UNIVERSITAS BINA NUSANTARA _____________________________________________________________________________ Jurusan Teknik Sipil Skripsi Sarjana Semester Genap Tahun 2007/2008 ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN MATERIAL GEOTEKSTIL TERHADAP DAYA DUKUNG PONDASI DANGKAL DI ATAS TANAH LEMPUNG Gusnellya NIM: 0700707036
Abstrak Analisa teoritis masih relatif jarang dilakukan pada penelitian daya dukung pondasi dangkal pada tanah lempung menggunakan geotekstil sehingga dalam penelitian ini akan dilakukan analisa secara teoritis terhadap pengaruh penggunaan material geotekstil terhadap kapasitas dukung pondasi dangkal di atas tanah lempung. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh dan kontribusi geotekstil terhadap daya dukung pondasi dangkal di atas permukaan tanah lempung dengan pendekatan teoritis berupa perhitungan perbandingan nilai faktor keamanan yang diperoleh dari perhitungan daya dukung pondasi dangkal yang diletakkan di atas tanah lempung tanpa menggunakan geotekstil dengan perhitungan serupa di atas tanah lempung yang dipasang geotekstil. Penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan data-data sekunder antara lain data tanah dasar, data tanah pengganti, data pondasi, pembebanan dan data geotekstil. Kemudian dilakukan korelasi parameter data untuk mendapatkan data-data yang diperlukan dalam proses perhitungan menurut analisa Terzaghi dan dapat di-input ke dalam program Plaxis. Pemodelan dalam program Plaxis dibuat dalam satu geometri untuk masing-masing lebar penggantian tanah dan lebar geotekstil 2 meter, 4 meter dan 6 meter sedangkan untuk posisi geotekstil adalah kelipatan -0,25 meter mencapai -1,75 meter dari permukaan tanah atau sampai nilai faktor keamanannya turun. Kesimpulan diperoleh dengan membandingkan nilai faktor keamanan yang diperoleh dari hasil perhitungan sehingga dapat dilihat pengaruh geotekstil terhadap daya dukung pondasi dangkal di atas tanah lempung. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, penggantian kekuatan tarik geotekstil tidak memberikan hasil yang berarti terhadap kenaikan daya dukung pondasi dangkal. Posisi geotekstil paling efektif untuk lebar penggantian tanah dan pemasangan geotekstil 2 meter dan 4 meter adalah pada pemasangan di kedalaman -1,50 meter dari permukaan tanah. Sedangkan untuk penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 6 meter, posisi yang paling optimal adalah pada kedalaman -0,75 meter dari permukaan tanah. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 4 meter pada parameter kuat geser tanah yang sama memberikan nilai faktor keamanan tertinggi. Dapat disimpulkan bahwa dengan penggunaan geotekstil pada kedalaman dan posisi tertentu dapat diperoleh nilai daya dukung yang lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan tanpa geotekstil. Menurut hasil yang diperoleh maka penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 4 meter pada kedalaman -1,50 meter memberikan hasil paling optimal. Kata Kunci : Daya dukung pondasi dangkal, analisa teoritis, kontribusi geotekstil, perbandingan nilai faktor keamanan.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur yang sebesar-besarnya penulis panjatkan pada Bapa, Putra dan Roh Kudus karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan penelitian ini dengan baik dan tepat waktu. Hormat dan syukur juga penulis haturkan kepada Bunda Kerahiman Ilahi atas bantuan doa dan bimbingan berkatnya. Penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Ir. Andryan Suhendra, MT. selaku dosen pembimbing terutama atas waktu, bimbingan, bantuan, pinjaman buku-buku dan kesabarannya selama penyusunan laporan penelitian ini. Penulis menyadari bahwa begitu banyak bantuan yang diperoleh penulis sejak memulai perencanaan penulisan laporan penelitian sampai akhirnya laporan ini selesai, oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis juga ingin menyampaikan banyak rasa terima kasih kepada: •
Bapak Prof. Dr. Drs. Gerardus Polla, M.App.Sc selaku Rektor Universitas Bina Nusantara.
•
Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara.
•
Ibu Amelia Makmur, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan Dosen Penguji Ujian Pendadaran juga atas dukungan, kontribusi dan bantuannya.
•
Ibu Yuny Ayu Maharani, ST. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
•
Ibu Godeliva Juliastuti, Ir., MT. selaku Koordinator Mata Kuliah Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
•
Bapak Dr. Ir. Made Suangga, MT. selaku Koordinator Bidang Ilmu Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
•
Bapak Martinus Ferry Haryono, ST., MT. selaku Ketua Penguji Ujian Pendadaran.
vi
•
Bapak Irpan Hidayat, ST. selaku Kepala Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
•
Mbak Eko Sri Wahyuni selaku Administrator Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
•
Mbak Eni Kusniawati dan Mbak Fitri selaku Sekretaris Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara.
•
Rachmansyah selaku Kepala Asisten Laboratorium Teknik Sipil dan para asisten Laboratorium Teknik Sipil (terutama Arief Tjandianto dan Hardi) atas bantuan yang diberikan dalam penyusunan laporan penelitian ini.
•
Papi Bong Tjen Fuk dan Mami Aini Surya Mandala yang telah memberikan segalanya, doa, dukungan, cinta kepada penulis dalam studi maupun dalam penyusunan laporan penelitian ini.
•
Soiku Andry Febryan, Cece Desira, Virnellya, dan Merysca untuk dukungan moril yang sangat terasa dan berarti.
•
Pastor Bernard Lam, OFMCap. yang telah memberikan doa dan dukungan selama penulisan laporan skripsi ini.
•
Kopenk dan keluarga (terutama Tante Joan) atas doa, dukungan dan bantuan sepanjang proses penyusunan laporan skripsi ini. Terima Kasih...
•
Teman-teman Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2003 Dita, Frank, Faizal, Oesman, Santo, Arya, Panda, Sulunk, Michael, Bayu, Victor, Ase, Hariyanto, Lambertus, Mas Agung, Aryo, dan Zenryo. Sejak briefing POM BiNusian 2007 (Senin, 11 Agustus 2003 – Ruang L2D) sampai selesainya proses kuliah, so this is friends..
•
Para senior, rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan pengurus HIMTES atas bantuan moril maupun materiil yang diberikan selama penulisan laporan penelitian ini.
•
Hanny Christina dan Robert Sugiarto untuk ilmu yang diberikan dalam membantu proses perampungan laporan penelitian ini.
vii
•
Dal, Han, Rin, Vonne, Lie, Nic, Yo. You make me sing, Μερχι..
•
Achie, Emy, Mpie Ayu, Wendy, Bombom, Mela, Fail, Maman, Ge dan Arini untuk semua tawa yang mencairkan ketegangan penyusunan laporan penelitian ini.
•
Rekan-rekan aktivis UKM dan HMJ, keluarga PARAMABIRA dan KMK terutama para altoers atas dukungan dan doa yang telah diberikan kepada penulis.
•
Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan adanya masukan-masukan yang dapat membantu penyempurnaan laporan ini. Akhir kata semoga laporan ini dapat dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya dan berguna untuk siapa saja yang membutuhkan
Jakarta, September 2007
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Halaman Cover Depan
i
Halaman Cover Dalam
ii
Halaman Persetujuan Hard Cover
iii
Halaman Pernyataan Dewan Penguji
iv
ABSTRAK
v
KATA PENGANTAR
vi
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR TABEL
xii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR NOTASI
xvi
Bab 1
Bab 2
PENDAHULUAN
1
1.1.
Latar Belakang
1
1.2.
Identifikasi Masalah
1
1.3.
Tujuan dan Manfaat Penelitian
2
1.4.
Lingkup Penelitian
2
1.5.
Sistematika Penulisan
4
TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1.
7
Daya Dukung Tanah Lempung
2.1.1.
Analisa Prandtl
8
2.1.2.
Analisa Terzaghi
9
2.1.3.
Analisa Skempton
18
2.1.4.
Analisa Meyerhof
20
2.1.5.
Analisa Brinch Hansen
24
2.1.6.
Analisa Vesic
27
2.2.
Pondasi Dangkal
28
2.2.1.
Pondasi Memanjang
32
2.2.2.
Pondasi Telapak
33
ix
2.3.
2.3.1. 2.4.
34
Geotextile Aplikasi Geotekstil Sebagai Lapis Perkuatan
Metode Elemen Hingga Sistem Koordinat
44
2.4.2.
Fungsi Bentuk (Shape Function)
44
2.4.3.
Syarat Batas (Boundary Condition)
46
2.4.4.
Penyelesaian Persamaan Elemen Hingga
47
Program Plaxis
2.5.1.
49
Material Data Geogrid/Geotekstil Dalam Program Plaxis
49
METODOLOGI
51
3.1.
51
Teknik Pengumpulan Data
3.1.1.
Penyelidikan Tanah di Lapangan
51
3.1.2.
Pengujian Tanah di Laboratorium
52
3.1.3.
Korelasi Antar Parameter
54
3.2.
Bab 4
42
2.4.1.
2.5.
Bab 3
36
Metodologi Penelitian
57
HASIL DAN PEMBAHASAN
81
4.1.
Hasil Pengumpulan Data
81
4.2.
Hasil Perhitungan
85
4.2.1.
Hasil Perhitungan Secara Manual
86
4.2.2.
Hasil Perhitungan Menurut Program Plaxis
88
4.3.
Pembahasan Hasil
4.3.1.
100
Perbandingan Hasil Perhitungan Secara Manual dengan Hasil Perhitungan Menurut Program Plaxis
4.3.2.
Pengaruh Kekuatan Tarik Terhadap Daya Dukung Pondasi Dangkal
4.3.3.
4.3.4.
100
100
Pengaruh Posisi Geotekstil Terhadap Daya Dukung Pondasi Dangkal
102
Pengaruh Lebar Geotekstil Terhadap Daya Dukung
104
x
Pondasi Dangkal Bab 5
KESIMPULAN DAN SARAN
106
5.1.
Kesimpulan
106
5.2.
Saran
107
DAFTAR PUSTAKA
108
RIWAYAT HIDUP
110
xi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1.
Faktor Daya Dukung Meyerhof
23
Tabel 2.2.
Faktor Bentuk Pondasi Meyerhof
24
Tabel 2.3.
Faktor Kedalaman Pondasi
24
Tabel 2.4.
Faktor Daya Dukung Hansen
26
Tabel 3.1.
Pengujian Tanah Laboratorium Secara Umum
52
Tabel 3.2.
Fase-fase yang akan dihitung dengan program Plaxis Calculation
Tabel 4.1.
Hasil Perhitungan Secara Manual Berdasarkan Metode Terzaghi
Tabel 4.2.
Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 30 kN/m
Tabel 4.3.
Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 40 kN/m
Tabel 4.4.
Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 60 kN/m
74
86
88
92
96
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1.
Bidang Keruntuhan Daya Dukung Pondasi di Permukaan Tanah Menurut Prandtl (1920)
8
Gambar 2.2.
Pembebanan Pondasi dan Bentuk Bidang Geser
10
Gambar 2.3.
Bentuk Keruntuhan Dalam Analisa Daya Dukung
11
Gambar 2.4.
Grafik Hubungan φ dan Nγ, Nc, Nq Menurut Terzaghi (1943)
18
Gambar 2.5.
Grafik Faktor Daya Dukung Nc Menurut Skempton
20
Gambar 2.6.
Faktor-faktor Daya Dukung Meyerhof (1963)
22
Gambar 2.7.
Keruntuhan Geser Umum
30
Gambar 2.8.
Keruntuhan Geser Lokal
31
Gambar 2.9.
Lapis Perkuatan dengan Geotekstil Memotong Garis Keruntuhan
Gambar 2.10.(a)
36
Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil – Percobaan
40
oleh Guido Gambar 2.10.(b)
Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil – Percobaan
40
oleh GRI Gambar 2.11.
Keruntuhan Daya Dukung di Atas Lapisan Geotekstil Pertama
41
Gambar 2.12.
Geotekstil Tertarik Keluar Dari Tanah
41
Gambar 2.13.
Keruntuhan yang Menyebabkan Rusak/Putusnya Geotekstil
41
Gambar 2.14.
Deformasi Jangka Panjang yang Berkelanjutan (Rangkak)
42
Gambar 2.15.
Aplikasi Elemen Segitiga dan Segiempat
43
Gambar 2.16.
Diskritisasi untuk Batas Tak Teratur
44
Gambar 2.17.(a)
Syarat Batas atau Batasan – Benda tanpa batasan
46
Gambar 2.17.(b)
Syarat Batas atau Batasan – Benda dengan batasan
46
Gambar 3.1.
Korelasi antara Parameter cu, IP dan E
54
Gambar 3.2.
Korelasi antara Parameter cu dan E
55
Gambar 3.3.
Penentuan Nilai E dari Hasil Percobaan Triaksial
56
Gambar 3.4.
Hubungan antara Indeks Plastisitas dan υ
56
Gambar 3.5.
Bagan Alir Penelitian Secara Umum
59
Gambar 3.6.
Menu Create/Open Project
60
Gambar 3.7.(a)
Menu General Settings – Project
61
Gambar 3.7.(b)
Menu General Seetings - Dimensions
61
Gambar 3.8.
Layar Kerja Program Plaxis Versi 8.2.
62
Gambar 3.9.
Input Geometri
63
Gambar 3.10.
Model yang Telah Diberi Standard Fixities
63
Gambar 3.11.
Menu Material Sets
64
Gambar 3.12.(a)
Menu Setting Parameter Soil & Interface – Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model
65
Mohr-Coulomb - General Gambar 3.12.(b)
Menu Setting Parameter Soil & Interface – Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model
65
Mohr-Coulomb – Parameters Gambar 3.12.(c)
Menu Setting Parameter Soil & Interface – Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model
66
Mohr-Coulomb – Interfaces Gambar 3.13.
Menu Setting Plates Properties - Pondasi
67
Gambar 3.14.
Menu Setting Geogrid Properties – Geotekstil
68
Gambar 3.15.
Generated Mesh View
69
Gambar 3.16.
Menu Penentuan Berat Jenis Air
69
Gambar 3.17.
Tampilan Initial Condition
70
Gambar 3.18.
Pilihan Water Pressure Generation
71
Gambar 3.19.
Pore Pressure View
71
Gambar 3.20.
KO-Procedure
72
Gambar 3.21.
Initial Soil Stresses View
73
Gambar 3.22.
Tampilan Program Plaxis Calculation
74
Gambar 3.23.
Nodal Selection Window
78
Gambar 3.24.
Output Program Plaxis Berupa Extreme Displacement
78
Gambar 3.25.
Bagan Alir Program Plaxis
79
Gambar 4.1.(a)
Pemodelan pada Program Plaxis – untuk Lebar Geotekstil 2 meter
Gambar 4.1.(b)
Pemodelan pada Program Plaxis– untuk Lebar Geotekstil 4 meter
Gambar 4.1.(c)
Pemodelan pada Program Plaxis– untuk Lebar Geotekstil 6 meter
Gambar 4.2.
84
84
85
Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah
100
Dasar φ = 0°, c = 5 kN/m2 Gambar 4.3.
Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah
101
Dasar φ = 3°, c = 15 kN/m2 Gambar 4.4.
Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah
101
Dasar φ = 5°, c = 10 kN/m2 Gambar 4.5.
Grafik Perbandingan FK Untuk Posisi Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 40 kN/m yang Berbeda pada Tanah Dasar φ = 3°,
102
c = 15 kN/m2 Gambar 4.6.
Grafik Perbandingan FK Untuk Posisi Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 60 kN/m yang Berbeda Pada Tanah Dasar φ = 1°,
103
c = 15 kN/m2 Gambar 4.7.
Grafik Perbandingan FK Untuk Lebar Geotekstil yang Berbeda (Kuat Tarik Batas 30 kN/m) Pada Kedalaman -0,75 m dari Permukaan Tanah pada Tanah Dasar φ = 5°, c = 15
104
kN/m2 Gambar 4.8.
Grafik Perbandingan FK Untuk Lebar Geotekstil yang Berbeda (Kuat Tarik Batas 40 kN/m) Pada Kedalaman -1,25 m dari Permukaan Tanah pada Tanah Dasar φ = 2°, c = 10 kN/m2
105
DAFTAR NOTASI
[B]
= Matriks regangan
[C]
= Matriks konstitutif (properti material)
[N]
= Fungsi bentuk
{X}, {Y} = Koordinat global x-y dari titik nodal {ε}
= Vektor regangan
A
= Luas pondasi
B
= Lebar atau diameter pondasi (m)
B’
= Lebar efektif pondasi (m)
bc, bq, bγ
= Faktor-faktor kemiringan dasar
c
= Kohesi tanah (kN/m2)
ca
= Adhesi (antara geotekstil dengan tanah)
cr, φr
= Parameter kuat geser yang tereduksi
cu
= Kohesi tak terdrainase (kN/m2)
dc, dq, dγ
= Faktor kedalaman pondasi
Df
= Kedalaman pondasi yang tertanam di dalam tanah (m)
E
= Modulus Young
φ
= Sudut geser dalam tanah (°)
gc, gq, gγ
= Faktor-faktor kemiringan permukaan
ic, iq, iγ
= Faktor kemiringan beban
Kpc
= Koefisien tekanan tanah pasif akibat kohesi tanah
Kpq
= Koefisien tekanan tanah pasif akibat beban terbagi rata
Kpγ
= Koefisien tekanan tanah pasif akibat berat tanah
L
= Panjang pondasi (m)
L’
= Panjang efektif pondasi (m)
Nc
= Faktor daya dukung tanah akibat kohesi tanah
Nq
= Faktor daya dukung tanah akibat beban terbagi rata
Nγ
= Faktor daya dukung tanah akibat berat tanah
P
= Gaya vertikal yang terjadi
po
=
Pp
= Tekanan pasif total yang bekerja pada bagian AD dan BD
Ppc
= Tahanan tanah pasif dari komponen kohesi c
Ppq
= Tahanan tanah pasif akibat beban terbagi rata di atas dasar pondasi
Ppγ
= Tahanan tanah pasif akibat berat tanah
Pu
= Beban ultimit
θ
= Sudut vertikal dari bawah tekanan permukaan P
qu
= Daya dukung ultimit (kN/m2)
Qu
= Beban vertikal ultimit, dapat miring dan eksentris (kN)
qun
= Daya dukung ultimit neto (kN/m2)
σ
= Tegangan normal tanah
σ’n
= Tegangan efektif normal pada bidang geser
sc, sq, sγ
= Faktor bentuk pondasi
σh
= Tegangan horisontal pada kedalaman z dan sudut θ
τ
= Tahanan geser tanah
υ
= Poisson ratio
D f .γ
= Tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m2)
W
= Berat baji tanah ABD per satuan panjang = 1 4 B 2 γ tan β
z
= Kedalaman di bawah permukaan dimana σh dihitung
α
= Sudut antara bidang DB dan BF = 180° − φ
β
= Sudut antara bidang BD dan BA
γ
= Berat volume tanah (kN/m3)
δ
= Sudut gesek (antara geotekstil dengan tanah)
∑ Msf
= Nilai parameter kuat geser tanah pada setiap tahapan analisis
