Embed Size (px)
Citation preview
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Jalan merupakan unsur penting dalam transportasi darat. Dalam pembangunan sebuah jalan pembangunan tersebut haruslah dapat menciptakan suasana yang aman, nyaman dan lancar terutama bagi pemakai jalan tersebut. Menurut Undang-Undang Republik Indonesia nomor 38 tahun 2004, jalan adalah suatu prasarana hubungan darat dalam bentuk apapun meliputi segala bagian jalan meliputi bangunan pelengkap jalan yang diperuntukkan di lalu lintas. Untuk mendukung itu, perlu adanya jalan akses yang baik yang menghubungkan antara daerah yang satu dengan daerah yang lain.
Namun, pada tahun-tahun terakhir. Intensitas gempa yang terjadi, terutama di indonesia semakin meningkat. Dengan peningkatan intensitas gempa tersebut, maka akan semakin banyak juga kerusakan-kerusakan jalan yang akan terjadi. Provinsi Jawa Timur memiliki sangat banyak prasarana jalan di pesisir selatannya. Ditambah lagi, Provinsi Jawa Timur termasuk kedalam wilayah Gempa yang memiliki zona Gempa yang cukup tinggi (zona 3 dan 4). Terutama di pesisir selatannya karena sangat berdekatan dengan pertemuan 2 lempeng sehingga sangat memungkinkan intensitas gempa yang cenderung meningkat pada tahun-tahun terakhir juga akan dialami di Jawa Timur. Mengingat akses jalan di pesisir Jawa Timur sangat banyak, maka akan sangat mungkin terjadi kerusakan-kerusakan jalan akibat gaya-gaya gempa yang timbul. Hal ini akan sangat menggangu lalu lintas jalan-jalan tersebut. Selain itu juga, kerusakan jalan tersebut akan sangat membahayakan bagi pengendara kendaraan.
Bila tanah mengalami beban gempa, parameter tanah yang menjadi dasar perencanaan pondasi nilainya akan berubah dan menyebabkan rendahnya daya dukung tanah. Dengan daya dukung yang rendah, tanah dapat mengalami keruntuhan yang terjadi pada saat gempa sudah selesai bukannya pada saat gempa berlangsung. Keruntuhan ini, dapat mengakibatkan menurunnya kestabilan pondasi pada jalan. Selain menurunnya daya dukung tanah akibat pengaruh gempa, gaya-gaya gempa tersebut juga dapat menyebabkan terjadinya penurunan tanah yang mendadak yang dapat merusak perkerasan jalan
yang sudah ada. Hal ini harus menjadi perhatian khusus, mengingat selama ini dalam perencanaan jalan, belum adanya studi analisa tentang pengaruh gaya-gaya gempa pada kekuatan maupun kestabilan pada timbunan badan jalan.
Mengingat belum adanya studi analisa tentang pengaruh gaya-gaya gempa pada kekuatan maupun kestabilan pada timbunan badan jalan, maka dalam pengerjaan tugas akhir ini akan diadakan analisa tersebut dengan uji simulasi yang diharapkan akan dapat memberikan gambaran yang lebih jelas tentang pengaruh-pengaruh gaya-gaya gempa terhadap kekuatan maupun kestabilan pada timbunan badan jalan sehingga timbunan badan jalan akan lebih kuat dan stabil baik pada daya dukungnya maupun pada terhadap penurunan yang akan disebabkan oleh gaya-gaya gempa yang akan timbul.
Pada penelitian kali ini akan digunakan tanah pasir berlanau dengan variasi Liquidity Index tanah yaitu pada LI -0.159, LI 0.522, LI 1.205 serta diberikan batasan untuk Angka Pori (e)yaitu 1,1-1,2 sebagai tanah dasar, sehingga mendapatkan angka keamanan tertentu.Penelitian ini juga bisa memberikan gambaran alternatif perbaikan untuk timbunan badan jalan dalam menahan gaya-gaya gempa yang timbul. 1.2 Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang akan
dibahas dalam tugas akhir ini meliputi :
1. Bagaimana pemodelan alat uji yang akan dipakai untuk melihat penurunan-penurunan timbunan badan jalan yang akan terjadi akibat gaya-gaya dinamis.
2. Bagaimana penurunan yang terjadi akibat beban dinamis pada timbunan badan jalan pada tanah dasar tanah lempung jenuh natural dengan variasi Liquidity Indeksnya: -0,159 , 0,522dan 1,205.
3. Bagaimana penurunan yang terjadi akibat beban dinamis pada timbunan badan jalan ditinjau dari variasi zona gempa dan perkuatan timbunan dengan geotextile UW200.
4. Bagaimana pengaruh pembebanan terhadap perubahan parameter tanah dibawah timbunan badan jalan akibat beban dinamis pada semua kondisi variasi gempa dan perkuatan timbunan dengan geotextile UW200.
2
5. Bagaimana pengaruh angka keamanan di masing-masing LL akibat beban dinamis pada tanah pasir berlanau dengan Timbunan Badan Jalan pada semua kondisi pembebanan.
6. Bagaimana pengaruh pembebanan terhadap perubahan parameter tanah dibawah jika diatasnya diletakkan perkerasan akibat beban dinamis pada semua kondisi variasi ketebalan perkerasan jika dibandingkan dengan timbunan badan jalan diatasnya.
7. Bagaimana pengaruh angka keamanan di masing-masing LL akibat beban dinamis pada tanah pasir berlanau dengan perkerasan diatasnya pada semua kondisi pembebanan.
1.3 Tujuan
2 Menganalisa gaya-gaya akibat beban dinamis dan pengaruhnya terhadap perubahan pada parameter-parameter tanah.
3 Mengetahui penurunan yang terjadi akibat beban dinamis pada timbunan badan jalan dan perkerasan pada tanah dasar tanah lempung jenuh natural dengan variasi Liquidity Indeksnya: -0,159 , 0,522dan 1,205.
4 Mengetahui penurunan yang terjadi akibat beban dinamis pada timbunan badan jalan ditinjau dari variasi kemiringan dan ketinggian timbunan.
5 Mengetahui penurunan yang terjadi akibat beban dinamis pada perkerasan diatas tanah lempung ditinjau dari ketebalan perkerasan.
6 Mengetahui pengaruh pembebanan terhadap perubahan parameter tanah akibat beban beban dinamis pada tanah di bawah pondasi timbunan badan jalan maupun perkerasan pada semua kondisi pembebanan
7 Mengetahui angka keamanan di masing-masing LL akibat beban dinamis pada tanah pasir berlanau di bawah Timbunan Badan Jalan dan perkerasan pada semua kondisi pembebanan.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini
adalah :
1. Pemodelan Timbunan Badan Jalan berbentuk trapesium dengan tinggi 25 Cm dan sudut kemiringan 30O dengan pemberian perkuatan geotextile 1 lapis dan 2 lapis.
2. Pemodelan perkerasan di atas tanah pasir berlanau berbentuk persegi panjang dengan dimensi 40 x 25 cm dan terbuat dari beton tulangan.
3. Hanya dianalisa terhadap gempa zona 3 dan 4, dimana termasuk zona maksimum di Jawa Timur.
4. Pemberian beban dinamis dengan percepatan getaran antara 0,3g dan 0,34g dengan wilayah gempa 3 dan 4.
5. Kombinasi pembebanan statis gempa didapat dengan menggunakan alat uji model yang menggunakan motor penggerak dan dilakukan dalam bak pemodelan dengan ukuran 110 x 50 x 95 cm di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, ITS, Surabaya.
6. Tanah yang digunakan adalah campuran bentonite, pasir, dan air yang menghasilkan kondisi LI tertentu sesuai dengan kondisi tanah di Kabupaten Bantul.
7. Variasi Liquidity Indeks yang digunakan, LI -0,159, LI 0,522dan LI 1,205.
8. Tidak membahas Liquefaction.
9. Pembebanan gempa dilakukan sampai 10 detik. Pembebanan dilakukan di dalam bak permodelan yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, ITS, Surabaya.
1.5 Manfaat
Hasil penelitian ini akan mendapatkan
seberapa pengaruh pembebanan dinamis
terhadap besar penurunan dan angka keamanan
dari timbunan badan jalan. Dimana dapat
digunakan sebagai pertimbangan dan dapat
memberikan gambaran tentang pengaruh-
pengaruh gaya-gaya dinamis terhadap kekuatan
maupun kestabilan pada timbunan badan jalan
3
sehingga timbunan badan jalan akan lebih kuat
dan stabil baik pada daya dukungnya maupun
pada terhadap penurunan yang akan disebabkan
oleh gaya-gaya gempa yang akan timbul.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kelas Jalan
Penentuan kelas jalan berdasarkan
penggunaan jalan dan kelancaran lalu lintas dan
angkutan jalan, serta spesifikasi penyediaan
prasarana jalan. Penentuannya diatur denan
ketentuan peraturan perundangan-undangan di
bidang lalu lintas dan angkutan jalan.
Pengelompokan kelas jalan berdasarkan
spesifikasi penyediaan prasarana jalan terdiri
atas:
1. Jalan bebas hambatan,
2. Jalan raya,
3. Jalan sedang,
4. Jalan kecil.
Spesifikasi penyediaan prasarana jalan
meliputi pengendalian jalan masuk,
persimpangan, jumlah dan lebar lajur,
ketersediaan median, dan pagar. Berikut ini
adalah spesifikasi jalan-jalan tersebut di atas.
1. Spesifikasi Jalan bebas hambatan meliputi pengendalian jalan masuk secara penuh, tidak ada persimpangan sebidang, dilengkapi pagar ruang milik jalan, dan dilengkapi dengan median, paling sedikit mempunyai 2 (dua) lajur setiap arah, lebar lajur sekurang-kurangnya 3,5 (tiga koma lima) meter.
2. Spesifikasi Jalan raya adalah jalan umum untuk lalu lintas menerus dengan pengendalian jalan masuk secara terbatas dan dilengkapi dengan median, paling sedikit 2 (dua) lajur setiap arah, lebar lajur sekurang-kurangnya 3,5 (tiga koma lima) meter.
3. Spesifikasi jalan sedang adalah jalan umum dengan lalu lintas jarak sedang dengan pengendalian jalan masuk tidak dibatasi, paling sedikit 2 (dua) lajur untuk
2 (dua) arah dengan lebar jalur paling sedikit 7 (tujuh) meter.
4. Spesifikasi jalan kecil adalah jalan umum untuk melayani lalu lintas setempat, paling sedikit 2 (dua) lajur untuk 2 (dua) arah dengan lebar jalur paling sedikit 5,5 (lima koma lima) meter.
2.2 Perkerasan Lentur
Perkerasan lentur (flexible pavement)
ialah perkerasan yang umumnya menggunakan
bahan campuran beraspal sebagai lapis
permukaan serta bahan berbutir sebagai lapisan
di bawahnya. Konstruksi perkerasan terdiri dari
(lihat Gambar 1.1):
1. lapisan permukaan (surface course)
2. lapisan pondasi atas (base course)
3. lapisan pondasi bawah (sub base course)
4. lapisan tanah dasar (subgrade)
2.3 Pasir
Pasir adalah partikel butiran batuan yang lolos ayakan no. 4 (4,75 mm) dan tertahan pada ayakan no. 200 (75 μm) yang pembagiannya sebagai berikut:
1. Kasar (coarse), yaitu lolos ayakan no. 4 dan tertahan ayakan no. 10 (2 mm).
2. Sedang (medium), yaitu lolos ayakan no. 10 dan tertahan ayakan no. 40 (425 μm).
3. Halus (fine), yaitu lolos ayakan no. 40 dan tertahan ayakan no. 200 (75 μm)
Pasir yang digunakan pada penelitian ini adalah butiran pasir yang lolos ayakan no. 4.
2.4 Bentonite
Bentonite merupakan golongan montmorillonite dengan rumus kimia (MgCa)O. Al2O3.5SiO2 nH2O dengan n = 8. Bentonite terbentuk dari perubahan abu vulkanik. Specific
Gravity – nya 2,4 – 2,8. Karakteristik bentonite adalah dapat menyerap air sebanyak 5 kali beratnya sendiri dan oleh karena itu pengembangan volumenya dapat mencapai 15 kali dari keadaan keringnya. Ketika diberi air, butiran bentonite segera terurai menjadi partikel yang sangat kecil. Ukuran butiran bentonite umumnya 60 – 65 % lebih halus dari 0,1 μm, 90 % lebih kecil dari 0,5 μm dan 97 % lolos ayakan no. 325 (44 μm).
4
2.5 Daya Dukung Tanah Lempung
Dalam pekerjaan pondasi, terdapat tiga
nilai kadar air yang memberikan indikasi yang
sangat berguna untuk memperkirakan perilaku
tanah berbutir halus, yaitu kadar air (Wc) di
tempat pekerjaan pondasi dan dua batas
konsistensi yaitu batas cair (LL) dan batas plastis
(PL) karena hal ini memberikan sesuatu yang
penting dalam kaitannya dengan stabilitas tanah.
Konsistensi tanah lempung tidak terganggu dari
lapangan dapat dikaitkan dengan nilai kuat geser
tekan bebas (qu). Peck dkk. 1953 (Tabel 1.1)
menyajikan hubungan antara konsistensi,
identifikasi dan nilai qu yang diperoleh dari
pengujian kuat geser tekan bebas (unconfining
pressure). Nilai-nilai perkiraan daya dukung aman
untuk tanah lempung dapat dilihat pada Tabel 1.2
Tabel 1.2. Hubungan Nilai N, Konsistensi Tanah dan
Perkiraan Daya Dukung Aman untuk Pondasi Pada Tanah
Lempung
2.6 Uji Geser Langsung (Direct Shear)
Pada pengujian tertentu, tegangan
normal dapat dihitung sebagai berikut:
σ = Tegangan Normal =
Tegangan geser yang melawan
pergerakan geser dapat dihitung sebagai berikut:
τ = Tegangan geser =
Pada pasir lepas (renggang), tegangan
geser penahan akan membesar sesuai dengan
membesarnya perpindahan geser sampai
tegangan tadi mencapai tegangan geser runtuh
τf. Setelah itu, besar tegangan geser akan kira-
kira konstan sejalan dengan bertambahnya
perpindahan geser.
Pada pasir padat, tegangan geser
penghambat akan naik sejalan dengan
membesarnya perpindahan geser runtuh
(maksimum) τf tercapai. Harga τf inidisebut
sebagai kekuatan geser puncak (peak shear
strength). Bila tegangan runtuh telah dicapai,
maka tegangan geser penghambat yang ada akan
berkurang secara lambat laun dengan
bertambahnya perpindahan geser sampai pada
suatu saat mencapai harga konstan yang disebut
kekuatan geser akhir.
5
Gambar 1.6 Diagram tegangan geser versus perubahan tinggi benda uji karena pergerakan menggeser untuk tanah pasir
padat dan renggang.
(Sumber : Braja M. Das, Mekanika Tanah Jilid 2)
Gambar 1.7 Penentuan parameter kekuatan geser untuk tanah pasir sebagai hasil uji geser langsung
(Sumber: Braja M. Das, Mekanika Tanah jilid 2)
Uji geser langsung biasanya dilakukan
beberapak kali pada sebuah sampel tanah
dengan bermacam-macam tegangan normal.
Harga tegangan normal dan harga τf yang didapat
dengan melakukan beberapa kali pengujian dapat
digambarkan pada sebuah grafik dan selanjutnya
kita dapat menentukan harga-harga parameter
kekuatan geser. Pada Gambar 1.7 diberikan grafik
semacam itu dari sebuah uji pada tanah pasir
kering. Persamaan untuk harga rata-rata garis
yang menghubungkan titik-titik dalam
eksperimen tersebut adalah:
τf = σ tan ø
(Catatan: c = 0 untuk pasir dan σ = σ’)
Jadi besar sudut geser adalah ø = tan-1 ( )
2.6.1 Uji Geser Langsung kondisi Air Teralirkan
(Drained) pada Pasir dan Lempung Jenuh
Air
Harga koefisien tanah lempung sangat
kecil bila dibandingkan dengan harga koefisien
rembesan tanah pasir. Bila suatu beban
diberikanpada sampel tanah lempung, diperlukan
waktu yang cukup panjang agar sampel tanah
tersebut terkonsolidasi sepenuhnya, yaitu selama
waktu yang diperlukan untuk mendisipasi
tegangan air pori yang terjadi. Berdasarkan
alasan tersebut, beban geser pada uji geser
langsung harus dilakukan pada kecepatan geser
yang kecil sekali. Pengujian seperti ini dapat
berlangsung 2 sampai 5 hari karena kecilnya
percepatan geser. Pada Gambar 2.18
diperlihatkan hasil-hasil pengujian geser langsung
kondisi air teralirkan pada tanah lempung
terkonsolidasi lebih (overconsolidated). Pada
Gambar 2.19 ditunjukkan plot τf versus σ’yang
dihasilkan dari pengujian sejumlah tanah
lempung terkonsolidasi normal dan
terkonsolidasi lebih. Harap dicatat bahwa σ = σ’,
dan c = 0 untuk sebuah tanah lempung
terkonsolidasi normal.
Gambar 1.8 Hasil uji geser langsung kondisi drained pada sebuah tanah lempung overconsolidated
(Sumber: Braja M.Das, Mekanika Tanah jilid 2)
6
Gambar 1.9 Garis keruntuhan tanah lempung yang didapat dari uji geser langsung kondisi drained
(Sumber: Braja M.Das, Mekanika Tanah jilid 2)
2.7 Alat Untuk Simulasi Beban
Alat simulasi untuk menghitung
penurunan tanah akibat gempa dipengaruhi oleh
faktor percepatan, frekuensi getaran gempa dan
jenis tanah yang diuji. Untuk mendapatkan
percepatan yang dihasilkan oleh alat simulasi
diperoleh dari perumusan sebagai berikut :
- Sumber penggerak getaran menggunakan motor listrika yang memiliki Gerak Rotasi (GR) dengan kecepatan rotasi 1430 rpm atau dengan frekuensi mendekati 23.833 Hz sedangkan frekuensi ini adalah konstan.
- Pada bak simulator bekerja Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), sehingga dibutuhkan suatu konversi dari GR menjadi GLBB. Pada gerak rotasi kecepatan lintasan adalah konstan sesuai perumusan :
Kecepatan lintasan = keliling lingkaran /
waktu
Vlintasan=2..r/t=2..f.r=.r............................
.....(1.7)
Vlintasan 22 VyVx
.............................................(1.8)
- Kecepatan sesaat V(t) pada bak simulator bekerja pada sumbu x (Vx) mengalami perubahan seiring dengan perubahan waktu dan dirumuskan dari persamaan (1) dan (2) :
V(t)=Vx(t)=Vlintasan.Cos.t=.rCos.t
.......................(1.9)
- Sehingga percepatan sesaat Ax(t) juga mengalami perubahan tiap aktunya dengan perumusan sebagai berikut : Ax (t) = d Vx/ dt
= d .r Cos .t / dt
= 2. r Sin .t
Sehingga didapat percepatan
maksimum :
Ax(max)=2.r...............................................
...........(1.10)
- Maka hubungan percepatan maksimum pada sistem adalah :
Ax(max) =(2..f)2.r
.................................................(2.1)
Ax (max) = percepatan maksimum
(m/s2)
f = frekuensi sistem (Hz)
r = jari-jari (m)
Dari perumusan di atas dapat disimpulkan
bahwa :
- Frekuensi maksimum yang bekerja pada motor sebesar 23.833 Hz
- Untuk kebutuhan frekuensi yang lebih kecil dibutuhkan gear box untuk mereduksi kecepatan rotasi motor
- Percepatan maksimum dipengaruhi oleh frekuensi sistem dan jari-jari
- Agar frekuensi pada motor dapat diatur sesuai kebutuhan, diperlukan alat pengatur putaran motor AC atau yang disebut Inverter
- Dengan inverter, frekuensi dapat diatur dari 10 % frekuensi nominal hingga 120 % frekuensi nominal (frekuensi nominal motor = 23.833 Hz)
2.7.1 Permodelan percepatan zona gempa
Indonesia 4
7
Untuk menentukan percepatan gempa
setiap periode waktu yang dibutuhkan,
diperlukan perhitungan respons spectra untuk
masing-masing jenis tanah yang telah ditetapkan
dalam SNI sebagai berikut :
Tabel 1.7 Spektrum Respons Gempa Rencana Sesuai Peraturan SNI
1726
Untuk memodelkan frekuensi zona
gempa, diperlukan suatu faktor koreksi dimana
faktor ini muncul akibat efisiensi alat, berikut ini
adalah daftar faktor koreksi alat :
- Motor berkapasitas maksimum 1500 rpm tetapi bekerja efektif pada kecepatan 1425 rpm, sehingga faktor efisiensi sebesar 1425/1500 = 0.95
- Motor mempunyai rasio ½ sehingga faktor reduksi = 0.5
- Gear Box memiliki rasio 1/20 sehingga faktor reduksi = 0.05, tetapi tempat dudukan Fan Belt pada Gear Box mengecil sebesar ½ jari-jari sehingga faktor reduksi Gear Box total = 0.05 x 2 = 0.1 Sehingga apabila ditotal faktor reduksi
dari motor ke boks getar adalah 0.95 x 0.5 x 0.1 =
0.04735. Jadi semisal ingin memodelkan
frekuensi sebesar 2.3 Hz maka frekuensi yang
muncul pada inverter sebesar 04735.03.2
= 48.6 Hz
Berikut ini adalah tabel permodelan
percepatan gempa yang telah disesuaikan
dengan percepatan motor :
Tabel 1.9 Percepatan permodelan yang
telah disesuaikan dengan kapsaitas motor
2.7.2 Permodelan Boks Getar dan sistem
pondasinya
Gambar 1.10 Bak permodelan
Bak ini memiliki dimensi:
- Panjang : 110 cm
- Lebar : 50 cm
- Tinggi : 95 cm
- Berat : 40 kg
Ketiga sisi bak permodelan tebuat dari
bahan acrilic setebal 1 cm dengan tujuan saat
pengujian beban dimungkinkan dapat melihat
perubahan pola keruntuhan tanah, sedang
lainnya terbuat dari plat besi.
2.7.3 Sistem Perletakan Bak Permodelan
Bak Permodelan tersebut diletakkan di
atas pondasi yang terbuat dari besi siku dengan
ukuran 150 cm x 60 cm. Dan pada pondasi ini
terdapat bearing yang bertujuan untuk
memperlancar pergerakan bak permodelan pada
arah horizontal. Jarak antar bearing ini adalah 20
cm. Sebelum bak permodelan diletakkan, di
bawah bak permodelan diletakkan papan kayu
dengan ukuran 120 cm x 50 cm yang dilapisi
aluminium untuk melindungi dasar bak.
Kemudian pada bagian bawah papan kayu
diberikan plat bordes agar papan kayu tersebut
bearin
g
Pondas
i plat
siku
Bak permodelan
Plat
bordes
Papan
kayu
8
tidak mengalami kerusakan akibat perputaran
bearing.
2.8 Penggunaan Geotextile
Untuk perencanaan Geotextile, ada 3 kondisi yang harus ditinjau :
1. Internal Stability Kestabilan embankment karena tidak terjadinya kelongsoran pada bagian tubuh embankment itu sendiri.
Pal ≤ *Berat tanah efektip ABC+ x tan δ/SF
Selain itu juga ditinjau,
Pal ≤ S1/SF
Dinama :
SF min = 2,0 (beban tetap)
SF min = 1,3 (beban sementara)
S1 = kekuatan tarik bahan geotextile.
Bila syarat ini tak terpenuhi, gunakan beberapa lapis bahan.
2. Foundation Stability Kestabilan embankment karena tidak dapat bergesernya massa tanah dasar (asli) di bawah timbunan. Beban timbunan dapat menyebabkan sebagian massa tanah dasar bergeser arah horizontal kea rah kaki timbunan. Jadi tinggi timbunan dan kekuatan bahan geotextile harus direncanakan sedemikian rupa sehingga pergeseran tersebut dapat dicegah.
Syarat stabilitas Pa2 ≤ Pp+2.SuxL
SF
Syarat bahan S2 ≥ (SuxL)xSF
3. Overall Stability Kestabilan embankment bila ditinjau terhadap keruntuhan menurut bidang gelincir lingkaran (circulai) atau blok (wedge-type failure) yang mencakup embankment dan tanah dasarnya.
Moment Penggerak 0
Mpenggerak = ∑ g h (dL) L
A
Moment penahan
Titik atas
Mpenahan =∑ τ1 R dL + S3 T
Titik bawah
Syarat Stabilitas M penahan ≥ SF
Mpenggerak
BAB III
METODOLOGI
Secara garis besar, penelitian dengan metode eksperimental ini direncanakan menggunakan sampel tanah yaitu bentonite yang dicampur dengan pasir dengan presentase tertentu sehingga didapatkan sampel tanah yang memiliki Li (Liquidity Index) -4,55; 0,074; dan 2,38 sesuai dengan kondisi tanah di Kabupaten Bantul.
Adapun langkah – langkah penelitian di laboratorium secara rinci dilaksanakan sebagai berikut :
3.1 Persiapan Material
3.1.1 Pasir
Pasir yang digunakan adalah pasir yang diayak hingga lolos saringan no. 4 3.1.2 Bentonite
Bentonite yang digunakan memiliki nilai LL
± 200%
3.1.3 Bak Pemodelan
Bak permodelan dibuat dengan ukuran 110 cm x 50 cm x 95 cm dari bahan plat siku dan plat besi. Dua sisi bak permodelan dibuat dari plat besi, sedang dua lainnya terbuat dari bahan acrilic tebal 1 cm dengan tujuan saat pengujian beban dimungkinkan bisa melihat perubahan pola keruntuhan pondasi. Alat yang digunakan
9
untuk mengukur deformasi adalah dengan menggunakan sensor penurunan.
Pipa penyangga beban tempat
perletakan beban terbuat dari pipa PVC 2 inchi. Untuk menghasilkan getaran dipakai sebuah motor/dinamo (Gambar3.1) yang berfungsi untuk memutar roda penggerak. Roda penggerak tersebut berfungsi untuk menggerakkan batang yang dihubungkan dengan bak permodelan yang berfungsi untuk menghasilkan beban merata berulang (dinamis) yang diasumsikan sebagai beban gempa.
Gambar 3.1. Model pembebanan.
3.1.4 Model Timbunan badan jalan.
Model yang digunakan adalah trapesium dengan sudut kemiringan 30o dan tinggi 25 cm serta panjang siri yg sejajar adalah 25 cm dan 75 cm. Tanah yang digunakan untuk pemodelan timbunan badan jalan adalah tanah sirtu kelas A.
3.1.1 Identifikasi Sifat – Sifat Material dan Uji Konsistensi
Material.
1. Material pasir dan bentonite terlebih dahulu dikeringkan hingga mendekati
kering sempurna (kadar air 2 %). 2. Pengujian untuk mengetahui sifat – sifat
fisik material bentonite didasarkan pada beberapa pengujian seperti konsistensi yang lebih dikenal dengan Atterberg Limit (Liquit Limit dan Plastic Limit), berat jenis
butiran (t), berat kering (d), kadar air (wc), dan specific gravity (Gs).
3. Perbandingan antara jumlah bentonite dan pasir didapatkan dengan cara coba –coba sehingga diperoleh benda uji yang memiliki yang diinginkan.
3.2 Pembuatan Tanah Uji.
Kondisi tanah dasar pondasi yang digunakan pada permodelan memiliki kadar air yang sama dengan nilai batas cairnya. Pembuatan benda uji mula – mula dengan pembuatan sampel, dengan mencampur bentonite dan pasir kemudian ditambah air sampai kadar airnya sama dengan nilai batas cairnya. Sebagai dasar perhitungan, jika diketahui kadar air campuran bentonite dan pasir, maka berat butirannya adalah selisih antara berat campuran tanah mula – mula dengan berat air campuran tersebut sehingga jumlah air yang ditambahkan adalah berat butiran total dikalikan dengan nilai kadar air yang dicapai.
Setelah tanah benda uji dibuat, tanah kemudian diperam selama 3 hari namun kadar airnya tetap dijaga. Pemeraman ditujukan agar air, bentonite, dan pasir tercampur secara homogen. Selanjutnya, tanah dimasukkan ke dalam bak permodelan dan siap untuk di uji pembebanan.
3.3 Identifikasi Parameter Dasar Campuran Tanah Sebelum Dibebani.
Masing – masing tanah dengan variasi Liquidity Indeksnya: -0.159, 0.522 dan 1.205 dengan menggunakan alat volumetri gravimetri dan direct shear untuk mengetahui parameter dasar tanah sebelum diberi beban.
3.4 Melakukan Pengujian Beban dan Pengamatan pada Model Pondasi.
Pengujian dilakukan pada masing – masing jenis benda uji. Langkah – langkah pengujian yang dilakukan adalah:
1. Memasukkan tanah ke dalam bak permodelan setinggi 30 cm.
2. Memasang rangka pipa penyangga beban, plat pondasi model, sehingga plat berada di tengah terhadap keempat sisi bak permodelan
Tiang Penyangga Motor/Dinamo
Tiang Penyangga Pendel Roda Pemutar
Model Pondasi
L 30x30x2 Pipa PVC 2 "
Tanah Uji
Boks Beban
Baut L 30x30x2 L 30x30x2
10
3. Membuat pemodelan timbunan badan jalan diatas tanah dasar.
4. Memasang rangka pipa penyangga beban, plat pondasi model, sehingga plat pondasi berada ditengah terhadap keempat sisi bak pemodelan.
5. Memasang sensor penurunan, yaitu penunjuk penurunan pada plat pondasi.
6. Memberikan beban gempa dengan percepatan sebesar 0,3g dan 0,4g dengan wilayah gempa 3 dan 4 dengan waktu 10 detik dan mencatat penambahan penurunan serta deformasinya akibat adanya kombinasi beban vertikal dan beban dinamis.
7. Membongkar sensor, rangka pipa penyangga beban, dan mengambil sampel pada tanah di bawah dan di sekitar plat pondasi untuk kemudian diidentifikasi kembali.
3.5 Identifikasi Parameter Dasar Campuran Tanah Setelah Dibebani.
pemberian beban dilakukan dalam 2 jenis yaitu beban statis dan dinamis. Pembebanan statis merupakan pembebanan akibat berat timbunan maupun berat alat sensor, sampel tanah diambil sebagian pada setiap pembebanan untuk diidentifikasi kembali parameter dasarnya, sehingga diketahui besarnya perubahan parameter tanah yang terjadi.
BAB IV
ANALISA DAN DATA PERCOBAAN
4.1 Pembuatan Alat Permodelan
4.1.1 Dasar teori
Untuk menghasilkan beban dinamis sebagaimana dimaksud dalam penelitian ini, maka dibuatlah alat pemodelan. Alat pemodelan disini berfungsi untuk menghasilkan beban dinamis serta mencatat besar penurunan yang terjadi. Alat pemodelan untuk menghasilkan beban dinamis ini dipengaruhi oleh faktor percepatan, lamanya waktu pembebanan dan frekuensi getaran yang terjadi. Untuk mendapatkan percepatan yang dihasilkan oleh alat pemodelan diperoleh dari perumusan sebagai berikut :
Untuk menggerakkan alat pemodelan digunakan motor penggerak sebagai penghasil getaran dengan spesifikasi Gerak Rotasi (GR) dan kecepatan rotasi 1430 rpm atau dengan frekuensi mendekati 23,833 Hz , frekuensi ini adalah konstan.
Pada bak pemodelan bekerja Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), sehingga dibutuhkan suatu konversi dari GR menjadi GLBB. Pada gerak rotasi kecepatan lintasan adalah konstan sesuai perumusan : Kecepatan lintasan = keliling lingkaran / waktu
Vlintasan=2..r/T=2..f.r=.r (4.1)
Vlintasan = 22 VyVx (4.2)
Kecepatan sesaat V(t) pada bak simulator bekerja pada sumbu x (Vx) mengalami perubahan seiring dengan perubahan waktu dan dirumuskan dari persamaan (4.1) dan (4.2) : V(t) = Vx(t) = Vlintasan . Cos .t = .r
Cos .t (4.3)
Sehingga percepatan sesaat Ax(t) juga mengalami perubahan tiap waktunya dengan perumusan sebagai berikut : Ax (t) = d Vx/ dt
= d .r Cos .t / dt
= 2. r Sin .t
Sehingga didapat percepatan maksimum :
Ax (max) = 2.r ............. (4.4)
Maka hubungan percepatan maksimum pada sistem adalah : Ax (max) = (2..f)
2.......... (4.5)
Ax (max) = percepatan maksimum (m/s2)
f = frekuensi sistem (Hz)
r = jari-jari (m)
Dari perumusan di atas dapat disimpulkan bahwa :
- Frekuensi maksimum yang bekerja pada motor sebesar 23.833 Hz
- Untuk kebutuhan frekuensi yang lebih kecil dibutuhkan gear box untuk mereduksi kecepatan rotasi motor
11
- Percepatan maksimum dipengaruhi oleh frekuensi sistem dan jari-jari
- Agar frekuensi pada motor dapat diatur sesuai kebutuhan, diperlukan alat pengatur putaran motor AC atau yang disebut Inverter
- Dengan inverter, frekuensi dapat diatur dari 10 % frekuensi nominal hingga 120 % frekuensi nominal (frekuensi nominal motor = 23,833 Hz)
4.1.2 Permodelan percepatan zona gempa 3
dan 4
Untuk memodelkan percepatan gempa Indonesia diperlukan data-data mengenai percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk masing-masing wilayah gempa Indonesia. Data-data ini didapat pada peraturan SNI 1726:
Tabel 4.2. Tabel Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah untuk Masing – masing Wilayah Gempa Indonesia Sesuai Peraturan SNI 1726.
Wilayah Gempa
Percepatan puncak batuan
dasar (‘g’)
Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’) Tanah Keras
Tanah Sedan
g
Tanah Lunak Tanah Khusus
1 0,03 0,04 0,05 0,08
Diperlukan evaluasi
khusus di setiap lokasi
2 0,10 0,12 0,15 0,20 3 0,15 0,18 0,23 0,30 4 0,20 0,24 0,28 0,34 5 0,25 0,28 0,32 0,36 6 0,30 0,33 0,36 0,38
Untuk menentukan percepatan gempa setiap periode waktu yang dibutuhkan, diperlukan perhitungan respons spectra untuk masing-masing jenis tanah yang telah ditetapkan dalam SNI sebagai berikut :
Tabel 4.3. Tabel Spektrum Respons Gempa Rencana Sesuai Peraturan SNI 1726.
Untuk memodelkan frekuensi zona gempa, diperlukan suatu faktor koreksi dimana faktor ini
muncul akibat efisiensi alat, berikut ini adalah daftar faktor koreksi alat :
- Motor berkapasitas maksimum 1500 rpm tetapi bekerja efektif pada kecepatan 1425 rpm, sehingga faktor efisiensi sebesar 1425/1500 = 0.95
- Motor mempunyai rasio ½ sehingga faktor reduksi = 0.5
- Gear Box memiliki rasio 1/20 sehingga faktor reduksi = 0.05, tetapi tempat dudukan Fan Belt pada Gear Box mengecil sebesar ½ jari-jari sehingga faktor reduksi Gear Box total = 0.05 x 2 = 0.1 Sehingga apabila ditotal faktor reduksi
dari motor ke boks getar adalah 0.95 x 0.5 x 0.1 = 0.04735. Jadi semisal ingin memodelkan
frekuensi sebesar 2.3 Hz maka frekuensi yang
muncul pada inverter sebesar 04735.0
3.2 = 48.6
Hz
Berikut ini adalah tabel permodelan percepatan gempa yang telah disesuaikan dengan percepatan motor :
Tabel 4.5. Tabel Permodelan Percepatan untuk Zona Gempa 3 dan 4.
parameter a Permodelan a Alat r
Permodelan frek
Permodelan frek Alat
Zona Gempa (m/s2) (m/s2) (meter) (Hz) (Hz)
3 7.36 7.12 0.045 2.3 42.238 4 8.33 8.59 0.045 2.3 46.463
A. Bak Permodelan Dan Sistem Pondasinya.
a. Bak permodelan berfungsi sebagai tempat sampel tanah uji.
b. Sistem perletakan pada bak permodelan berfungsi untuk melindungi bak agar tidak rusak akibat gerakan yang berulang - ulang.
B. Sistem Penyodok.
a. Batang penyodok berfungsi sebagai batang penggerak bak akibat putaran yang ditimbulkan oleh motor.
b. Meja berfungsi sebagai perletakan batang penyodok agar arah gerakan yang ditimbulkan menjadi lurus.
12
C. Sistem Motor.
a. Motor penggerak berfungsi sebagai sumber penghasil gerakan pada sistem.
b. Gear box berfungsi sebagai pereduksi putaran motor agar sesuai dengan putaran yang diinginkan.
c. Radial Plate berfungsi untuk menentukan jarak perpindahan bak permodelan sesuai yang diinginkan
d. Van Belt berfungsi sebagai pendistribusi gerakan yang dihasilkan oleh gear box kepada radial plate yang menggerakkan seluruh sistem.
D. Sensor. a. Sensor Posisi berfungsi sebagai pembaca
perubahan posisi sampel tanah pada arah vertikal
b. Sensor Frekuensi dan Percepatan berfungsi sebagai pembaca frekuensi dan percepatan yang dihasilkan oleh sistem.
E. Interface Box.
F. Panel Listrik berfungsi sebagai tempat dimana saklar-saklar untuk menghidupkan atau mematikan sistem kelistrikan motor.
1 4.1.6.3 Proses pengoperasian software 1. Hidupkan komputer 2. Jalankan program eksekusi dengan
icon GROUND.
3. Masukkan angka jari – jari sesuai dengan jarak lubang yang diinginkan pada radial plate terhadap pusat plate, misal 6 cm.
4. Klik Setting Delay masukkan lamanya interval waktu pengujian.
5. Klik tombol Run maka motor akan aktif sesuai pada interval yang dimasukkan.
6. Setelah motor berhenti klik File Print untuk melihat hasil perekaman data dalam bentuk grafik.
13
Untuk melihat hasil perekaman data dalam bentuk tabel klik File Data List.
7. Untuk menyimpan hasil rekaman terlebih dahulu masukkan nama file kemudian klik tombol SAVE.
2 4.1.7 Perawatan dan pemeliharaan alat permodelan
Untuk mencegah kemungkinan kerusakan pada alat, perlu di perhatikan hal – hal sbb:
1. Penurunan tanah maksimum pada bak permodelan adalah 200 mm.
2. Perhatikan posisi kabel sensor, kabel motor dan kabel interface box pada saat pengoperasian. Usahakan posisi kabel tersebut aman dan tidak terganggu.
3. Pada waktu pemasangan dan pembongkaran sensor posisi ke bak permodelan, jagalah supaya sensor tersebut tidak mengalami goncangan dan jangan sampai terjatuh.
4. Usahakan pada waktu pengoperasian, area sekitar jauh dari bahan yang mengandung air.
5. Setelah selesai pengoperasian, simpan semua komponen pada tempat yang aman dan lindungi semua komponen supaya tidak berkarat akibat udara dan air.
6. Periksa kembali kelengkapan semua komponen. Yakinlah bahwa semua komponen lengkap dan tidak ada yang kurang.
4.2 Analisa Perbandingan Komposisi Pasir
dan Bentonite pada Tanah Uji
4.2.1 Hasil pengujian sifat-sifat fisik bentonite
Pengujian yang dilakukan terhadap bentonite adalah uji konsistensi yang meliputi batas
cair(LL),Batas plastis (PL), batas kerut (SL), dan indeks plastisitas (PI), specific grafity(Gs), kadar air (wc). Hasil sifat-sifat fisik bentonite ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 4.6 Sifat-sifat Fisik Bbentonite (sumber: PT.Madu Lingga Perkasa)
Untuk mendapatkan tanah uji dengan kondisi LL tertentu, maka bentonite dicampur dengan pasir dan air secara merata dengan perbandingan tertentu secara coba-coba, dengan memperhitungkan berat alami dan kadar air dari masing-masing material.
Sebagai contoh yaitu mencampurkan pasir dan bentonite dengan perbandingan Pasir:Bentonite mula-mula = 90:10, kemudian dilanjutkan dengan perbadingan Pasir:Bentonite = 80:20 sampai dengan Perbandingan pasir:Bentonite akhir = 10:90
Tabel berikut adalah hasil coba-coba perbandingan antara pasir dan bentonite yang menghasilkan Liquid Limit tertentu.
Tabel 4.7 Perbandingan Bentonite dan Pasir
Kadar Pasir % Kadar Bentonite % LL % 10 90 279.04 20 80 278.8 30 70 186.25 40 60 178.67 50 50 127.625 60 40 106.35 70 30 75.196 80 20 35.825 90 10 32.95
Dari hasil tersebut, dilakukan analisa regresi linier yang akhirnya mendapatkan kombinasi untuk Liquid Limit yang diharapkan dapat dilihat pada grafik berikut :
Jenis Pengujian Bentonite
Konsistensi (%) 1.Batas cair (LL) 230.5 2.Batas plastis (PL) 43.21 3.Batas kerut (SL) 25.82 4.Indeks Plastisitas (PI) 187.29 Specific Grafity (Gs) 3.3 Kadar air (%) 13.3
14
Gambar 4.1 Grafik hubungan Kadar Bentonite dan LL
Dengan demikian dapat diketahui perbandingan antara bentonite dan pasir untuk membuat tanah uji :
Dengan LL = 32%, maka Bentonite:Pasir = 16,4% : 83,6%
Dari grafik tersebut diatas terlihat bahwa hubungan penambahan bentonite menaikkan LL secara linier.
4.2.2 Hasil pengujian sifat-sifat fisik tanah uji
Sifat-sifat fisik masing-masing tanah uji ditunjukkan pada tabel berikut ini :
Tabel 4.8 Sifat-sifat Fisik Tanah Uji
Jenis Pengujian Tanah Uji LL 32%
Konsistensi (%) 1. Batas Cair (LL) 32 2. Batas Plastis (PL) 17.34 3. Indeks Plastis (PI) 14.66 Berat Volum (gr/cc) 1. BV tanah, γt (kg/cm2) 1.44 2. BV tanah Kering, γd (kg/cm2) 1.41
3. Kadar Air (Wc) 15% 25% 35% 4. Kuat Geser, C (kg/cm2) 0,117 0,089 0,146 5. Sudut Geser, φ (o) 47,36 37,49 1,83
4.3 Analisa Mekanisme Keruntuhan Tanah Uji Hasil Percobaan.
4.3.1 Percobaan di Laboratorium
Percobaan di Laboratorium dilakukan pada tiga kondisi tanah dengan variasi pada Liquidity Indeksnya (LI) : -0,159 , 0,522 dan 1,205 , dengan sudut talud dan tinggi tanah sirtu pada Tanah Uji dan disimulasikan pada satu zona gempa dimana terdapat dua zona gempa yaitu Zona Gempa 3 dan 4. Dalam percobaan di Laboratorium terdapat beberapa variasi yang berbeda-beda,diantaranya :
1. Dengan Kadar Air (Wc) 15 %
2. Dengan Kadar Air (Wc) 25 %
3. Dengan Kadar Air (Wc) 35 %
5.1
5.2 4.3.2 Hasil percobaan pemodelan timbunan
badan jalan di Laboratorium.
Urutan percobaan adalah mula-mula dengan persiapan Tanah Uji yang akan disimulasikan untuk satu zona gempa dimana ada dua variasi zona gempa yaitu Zona Gemppa 3 dan 4. Tanah Uji disiapkan sebanyak 3 sample dengan variasi Liquidity Indeks (LI) = -0,159; 0,522 dan 1,205. Pemodelan dilakukan dengan memberi beban dinamis sesuai dengan percepatan di zona gempa 3 dan 4 dilakukan setiap 10 detik dan mencatat penurunannya kemudian percobaan dihentikan. Untuk urutan pemodelan timbunan badan jalan adalah mula-mula dengan menimbun dan memadatkan pasir-bentonite yang sudah disiapkan dengan ketinggian 30 cm dan kemudian meletakkan pemodelan timbunan badan jalan.
Dari percobaan-percobaan tersebut kemudian akan dilihat pengaruh pemodelan Timbunan Badan Jalan terhadap penurunan tanah dengan membandingkan besarnya penurunan tanah dimana perbandingan berdasarkan variasi Zona Gempa, Liquidity Indeks (LI), sudut talud dan ketinggian.
Berikut ini contoh Grafik Penmurunan akibat
beban dinamis pada timbunan Badan Jalan
15
4.5 Hasil Pengujian Sifat-sifat Fisik Tanah Uji Untuk Model Tanah Timbunan.
Pengujian direct shear dan triaksial dilakukan untuk mengetahui harga kohesi (c) dan sudut geser tanah (). Berikut adalah contoh perhitungan direct shear dan triaksial :
4.5.1 Hasil pengujian Direct Shear
Tanah Uji yang akan diuji dengan Direct Shear Test memiliki variasi Wc yang berbeda-beda, Berikut ini adalah contoh perhitungan direct
shear dengan mengambil sampel Tanah Uji LL 32 %, Wc 15% dan LI -0.159.
Dengan beban vertikal 2 kg
Tegangan Normal (normal)
A
Pnormal ;
dimana :
P(kg) = Gaya (beban vertikal) A(cm2) = Luas bidang kontak vertikal Diameter Sampel = 6,35 cm Luas Sampel (A) = 31,653 cm2 P = 2 kg
2/0632,0653,312
cmkgA
Pnormal
Tegangan Geser Maksimum (max)
A
Pmaxmax ;
dimana :
Pmax(kg) = Gaya geser max (telah dikalibrasi proving ring).
A ( cm2 ) = Luas bidang kontak geser Bacaan Gaya geser max awal = 39 Angka kalibrasi proving ring = {(X . 0,149182)+0,2982649}kg Gaya geser max = {(39 . 0,149182)+0,2982649}kg = 6,116 kg A = 31,653 cm2
2maxmax /193,0
653,31116,6
cmkgA
P
16
Hasil perhitungan direct shear tanah dasar sebelum pembebanan selengkapnya disajikan dalam bentuk grafik dibawah ini :
Gambar 4.4 Grafik Direct Shear Timbunan 1 Lapis Sebelum Pembebanan
Zona Gempa 3
Zona Gempa 4
4.6 Analisa Angka Kemanan Timbunan
Badan Jalan
Untuk mengetahui tingkat keamanan pada timbunan badan jalan, ada 3 kondisi yang harus ditinjau. Yaitu :
- Internal Stability Kestabilan embankment karena tidak
terjadinya kelongsoran pada bagian tubuh
embankment itu sendiri.
- Foundation Stability Kestabilan embankment karena tidak dapat
bergesernya massa tanah dasar kea rah
horizontal kea rah kaki timbunan.
- Overall Stability Kestabilan embankment yang ditinjau dari
keruntuhan menurut bidang gelincir
lingkaran atau blok yang mencakup
embankment dan tanah dasarnya.
Setiap kondisi harus dilihat dengan kondisi baik atau tanpa adanya perkuatan dengan geotextile agar lebih mendapatkan keterangan lebih rinci tentang daya dukung timbunan tersebut.
17
Internal Stability
Tanpa Geotextile
SF =
Dimana: Pa1 =
K = Tekanan aktif tanah timbunan
=
Dengan Geotextile
Dimana S = Kekuatan tarik bahan Geotextile
Foundation Stability
Tanpa Geotextile
SF = ; Su = Cu = Undrained shear
strength dari tanah lembek di dasar embankment
; H = Ketinggian timbunan Jika , maka : Jika , maka : dimana
h = Kedalaman tanah yg bergeser akibat foundation stability Dengan Geotextile
Overall Stability
Tanpa Geotextile Untuk mencari angka keamanan ini akan digunakan Program Stable agar mendapatkan hasil yg lebih jelas. Dengan Geotextile
Nilai Mpenahan maupun Mpenggerak bisa didapatkan dari hasil perhitungan program Stable pada SF tanpa Geotextile.
Berikut ini contoh perhitungan Safety Factor
untuk timbunan lapis 1 WC 15 % zona gempa 3
18
19
Berikut ini Tabel SF untuk Tanah Timbunan
4.7 Analisa Mekanisme Keruntuhan Tanah Uji Hasil Percobaan Pada Model Perkerasan.
4.3.1 Percobaan di Laboratorium
Percobaan di Laboratorium dilakukan pada tiga kondisi tanah dengan variasi pada Liquidity Indeksnya (LI) : -0,159 , 0,522 dan 1,205 , dengan ketebalan perkerasan dan disimulasikan pada satu zona gempa dimana terdapat dua zona gempa yaitu Zona Gempa 3 dan 4. Dalam percobaan di Laboratorium terdapat beberapa variasi yang berbeda-beda,diantaranya :
4. Dengan Kadar Air (Wc) 15 %
5. Dengan Kadar Air (Wc) 25 %
6. Dengan Kadar Air (Wc) 35 %
4.3.2 Hasil percobaan pemodelan timbunan
badan jalan di Laboratorium.
Urutan percobaan adalah mula-mula dengan persiapan Tanah Uji yang akan disimulasikan untuk satu zona gempa dimana ada dua variasi zona gempa yaitu Zona Gemppa 3 dan 4. Tanah Uji disiapkan sebanyak 3 sample dengan variasi Liquidity Indeks (LI) = -0,159; 0,522 dan 1,205. Pemodelan dilakukan dengan memberi beban dinamis sesuai dengan percepatan di zona gempa 3 dan 4 dilakukan setiap 10 detik dan mencatat penurunannya kemudian percobaan dihentikan. Untuk urutan pemodelan timbunan badan jalan adalah mula-mula dengan menimbun dan memadatkan pasir-bentonite yang sudah disiapkan dengan ketinggian 30
20
cm dan kemudian meletakkan pemodelan timbunan badan jalan.
Dari percobaan-percobaan tersebut kemudian akan dilihat pengaruh pemodelan perkerasan terhadap penurunan tanah dengan membandingkan besarnya penurunan tanah dimana perbandingan berdasarkan variasi Zona Gempa, Liquidity Indeks (LI), dan ketebalan perkerasan (1cm dan 2cm).
Berikut ini contoh grafik penurunan pada
perkerasan yang menerima beban dinamis.
4.8 Hasil Pengujian Sifat-sifat Fisik Tanah Uji Untuk Model Tanah Timbunan.
Pengujian direct shear dan triaksial dilakukan untuk mengetahui harga kohesi (c) dan sudut geser tanah (). Berikut adalah contoh perhitungan direct shear dan triaksial :
4.8.1 Hasil pengujian Direct Shear
Tanah Uji yang akan diuji dengan Direct Shear Test memiliki variasi Wc yang berbeda-beda, Berikut ini adalah contoh perhitungan direct
shear dengan mengambil sampel Tanah Uji LL 32 %, Wc 15% dan LI -0.159.
21
Dengan beban vertikal 2 kg
Tegangan Normal (normal)
A
Pnormal ;
dimana :
P(kg) = Gaya (beban vertikal) A(cm2) = Luas bidang kontak vertikal Diameter Sampel = 6,35 cm Luas Sampel (A) = 31,653 cm2 P = 2 kg
2/0632,0653,312
cmkgA
Pnormal
Tegangan Geser Maksimum (max)
A
Pmaxmax ;
dimana :
Pmax(kg) = Gaya geser max (telah dikalibrasi proving ring).
A ( cm2 ) = Luas bidang kontak geser Bacaan Gaya geser max awal = 39 Angka kalibrasi proving ring = {(X . 0,149182)+0,2982649}kg Gaya geser max = {(39 . 0,149182)+0,2982649}kg = 6,116 kg A = 31,653 cm2
2maxmax /193,0
653,31116,6
cmkgA
P
Hasil perhitungan direct shear tanah dasar sebelum pembebanan selengkapnya disajikan dalam bentuk grafik dibawah ini :
Setelah Pembebanan Grafik 4.27 Direct Shear Perkesaran dengan tebal 1 Cm Zona Gempa 3 Sebelum Pembebanan Stelah Pembebanan
22
4.9 Analisa Angka Keamanan Pada Model Perkerasan Beton.
Pada pemodelan ini, angka keamanannya dapat diambil dari Rumus Pondasi Dangkal.
Berikut ini salah satu contoh perhitungan untuk mencari angka keamanan Perkerasan Beton.
23
Nilai Angka keamanannya bisa dilihat ditabel berikut :
4.10 Perencanaan Ketebalan
Perkerasan Berdasarkan Metode
Analisa Komponen Perencanaan ini berfungsi sebagai pembanding antara variable ketebalan yang dilakukan di labolatorium dengan ketebalan perkerasan yang sesungguhnya di lapangan. Direncanakan tanah dasar dengan CBR = 5.5% sehingga mendapatkan nilai DDT = 4,8 Umur perencanaan 20 tahun sehingga FP = Umur rencana /10 = 2
Diambil Ipt = 1,5
Diambil Ipo = 4
Koefisien C = 0,4 (Lajur 2 arah dengan lebar lajur
<= 5 m)
Berat sumbu = 0.2 Ton (dari skala beban alat
sensor 5 kg)
LEP = Jumlah Kendaraan x E total x C
= 1 x 0,0000008 x 0.4 = 3,2 x10-7
LEA = LEP x ( 1 + 0,06)Umur rencana
24
= 3,2 x10-7 x (1+0,06)20 = 1,03 x 10-6
LET = 0,5 x ( LEP + LEA ) = o,67 x 10-6
LER = LET x FP = 1,35 x 10-6
Direncanakan a1 = 0.4 (Koefisien untuk
Perkerasan beton)
Didapatkan ITP = 2.5
Sehingga
Ipt = Tebal perkerasan x a1
Tebal perkerasan direncanakan = 6,25 Cm
Berdasarkan perencanaan tebal perkerasan jalan
dengan menggunakan Metode Analisa
Komponen didapatkan perkerasan jalan yang
seharusnya di lapangan adalah 6,25 Cm
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
1. Untuk pemodelan Timbunan Badan Jalan dengan variasi pemberian perkuatan 1 Lapisan dan 2 Lapisan Geotextile menunjukkan secara umum penurunan pada model dengan perkuatan 2 Lapisan
Geotextile lebih dangkal jika dibandingkan dengan penurunan pada model dengan perkuatan 1 Lapisan Geotextile. Maka dapat ditarik kesimpulan semakin banyak lapisan perkuatan Geotextile, maka penurunan yg terjadi akibat beban dinamis akan semakin kecil. Untuk pemodelan Perkerasan Kaku diatas
tanah dasar dengan variasi ketebalan 1
cm dan 2 cm menunjukkan secara umum
penurunan pada Perkerasan dengan
ketebalan 2 Cm lebih dalam daripada
perkerasan dengan ketebalan 1 Cm. Hal
ini dikarenakan karena semakin tebal
perkerasan, maka semakin besar pula
beban yang diterima tanah dasar
sehingga penurunannya pun semakin
dalam.
2. Besarnya penurunan yang terjadi baik pada model Timbunan Badan Jalan maupun model Perkerasan Kaku menujukkan bahwa semakin besar nilai Liquidity Indeks jika menerima beban dinamis maka semakin besar pula penurunan yang terjadi.
3. Penurunan yang terjadi akibat beban dinamis pada semua pemodelan menunjukkan bahwa, penurunan yang terjadi pada Zona 3 lebih kecil daripada penurunan yang terjadi pada Zona 4. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar beban dinamis (zona gempa) yang diterima, penurunan yang terjadi juga semakin dalam.
4. Pengaruh pembebanan dinamis terhadap parameter tanah dibawah Timbunan Badan Jalan akibat beban dinamis yang diterima adalah sebagai berikut : a. Harga ɸ dan c semakin mengecil
untuk tanah yang memiliki Liquidity Index yang semakin besar untuk semua zona gempa.
b. Berat volume tanah semakin membesar dengan semakin membesarnya Liquidity Index untuk semua zona gempa. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar beban dinamis yang diterima, maka tanah akan semakin padat.
25
5. Angka Kemanan di masing – masing Liquidity Index akibat beban dinamis pada pemodelan Timbunan Badan Jalan menunjukkan bahwa semakin besar harga Liquidity Index, angka keamanan yang didapatkan akan semakin kecil.
6. Pengaruh pembebanan dinamis terhadap parameter tanah dibawah Perkerasan Kaku akibat beban dinamis yang diterima adalah sebagai berikut : c. Harga ɸ dan c semakin mengecil
untuk tanah yang memiliki Liquidity Index yang semakin besar untuk semua zona gempa
d. Berat volume tanah semakin membesar dengan semakin membesarnya Liquidity Index untuk semua zona gempa. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar beban dinamis yang diterima, maka tanah akan semakin padat.
7. Angka Kemanan di masing – masing Liquidity Index akibat beban dinamis pada pemodelan Perkerasan Kaku menunjukkan bahwa semakin besar harga Liquidity Index, angka keamanan yang didapatkan akan semakin kecil.
