0860: Widjojo A. Prakoso dkk.
TR-92
UJI PULLOUT STRAP GEOSINTETIK REINFORCED SOIL RETAINING WALL PRASARANA KERETA API Widjojo A. Prakoso∗ , Damrizal Damoerin, dan Dandung S. Harninto Departemen Teknik Sipil, Universitas Indonesia Kampus UI, Depok 16424 Telepon (021) 78849102 ∗
e-Mail:
[email protected]
Disajikan 29-30 Nop 2012
ABSTRAK Teknologi dinding tanah bertulang atau reinforced soil retaining wall (RSRW) diarahkan untuk digunakan dalam pembangunan prasarana kereta api yang andal, sebagaimana teknologi ini telah digunakan untuk prasarana kereta api di Jepang secara ekstensif. Teknologi RSRW adalah teknologi komposit antara material tanah dan material perkuatan. Makalah ini melaporkan hasil uji fisik laboratorium dan lapangan komponen perkuatan RSRW. Material perkuatan yang digunakan adalah strap geosintetik high-tenacity polyester, dan tanah yang digunakan adalah pasir kelanauan dari Proyek Pembangunan Jembatan Baru – Padang Panjang. Hasil uji laboratorium strap geosintetik dengan konfigurasi-V tanpa dan dengan angkur serta hasil uji lapangan strap konfigurasi-V tanpa angkur didiskusikan. Langkah-langkah mengkombinasikan hasil uji fisik dengan analisis numerik guna mencapai knowledge base RSRW prasarana perkeretaapian didiskusikan Kata Kunci: Prasarana kereta api, reinforced soil retaining wall geosintetik strap, uji pullout
I.
PENDAHULUAN
Pemerintah Republik Indonesia telah mencanangkan Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia (MP3EI) 2011-2025, dimana meliputi pengembangan jaringan kereta api di Sumatera, Jawa, dan Kalimantan. Hal ini sejalan dengan Rencana Induk perkeretaapian Nasional Tahun 2030[1] dimana meliputi antara lain beberapa rencana strategis seperti pembangunan prasarana KA sepanjang ribuan kilometer, penyelesaian double tracks untuk lintas Jawa, kereta api kecepatan tinggi lintas Jawa, jalur kereta api lintas Sumatera dan Kalimantan. Roadmap Peningkatan Keselamatan perkeretaapian[2] untuk prasarana KA eksisting yang meliputi antara lain perbaikan prasarana perkerataapian juga telah disusun. Jepang – sebuah negara maju di bidang perkeretaapian – dalam membangun prasarana KA dengan keandalan tinggi dan keekonomian yang atraktif banyak menggunakan teknologi dinding tanah bertulang atau reinforced soil retaining wall (RSRW) untuk mendapatkan prasarana kereta api dengan keandalan yang tinggi, termasuk dalam menghadapi ancaman gempabumi;[3] hingga saat ini telah terbangun RSRW di 910 lokasi dengan panjang total 136 km. Perlu dicatat bahwa teknologi ini dilaporkan juga digunakan untuk kereta api di Amerika Serikat, Kanada Venezuela Ing-
gris Spanyol, dan Korea Selatan. Teknologi RSRW adalah teknologi komposit antara material tanah dan material perkuatan (lihat G AMBAR 1) Di Indonesia, DitJen perkeretaapian Kementerian Perhubungan tampaknya belum memiliki dokumen pendukung untuk aplikasi teknologi ini; ulasan hal ini dapat dilihat dalam.[4] Namun, DitJen Bina Marga Kementerian Pekerjaan Umum[5] secara formal baru mulai mengadopsi teknologi ini untuk infrastruktur jalan dan jembatan. Masalah mendasar dalam aplikasi teknologi ini di Indonesia adalah ketiadaan knowledge base untuk kondisi Indonesia. Penelitian ini adalah ditujukan untuk memberikan kontribusi pada pengembangan knowledge base tersebut. Penelitian ini terdiri dari tiga bagian utama yaitu analisis numerik serta uji fisik laboratorium dan uji fisik lapangan RSRW, didukung dengan kajian literatur lanjutan yang ekstensif. Makalah ini melaporkan secara terbatas hasil uji fisik laboratorium dan lapangan serta mendiskusikan secara singkat langkah membangun knowledge base yang diharapkan.
II.
METODOLOGI
A. Uji Fisik Laboratorium Uji fisik laboratorium yang dilakukan adalah berupa uji tarik komponen perkuatan dari sistem komposit.
Prosiding InSINas 2012
0860: Widjojo A. Prakoso dkk.
TR-93 × tinggi 500 mm. Tinggi contoh tanah adalah 400 mm, sedang tinggi sisa 100 mm adalah untuk mengakomodasi komponen subsistem pembebanan vertikal bantalan udara. Sampel strap geosintetik ditempatkan ditengah contoh tanah yang telah dipadatkan hingga kepadatan kering maksimum. Peralatan penarik strap terdiri dari alat elektro-hidrolik kapasitas 100 kN dan aktuator hidrolik dengan diameter 100 mm. Aktuator ini duduk pada portal baja yang terhubung dengan box baja.
G AMBAR 2: Strap Geosintetik.
G AMBAR 1: Aplikasi Lapangan Teknologi RSRW.
Material perkuatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah material high-tenacity polyester (strap geosintetik) (G AMBAR 2) dengan kuat tarik 50 kN. Strap memiliki lebar 90 mm dan terdiri dari 10 lajur serat polyester yang berfungsi sebagai elemen penahan beban. Strap dibalut dengan high density polyethylene (HDPE) bertekstur yang berfungsi sebagai pelindung sekaligus penyedia friksi. Tanah untuk uji laboratorium adalah tanah yang digunakan untuk proyek di Padang Panjang – Sumatera Barat yang merupakan subyek uji fisik lapangan. Tanah tersebut termasuk dalam klasifikasi pasir kelanauan (SM), mengandung 28% butiran halus dengan ukuran kurang dari 75 µm sieve. Properti pemadatan modified Proctor adalah kepadatan kering maksimum sebesar 18.6 kN/m3 pada kadar air optimum 14.4%. Sistem uji pullout dan instrumentasi serta prosedur penyiapan sampel dibahas secara detail di makalah lainnya.[6] Sistem uji terdiri dari sebuah box baja, sebuah subsistem pembebanan vertikal, dan subsistem penarik strap geosintetik (G AMBAR 3). Bagian dalam box baja berukuran panjang 2200 mm × lebar 500 mm
Sistem instrumentasi terdiri dari sebuah load cell tarik yang ditempatkan diantar box baja dan peralatan penarik strap dan empat buah potentiometer linear yang ditempatkan pada bagian luar belakang box baja (G AMBAR 4). Potentiometer tersebut dihubungkan sampel strap geosintetik dengan kawat nikel yang ditempatkan dalam tabung kuningan; kawat tersebut dihubungkan strap dengan menggunakan baut. Lokasi pembacaaan adalah pada jarak 100 mm, 750 mm, 1400 mm dan 2050 mm dari ujung depan strap. Untuk tekanan dalam bantalan udara dikontrol dengan menggunakan sebuah manometer. Pengujian dilakukan dengan kecepatan 1 to 2 mm/menit. Pengujian dihentikan jika sudah terjadi displacement yang menurus untuk gaya tarik yang relatif konstan. Program pengujian adalah sebagai berikut: •Konfigurasi-V tanpa angkur •Konfigurasi-V dengan angkur •Konfigurasi lurus tanpa angkur •Konfigurasi lurus dengan angkur Pengujian dilakukan untuk tegangan vertikal sebesar 30 and 70 kPa. Hasil uji sampel dengan konfigurasiV dilaporkan secara detail dalam,[7] sedang hasil uji sampel konfigurasi lurus ditampilkan dalam.[8] Dalam makalah ini hanya membahas hasil uji strap dengan konfigurasi-V tanpa angkur dan Prosiding InSINas 2012
0860: Widjojo A. Prakoso dkk.
TR-94
G AMBAR 3: Setting sistem uji pullout strap.
konfigurasi-V dengan angkur. G AMBAR 5 dan G AM BAR 6 menampilkan hasil uji strap tanpa angkur, sedang G AMBAR 7 dan G AMBAR 8 menampilkan hasil uji strap dengan angkur. G AMBAR 9 dan G AMBAR 10 menampilkan distribusi displacement sepanjang strap. G AMBAR 5 dan G AMBAR 7 menampilkan hubungan gaya tarik dan displacement di empat lokasi pembacaan potentiometer masing-masing untuk strap tanpa dan dengan angkur. Pada gaya tarik tertentu, displacement pada lokasi dekat alat tarik lebih besar dari pada displacement pada lokasi yang jauh. Hal ini mengindikasikan perilaku extensible dari strap geosintetik. G AMBAR 6 dan G AMBAR 8 menampilkan hubungan gaya tarik dan displacement untuk tegangan vertikal yang berbeda masing-masing untuk sampel tanpa dan dengan angkur. Lebih lanjut, gaya tarik maksimum untuk masing-masing konfigurasi semakin besar untuk tegangan vertikal yang lebih besar. Perilaku extensible ini dapat diamati pula pada G AM BAR 9 dan G AMBAR 10 . Displacement pada lokasi dekat
G AMBAR 4: Sistem instrumentasi uji pullout strap
alat tarik lebih besar dari pada displacement pada lokasi yang jauh. Bahkan bagian belakang strap relatif tidak bergerak. Pada gaya tarik tertentu, distribusi displacement pada sampel tanpa angkur adalah relatif sama dengan distributsi pada sampel dengan angkur. Hal ini mengindikasikan bahwa, sebelum gaya tarik maksimum tercapai, perilaku strap tanpa angkur dan strap dengan angkur adalah relatif sama. B.
Uji Fisik Lapangan Sistem uji pullout dan instrumentasi secara singkat ditampilkan pada G AMBAR 11. Peralatan penarik strap terdiri dari alat elektro-hidrolik kapasitas 250 kN dan aktuator hidrolik dengan diameter 250 mm. Dimensi piston adalah diameter 90 mm dan panjang stroke 800 mm. Sistem instrumentasi terdiri dari sebuah load cell tarik yang ditempatkan diantar muka dinding RSRW dan peralatan penarik strap dan sebuah potentiometer linear yang ditempatkan berdampingan dengan load cell. Sebagai pelengkap, pengujian diamati dengan menggunakan kamera video digital. Load cell dan poProsiding InSINas 2012
0860: Widjojo A. Prakoso dkk.
TR-95
G AMBAR 5: Kurva gaya tarik – displacement empat lokasi (konfigurasi-V tanpa angkur σv =30 kPa) (Sumber: Ref.[7] )
G AMBAR 7: Kurva gaya tarik – displacement empat lokasi (konfigurasi-V dengan angkur σv =30 kPa) (Sumber: Ref.[7] )
G AMBAR 6: Kurva gaya tarik – displacement pada jarak 100 mm sampel strap konfigurasi-V tanpa angkur (. : σv =30 kPa, σv =70 kPa) (Sumber: Ref.[7] )
G AMBAR 8: Kurva gaya tarik – displacement pada jarak 100 mm sampel strap konfigurasi-V dengan angkur (. : σv =30 kPa, / : σv =70 kPa) (Sumber: Ref.[7] )
tentiometer serta kamera video digital dihubungkan dengan digital data acquisition. Uji fisik lapangan dilaksanakan di approach ramp dari Proyek Pembangunan Jembatan Baru Ruas Jalan Hamka – Bukit Surungan, Padang Panjang, Sumatera Barat. G AMBAR 12 menampilkan beberapa strap uji dengan ketinggian yang berbeda, foto close-up baut ganda yang menghubungkan strap di dalam timbunan tanah dan sistem uji pullout, dan setting alat uji pullout. Pengujian dilakukan tiga sampel strap berikut:
• GS/FT4B: Panel 2 dari atas – bagian bawah, panjang strap = 4m • GS/FT4A: Panel 2 dari atas – bagian atas, panjang strap = 4m • GS/FT5B: Panel 1 dari atas – bagian bawah, panjang strap = 5m Semua strap adalah konfigurasi-V tanpa angkur. Pengujian dilakukan dengan kecepatan 1 to 2 mm/menit. Prosiding InSINas 2012
0860: Widjojo A. Prakoso dkk.
TR-96
G AMBAR 9: Distribusi displacement sepanjang strap pada gaya tarik = 25 kN ( : anchored strap, × : unanchored strap, σv =30 kPa) (Sumber: Ref.[7] )
G AMBAR 11: Alat Uji Lapangan
III.
G AMBAR 10: Distribusi displacement sepanjang strap pada gaya tarik = 30 kN ( : anchored strap, × : unanchored strap, σv =70 kPa) (Sumber: Ref.[7] )
Pengujian dihentikan jika sudah terjadi penurunan gaya tarik secara signifikan. Hasil uji pullout strap geosintetik lapangan ditampilkan pada G AMBAR 13. Hubungan gaya tarik dan displacement pada tingkat gaya tarik rendah untuk ketiga sampel adalah relatif sama.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil uji fisik laboratorium (G AMBAR 5∼ G AMBAR 10) dan hasil uji fisik lapangan (G AMBAR 13) akan digunakan dalam proses kalibrasi model numerik komponen perkuatan RSRW (misal:,[10] Ref.G AMBAR 14). Parameter tanah dan strap geosintetik yang dibutuhkan untuk mereproduksi hasil uji fisik akan digunakan dalam model numerik sistem RSRW (misal: Ref.,[11] G AMBAR 15). Model numerik sistem RSRW kemudian dapat dikombinasikan dengan model pembebanan kereta api (misal: Ref.,[12] G AMBAR 15) untuk mempelajari perilaku RSRW untuk prasarana kereta api. Rangkaian hasil uji fisik dan hasil analisis numerik kemudian dapat disintesiskan dan dimasukkan dalam pedoman perancangan sistem RSRW untuk kereta api Indonesia.
IV.
KESIMPULAN
Teknologi dinding tanah bertulang atau reinforced soil retaining wall (RSRW) diarahkan untuk digunakan dalam pembangunan prasarana kereta api yang andal. Makalah ini melaporkan hasil uji fisik laboratorium dan uji fisik lapangan komponen perkuatan RSRW Material perkuatan yang digunakan adalah strap geosintetik high-tenacity polyester, dan tanah yang digunakan adalah pasir kelanauan dari Proyek Pembangunan Jembatan Baru – Padang Panjang. Hasil uji laboratorium dan uji lapangan strap geosintetik ditampilkan dalam Prosiding InSINas 2012
0860: Widjojo A. Prakoso dkk.
TR-97
G AMBAR 13: Hasil Uji Pullout Lapangan ( :GS/FT4B, × :GS/FT4A, :GS/FT5B) (Sumber: Ref.[9] )
G AMBAR 14: Contoh Model Numerik Komponen RSRW (Sumber: Ref.[10] )
G AMBAR 12: Setting Uji Lapangan
sejumlah grafik hubungan gaya tarik dan displacement dan beberapa grafik distribusi displacement sepanjang strap geosintetik. Hasil uji fisik kemudian digunakan sebagai dasar bagi analisis numerik yang intensif guna mencapai knowledge base RSRW prasarana kereta api Namun demikian, uji fisik laboratorium dan lapangan masih perlu dilanjutkan untuk variasi material tanah Indonesia dan untuk variasi material perkuatan dan konfigurasi pelaksanaan lapangan. Uji fisik lapangan lanjutan berupa uji fisik lapangan skala penuh ataupun skala besar juga perlu dilakukan guna memahami perilaku sistem RSRW secara lebih baik Secara paralel, manual RSRW prasarana kereta api perlu mulai dikembangkan berdasarkan perkembangan hasil penelitian.
G AMBAR 15: Contoh Model Numerik Sistem RSRW (Sumber: Ref.[11] )
Penghargaan Penghargaan diberikan kepada tim peneliti RSRW Balai Geoteknik Jalan, PUSJATAN, Balitbang KementeProsiding InSINas 2012
TR-98
0860: Widjojo A. Prakoso dkk. pore (abstrak diterima, draf manuskrip) [11] Prakoso W.A. (2012). Kajian Awal Penggunaan Tanah Butir Halus Untuk Dinding Tanah Bertulang Geosintetik. Pros. Kolokium Jalan & Jembatan, PUSJATAN, Kementerian Pekerjaan Umum, Bandung. [12] Leksono J. (2012). Tekanan Tanah Lateral Tiga Dimensi Akibat Beban Keretaapi Double Track Pada Dinding Penahan Tanah. Skripsi S1 Universitas Indonesia.
G AMBAR 16: Contoh Pembebanan Kereta api (Sumber: Ref.[12] )
rian Pekerjaan Umum yang telah membantu penulis dalam pelaksaaan instrumentasi uji fisik lapangan.
DAFTAR PUSTAKA [1] DitJen Perkerataapian (2011). Rencana Induk Perkeretaapian Nasional (RIPNas) Tahun 2030 [2] DitJen Perkerataapian (2010). Roadmap Peningkatan Keselamatan Perkeretaapian. [3] Tatsuoka F., Tateyama M., dan Koseki J. (2012). GRS Structures Recently Developed and Constructed for Railways in Japan. Proc. High Speed Trains in Indonesia, Jakarta. [4] Prakoso W.A. dan Damoerin D. (2012). Kajian Literatur MSEW: Aplikasi Jalan Rel dan Aspek Kegempabumian. Pros. Pertemuan Ilmiah Tahunan XVI – HATTI, Jakarta [5] Kementerian Pekerjaan Umum (2009). Pedoman Perencanaan dan Pelaksanaan Perkuatan Tanah dengan Geosintetik. [6] Prakoso W.A., Harninto D.S. dan Susilowati P.H. (2012). Laboratory Pullout Response of Polyester Strap with Unanchored V-Configuration. Proc. 5th Asian Reg. Conf. on Geosynthetics, Bangkok. [7] Prakoso W.A., Ilyas T. dan Harninto D.S. (2012). Anchoring Effect on Pullout Response of Geosynthetic Straps. (manuskrip ke Geotech-nique Letters) [8] Prakoso W.A. dan Harninto D.S. (2012). Configuration Effect on Pullout Response of Geosynthetic Straps. (draf manuskrip) [9] Prakoso W.A. dan Harninto D.S. (2012). Stiffness of In-Situ Geosynthetic Straps. (draf manuskrip) [10] Prakoso W.A. dan Ilyas T. (2013). Modeling of Laboratory Pullout Tests of Polyester Straps. Proc. 18th Southeast Asian Geotechnical Conference, SingaProsiding InSINas 2012
