Pemodelan Fisik Respon Dinamik dari Interaksi Antara Tanah dengan Geotekstil

PEMODELAN FISIK RESPON DINAMIK
DARI INTERAKSI ANTARA TANAH DENGAN GEOTEKSTIL

DWINATA APRIALDI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Pemodelan Fisik
Respon Dinamik dari Interaksi Antara Tanah dengan Geotekstil adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan telah diajukan sebagai
tesis dalam program DDIP (Double Degree Indonesia – Perancis) di Universitas
Joseph Fourier, Perancis. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Maret 2014

Dwinata Aprialdi
NIM F451110041

RINGKASAN
DWINATA APRIALDI. Pemodelan Fisik Respon Dinamik dari Interaksi
Antara Tanah dengan Geotekstil. Dibimbing oleh ERIZAL dan MEISKE
WIDYARTI.
Banjir lumpur, batu jatuh (rockfall), dan longsor adalah bencana alam yang
sering terjadi di daerah pegunungan. Dalam beberapa kasus, dinding penahan
dapat digunakan untuk menghentikan atau menahan laju kecepatan tinggi dari
bencana alam tersebut. Dinding penahan adalah bangunan masif yang dibangun
tegak lurus terhadap lereng, yang ketinggiannya antara 3 sampai tinggi 25 m dan
panjangnya beberapa ratus meter. Dinding penahan biasanya diperkuat oleh
elemen penguat seperti geotekstil. Gesekan pada area permukaan properti
geotekstil dalam desain landfill memegang peranan yang penting, seperti yang
ditunjukkan oleh Kettleman Hills, California, terhadap peristiwa kegagalan
landfill yang terjadi pada tahun 1988. Parameter utama dalam desain yang
mengakibatkan terjadinya kegagalan adalah sudut gesek dalam. Alat yang paling
umum digunakan untuk memperkirakan sudut gesek dalam (friction angle) statik

adalah perangkat direct shear (baik ukuran kecil ataupun besar), box tarik
(pullout), dan perangkat inclined plane. Nilai dari sudut gesek dalam (friction
angle) dapat diperoleh dari uji statik dan dinamik. Pada perkembangannya,
banyak literatur yang menjelaskan karakteristik dari interface tanah dengan
geotekstil dengan pembebanan uji statik, namun belum ditemukan literatur untuk
pengujian dinamik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari perilaku dari
interface tanah dengan geotekstil melalui pengujian dinamik dan statik kemudian
membandingkan perilaku dari hasil pengujian.
Uji dinamik dilakukan dengan menggunakan bola yang dijatuhkan dengan
ketinggian tertentu. Sedangkan uji statik dilakukan dengan memutar batang
berulir dengan kecepatan yang lambat dan teratur. Dalam penelitian ini, dilakukan
27 percobaan, terdiri dari 24 percobaan dinamik dengan empat ketinggian jatuh
yang berbeda ( 20 cm, 50 cm, 100 cm , dan 150 cm) dan 3 percobaan statik.
Validitas setiap hasil percobaan kemudian dievaluasi dengan membandingkan
percobaan yang dilakukan dengan ketinggian jatuh yang sama.
Untuk percobaan dinamik, diperoleh nilai sudut gesek dalam (friction angle)
sekitar 45o - 46.7o. Hubungan gaya maksimum dengan ketinggian jatuh mengikuti
pola eksponensial. Sedangkan kecepatan maksimum linear dengan ketinggian bola
jatuh. Sedangkan pada uji statik, besarnya nilai tegangan geser adalah sekitar 13
kN menghasilkan sudut gesek 60o. Sudut gesek dalam (dari Mohr – Coloumb

kriteria) dihitung dengan panjang gesekan termobilisasi yang tidak konstan selama
percobaan. Sudut gesek dalam pada uji statik jauh lebih besar dari yang
seharusnya dikarenakan adanya marked effect pada bagian depan tangki. Uji statik
menghasilkan gaya maksimum sebesar 6.3 kN, lebih besar dibandingkan dengan
gaya maksimum pada uji dinamik (5.6 kN).
Kata kunci : Uji Pullout, pembebanan dinamik, interaksi geotekstil – tanah

SUMMARY
DWINATA APRIALDI. Physical Modeling of Dynamic Response of the
Soil – Geotextile Interaction. Supervised by ERIZAL and MEISKE WIDYARTI.
In mountainous areas embankments, dykes, levees or breaking mounds are
often used as protection structures against natural hazards for instance with the
aim of slowing down, deviating or containing snow avalanches, rockfalls and
mudflows. Embankments are massive earthworks constructed perpendicular to the
slope, from 3 to 25 m high and up to a few hundred meters long. These structures
are most often reinforced with horizontal inclusions such as geotextile layers. The
importance of interfacial frictional properties of geosynthetics in landfill design
was demonstrated by the Kettleman Hills, California landfill failure which
occurred in 1988. The main parameters in the design that indicate the occurrence
of a failure is the friction angle. The most common tool used to estimate the angle

of friction (friction angle) are static direct shear device (either small or large size),
drag box (pullout), and the inclined plane. The value of the friction angle (friction
angle) can be obtained from static and dynamic tests. In its development, much of
the literature that describes the characteristics of the soil with a geotextile
interface with static loading test, but have not found the literature for dynamic
testing. This research aims to study the behavior of the soil with geotextile
interface through dynamic and static testing then compare the behavior of the test
results.
Dynamic test carried out by using a ball that is dropped from a certain
height. While the static test performed by rotating the threaded rod with a slow
and steady pace. In this study, 27 experiments were conducted, consist of 24
dynamic experiments with four different fall heights (20 cm, 50 cm, 100 cm, and
150 cm) and 3 static experiments. The validity of any results of the experiment are
then evaluated by comparing experiments performed with the same height fall.
For dynamic experiments, the value of the friction angle is around 45oo
46.7 . Relations of dropped height and the maximum force following an
exponential pattern and the maximum velocity of the ball linearly with falling
height. While from static experiments, the value of shear stress is about 13 kN
generate friction angle of 60o. The friction angle (from Mohr - Coloumb criterion)
is computed considering on the length of the mobilized friction and is not constant

during the experiment. The friction angle in the static test is much larger and
"unreasonable" due to the marked effect on the front of the tank. The static test
produces a maximum force of 6.3 kN, which is greater than the maximum force of
the dynamic test (5.6 kN).
Key words : Pullout test, dynamic loading, soil – geotextile interaction

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

PEMODELAN FISIK RESPON DINAMIK
DARI INTERAKSI ANTARA TANAH DENGAN GEOTEKSTIL

DWINATA APRIALDI

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Penguji Luar Komisi Pembimbing pada Ujian Tesis :
Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS

Judul Tesis : Pemodelan Fisik Respon Dinamik dari Interaksi Antara Tanah
dengan Geotekstil
Nama
: Dwinata Aprialdi
NIM

: F451110041

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Erizal, M.Agr
Ketua

Dr. Ir. Meiske Widyarti, M.Eng
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Teknik Sipil dan Lingkungan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Satyanto K. Saptomo, STP, MSi

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian : 14 Maret 2014

Tanggal Lulus :

PRAKATA
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan
karunia-Nya sehingga penelitian ini dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul:
Pemodelan Fisik Respon Dinamik dari Interaksi Antara Tanah dengan Geotekstil.
Pada kesempatan ini disampaikan ucapan terima kasih kepada Dr. Ir. Erizal,
MAgr dan Dr. Ir. Meiske Widyarti, MEng selaku pembimbing, Prof. Dr. Ir. Asep
Sapei, MS selaku penguji, yang telah banyak memberikan banyak saran. Di
samping itu, penghargaan disampaikan kepada Kementerian Pendidikan dan
Kebudayaan atas Beasiswa Unggulan yang diberikan. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah, ibu, istri dan anak serta seluruh keluarga, atas segala
doa dan kasih sayangnya.
Disadari bahwa penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan, karena itu
saran dan kritikan yang dapat memberikan perbaikan sangat diharapkan untuk
perbaikan hasil penelitian ini. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat untuk

perkembangan ilmu terkait.

Bogor, Maret 2014

Dwinata Aprialdi

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

ii

DAFTAR GAMBAR

ii

DAFTAR LAMPIRAN

ii

1 PENDAHULUAN

Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Ruang Lingkup
Manfaat Penelitian

1
1
2
2
2

2 TINJAUAN PUSTAKA
Uji Tarik (Pollout)
Prosedur Uji
Pengaruh dari Beberapa Parameter

Error! Bookmark not defined.
3
3
4

3 METODE
Waktu dan Tempat
Alat dan Bahan
Tahapan Pelaksanaan Penelitian
Prosedur Persiapan Percobaan
Pengisian Tangki
Persiapan Uji Dinamik dan Statik
Rancangan Percobaan

10
10
10
13
13
13
14
16

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari Percobaan Dinamik
Gambaran Umum
Ulangan (Repeatability)
Hasil Semua Uji Dinamik
Pengaruh dari Percobaan Beruntun
Hasil dari Percobaan Statik
Gambaran Umum
Ulangan (Repeatability)
Hasil Semua Percobaan Statik
Perbandingan Percobaan Dinamik dengan Percobaan Statik

18
18
18
20
21
23
23
23
26
27
27

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

30
30
30

DAFTAR PUSTAKA

31

LAMPIRAN

35

RIWAYAT HIDUP

36

DAFTAR TABEL
1 Ringkasan dari apparatus uji tarik (pullout) dan karakteristik material
2 Detail dari geotekstil yang digunakan selama uji tarik (pullout)
3 Karakteristik dari pasir Hostun RF
4
5
6

Rancangan percobaan
Hasil semua uji dinamik
Pengaruh dari percobaan beruntun
7 Hasil semua percobaan statik

3
6
10
17
22
23
27

DAFTAR GAMBAR
1 Lapisan penguat menunjukkan sebuah kejadian dari shear rupture
2 1. Panjang friksional termobilisasi dengan berbagai tingkat perpindahan
relatif, 2. Asumsi respon satuan interface gesekan (t) dengan pemindahan
relatif antara geotekstil dengan pasir
3 Skema vertikal penampang tangki (tampak samping)
4 Bukaan tangki di depan (kiri) dan tampak atas tangki (kanan)
5 Penjepit/klem
6 Sensor perpindahan depan (kiri) dan sensor gaya (kanan)
7 Skema perangkat bola berat jatuh (percobaan dinamik)
8 Bagan alir metodologi penelitian
9 Petunjuk pemasangan geotekstil ke klem/pengait
10 Petunjuk pemasangan sensor dan data logger untuk uji dinamik
11 Petunjuk pemasangan sensor dan data logger untuk uji statik
12 Contoh posisi bola jatuh untuk uji dinamik
13 Posisi sensor dan batang berulir pada uji statik
14 Perilaku dari pembebanan dinamik (D100R3)
15 Perbandingan gaya dan kecepatan pada percobaan dinamik (D100R3)
16 1. Gaya – waktu (D100), 2. Perpindahan di depan – waktu (D100)
17 Perpindahan di belakang – waktu (D100)
18 1. Gaya maksimum – perpindahan di depan maksimum, 2. Kecepatan
maksimum – ketinggian jatuh
19 1. Perilaku dari percobaan statik (StaR2), 2. Gaya-perpindahan di depan
(StaR2)
20 Panjang gesekan termobilisasi (StaR2)
21 1. Gaya-perpindahan depan, 2. Perpindahan depan-perpindahan belakang
22 1. Gaya-perpindahan depan, 2. Perpindahan depan dan perpindahan
belakang

1

8
11
11
11
12
12
13
14
15
15
15
15
18
19
20
21
22
24
25
26
28

DAFTAR LAMPIRAN
1

Form Percobaan

35

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Banjir lumpur, batu jatuh (rockfall), dan longsor adalah bencana alam yang
sering terjadi di daerah pegunungan. Dalam beberapa kasus, dinding penahan
dapat digunakan untuk menghentikan atau menahan laju dari bencana alam
tersebut. Dinding penahan adalah bangunan masif yang dibangun tegak lurus
terhadap lereng, yang ketinggiannya antara 3 sampai tinggi 25 m dan panjangnya
beberapa ratus meter. Dinding penahan sesuai untuk kasus dimana energi kinetik
dari suatu bencana yang datang bertingkat sedang (beberapa ratus kilojoule)
sampai sangat tinggi (puluhan megajoule). Dinding penahan lebih sesuai
digunakan daripada pagar jaring untuk dampak bencana yang diperkirakan lebih
tinggi dari 5000 KJ (Descoudres, 1997). Keuntungan lain dari penggunaan
dinding penahan adalah biaya perawatan yang rendah dan lebih baik secara visual
(Brunet et al., 2009).
Kemampuan dinding penahan untuk menahan longsor ditingkatkan oleh
lapisan penguat (reinforcement), (misalnya geosynthetics). Lapisan penguat
(reinforcement) mendistribusikan beban dalam arah membujur (Peila et. al.,
2007). Deformasi dinding penahan di sekitar titik yang terkena dampak di dalam
lapisan penguat, berorientasi sepanjang sumbu longitudinal tanggul. Terdapat
perberbedaan untuk kasus statik yang mempertimbangkan beban gravitasi, di
mana lapisan penguat dimuat sepanjang sumbu melintang dari arah dinding
penahan (Peila et al, 2002; Brandl dan Blovsky, 2004). Dampak negatifnya
adalah ada kemungkinan planar lapisan penguat horisontal menunjukkan sebuah
kejadian shear rupture (Gambar 1).

Gambar 1 Lapisan penguat menunjukkan sebuah kejadian dari shear rupture
(Ronco et al., 2009).
Gesekan pada area permukaan properti geotekstil dalam desain landfill
memegang peranan yang penting, seperti yang ditunjukkan oleh Kettleman Hills,
California, terhadap peristiwa kegagalan landfill yang terjadi pada tahun 1988.
Banyak penelitian setelah itu yang menganalisis mengenai sifat gesekan statik

2

atau monotonik dari permukaan geotekstil (Mitchell et al 1990a,. Mitchell et al
1990b, Byrne et al 1992;. Stark dan Poeppel 1994). Alat yang paling umum
digunakan untuk memperkirakan sudut gesek dalam (friction angle) statik adalah
perangkat direct shear (baik ukuran kecil ataupun besar), box tarik (pullout), dan
perangkat inclined plane. Nilai dari sudut gesek dalam (friction angle) dapat
diperoleh dari uji statik dan dinamik. Pada perkembangannya, banyak literatur
yang menjelaskan karakteristik dari interface tanah dengan geotekstil dengan
pembebanan uji statik, namun belum ditemukan literatur untuk pengujian
dinamik. Oleh sebab itu penelitian ini dilakukan untuk menguji karakteristik dan
kecenderungan dari pengujian statik dan dinamik. Pada penelitian ini, alat yang
digunakan adalah box tarik (pullout). Uji dinamik dilakukan dengan
menggunakan bola yang dijatuhkan dengan ketinggian tertentu. Sedangkan uji
statik dilakukan dengan memutar batang berulir dengan kecepatan yang lambat
dan teratur.
Tujuan Penelitian
1. Menganalisis gaya maksimum dan kecepatan yang didapat dari uji dinamik.
2. Membandingkan besarnya tegangan geser dan sudut gesek dalam yang
didapat dari uji dinamik dan statik.
Ruang Lingkup
Penelitian ini fokus ke dampak dari jenis pembebanan (pembebanan
dinamik dan pembebanan statik). Pembebanan siklik tidak diperhitungkan.
Manfaat Penelitian
Persiapan penelitian ini diharapkan mendapatkan beberapa keuntungan
sebagai berikut :
1. Mampu menjelaskan perilaku yang berbeda dari interface tanah dengan
geotekstil dengan uji dinamik dan uji statik.
2. Mampu menjelaskan dengan detail bahwa hanya memperhitungkan pengujian
statik untuk menjelaskan karakteristik dari interface tanah dengan geotekstil
saja bukanlah pilihan yang tepat.

3

2 TINJAUAN PUSTAKA
Uji Tarik (Pullout)
Prosedur Uji
Uji tarik (pullout) adalah teknik umum yang digunakan sebagai elemen
penguji untuk menyelidiki perilaku pullout dari penguat (reinforcement) yang
tertanam dalam tanah. Aparatus pengujian pada dasarnya terdiri dari kotak dengan
dinding kaku, alat pengatur untuk aplikasi tekanan normal dan beban pullout
horisontal, penjepit frontal dan perangkat pengukuran eksternal (kadang-kadang
internal). Tabel 1 menyajikan karakteristik utama dari sebagian besar kotak
pullout dilaporkan dalam literatur.
Tabel 1 Ringkasan dari apparatus uji tarik (pullout) dan karakteristik material
(Nayeri and Fakherian, 2009)
No.

Referensi

1

Bonczkewicz &
Christopher (1987)
Ochiai & Otani
(1992)
Collin & Berg
(1993)
Yasuda & Marui
(1993)
Farrag & Griffin
(1993)
Razaqpur & Bauer
(1993)
Wilson-Fahmy &
Koerner (1993)

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15
16

Alfaro & Bergado
(1995)
Lechshinsky &
Kaliakin (1995)
Raju & Fannin
(1998)
Lopes & Lopes
(1999)
Bolt & Duzynska
(2000)
Sugimoto &
Alagiawanna
(2003)
Nernheim &
Meyer (2003)
Moraci &Recalcati
(2004)
Fakharian &
Nayeri (2007)

600×400×400

Karakteristik Tanah
C (kPa) - φ(o)
Tipe Tanah
Ukuran Butiran
(mm)
Pasir-lanau
φ=35-43
PI=6-21
Pasir
φ=36

2100×900×500

Pasir-SP

500×300×100

Abu Vulkanik

1500×900×760

Tanah Liat

1040×230×380

Kerikil Hancur

1900×9100×110

Pasir

3230×700×700

Dimensi Box
(mm)
1325×675×150

Persiapan
Tanah

Surcharge
(kPa)

vibrasi

35-70-100

pluviasi

25-50-75

φ=28

kompaksi

49-100

φ=28-36
Dr=30%
PI=24

kompaksi

20-100

vibrasi

48.2

φ= 36-40
D50=8mm
φ= 49
D50=0.7mm

kompaksi

14-20

kompaksi

Kerikil-GW

φ= 41-45

kompaksi

10-25
51-100
20-30-50

600×200×300

Pasir Ottawa

pluviasi

3230×700×700

Pasir

1530×1000×800

Pasir-Kerikil

1600×600×360

Quartz

φ= 40
D50=0.25
φ= 36
D50=0.9
φ= 40
D50= 1.2mm
φ= 28-36

680×300×625

Pasir

φ= 30
D50=0.34

pluviasi

5-49-93

1500×600×700

Pasir-SP

φ= 30-43

pluviasi

30-45-60

1700×600×680

Pasir-SP

kompaksi

1200×600×600

Pasir Silica

φ= 42-28
D50= 1.20
φ= 34-40
D50= 1.20

17.2-34.2
51-70-100

kompaksi
kompaksi

50-100-200

kompaksi

25-50-100

pluviasi

10-25
50-100
15-25
50-100

4

Pengaruh dari Beberapa Parameter
Pengujian pullout dari penguat yang tertanam di dalam tanah dan tingkat
kecepatan pengujian dari direct shear telah menjadi alat utama dalam
menghasilkan data yang dibutuhkan untuk memahami dasar-dasar interaksi antara
tanah dengan geotekstil. Sehingga diperlukan pemilihan penguat dengan
kekuatan, kekakuan, ketebalan yang tepat dengan permukaan properti untuk
aplikasi tertentu. Uji direct shear dianggap memberikan hasil interpretasi
perkembangan interface gaya gesek antara tanah dan penguat yang baik. Hasil
dari uji tersebut telah umum digunakan dalam memprediksi respon pullout
penguat tanah yang inextensible (AASHTO, 1990). Mekanisme yang ada dalam
uji direct shear pada dasarnya tidak berbeda dari interaksi yang akan terjadi antara
penguat yang ditanamkan dengan massa tanah dalam struktur yang stabil seperti
dinding penahan dan tanggul. Argumen di atas berdasarkan asumsi bahwa bahan
penguat relatif inextensible, yang artinya tetap tidak bertambah panjang apabila
terjadi perpindahan besar bila dibandingkan dengan besarnya perpindahan pada
interface antara tanah dengan penguat.
a. Sudut Gesek Dalam (Friction Angle) Antara Tanah dengan Geotekstil
Interaksi antara tanah dengan penguat menjadi lebih kompleks ketika
penguat extensible seperti geosynthetic digunakan. Oleh karena itu hasil dari uji
direct shear saja tidak dapat digunakan untuk memprediksi respon dari geotekstil
yang tertanam untuk pembebanan pullout. Mallick dan Zhai (1996) menjelaskan
bahwa resistansi puncak friksional dari uji direct shear tidak bergantung dari
extensibility dan ketebalan geotekstil. Sebagai perbandingan, respon pullout
secara keseluruhan merupakan cerminan dari perilaku gabungan antara sifat-sifat
bahan geosynthetic dan perilaku antara geosynthetic dengan tanah. Tidak seperti
geotekstil yang inextensible, gesekan sepanjang geotextile yang extensible akan
berkembang secara progresif, dengan ujung depan geotekstil mencapai strain
yang sangat besar sementara ujung belakang bahkan mungkin tidak merasakan
kehadiran efek pullout (Long et al 1997;. Mak dan Lo 2001 ). Oleh karena itu,
merupakan suatu kesalahan jika memilih seluruh panjang geotekstil untuk
menghitung perkembangan gaya gesekan.
Diketahui dari uji shear dengan perpindahan besar (setelah pelebaran tanah
awal), tahanan gesek akan berkurang dengan meningkatnya perpindahan. Efek ini
dikenal sebagai perilaku degradasi gesekan, seperti yang diamati pada uji elemen
tanah yang contohnya uji ring shear besar (Tan et al. 1998), uji pullout yang
dilakukan pada geotekstil yang tertanam (Mak dan Lo 2001), uji pipa yang
tertanam (Weerasekara dan Wijewickreme 2008), dan uji pile driving (misalnya
White dan Lehane 2004). Perilaku ini dapat dijelaskan sebagai kontraksi yang
terkait dengan penghancuran partikel dan penataan ulang partikel, khususnya di
bawah perpindahan gaya geser yang besar (Johnston et al 1987; Foray et al 1998;
Luo et al 2000; Zeghal dan Edil 2002). Pada tingkat tegangan geser tanah pascapuncak, ketika jumlah kontraksi akibat penghancuran partikel lebih besar dari
kecenderungan perluasan tanah, net effect terwujud sebagai akibat degradasi
gesekan.
Perpindahan geotekstil relatif besar saat proses pullout, hal ini tergantung
dari ekstensibilitas dan kekuatan bahan geotekstil. Hal ini menyebabkan
perkembangan progresif gesekan sepanjang geotekstil, dan pada bagian yang

5

berbeda di sepanjang geotekstil akan mengalami berbagai tingkat perpindahan
pada permukaan geser. Contohnya, selama pullout, karena ekstensibilitas tersebut,
segmen geotekstil di sekitar akhir titik tarikan akan mengalami perpindahan yang
besar dibandingkan pada ujung sisi yang lain.
Sehingga tidak dapat
mengkontribusikan gaya gesek puncak ke bagian-bagian dari geotekstil yang telah
mengalami tingkat perpindahan besar.
Meski perilaku degradasi gesekan telah banyak diamati pada unit gesekan
perpindahan besar, sangat sedikit penelitian yang telah dilakukan untuk
mengevaluasi perilaku ini (Randolph et al. 1994). Perilaku degradasi dapat
disebabkan oleh tingkat stress efektif yang bekerja pada partikel tanah. Misalnya,
dalam stress efektif yang rendah, fenomena abrasi akan terjadi pada partikel tanah
tetapi dalam stress efektif yang tinggi, baik abrasi maupun fenomena
penghancuran akan terjadi. Perlu diamati juga bahwa degradasi tergantung pada
rata-rata ukuran butir, kepadatan tanah, mineralogi partikel tanah (terkait dengan
penghancuran butiran) dan kekasaran dari interface (Boulon dan Nova 1990).
Hanya ada beberapa model interaksi untuk memodelkan aspek degradasi gesekan,
tetapi hanya sedikit model yang memperhitungkan aspek partikulat-tingkat,
seperti tingkat kekasaran dan butiran crushability (Zeghal dan Edil 2002). Sulit
untuk menggabungkan semua aspek ini dan menjadikannya sebagai hukum
konstitutif yang memperhitungkan degradasi gesekan. Sebagai hasilnya, beberapa
model telah dikembangkan berdasarkan pendekatan semi-analitis (Selvadurai dan
Boulon 1992). Berdasarkan hasil beberapa percobaan kekakuan normal yang
konstan yang dilakukan di Universitas Grenoble, Hoteit (1990) mengusulkan satu
set rumus untuk mengekspresikan perilaku degradasi gesekan dengan kepadatan,
ukuran rata-rata partikel, tegangan efektif awal dan kekakuan normal yang
berbeda.
Tabel 2 menunjukkan beberapa nilai sudut gesek dalam yang dilaporkan
untuk uji pullout. Sudut ini dilaporkan langsung dan dihitung dari data uji pullout,
berdasarkan distribusi gesekan rata-rata sepanjang geotekstil. Resistansi pullout
yang diperoleh dari uji pullout bukan merupakan fungsi dari sudut geser dalam
saja, tetapi merupakan respon gabungan dari perilaku bahan geotekstil dan respon
gesekan yang tercermin dalam respon pullout. Respon yang sama dapat diamati
dalam mempertimbangkan geotekstil dengan kekakuan yang berbeda. Bahkan jika
respon permukaan gesek diukur dengan menggunakan elemen kaku untuk
meniadakan dampak dari sifat tegangan-regangan geotekstil, sudut gesek dalam
(friction angle) yang diukur dalam uji ini mungkin nilainya berlebihan, sebagai
akibat dari peningkatan tegangan normal akibat pelebaran media (massa tanah).
b. Tegangan Normal (Normal Stress)
Dalam tekanan (confinement) rendah, Abdelouhab, et al. (2010)
menjelaskan bahwa koefisien gesek maksimum pada interface tanah dan penguat
akan mengecil dengan meningkatnya confinement stress jika menggunakan dua
jenis reinforcement (logam dan sintetis). Fenomena ini disebabkan pembatasan
dilatansi (constrained dilatancy) tanah yang mengarah ke peningkatan tegangan
vertikal. Uji-uji yang dilakukan pada strap sintetis menunjukkan bahwa
penggunaan pengikat (strap) secara paralel dan berjarak dekat, akan
meningkatkan parameter gesekan antara tanah dengan penguat. Peningkatan ini

6

mungkin berhubungan dengan efek melengkung yang terjadi antara dua pengikat
(strap) sehingga meningkatkan area gesekan di sekitar inklusi.
Tabel 2 Detail dari geotekstil yang digunakan selama uji tarik (pullout)
(Weerasekara and Wijewickreme, 2008)
Peneliti

Tipe Geotekstil

Massa per
unit area
(g/m2)

Respon Gaya Tarik

Sudut Gesek
Dalam (Derajat)

Fannin and
Raju (1993)

Geotekstil HDPE
(permukaan kasar)

Tidak
dilaporkan

29 KN/m (yield), 8
KN/m (break
strength)

45 (dihitung
berdasarkan uji
pullout)

Konami et al.
(1996)

Geotekstil
polyester dengan
pelapis
polyester

Tidak
dilaporkan

344 MPa at 2%
633 MPa at 5%
190 Mpa (nom.
Strength)

38.2 (dari uji
direct shear)

Tzong and
Cheng-Kuang
(1998)

Needle-punched
polyester

Tidak
dilaporkan

1.16 KN/m pada
85% strain

Tidak dilaporkan

Racana et al.
(2003)

Nonwoven
polyester

20.2 KN/m pada
30% strain

Tidak dilaporkan

Bakeer et al.
(1998)

Woven polyester
(high strength)

2034

508 KN/m (asumsi
sebagai kekuatan)

28 (dihitung
berdasarkan uji
pullout)

Ali (1999)

Needle-punched
nonwoven
polypropylene

400

20 KN/m pada 70%
strain

46-28 (dihitung
berdasarkan uji
pullout)

Alobaidi et al.
(1997)

Woven
Polypropylene
(extruded)

120

17.3 KN/m pada
28.5% strain

29-13 (dihitung
berdasarkan uji
pullout)

330

c. Kekakuan
Sobhi dan Wu (1996) telah menunjukkan, kekakuan dari penguat akan
mempengaruhi perpindahan dan panjang gesekan termobilisasi sepanjang
permukaan penguat selama uji pullout. Selain itu, Boyle et al. (1996) menemukan
tentang tingkat perpindahan juga dapat berdampak pada respon pullout, dan
menambahkan dimensi lain untuk menunjukkan kompleksitas interaksi antara
tanah dengan penguat. Mengingat kompleksitas dan banyaknya variabel yang
terkait dengan perilaku pullout, Huang dan Bathurst (2009) mempresentasikan
pendekatan statistik untuk memprediksi kapasitas pullout geotekstil / geogrid
dengan menggunakan database yang besar berdasarkan uji pullout dari berbagai
sumber. Bourdeau et al. (1990) menyajikan model kekakuan termodifikasi yang
menggunakan nilai ε0 di awal sesuai dengan jalur awal dari regangan, sebelum ada
aplikasi tarik-beban. Model ini memperhitungkan pemanjangan inklusi yang
fleksibel.
d. Panjang Angkur (Anchored)
Selama ini tidak ada informasi yang signifikan tentang pengaruh panjang
anchored pada penguat sintetis. Satu-satunya penelitian yang terkait tentang hal
ini adalah model anchorage klasik. Model ini didasarkan pada model kekakuan

7

pengikat (strip) linier untuk penguat dan model gesekan elasto-plastik
(Cambefort, 1964, Frank dan Zhao, 1982) yang digunakan untuk menentukan
interaksi antara tanah dengan penguat. Asumsi ini tidak cukup akurat ketika
mempertimbangkan penguat sintetis. Tapi, pengaruh panjang angkur (anchored)
tidak bisa diabaikan.
e. Deformasi Regangan (Strain Rate)
Sebagian besar bahan berbasis polimer menunjukkan sifat viskoelastik,
sehingga respon stres-strain dari geotekstil diharapkan menjadi strain-rate yang
bergantung pada temperatur. Aspek-aspek tersebut dapat dipertimbangkan dalam
penentuan respon pullout, meskipun kesederhanaan model hiperbolik telah
diusulkan. Misalnya, Suleiman dan Coree (2004) menggunakan model hiperbolik
untuk mewakili perilaku material viskoelastik dari high density polyethylene.
Parameter model hiperbolik (Eini dan η) untuk jenis strain yang berbeda dapat
diperoleh dengan mengadopsi pendekatan yang sama. Selanjutnya, Eini pada
temperatur yang berbeda dapat diperoleh dengan pendekatan yang sama seperti
yang diusulkan oleh Bilgin et al. (2007) untuk medium-density polyethylene.
Teknik ini dapat digunakan pada geotekstil yang berbeda untuk menentukan
konstanta hiperbolik untuk pembebanan dan suhu yang berbeda. Meskipun
banyak model viskoelastik lainnya, model itu dinilai akan terlalu rumit untuk
dimasukkan dalam solusi analitik.
2.1 Tren dan Model
Selama dua dekade terakhir telah ada beberapa upaya untuk
mengembangkan metode analisis berdasarkan pendekatan mekanika kontinum,
dengan menggabungkan tanggapan interface dan sifat material untuk
mendapatkan respon dari penguat yang relatif extensible pada uji pullout (yaitu
geotekstil). Abramento dan Whittle (1995) mengusulkan metode berdasarkan
analisis shear-lag yang berasumsi pada sifat linier elastis dari perilaku teganganregangan geotekstil dan tanah. Dalam model analisis yang sama, untuk mewakili
respon pullout, Madhav et al. (1998) menggunakan model bilinear untuk
mencirikan perilaku geser nonlinier dari interface. Gurung dan Iwao (1999)
menggunakan model hiperbolik komputasi yang lebih efisien daripada model
bilinear. Beberapa model lainnya didasarkan pada derivasi matematika yang
berbeda (seperti yang disampaikan oleh Konami et al 1996; Alobaidi et al 1997;
Gurung et al 1999; Racana et al 2003). Semua metode di atas didasarkan pada
asumsi bahwa perilaku tegangan-regangan dari bahan geotekstil bersifat elastis
linier, yang dipergunakan untuk perpindahan pullout relatif besar. Mengingat
keterbatasan ini, Perkins dan Cuelho (1999) mengusulkan model analitik di mana
hubungan kekuatan-strain dari bahan geotekstil diasumsikan berbentuk hiperbolik.
Dari model ini, dihasilkan solusi analitik yang diselesaikan dengan menggunakan
pendekatan berbeda.
Penelitian lain memperhitungkan parameter interaksi antara tanah dengan
penguat:
a. Sobhi dan Wu (1996) menyarankan model analitik mengandaikan bahwa
setiap segmen penguat melewati tiga keadaan, keadaan stasioner dari
confinement, keadaan mobilisasi gesekan pada antara tanah dengan penguat
dan, keadaan kumulatif dari regangan. Berdasarkan hasil eksperimen, mereka

8

mengusulkan metode untuk memprediksi keadaan masing-masing zona
penguat pada saat aplikasi tarik-beban di depan .
b. Gurung et al. (1999) mengungkapkan hasil perpindahan tarik-beban sepanjang
penguat extensible yang mengalami uji pullout, dalam bentuk persamaan
diferensial nonlinear hiperbolis. Hasil pemodelannya agak dekat dengan uji
hasil laboratorium yang dilakukan oleh Sobhi dan Wu (1996) dan Abramento
dan Whittle (1995).
c. Racana et al. (2003) menunjukkan bahwa beban tarik yang diterapkan yang
sepanjang penguat fleksibel di tanah bersifat tidak homogen. Karena
fleksibilitas, penguat menyajikan zona bergelombang dimana beban tarik lebih
rendah dari zona lurus. Jadi, mereka menyarankan memperhitungkan panjang
penguat yang lebih pendek yang mendekati kondisi nyata.
Beberapa penulis mengusulkan formulasi analisis yang dikembangkan untuk
menyajikan respon dari geotekstil yang tertanam ketika mengalami pullout. Latar
belakang untuk pekerjaan ini didasarkan pada teori balok pada pondasi elastis
yang diusulkan oleh Hetenyi (1946), O'Rourke dan Nordberg (1992), Trigg
Rizkalla (1994), Rajani et al. (1995), dan Weerasekara dan Wijewickreme (2008)
berdasarkan pada respon pipa yang tertanam (buried pipeline) terhadap gerakan
tanah. Formulasi dasarnya melibatkan satu set persamaan diferensial orde kedua
yang diturunkan berdasarkan pertimbangan keseimbangan penguat di sepanjang
panjang elemen dari geotekstil dan tanah ketika memperhitungkan boundary
condition ynag diketahui. Geotekstil yang mengalami gesekan termobilisasi terdiri
dari dua zona, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 dan 2.2. Panjang elemen
geotekstil di zona pertama (zona pra-peak) baru saja mulai mengalami pergerakan
relatif terhadap massa tanah (u). Dengan kata lain, sesuai dengan zona pra-puncak
termobilisasi dari gesekan pada interface tanah (Gambar 2.1 dan 2.2). Dalam zona
kedua (zona post-peak), panjang elemen geotekstil mengalami nilai-nilai pascapuncak dari gesekan pada interface tanah.

Gambar 2.1 Panjang gesekan termobilisasi dengan berbagai tingkat perpindahan
relatif (Weerasekara dan Wijewickreme, 2008)

9

Gambar 2.2 Asumsi respon satuan interface gesekan (t) dengan pemindahan
relatif antara geotekstil dengan pasir (Weerasekara dan Wijewickreme, 2008)

10

3 METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan di IRSTEA (Institut National de Recherche en
Sciences et Techonologies pour l’Environnement et l’Agriculture), Grenoble,
Perancis. Penelitian ini dimulai dari bulan Februari sampai Juli 2013.
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah fine sand yang dikenal
dengan nama pasir Hostun RF. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk
mempelajari karakteristik dari material (Abdelouhab et al., 2010), seperti yang
ditampilkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Karakteristik dari pasir Hostun RF (Abdelouhab et al., 2010)
Karakteristik
Granulometry (mm)
D10 (mm)
D60 (mm)
Maximum index of vacuums
Minimal index of vacuums
Sudut gesek dalam(o)
Dilatancy (o)
Unit weight of the grains (KN/m3)
Maximum volumic weight (kN/m3)
Minimal volumic weight (kN/m3)

Nilai
0.16-0.63
0.2
0.42
1.041
0.648
38
8
26.5
15.99
13.24

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Bak/Tangki pullout dan Pengait (Klem)
Tangki memiliki dimensi 100 cm (panjang), 50 cm (lebar) dan 80 cm
(tinggi). Tangki dilengkapi dengan bukaan yang lebarnya 50 cm, sehingga
memungkinkan menarik keluar geotekstil yang berada di dalam tangki (Gambar
3).
Penjepit/klem digunakan untuk menarik keluar geotekstil yang terdiri dari
dua bagian (Gambar 5). Klem dilengkapi dengan dua sekrup dan dua pin (tidak
ditampilkan pada gambar) yang memungkinkan untuk menghindari terjadinya
rotasi selama percobaan.
Pengukuran percobaan memperhatikan:
‐ Perpindahan di ujung geotekstil yang berada di dalam tangki (perpindahan
belakang, Gambar 4, kanan),
‐ Perpindahan ekstremitas klem dari geotekstil (perpindahan depan, (Gambar 6,
kiri dan kanan),
‐ Gaya antara kabel pullout dan klem. (Gambar 6, kanan)

11

1m
Sensor
Gaya

Pa
Klem
0
.8 m

Geote
0

kstil

.2 m

Sensor
Perpindahan Belakang

Sensor
Perpindahan Depan

Gambar 3 Skema vertikal penampang tangki (tampak samping)

Gambar 4 Bukaan tangki di depan (kiri) dan tampak atas tangki (kanan)

Gambar 5 Penjepit (klem)

12

Gambar 6 Sensor perpindahan depan (kiri) dan sensor gaya (kanan)
2. Geotekstil
Reinforcement sintetis yang digunakan pada percobaan adalah strap dengan
lebar 49 cm dan panjang 49 cm. Geotekstil ini dikenal dengan nama NOTEX GX
100/50, dan biasa digunakan dalam struktur Reinforced Earth. Geotekstil ini
memiliki modulus yang tinggi (392 kN), sehingga dapat mengurangi terjadinya
deformasi selama percobaan pullout.
3. Sensor perpindahan dan sensor gaya
4. Peralatan bola jatuh (untuk uji dinamik)
Pembebanan dinamik diterapkan pada sistem (melalui penjepit + sensor
gaya) yang dihasilkan dari jatuhnya bola berat pada ketinggian tertentu (Gambar
7). Awalnya, bola berat digantung oleh kabel dan terhubung dengan snap lalu
kabel tersambung ke roda pemutar (winch) untuk menggantung bola. Bola
dilepaskan dengan membuka snap dan pengetatan string.
R

Bola Jatuh
(Posisi Awal)

Tiang
Pendukung
Kabel

Tangk
i

Gambar 7 Skema perangkat bola berat jatuh (percobaan dinamik)

13

5. Peralatan untuk uji statik
Pembebanan statik diterapkan pada sistem (melalui penjepit + sensor gaya)
yang dihasilkan dari memperketat poros dengan menggunakan kunci pas (Gambar
13). Percobaan pembebanan statis dilakukan dengan mengencangkan batang
berulir secara perlahan dan teratur dengan memperhatikan pergerakan geotekstil.
6. Data logger
7. Software TAOS
8. Software microsoft office
Tahapan Pelaksanaan Penelitian

Perilaku Interface Tanah/Geotekstil

Uji Dinamik

Uji Statik

Gaya, Kecepatan, Perpindahan

Hasil dan Pembahasan

Normal Stress, Shear Stress, Sudut Gesek

Solusi dan Rekomendasi
Gambar 8 Bagan alir metodologi penelitian

Prosedur Persiapan Percobaan
1. Pengisian Tangki
a. Pasir dimasukkan ke dalam tangki dengan ketinggian 20 cm dari dasar
tangki (lihat garis yang ada di dalam tangki).
b. Permukaan pasir diratakan dengan tangan kemudian menggunakan papan.
c. Lapisan pasir dipadatkan dengan menggunakan alat penumbuk (pestle)
yang dijatuhkan dari ketinggian 15 cm. Pemadatan dilakukan dengan pola
silang sehingga setiap area dipadatkan sebanyak 2 kali. Pemadatan ini
disebut sebagai lapisan pertama.
d. Geotekstil yang akan digunakan dipotong dengan lebar maksimum 49 cm

14

dan panjang 49 cm.
e. Permukaan geotekstil digambarkan garis hitam lurus untuk memisahkan
bagian geotekstil yang dimasukkan ke tangki dan bagian yang keluar dari
tangki.
f. Geotekstil dimasukkan ke dalam tangki, panjang geotekstil di dalam tangki
sebesar 49 cm.
g. Sensor perpindahan dipasangkan 12 cm dari bagian ujung geotekstil yang
berada di dalam tangki (untuk pengukuran perpindahan di belakang).
h. Empat buah cup dimasukkan ke dalam tangki (untuk pengukuran densitas
pasir), lihat tanda yang ada di dalam tangki.
i. Pasir kembali dimasukkan ke dalam tangki dengan ketinggian 20 cm dari
lapisan pertama (lihat garis yang berada di dalam tangki). Kemudian
ulangi kembali langkah b dan c. Pemadatan pada tahap ini disebut sebagai
lapisan kedua.
j. Langkah h diulangi kembali.
k. Pasir kembali dimasukkan ke dalam tangki dengan ketinggian 20 cm dari
lapisan ketiga (lihat garis yang berada di dalam tangki). Ulangi kembali
langkah b, c dan h. Pemadatan pada tahap ini disebut sebagai lapisan
ketiga.
l. Pasir kembali dimasukkan sampai tangki terisi penuh oleh pasir. Langkah
b dan c kembali diulangi.
m. Geotekstil dihubungkan dengan klem/pengait (lihat Gambar 4).

Gambar 9 Petunjuk pemasangan geotekstil ke klem/pengait
2. Persiapan Uji Dinamik dan Statik
a. Geotekstil dihubungkan dengan sensor gaya dan sensor perpindahan di depan.
Selanjutnya sensor perpindahan dan sensor gaya dihubungkan dengan data
logger (lihat Gambar 10 dan 11).

15

Gambar 10 Petunjuk pemasangan sensor dan data logger untuk uji dinamik

Gambar 11 Petunjuk pemasangan sensor dan data logger untuk uji statik
b. Untuk uji dinamik : Bola jatuh dinaikkan dengan ketinggian tertentu.
Klem/pengait dihubungkan dengan sistem tarik (pullout) seperti katrol,
string, dll.

Gambar 12 Contoh posisi bola jatuh untuk uji dinamik

16

c. Untuk uji statik : Klem/pengait dihubungkan dengan batang berulir. Posisi
ulir dipastikan horizontal dengan kedudukan klem (dengan menggunakan
water pass).

Gambar 13 Posisi sensor dan batang berulir pada uji statik
d. Setelah semua persiapan dilakukan, form percobaan diisi sebelum
melakukan percobaan (Lampiran 1).
Rancangan Percobaan
Dalam penelitian ini, dilakukan percobaan dinamik dan percobaan statik.
Untuk percobaan dinamik, dilakukan dengan berbagai ketinggian jatuh : 20 cm,
50 cm, 100 cm, dan 150 cm (Tabel 4). Untuk setiap percobaan, dilakukan tiga
pengulangan. Validitas setiap hasil percobaan kemudian dievaluasi dengan
membandingkan percobaan yang dilakukan dengan ketinggian jatuh yang sama.
Setiap percobaan diidentifikasi dengan membuat referensi/penamaan sesuai
dengan kondisi percobaan. Misalnya, D50R2 mengacu pada percobaan kedua
dengan ketinggian jatuh 50 cm (Tabel 4).
Percobaan beruntun dilakukan setelah percobaan yang pertama (untuk uji
dinamik). Percobaan beruntun dilakukan dengan menaikkan ketinggian jatuh, dari
satu percobaan ke yang lainnya dan mengikuti tingkat ketinggian jatuh seperti
yang dijelaskan sebelumnya. Misalnya, percobaan D20D100R1 merupakan
percobaan beruntun dengan ketinggian jatuh 100 cm setelah melakukan percobaan
beruntun dengan ketinggian jatuh 50 cm, yang dilakukan setelah percobaan
pertama dengan ketinggian jatuh 20 cm.
Dalam penelitian ini, dilakukan 27 percobaan, terdiri dari 24 percobaan
dinamik dengan empat ketinggian jatuh yang berbeda dan 3 percobaan statik.
Ada beberapa parameter yang dapat diambil dari pengukuran yang dilakukan,
seperti:
1. Gaya yang memungkinkan untuk dihitung tegangan gesernya (shear
stress).
2. Pengukuran perpindahan di depan dimodifikasi untuk memperhitungkan
deformasi geotekstil antara penjepit/klem dan pembukaan tangki.
3. Pengukuran perpindahan di depan memungkinkan untuk menghitung

17

kecepatan.
4. Panjang gesekan (friction length) dihitung dari waktu perpindahan di
belakang mulai bergerak sampai berhenti bergerak.
5. Sudut gesek dalam (friction angle) dihitung berdasarkan tegangan geser
dan tegangan normal yang bertindak pada geotekstil
Tabel 4 Rancangan percobaan
Jenis
Percobaan

Parameter
Ketinggian Bola
Jatuh Awal

Ulangan
1

2
20
3

1
Percobaan
Dinamik

50

2
3
1

100

2
3

150

Percobaan
Statik

-

1
2
3
1
2
3

Ketinggian Jatuh untuk
Percobaan Beruntun (cm)
50
100
50
100
50
100
100
100
100
150
150
150
-

Nama
Percobaan
D20R1
D20D50R1
D20D100R1
D20R2
D20D50R2
D20D100R2
D20R3
D20D50R3
D20D100R3
D50R1
D50D100R1
D50R2
D50D100R2
D50R3
D50D100R3
D100R1
D100D150R1
D100R2
D100D150R1
D100R3
D100D150R3
D150R1
D150R2
D150R3
StaR1
StaR2
StaR3

18

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari Percobaan Dinamik
Hasil percobaan dinamik pertama kali ditujukan untuk menjelaskan
gambaran umum (fitur) yang diamati ketika menarik keluar geotekstil. Kemudian,
masalah pengulangan (repeatability) ditujukan untuk melihat pengaruh ketinggian
jatuh.
Gambaran Umum
Untuk memudahkan dalam memahami apa yang terjadi selama percobaan
dinamik, maka diambil salah satu hasil percobaan dinamik. Percobaan D100R3
(ketinggian jatuh 100 cm, ulangan ketiga) dijadikan referensi untuk tujuan ini.

Gambar 14 Perilaku dari pembebanan dinamik (D100R3)
Berdasarkan Gambar 14, gaya meningkat secara bertahap dari awal sampai
waktu = 0.005 detik. Selama periode ini, tidak ada perpindahan baik di depan
maupun di belakang. Gaya mencapai nilai puncak (5.5 kN) setelah 0.02 detik, saat
perpindahan di depan masih meningkat dan tidak ada perpindahan di bagian
belakang. Setelah 0.03 detik, perpindahan di belakang mulai bergerak ketika gaya
berada di area plateau (F plateau) dan mencapai puncaknya dengan perpindahan
9.6 mm sedangkan perpindahan di depan terus naik. Diduga daerah plateau ini
muncul karena terjadi “detachment” geotekstil di sekitar media pasir. Dapat
dilihat bahwa plateau tidak konstan tetapi menunjukkan osilasi amplitudo yang
cukup tinggi, hal ini mungkin dikarenakan ketidakrataan dari kepadatan tanah di
dalam bak. Perpindahan di depan mencapai nilai maksimum (24.5 mm) setelah
perpindahan di belakang mencapai nilai maksimum dan selama periode ini gaya
terus menurun. Ketika gaya akan nol, dapat dilihat bahwa tidak terjadi
perpindahan baik di depan dan di belakang.

19

Dapat diamati bahwa terjadi penundaan perpindahan antara perpindahan di
depan dan perpindahan di belakang. Perlu diingat bahwa sensor perpindahan di
belakang ditempatkan 12 cm dari ujung geotekstil. Sebelum 0.03 det, tidak ada
perpindahan di belakang tapi ada 15 mm perpindahan di depan. Perbedaan yang
besar ini diperkirakan karena proses dari perataan progresif dari permukaan
geotekstil dan pengetatan kabel sensor perpindahan di belakang. Setelah 0.03
detik, semua geosynthetic dalam keadaan ketat, gaya masih bekerja pada
geotekstil dan perpindahan di depan terus bergerak sehingga perpindahan
belakang mulai bergerak. Alasan kedua, setelah semua bagian dari geotekstil telah
diperketat, seperti yang dijelaskan oleh Abdelouhab et al (2010), gaya serta
perpindahan, secara bertahap dimobilisasi dari depan ke belakang strip geotekstil.
Kemungkinan lainnya, penundaan terjadi mungkin dikarenakan elastisitas dari
geotekstil. Jadi, bagian belakang bergerak setelah ambang perpindahan di depan
tercapai. Mobilisasi panjang (mobilized length) penguat (reinforcement)
tergantung pada perpindahan di depan dan gaya yang bekerja. Mobilisasi panjang
dari pengikat (strip) meningkat seiring perpindahan di depan meningkat.
Percobaan untuk ketinggian jatuh yang lainnya menunjukkan gambaran umum
yang sama, beberapa ada yang lebih atau kurang tergantung pada ketinggian jatuh.

Gambar 15 Perbandingan gaya dan kecepatan pada percobaan dinamik (D100R3)
Dari Gambar 15 dapat dilihat bahwa selama periode perpindahan di depan 0
- 5 mm, kecepatan dan gaya meningkat secara progresif. Ketika gaya mencapai
nilai maksimum (perpindahan di depan sebesar 5.5 mm) kecepatan terus naik.
Karena tidak memiliki cukup energi (asumsi yang kuat), setelah mencapai puncak,
gaya hanya mulai berkurang. Tapi bisa diamati dengan jelas bahwa gaya
mencapai area plateau (3.5 kN) dan selama pada kondisi plateau, kecepatan
maksimum dicapai.
Hal penting lainnya yang bisa dianalisis adalah perbandingan perilaku
kecepatan dan gaya. Fenomena ini juga terjadi pada penelitian Tan et. al (2008).
Mereka telah melakukan uji pullout cepat (rapid pullout) pada palu berpermukaan

20

kasar (rough nail) dan palu berpermukaan halus (smooth nail). Dapat diamati
bahwa, ketika respon gaya post-peak mencapai tahap sisa, peningkatan mendadak
dari kecepatan pullout dapat dilihat dengan jelas, menunjukkan tiba-tiba terjadi
"detachement" geotekstil di sekitar media pasir (mungkin ini disebabkan karena
fakta bahwa seluruh geotekstil telah dimobilisasi dan dalam zona post-peak).
Setelah itu, respon gaya hampir tidak terpengaruh oleh variasi kecepatan pullout.
Ulangan (Repeatability)
Karena pada bagian sebelumnya telah dibahas percobaan dinamik dengan
ketinggian jatuh 100 cm, jadi ulangan (repeatibility) dari percobaan ini akan
dijadikan referensi. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 16.

Gambar 16.1 Gaya – waktu (D100)

Gambar 16.2 Perpindahan di depan – waktu (D100)

21

Gambar 17 Perpindahan di belakang – waktu (D100)
Gambar 16 menunjukkan bahwa percobaan dinamik yang dilakukan
memiliki repeatibility yang bagus, dalam hal gaya dan perpindahan di depan.
Satu-satunya perbedaan dapat dilihat pada Gambar 17. Pada gambar ini, hasil
untuk perpindahan di belakang dalam pengulangan ketiga (D100R3) memberikan
lebih sedikit perpindahan (6 mm dibandingkan dengan D100R1 dan D100R2).
Fenomena ini muncul karena kerataan dari geotekstil dalam kondisi awal. Karena
kerataan, pada D100R3 ada waktu-lag yang berbeda begitu pula dengan
perpindahan di belakang. Tapi perbedaannya hanya 6 mm, dibandingkan dengan
panjang geotekstil (49 cm), perbedaan ini dapat diabaikan. Perbandingan yang
sama dilakukan untuk ketinggian jatuh yang berbeda dan tidak ada masalah untuk
pengulangan dari ketinggian jatuh yang lain.
Hasil Semua Uji Dinamik
Tabel 5 memberikan ringkasan dari semua hasil percobaan dinamik.
Dalam tabel ini akan dianalisis pengaruh ketinggian jatuh terhadap gaya,
perpindahan dan kecepatan. Tidak mudah untuk menghitung tegangan geser (τ),
karena perlu ditentukan panjang gesekan termobilisasi (mobilized frictional
length) pada geotekstil selama percobaan dinamis (yaitu, panjang geotekstil
terkena geseran). Setelah mendapatkan nilai panjang gesekan termobilisasi,
selanjutnya dapat dihitung area termobilisasi. Dengan melihat nilai gaya pada
plateau (F plateau) dapat dihitung nilai tegangan geser di titik ini. Tegangan
normal didefinisikan oleh satuan berat pasir dan tinggi pasir di atas permukaan
geotekstil (0.55 m). Dari percobaan, didapat nilai unit weight pasir sebesar 13.6
kN/m3. Untuk ketinggian jatuh 20 cm, dapat dilihat bahwa sensor perpindahan di
belakang tidak bergerak (hampir sama dengan nol), fenomena ini membuat
tegangan geser tidak dihitung. Dari empat posisi ketinggian jatuh, nilai sudut
gesek dalam (friction angle) sekitar 45o- 46.7o.
Perhitungan sudut gesek dalam (friction angle) didasarkan pada Mohr
Coulomb-kriteria, τ = c + σ tan φ, dimana τ adalah tegangan geser (shear stress),

22

σ adalah tegangan normal (normal stress) yang besarnya tetap (7.5 kPa), c adalah
kohesi (diasumsikan bernilai 0) dan φ is sudut gesek dalam (internal friction
angle). Nilai sudut gesek dalam dihitung berdasarkan gaya di plateau (F plateau),
bukan Fmax. Karena, seperti yang bisa dilihat di Gambar 14, di Fmax, tidak ada
perpindahan di belakang, sementara di daerah F plateau, terjadi peningkatan baik
perpindahan di belakang maupun depan.
Tabel 5 Hasil semua uji dinamik
Uji
Dinamik

Fplateau
(kN)

Fmax
(kN)

D20
D50
D100
D150

3.4 – 3.8
3.4 – 3.7
3.5 – 3.8

2.2 –2.6
4.3 – 4.7
5.6 – 6.4
6.1 – 6.2

Perpindahan di
Belakang max
(mm)
0.0
3.1 – 5.6
9.6 –15.3
33.5 –35.5

Perpindahan di
Depan max (mm)

Vmax
(m/s)

2.8 – 4.5
10.2 –10.4
24.4 –24.7
37.4 –43.9

0.1 – 0.2
0.4
1.0 – 1.1
1.4 – 1.5

Sudut Gesek
Dalam MohrColumb (o)
?
43.2 – 48.5
45.8 – 47.3
45.3 – 47.9

Catatan : σ = 7.5 kPa, τ = Fplateau/A.
Gambar 18.1 menunjukkan hubungan antara gaya maksimum dan
perpindahan di depan maksimum. Nilai dari gaya maksimum diekstrak dari Tabel
5 (dengan 4 ketinggian jatuh yang berbeda). Dapat dilihat bahwa hubungan antara
gaya maksimum dengan perpindahan di depan maksimum, mengikuti pola
eksponensial dengan persamaan: y = 0.8681e0.809x dengan nilai R2 = 0.979.
Gambar 18.2, menunjukkan dengan jelas bahwa kecepatan maksimum dengan
ketinggian bola jatuh menunjukkan hubungan linier dengan persamaan : y =
0.0106x-0.00757, dengan R2 = 0.9926. Perlu diperhatikan bahwa kecepatan
maksimum diukur berdasarkan kecepatan perpindahan di depan (seperti yang
dijelaskan di rancangan percobaan), bukan berdasarkan kecepatan bola jatuh.
Sehingga persamaan ini akan berbeda dengan kecepatan dari persamaan gerak
jatuh bebas : vt = vo2 + 2gh; vt = √(2gh).

Gambar 18.1 Gaya maksimum – perpindahan di depan maksimum

23

Gambar 18.2 Kecepatan maksimum – ketinggian jatuh
Pengaruh dari Percobaan Beruntun
Percobaan beruntun dilakukan setelah didapat hasil untuk satu ketinggian
jatuh awal. Misalnya, D50, setelah didapat hasilnya, bola jatuh diangkat sampai
100 cm dan dilakukan percobaan beruntun untuk ketinggian jatuh 100 cm. Jika
dilihat Tabel 6 di bawah ini, tidak ada pengaruh yang signifikan dalam hal gaya
dengan percobaan ketinggian jatuh awal dan percobaan berturut-turut. Dapat
dilihat bahwa dalam percobaan beruntun (yaitu D50D100R1 dan D50D100R2) posisi
geotekstil telah diperketat dengan baik (karena percobaan ketinggian jatuh awal
sebelumnya) sehi