV - 20


BAB IV PEMBAHASAN



Tahap ke-empat (phase 4)


(consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) Pada tahap ini tidak ada perubahan dalam geometri karena hanya diperlukan analisis konsolidasi hingga waktu batas tertentu saja. Masukkan interval waktu selama 200 hari dan klik tombol berikutnya (next phase) untuk membentuk tahap perhitungan berikutnya. 

Tahap perhitungan ke-lima (phase 5) adalah analisis konsolidasi (consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) . Dalam lembar-tab umum (general) dipiih konsolidasi (consolidation) dari kotak jenis perhitungan (calculation type) . Dalam tombol parameter, masukkan interval waktu (time interval) selama 90 hari. Pilih Tahapan konstruksi (staged construction) sebagai masukan pembebanan (loading input) dan klik tombol tentukan/(define). Aktifkan bagian pertama dari timbunan dalam jendela konfigurasi geometri (geometric configuration) dan klik tombol pembaruan/ (update).

Gambar 4.9 Analisis Konsolidasi Tahap ke-5 Kembali dalam jendela perhitungan, klik tombol untuk membuat tahap perhitungan berikutnya. IV - 21


BAB IV PEMBAHASAN



Tahap ke-enam (phase 6)



Tahap perhitungan ke-tujuh (phase 7) adalah analisis konsolidasi (consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) . Dalam lembar-tab umum (general) dipiih konsolidasi (consolidation) dari kotak jenis perhitungan (calculation type) . Dalam tombol parameter, masukkan interval waktu (time interval) selama 90 hari. Pilih Tahapan konstruksi (staged construction) sebagai masukan pembebanan (loading input) dan klik tombol tentukan/(define). Aktifkan bagian pertama dari timbunan dalam jendela konfigurasi geometri (geometric configuration) dan klik tombol pembaruan/ (update).



BAB IV PEMBAHASAN



Tahap ke-delapan (phase 8)



Tahap perhitungan ke-sembilan (phase9) adalah analisis konsolidasi (consolidation analysis), tahapan konstruksi (staged construction) . Dalam lembar-tab umum (general) dipiih konsolidasi (consolidation) dari kotak jenis perhitungan (calculation type). Dalam tombol parameter, masukkan interval waktu (time interval) selama 90 hari. Pilih Tahapan konstruksi (staged construction) sebagai masukan pembebanan (loading input) dan klik tombol tentukan/(define). Aktifkan bagian pertama dari timbunan dalam jendela konfigurasi geometri (geometric configuration) dan klik tombol pembaruan/ (update).



BAB IV PEMBAHASAN



Tahap ke-sepuluh adalah analisis konsolidasi (consolidation analysis) hingga mencapai tekanan air pori minimum (minimum pore pressure). Dalam lembar-tab parameter, pilih tekanan air pori minimum (minimum pore pressure) dari kotak masukan pembebanan (loading input) dan default sebesar 1 kN/m2 untuk tekanan air pori minimum (minimum pore pressure).

Gambar 4.12 Minimum Pore Pressure Phase

Sebelum memulai perhitungan, klik tombol Pilih (select) untuk kurva (curves) dan pilih titik – titik berikut. Dalam kasus ini dipilih titik A yang terletak di kaki timbunan dan setelah memilih titik tersebut, proses perhitungan dapat dimulai.

IV - 24


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.13 Titik Nodal Jaring Elemen Hingga Selama analisis berlangsung peningkatan waktu dapat terlihat pada bagian atas dalam jendela informasi perhitungan (calculation info). Sebuah parameter Pmaks akan muncul seperti gambar di bawah ini, yang menunjukkan tekanan air pori maksimum di tiap tahap perhitungan ini. Parameter ini akan berguna pada kasus analisis konsolidasi dengan pilihan tekanan air pori minimum, dimana seluruh nilai tekanan air pori minimum ditentukan untuk berada di bawah suatu nilai tertentu yang ditetapkan (default sebesar 1 KN/m2)

Gambar 4.14 Calculating Phases IV - 25


BAB IV PEMBAHASAN

4.7 Keluaran (Output) Setelah perhitungan selesai, pilih tahap perhitungan terakhir secara bersamaan (dengan menekan saat memilih kedua tahap ini) dan klik tombol keluaran/ output. Jendela keluaran (window output) akan menampilkan dua buah jaring elemen terdeformasi pada kondisi yang berbeda, yaitu pada kondisi setelah proses konstruksi timbunan tahap akhir tepat selesai dan pada kondisi setelah konsolidasi secara penuh terjadi. Dengan mengevaluasi peningkatan perpindahan total dapat terlihat adanya suatu mekanisme keruntuhan yang mulai terbentuk (lihat Gambar. 4.15 ).

Gambar 4.15 Peningkatan Perpindahan setelah Proses Konstruksi Timbunan

4.7.1 Keluaran (output) Model Mohr Coulomb Model Mohr Coulomb dianalisis dalam kondisi Undrained dan Drained. Kondisi Undrained digunakan untuk menganalisis penurunan dalam jangka pendek dan kondisi Drained didigunakan untuk menganalisis penurunan dalam jangka panjang. Berikut adalah hasil analisis model tanah Mohr Coulomb dalam kondisi tak terdrainase (Undrained) dan terdrainase (Drained).

IV - 26


BAB IV PEMBAHASAN

A. Mohr Coulomb Undrained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe undrained (C) maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

Gambar 4.16 Total Displacements Model Mohr Coulomb Kondisi Undrained

Berdasarkan gambar total displacement model Mohr Coulomb dalam kondisi undrained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 0.2958 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan sedangkan penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 27


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.17 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 0.17 m dengan waktu 1250 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 0.17 m dibutuhkan waktu 1250 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Selama tahap konstruksi timbunan secara tak terdrainase, tekanan air pori berlebih meningkat dalam waktu singkat, sedangkan selama proses konsolidasi tekanan air pori berlebih akan berkurang sejalan dengan waktu. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 1250 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh.

IV - 28


BAB IV PEMBAHASAN

B. Mohr Coulomb Drained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe drained maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

Gambar 4.18 Total Displacements Model Mohr Coulomb dalam Kondisi Drained Berdasarkan gambar total displacement model Mohr Coulomb dalam kondisi drained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 0.4665 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan sedangkan penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 29


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.19 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 0.356 m dengan waktu 7000 hari. Hal ini menujukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 0.356 m dibutuhkan waktu 7000 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Selama tahap konstruksi timbunan secara terdrainase, tekanan air pori berlebih meningkat dalam waktu lama, sedangkan selama proses konsolidasi tekanan air pori berlebih akan berkurang sejalan dengan waktu. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 7000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 30


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.20 Kurva Time vs Pexcess

4.7.2 Keluaran Model Soft Soil Model Soft Soil dianalisis dalam kondisi Undrained dan Drained. Kondisi Undrained digunakan untuk menganalisis penurunan dalam jangka pendek dan kondisi Drained didigunakan untuk menganalisis penurunan dalam jangka panjang. A. Soft Soil Undrained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe undrained (A) maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

IV - 31


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.21 Settlement Model Soft Soil dalam Kondisi Undrained

Berdasarkan gambar total displacement model Soft Soil dalam kondisi undrained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 2.274 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan. Nilai tersebut lebih besar dari nilai total penurunan model Mohr Coulomb hal ini dikarenakan karena pada model ini analisis

kompresi

primer

dari

tanah

lempung

diikutsertakan

sehingga

menghasilkan penurunan yang lebih besar. Untuk penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 32


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.22 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 2.20 m dengan waktu 22000 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 2.20 m dibutuhkan waktu 22.000 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Selama tahap konstruksi timbunan secara tak terdrainase, tekanan air pori berlebih meningkat dalam waktu singkat, sedangkan selama proses konsolidasi tekanan air pori berlebih akan berkurang sejalan dengan waktu. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 22000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 33


BAB IV PEMBAHASAN


B. Soft Soil Drained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe drained maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

IV - 34


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.24 Settlement Model Soft Soil dalam Kondisi Drained Berdasarkan gambar total displacement model Soft Soil dalam kondisi drained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 2.274 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan. Nilai tersebut lebih besar dari nilai total penurunan model Mohr Coulomb hal ini dikarenakan karena pada model ini analisis kompresi primer dan sekunder dari tanah lempung diikutsertakan sehingga menghasilkan penurunan yang lebih besar. Sedangkan nilai penurunan model Soft Soil dalam kondisi undrained dan drained mempunyai nilai yang sama, hal ini dikarenakan tipe undrained yang digunakan dalam Plaxis adalah tipe undrained (A) yang menggunakan parameter kuat geser dan sudut geser efektif yang sama. Untuk penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 35


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.25 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 2.20 m dengan waktu 22000 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 2.20 m dibutuhkan waktu 22.000 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 22.000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 36


BAB IV PEMBAHASAN


4.7.3 Keluaran Model Soft Soil Creep Model Soft Soil Creep dianalisis dalam kondisi Undrained dan Drained. Kondisi Undrained digunakan untuk menganalisis penurunan dalam jangka pendek dan kondisi Drained didigunakan untuk menganaisis penurunan dalam jangka panjang. A. Soft Soil Creep Undrained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe undrained (A) maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

IV - 37


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.27 Settlement Model Soft Soil Creep dalam Kondisi Undrained

Berdasarkan gambar total displacement model Soft Soil Creep dalam kondisi undrained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 3.168 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan. Nilai tersebut lebih besar dari nilai total penurunan model Mohr Coulomb dan Soft Soil hal ini dikarenakan karena pada model ini tanah dianalisis mengalami rangkak (creep) dan kompresi primer yang diikuti oleh kompresi sekunder. Kompresi sekunder sangat dominan pada tanah – tanah lunak yaitu lempung yang terkonsolidasi normal. Untuk penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 38


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.28 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 3.10 m dengan waktu 60.000 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 3.10 m dibutuhkan waktu 60.000 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Selama tahap konstruksi timbunan secara tak terdrainase, tekanan air pori berlebih meningkat dalam waktu singkat, sedangkan selama proses konsolidasi tekanan air pori berlebih akan berkurang sejalan dengan waktu. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 60.000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 39


BAB IV PEMBAHASAN


B. Soft Soil Creep Drained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe drained (A) maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

IV - 40


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.30 Settlement Model Soft Soil Creep dalam Kondisi Drained Berdasarkan gambar total displacement model Soft Soil Creep dalam kondisi drained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 3.168 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan. Nilai tersebut lebih besar dari nilai total penurunan model Mohr Coulomb hal ini dikarenakan karena pada model ini efek rangkak akibat penurunan konsolidasi sekunder dari tanah lempung diikutsertakan sehingga menghasilkan penurunan yang lebih besar. Sedangkan nilai penurunan model Soft Soil Creep dalam kondisi undrained dan drained mempunyai nilai yang sama, hal ini dikarenakan tipe undrained yang digunakan dalam Plaxis adalah tipe undrained (A) yang menggunakan parameter kuat geser dan sudut geser efektif yang sama. Untuk penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini. IV - 41


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.31 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 3.10 m dengan waktu 60.000 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 3.10 m dibutuhkan waktu 60.000 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 60.000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 42


BAB IV PEMBAHASAN


4.7.4 Keluaran Model Hardening Soil Model Hardening Soil dianalisis dalam kondisi Undrained dan Drained. Kondisi Undrained digunakan untuk menganalisis penurunan dalam jangka pendek dan kondisi Drained didigunakan untuk menganaisis penurunan dalam jangka panjang. A. Hardening Soil Undrained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe undrained (A) maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

IV - 43


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.33 Settlement Model Hardening Soil dalam Kondisi Undrained

Berdasarkan gambar total displacement model Hardening Soil dalam kondisi undrained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 1.758 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan. Untuk penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 44


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.34 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 1.65 m dengan waktu 21.500 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 1.65 m dibutuhkan waktu 21.500 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Selama tahap konstruksi timbunan secara tak terdrainase, tekanan air pori berlebih meningkat dalam waktu singkat, sedangkan selama proses konsolidasi tekanan air pori berlebih akan berkurang sejalan dengan waktu. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 22.000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 45


BAB IV PEMBAHASAN


B. Hardening Soil Drained Berdasarkan analisis dengan program Plaxis dengan menggunakan tipe drained maka diperoleh settlement total dan penurunan di tengah kaki timbunan. Berikut adalah settlement pada phase ke-sepuluh dimana proses konsolidasi akhir akibat timbunan sudah selesai.

IV - 46


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.36 Settlement Model Hardening Soil dalam Kondisi Drained Berdasarkan gambar total displacement model Hardening Soil dalam kondisi drained maka di dapat total penurunan paling besar adalah 1.758 m dan penurunan tersebut terletak di permukaan atas timbunan. Nilai penurunan model Hardening Soil dalam kondisi undrained dan drained mempunyai nilai yang sama, hal ini dikarenakan tipe undrained yang digunakan dalam Plaxis adalah tipe undrained (A) yang menggunakan parameter kuat geser dan sudut geser efektif yang senilai. Untuk penurunan di tengah kaki timbunan (titik A) dapat dilihat pada kurva di bawah ini.

IV - 47


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.37 Kurva Time vs Settlement di Tengah Kaki Timbunan Gambar di atas menunjukkan penurunan di tengah kaki timbunan, berdasarkan kurva tersebut maka diperoleh penurunan sebesar 1.65 m dengan waktu 21.500 hari. Hal ini menjukkan bahwa untuk mencapai penurunan sebesar 1.65 m dibutuhkan waktu 21.500 hari atau waktu dimana tekanan air pori sudah terdisipasi. Sebenarnya konsolidasi telah mulai berlangsung pada saat konstruksi timbunan, karena tahap tersebut juga menggunakan interval waktu. Dari kurva yang terbentuk dapat terlihat bahwa dibutuhkan lebih dari 22.000 hari untuk mencapai konsolidasi secara penuh. Berikut adalah kurva peningkatan air pori berlebih di bawah timbunan.

IV - 48


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.38 Kurva Time vs Pexcess 4.8 Analisis Hasil Output Plaxis Berdasarkan hasil keluaran (output) dari program Plaxis yang meliputi Mohr Coulomb, Hardening Soil, Soft Soil dan Soft Soil Creep dan masing – masing model tanah telah ditinjau dalam keadaan undrained untuk mengetahui penurunan jangka pendek (short term) dan dalam keadaan drained untuk mengetahui penurunan jangka panjang (long term). Berikut adalah resume hasil analisis settlement pada masing – masing model. Tabel 4.18 Hasil Penurunan Maksimum dari Setiap Pemodalan Tanah yang Ditinjau Kondisi Undrained Model

Settlement Total (m)

Kondisi Drained Model


Mohr Coulomb

0.2958

Mohr Coulomb

0.4665

Soft Soil

2.274

Soft Soil

2.274

Soft Soil Creep

3.168

Soft Soil Creep

3.168

Hardening Soil

1.758

Hardening Soil

1.758

IV - 49


BAB IV PEMBAHASAN

Tabel 4.19 Hasil Penurunan di tengah kaki timbunan (Titik A) dari Setiap Pemodalan Tanah yang Ditinjau Kondisi Undrained Model


Waktu (hari)

Mohr Coulomb

0.17

1250

Soft Soil

2.2

22000

Soft Soil Creep

3.1

60000

Hardening Soil Model Mohr Coulomb

1.65 Kondisi Drained Settlement Total (m)

2150 Waktu (hari)

0.356

7000

Soft Soil

2.2

22000

Soft Soil Creep

3.1

60000

Hardening Soil

1.65

2150

Berdasarkan tabel di atas dapat terlihat penurunan yang terjadi di tengah kaki timbunan (titik A) dari setiap model tanah yang ditinjau. Nilai penurunan yang paling besar terjadi pada model tanah Soft Soil Creep dengan penurunan senilai 3.10 m dengan waktu 60.000 hari. Nilai tersebut lebih besar dari nilai total penurunan pada semua model hal ini karena pada model ini memperhitungkan efek rangkak dari penurunan konsolidasi sekunder dari tanah lempung diikutsertakan sehingga menghasilkan penurunan yang lebih besar dan waktu yang lama, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.39 dan 4.40 di bawah ini. Untuk nilai penurunan model Soft Soil, Soft Soil Creep,Hardening Soil dalam kondisi undrained dan drained mempunyai nilai yang sama, hal ini dikarenakan tipe undrained yang digunakan dalam Plaxis adalah tipe undrained (A) yang menggunakan parameter kuat geser dan sudut geser efektif yang sama. Sedangkan untuk model Mohr Coulomb dalam kondisi drained waktu yang diperlukan lebih lama dari model Mohr Coulomb undrained.

IV - 50


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.39 Penurunan Maksimum dari Setiap Pemodalan Tanah

Gambar 4.40 Penurunan pada Titik (A) dari Setiap Pemodalan

IV - 51


BAB IV PEMBAHASAN

4.9 Analisis Faktor Keamanan (Safety Factor Analysis) Hal terpenting dalam desain timbunan selain mengetahui deformasi yang akan terjadi yaitu analisis faktor keamanan (safety factor analysis). Metode analisis yang digunakan adalah teknik reduksi kekuatan geser (phi-c reduction) metode elemen hingga pada program PLAXIS. Dalam metode ini, parameter kekuatan geser tanah yang tersedia berturut – tururt direduksi secara otomatis hingga kelongsoran terjadi. Sehingga safety factor (SF) menjadi : ΣMsf

= tan Φinput /tan Φreduksi =cinput

SF

/ creduksi

= Kekuatan geser yang tersedia Kekuatan geser saat runtuh = Nilai ΣMsf

Dimana, cinput

= kohesi tanah

Φinput = sudut geser dalam tanah creduksi = kohesi tanah tereduksi Φreduksi = sudut geser dalam tereduksi Reduksi parameter kuat geser (phi-c reduction) diatur oleh faktor pengali total ΣMsf. Parameter ini akan ditingkatkan secara bertahap hingga keruntuhan terjadi. Faktor keamanan kemudian didefinisikan sebagai nilai ΣMsf saat keruntuhan terjadi, hanya jika saat keruntuhan terjadi suatu nilai yang kurang lebih konstan telah diperoleh untuk beberapa langkah pembebanan berturut – turut. Untuk menghitung faktor keamanan global dari timbunan untuk jalan pada tahap akhir konstruksi (end phase) adalah sebagai berikut : IV - 52


BAB IV PEMBAHASAN



Klik tombol Program perhitungan (calculate) untuk masuk ke program perhitungan.



Dalam lembar-tab umum (general) , pilih perhitungan Reduksi phi-c (phic reduction) dari kotak jenis pembebanan (loading input)



Dalam lembar-tab parameter pilih Atur Perpindahan menjadi nol (reset displacement to zero) . Selain itu, aktifkan abaikan perilaku tak terdrainase (ignore undrained behaviour) karena dalam kasus ini akan diperhitungkan perilaku jangka panjang dari timbunan. Pilih peningkatan faktor pengali (incremental multiplier) dan klik tombol tentukan/define.



Dalam tab. Pengali (multiplier), periksa bahwa ΣMsf diatur ke 0.1

Sebelum memulai perhitungan, pastikan bahwa hanya tahap perhitungan safety factor saja yang dipilih untuk dieksekusi (di calculate) (), tahap perhitungan sebelumnya diindikasikan dengan tanda (√) checklist dan perhitungan safety factor dapat dimulai seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.41 Calculating Phase Safety Factor IV - 53


BAB IV PEMBAHASAN

Berikut adalah grafik yang memperlihatkan hasil analisis faktor keamanan dengan menggunakan program Plaxis pada setiap pemodelan tanah yang ditinjau dalam kondisi undrained dan drained.

Gambar 4.42 Grafik Nilai Faktor Keamanan

Berdasarkan gambar di atas terlihat bahwa faktor keamanan (safety factor) paling besar adalah model Soft Soil Creep. Pada model Soft Soil, Soft Soil Creep dan Hardening Soil mempunyai nilai faktor keamanan dalam kondisi undrained dan drained sama, hal ini karena tipe undrained yang dipilih adalah Undrained (A) dimana parameter kuat geser dan sudut geser tanah yang digunakan adalah kuat geser dan sudut geser efektif yang senilai dengan pemodelan tanah dalam kondiri drained. Untuk model tanah Mohr Coulomb dimana parameter undrained yang digunakan adalan Undrained (C) maka dapat terlihat perbedaan antara nilai faktor keamanan dalam kondisi drained lebih besar dari kondisi undrained. IV - 54


BAB IV PEMBAHASAN

4.10 Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement) Besarnya penurunan konsolidasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 

Kondisi tanah terkonsolidasi normal (normally consolidated) Sc =



Cc.H ( Po' P) log 1  eo Po'

Kondisi tanah terkonsolidasi berlebih (overconsolidated), dengan Po' + ΔP > Pc Sc =



Cr.h Pc Cc.h ( Po' P) log log  1 e Po' 1  e Po'

Kondisi tanah terkonsolidasi berlebih (overconsolidated), dengan Po' + ΔP < Pc Sc =

Cr.h Pc log 1 e Po'

Dimana : Sc

= Penurunan konsolidasi

Cc,Cr = Index kompresi dan rekompresi H

= Tebal layer

Eo

= Angka pori awal untuk po yang bekerja

Po

= Tegangam efektif awal

Pc

= Tegangan praconsolidasi = OCR x Po

Δp

= Distribusi tegangan

Berdasarkan hasil analisa perhitungan penurunan konsolidasi (Consolidation Settlement) dengan menggunakan bantuan SETTLE 3D

IV - 55


Tabel 4.20 Analisa Perhitungan Settlement

BAB IV PEMBAHASAN

IV - 56


BAB IV PEMBAHASAN

4.10 Analisis Faktor Keamanan dengan Metode Taylor Analisis faktor keamanan dengan metode Taylor mempunyai hal khusus sebagai berikut : 

Biasa disebut cara angka stabilitas (stability number)



Digunakan untuk lereng pada tanah ø-c homogen atau tanah kohesif murni (ø=0), tanpa gaya gempa dan rembesan.



Tidak digunakan untuk tanah non kehesif murni (c=0)



Biasanya digunakan untuk analisis lereng bukan bendung (misal : lereng untuk saluran dan timbunan jalan).



Menggunakan tabel dan nomogram atau grafik hubungan variabel – variabel yang terkait terhadap stabilitas lereng yaitu : -

Ukuran lereng : tinggi H dan sudut lereng β

-

Parameter tanah : berat volume ɣ, kohesi c dan sudut gesek internal ø.

-

Untuk lereng tanah c (ø=0) dengan β < 53° ditambah dengan faktor kedalaman Df (untuk lapisan tanah kuat)

-

Faktor aman F diperhitungkan terhadap kohesi c dan sudut gesek internal ø : Kohesi desain cd, diambil cd = c/F Sudut ø desain, diambil tg ød = tgø/F c,ɣ dam H digabung menjadi angka stabilitas N.



Jadi dalam nomogram atau tabel Taylor terdapat 4 variabel yaitu : N, β, ø dan Df untuk menganalisis stabilitas lereng

IV - 57


BAB IV PEMBAHASAN

Berikut adalah analisis perhitungan faktor keamanan dengan metode Taylor.

Gambar 4.43 Geometri Timbunan

Diketahui : β (sudut kemiringan timbunan jalan)

= 26.5°

H (tinggi timbunan)

= 5.0 m

ɤ (berat jenis tanah)

= 1.4 t/m2

maka untuk menghitung nilai angka keamanan adalah sebagai berikut : a. Fø = 1, maka ød = Untuk ød = 30°, β = 26.5° dari grafik, N = 0.01 Sehingga, N

=

0.01

=

Cd

= 0.07 t/m3

Cd

=

Fc

= = 1.429 IV - 58


BAB IV PEMBAHASAN

b. Fø = 1.2, maka ød = Untuk ød = 25.70°, β = 26.5° dari grafik, N = 0.018 Sehingga, N

=

0.018 = Cd

= 1.26 t/m3

Cd

=

Fc

= = 0.08

c. Fø = 1.5, maka ød = Untuk ød = 21.05°, β = 26.5° dari grafik, N = 0.019 Sehingga, N

=

0.018 = Cd

= 1.33 t/m3

Cd

=

Fc

= = 0.08

Untuk Grafik mencari nilai N dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

IV - 59


BAB IV PEMBAHASAN

Gambar 4.44 Lengkung Angka Stabilitas Taylor

Untuk mencari F yang sama bagi ø dan c (Fø = Fc) dilakukan interpolasi sebagai berikut :

Gambar 4.45 Grafik Nilai Faktor Keamanan

IV - 60


BAB IV PEMBAHASAN

Maka, didapat nilai F atau angka keamanan dengan menggunakan metode Taylor adalah 1.2. Berdasarkan hasil perhitungan manual dengan perhitungan menggunakan Program Plaxis maka didapat nilai faktor keamanan paling kecil adalah dengan metode manual senilai 1.2 namun tidak berbeda jauh dengan perhitungan dengan Plaxis senilai 1.30-1.40. 4.11 Analisis Akhir Settlement dan Stabilitas Timbunan Berdasarkan hasil analisis settlement dengan menggunakan program Plaxis dan perhitungan manual maka dapat disimpulkan bahwa : a. Dari keempat model maka model yang paling cocok digunakan dalam menganalisis settlement pada tanah lunak adalah model Soft Soil Creep, Softt Soil dan Hardening Soil. Model Soft Soil Creep lebih khusus digunakan bila keadaaan tanah lunak asli mengandung gambut. Model ini paling aman digunakan bila dibandingkan dengan model-model lainnya karena hasil penurunan yang didapat paling besar dibanding model lainnya. Selain penurunan yang paling besar, waktu yang dibutuhkan untuk mencapai konsolidasi secara penuh juga menghasilkan waktu terlama dibandingkan dengan model tanah lainnya. b. Hasil perhitungan yang dianalisis dengan perhitungan manual nilai yang dihasilkan mendekati dengan nilai model Soft Soil dan Hardening Soil, maka jika tanah di lokasi tidak mengandung gambut maka disarankan untuk memilih model Soft Soil. c. Nilai perhitungan angka faktor keamanan dengan menggunakan program Plaxis dan dengan metode Taylor di dapatkan tidak berbeda jauh sekitar 1.20-1.40. IV - 61


No title

Recommend Documents