Document14

5/11/2018 14 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 1/6

FORUM TEKNIK JILIDll, NO.1, JANUARl 1998 151

PENURUNAN TIMBUNAN TANAH BERTULANG YANG

DmANGUN DI Al-AS TANAH LUNAK . J

Hary Cbristady Hardiyatmu'

ABSTRACT

The study of settlement oj reinforced soil embankment was carried out

on a fully instrumented welded wire reinforcedembankment constructed on

the soft clay foundation. The settlements of subsoil were monitored during-and after the construction. An excessive differential settlement caused the

wall rotates about the base at a vertical face reinforced side. Settlement

predictions were .analtsed by using one dimensional Terzaghi (J947). three

dimensional Skempton and Bjerrum (J9.57). Asaoka (1978) and Poulos and

Davis (J968) methods. It was found that the predicted settlement was higher

than that observed for one dimensional Terzaghi method.

LPENDAHULUAN

Tanah bertulang merupakan teknik perbaikan tanah yang saat ini telah banyak

dipakai untuk memperkuat timbunan . yang mungkin di.iatasnya akan dibangun

konstruksi bangunan seperti bangunan-bangunan jalan. gedung, pangkal jembatan dan

lain-lainnya. .

Untuk mempelajari perilaku timbunan bertulang yang dibangun di atas tanah

lunak Bangkok Clay, di kampus Asian Institute of Technology dibangun timbunan

yang diperkuat tulangan kawat baja yang dilengkapi dengan alat-alat untukmonitoring. Tinggi timbunan dibuat sedemikian rupa sehingga menghasilkan tekanan

berlebihan pada tanah di bawahnya. Paper ini menyajikan hasil pengamatan

penurunan .timbunan eksperimen tersebut. Analisis penurunan dilakukan dengan

menggunakan berbagai metoda yang diusulkan oleh beberapa peneliti dengan

memperhatikan pengaruh subsidence pada lokasi penyeIidikan.

2. METODA PENELITIAN

Penelitian dilakukan pada timbunan tanah bertulang yang dibangun di atas tanah

lunak (lempung Bangkok). Pada beberapatempat pada tubuh timbunan dipasang alat-

alat untuk pengukuran pemmmandan tekananairpori. Pengamatan penurunan

dilakukan selama dan sesudah pelaksanaan pembuatan timbunan. Hasil pengamatan

dibandingkan dengan hasil hitungan yang didasarkan pada teori-teori konsolidasi satu

dimensi dan tiga dimensi. .



152 FORUM TEKNIK JILID 22,NO. 1,'JANUARI 1998

2.1. 'Deskripsi Timbunan dan Tanab Fondasi

Timbunan yang d iperkuat dengan tulangan berbentuk trapesium dengan salah

satu sisinya vertikal, sedang sisi yang lain miring 450

(Gambar 1). Pengukuran

penurunan di1akukan dengan memasang plat penurunan (settlement plate) pada

kedalaman 3 m dan 6 m. Tekanan ai r pori didalam tanah te rtekan d imonitor dengan

menggunakan piezometer hidrolik dan pneumatic pressure transduser. Denah lokasi

t it ik-t it ik ins trumentasi di lapangan secara 1engkap diper lihatkan dalam Gambar 2.

Tanah fondasi t erdi ri dari l api san tipis lempung lapuk (weathered clay) setebal

1.5 - 2m pada bagian atas. Di bawahnya bcrupa lempung 1unak berwarna abu-abu

kehi taman yang semak in ke dalam semakin kaku dan sedikit bercampur dengan pasir.

Lapisan lempung lunak ini terdapat sampai pada kedalaman 8,5 m. Muka air tanah

terletakpada kedalaman 1,0 - 1,5 m di bawah permukaan. Hasi1 pengujian tanah di

1aborator ium dan di 1apangan untuk s ifat-s ifat f isik dan mekanis diper lihatkan dalam

Tabell.

Tabel l . Hasil pengujian tanah dilaboratorium dan di lapangan

Keda- Su Triak-sial Su vanet (t/m') WN eo C, C, C. G, PL LL

(Uti) shearaman (m)

(1Jm~) (Vm2)

3 1,50 ' 85 2,55 1,45 0,14 I,O~ 2,67 52 100 1.74 1,81

4 1.52 83 2.57 L53 0.17 0.8(, 2.69 45 99 1.78 1.85

6.50 L53 80 2,04 1.03 0,25 1.31 2.67 30 101 2.50 2.60

2.2. Prediksi Penurunan

Penurunan total (S) fondasi pada tanah lempung jenuh ada lah jumlah dari penu-runan segera, penurunan konsolidasi primer dan penurunan sekunder dan dapat

dinyatakan dalam persamaan:

(1)

dengan S i = penurunan segera, S, = penurunan konsolidasi primer. S s = penurunan

sekunder

Menurut Davis dan Poulos (1968), penurunan segera dapat dihitung dengan men-

jumlahkan penurunan pada tiap-tiap Iapisan tertekan:

(2)

dengan ax, ay dan az ada lah kenaikan tegangan pada t iap lapisan , E, = modulus

FORUM TEKNIK JILID 22, NO.l,JANUARI 1998 15 3

Untuk penurunan segerapada tanah lcmpung jenuh Janbu et a1. (1956) juga

menyarankan persamaan sebagai berikut:

qB

S, = J .. L l J .. L 2 - - ,untuk J . . L = 0,5

E u

(3)

dengan q = tekanan fondasi neto, B = lebar fondasi dan J . . L l dan u, merupakan

koefisien-koefisien yang diperoleh dengan menggunakan Gambar 3.

Bi1ategangan geser yang terjadi pada suatu titik di dalam massa tanah relatif

tinggi d ibandingkan dengan kuat geser se lama pembebanan undrained, maka akan

ter jadi 1uluh lokal . Pengaruh 1uluh lokal ini semakin nyata bila tegangan yang beker ja

meleb ihi 20% dati t egangan dukung maksimum untuk tanah-tanah normallyconsolidated dan 60% untuk lempung overconsolidated (D'Appolonia et al. , 1971) .

Penurunan segera atau penurunan elastis dengan memperhitungkan luluh lokal

diestimasi dengan menggunakan persamaaan:

Pie

Si=---

SR

(4)

dengan SR ada1ah rasio penurunan yang merupakan fungsi dari rasio tegangan geser

awal. f (init ial shear stress ratio), ras io tegangan yang beker ja(q/qul ') dan geometr i

masalahnya. Prosedur untuk menghitung SR disaj ikan dalam Gambar . o J .

Tavenas (1979) menyarankan untuk :memperhitungkan besarnya. . penurunan

konsolidasi pada overconsolidated range selama periode pelaksanaan. Penurunan

konsolidasi selama pelaksanaan (Sec) diestimasi menurut persamaan:

C, a'vo + o',

Scc=-- Hlog (5)cr'vo

dengan C, = indeks pemampatan kembal i. H = teballapisan mudah mampat. a'vo =

tegangan ver tikal di tempat, o ', = tambahan tekanan akibat pembebanan dan a\max=

tekanan prakonsolidasi(preconsolidation pressure)

Penurunan konsolidasi j angka panjang dapat diest imasi dengan menggunakan

persamaan konsolidasisatu dimensi Terzaghi (1943):

'"Ce a'\,o+ a';,

Soed= H log (6)

1 + e o Ov(max)



15 4 FORUM TEKNIK JILID 22, NO.1, JANUARI 1998

dengan Sooo= penurunan konsolidasi dari uji konsolidometer, H = teballapisan mudah

mampat, cr'vo = tekanan overburden efektif, c', = kenaikan tegangan akibat beban dan

m, = koefisien perubahan volume

Bila selarna pembebanan lapisan lempung mengalami deformasi lateral,

Skempton dan Bjerrum (1957) menyarankan koreksi penurunan konsolidasi yang

dihitung berdasarkan pengujian laboratorium dengan menggunakan persamaan:

(7)

dengan ~ = faktorkoreksi yang merupakan fungsi dari koefisien tekanan pori A dan

geometri tanah ter tekan. Hasil penelit ian Balasubramaniam et a1. (1985) pada lempung

Bangkok, untuk lempung normally consolidated ~ = 1 dan berkurang dengan

kenaikan OCR. Untuk OCR ~ 3, ~ = 0,4.

Prediksi besarnya konsolidasi total dan kecepatan penurunannya yang didasarkan

dari data penurunan tanah si lapangan diusulkan oleh Asaoka (1978). Penurunan

konsolidasi total diberikan oleh persamaan:

~o

Sr=---- (8)

dengan ~ o = perpotongan gari s pendekatan pada Gambar 5, ~l = kemiringan garis

pendekatan dan Sf= penurunan total .

Koefisien konsolidasi C, diberikan oleh persamaan:

In ~l

C, = - (1/6) H2 -- , untuk drainase dobel

dt

(9a)

In ~l

C, = - (5/12)H 2-- , untuk dr~nase tunggal

dt

(9b)

dengan H = panjang lin tasan dra inase, dt = in terval waktu dan ~1 = kemiringan gar is

pendekatan. Ketepatan dati metoda in i te rutama bergantung pada inte rva l waktu dt .

Semakin lama dt, hitungan semakin mendekati tepat . Teori ini menganggap bahwa ~l

tak bergantung pada besarnya beban. Titik perpotongan antara garis pendekatan

dengan gar is 450

menunjukkan titik terjadinya konsolidasi total.

4 . ANALISIS BASIL DAN PEMBAHASAN

Anal isis penurunan didasarkan pada penurunan pla t S5 yang terletak di tengah-

FoRuM TEKNIK JILID 22, NO.1. JANUARI i998 15 5

Penurunan segera dihitung dengan menggunakan persamaan (2) dan grafik Janbu

serta persamaan (3) dengan memperhitungkan local yielding tanah, Dalam hitungan

dianggapbahwa penurunan segera ter jadi sesudah: selesai pembangunan timbunan.

Hi tungan SR di lakukan menurut p rosedurD'Appolonia et a l. (1971). Hasil hitungan

penurunan segera dari beberapa metoda diper libatkan dalam Tabel 2. Ter lihat bahwa

penurunan segera yang diperoleh dar i metoda-metoda yang digunakan r el at if c u ku p

mendekati dengan basil pengamatan penurunan di lapangan. Namun, terdapat

kecenderungan basil hitungan lebih besar daripada hasil pengamatan. Hal jni .disebab-

kan oleh sulitnya memperoleh contoh tanah undisturbed yang diuji dalam alat

triaksial . Akibatnya modulus elast is undrained(E.,) yang dipaka i dalain hi tungan

kurang mewakili kondisi lapangan yang sebenarnya.

Tabel 2. Hasil hitungan penurunan-segera

Metoda Penurunan segera, S, (em)

Davis da n Poulos (1968) dikombinasikan dcngan 57

D'Appolonia et al. (1971)

Janbu et al. (1956) dikombinasikan dcngan 58

D'Appolonia et al. (1971)

Pengamatan di lapangan 53

Hitungan penurunan konsolidasi dilakukan dengan rnembagi lapisan tanah

menjadi empat lapis .Dntuk memperhatikan pengaruh tiga dimensi , maka penurunan

satu dimensi dar i uji oedometer (Sooo)dikalikan dengan faktor koreksi Skempton dan

Bjerrum (B),

Untuk menghitungkecepatan konsolidasi , dianggap bahwa lapisan tanah terkon-

solidasi mempunyai satu ketebalan dan aliran drainasehanya keatas. Koefisienkonso-

lidasi (Cv) diperoleh dar i metoda Asaoka. Hasil hitungan penurunan konsolidasi dar i

waktu ke waktu yang dihitung dar i beberapa metoda diper lihatkan dalam Gambar 6.

Terl iha t bahwa penurunan konsolidasi te rhitung umumnya memberikan hasil

yang relatif lebih besar. Hal ini dapat disebabkan oleh sulitnya. mengestimasi koefisien

konsolidasi (Cv) dan teballapisan lempung tertekan.

Penurunan total dianalisis dengan metoda Asaoka dan. dengan metoda

penjumlahan penurunan seperti dalain pcrsamaan (1). Dengan memperhatikan

pengaruh subsidence di lokasi sebesa r 4 -5 em per tahun, penurunan total untuk 100%

konsolidasi diperlihatkan dalam Tabel 3. Terlihat bahwa penurunan total yang

didasarkan pada persamaan Terzaghi un tuk konsolidasi satu dimensi memberikan

nilai yang lebih besa r dari yang la in. Sedang hitungan dari metoda-metoda la in, yang

memperhitungkan pengaruh tiga dimensi memberikan nilai yang relat if t idak berbeda

j auh . Hasi l in i menunjukkan bahwadalam mengh itung penurunan konsol idasi pe rlu

memnerhatikan nenearuh deformasi lateral tanahakibat nembebanan tiaadiiuensi.



15 6 FORUM TEKNIK JILID 22, NO. I, JANUARI 1998

Tabel 3. Hasil hitungan penurunan total

.Penurunan Pengaruh Penurunan

Metoda terhitung Subsidence total

(em) (em) (cm)

Davis dan Poulos (1968) 119 16 135

.Asaoka (1978) 116 16 132

Terzaghi (satu dimensi) 143 16 159

Skempton dan Bjerrum (1957) 120 16 136

Dari pengamatan di lapangan selama 228 hari sesudah pembangunan timbunan,

walaupun timbunan mengalami penurunan yang berlebihan (S = 90 em) dan miring

pada sisi vert ika lnya, konst ruksi tidak memberikan tanda-tanda akan menga lami

keruntuhan daya dukung ataupun akibat keruntuhan s tabili tas internal dar i t imbunan

bertu1ang. Dari hitungan stabilitas lereng dengan menggunakan metoda Bishop

disederhanakan diperoleh faktor aman yang lebih besar dari satu (SF = 1.1).

5. KESIMPULAN

1. Hitungan estimasi penurunan yang dilakukan dengari beberapa metoda

memberikan hasil yang relatif mendekati hasil pengamatan di lapangan, bila

memperhatikan pengaruh tiga dimensi. Has il hitungan konsolidasi satu dimensi

Terzaghi memberikan pemirunan yang lebih besa r akibat t idak memperhat ikan

deformasi latera l t anah. Oleh karena itu h itungan penurunan konsolidasi pe r1u

diberikan faktor koreksi.

2. Penurunan yang besar dan tidak seragam yang terjadi pada timbunan mengaki-

balkan t imbunan bero tasi te rhadap kaki depan pada 1ereng vertikal . namun dari

penurunan yang te1ah berlangsung selama 228 hari (ya itu S = 90 cm)konstruksi

t imbunan masih belum memberikan tanda-tanda akan ter jadinya keruntuhan daya

dukung.

6. DAFTARPUSTAKA

Asaoka , A., (1978) , Observational Procedure of Settlement Prediction, Soil and

Foundation, vol . 18, no.4, Dec. 1978, pp.87.

Balasubramaniam, A,S and Hwang, Z, M., (1985), Yielding of Weathered bangkok

Clay. Soil and Founda tion, pp.1 - 15.

D'Appolonia OJ. Poulos H.G and Ladd, c.e. , (1971), initial Settlement oJStructures

on Clay. J.Soil Mechanics. Foundatrion, Division, ASCE, pp. 1359-1377.

Hardiyatmo, H.C., (1988)1 Behaviour of Mechanically Stabilized Embankment on soft

Bangkok Clay,.Master of Engineering Thes is , Asian Ins tuitute of Technology.

FQRUM TEKNIK JILID 22, N O, 1. JANUARII998 IS7

Skempton A.W and Bjerrum, L, (1957). A contribution to Settlement Analysis oj

foundation on clay, Geotechnique . 7, pp. 168 - 178.

Tavenas, F., Miessens, C. and Bourges, F.; (1979). Lateral Displacements in Clay

Foundations underEmbankments, Canadian Geotechnical Journal , Vol. 16. pp.

532-550.

Terzaghi, K, (1943), Theoretical soil Mechanics, John Willey & Sons, New York,

USA.



15 8 F()RUM TEKNlKJILID 12, N().l,JANUARI 1998

____________ ~ ~.J~

s ; IS,.

. S,• $ I ;..

~;, ;S:. ;;1S: •

StS:, : ; (·SS," .

. . . . . .. - . - '- . 1

. 1II

Gambar 1. Denah timbunan bertulang.

.-.--- !). SSm -----III

" "

rII I

I I

I .,~e II o .e

e-o II

"· II . 'II

"D

II Io . . . m

II I O.lt!) 1:\1, '"i

I II

II

1/'I1I i ; : . . " ' i11 i -4>

"

II·.W/"''If llo

~~

- -0.r..5 51.2,3 5... 5.6 57.8.90

~i

eI, .- ~ - -~

\Q 551,2.".6 557,8,9 SlO

1.. -'--

553,5

FORUM TEKNIKJlLlDi2. NQ.•• JJ\Nl)ARII998 159

'I'.',~ ..

. . . . ': .. SO

.. "20

1 9 :

: . : : : : 5

: " f . 4 L .

2

5qJc:rc

.:' •. Clr;l c

0'0< >1 < >2 05 ICCO5 1020 50100

HI S

'·00·9

0·8 ,

0-7 ;

0·6 ~--C10·2 <> S 510 X> s c :0 ICOO

DI S

Gambar 3. Grafik untuk hitunganpenurunansegera(Janbu et al. , 1956) .

• Io.r-~r-~~~r<~r-~

"i~o. --~..

"C~ o.6.1---11-~~-~"

i·c04--•• ~tII 0.21-.........-1--til 0. "IOLS

to. 0. 0..2 0.4 0. 0.1 Lo.

Appl i.d sIr •• IOU •4/4""

Gambar 4. Prosedur hitungan penurunan segera dengan memperlti tungkan local

vielding (D'A p p b l o r u a . ·1971).



160 FORUM TEKNIK JlLID12. NO.1. JANUARI 1998

140

130

120

]]0

100

90

- 80::~ 70eQ, 60

S O

40

30

20

10

0

0

-10

-:to

-JO

~ -.00. .z

~ -~~

-10 J:

'".

:~

- ~ : 1-110

0

i

I

I

I

I

I

I

I

I P i

o 10 20 30 40 S O 60 70 80 90 100]]0 120 130 140

P (i-I) (em)

. .Gambar 5. Prediksi penurunan dengan metoda Asaoka (1978).

C C8S!'I'f!I)

.. CN£CN~

• AS AO < A (l97a)

& SIC2:WPI'OH.~" (ltS7)

" Qi.~. PO./~CS (It")

:0 100 120 1.00 110 110 :000

l1w£ (0..'1 '$)

Gambar 6. Perbandingan hasil prediksi dan pengamatan penurunan dari waktu ke

Documents

Document14