Uji CBR Laboratorium TAHAPAN PENELITIAN TAHUN PERTAMA

24 Prosedur uji CBR Pengujian CBR laboratorium dilakukan pada sampel tanah dengan rendaman. Sebelum dilakukan uji penetrasi, benda uji direndam selama 4 hari untuk menentukan pengembangan tanah Gambar 4.11. Pengembangan S dihitung setiap hari yang merupakan perbandingan perubahan deformasi benda uji  dan tinggi benda uji awal H o seperti pada persamaan 4.1. pelat beban di atas tanah yang berada di dalam silinder, dengan jumlah beban yang sesuai dengan tekanan berat lapisan perkerasan yang akan bekerja pada tanah nantinya, tetapi sekurang- kurangnya 2 buah pelat beban jumlah beratnya 2 x 5 lbs = 10 lbs. 100 o S H    4.1 dengan, S = pengembangan tanah ,  = deformasi benda uji mm, dan H o = tinggi benda uji awal mm. Gambar 4.11 Benda uji yang direndam sebelum uji penetrasi CBR. California Bearing Ratio CBR didefinisikan sebagai suatu perbandingan antara beban percobaan test load dengan beban standar standard load dan dinyatakan dalam persen. Hasil pengujian dapat diperoleh dengan mengukur besarnya beban pada penetrasi tertentu. Penetrasi dapat dihitung menggunakan persamaan 4.2 dan 25 4.3. Prosedur pengujian CBR mengikuti standar ASTM D1883 - 07e2. Uji penetrasi seperti digambarkan pada Gambar 4.13. Gambar 4. 12 Uji penetrasi CBR setelah uji rendaman Penetrasi 0,1” 2,5 mm : 0,1 100 3 1000 P CBR    4.2 Penetrasi 0,2” 5 mm : 0,2 100 3 1500 P CBR    4.3 d engan, P = gaya pada penetrasi 0,1” dan 0,2” dalam satuan pounds lbs. Nilai CBR yang digunakan dan dilaporkan adalah nilai CBR 0.1” . Apabila dalam pelaksanaan ternyata nilai CBR 0.2” lebih besar dari pada nilai CBR 0.1” , maka pengujian harus diulang. Dan apabila ternyata pada percobaan ulangan ini, nilai 26 CBR 0.2” tetap lebih besar dari nilai CBR 0.1” , maka nilai CBR yang digunakan adalah nilai CBR 0.2 ” . 4.2.3 Pemodelan Laboratorium Pada tahap ini akan dilakukan pengujian laboratorium terhadap model kolom yang dimaksudkan untuk mengkaji pengaruh ukuran dan susunan kolom teradap beban dan penurunan, dan modulus reaksi tanah. Bahan kolom terbuat dari campuran limbah karbit dan abu sekam padi. Pada penelitian ini kolom-kolom ini mendukung perkerasan jalan yang dimodelkan dengan pelat lentur flexible plate. Pelat dan kolom diuji di atas tanah ekspansif yang diletakkan dalam kotak uji seperti Gambar 4.13. Tanah dasar berupa lempung dipadatkan dalam kotak model pada dejarat kepadatan 95 MDD pada kondisi optimum kering. Kolom-kolom berpenampang lingkaran diameter 0,05 m dan panjang 0,1 m. Kolom dibuat dari pasta campuran mikrosilika dan mikrokalsium yang berasal dari abu sekam padi dan kapur karbit. Gambar 4.14 menyajikan gambar kolom yang telah dipasang pada kotak model. Gambar 4.13 Kotak model berisi tanah yang telah dipadatkan. 27 Gambar 4.14 Pembuatan kolom-kolom pada tanah yang dipadatkan pada kotak model Uji beban pada pelat fleksibel dilakukan dengan dua variasi model pelat yaitu pelat baja tipis dan pelat acryclic flexiglass. Variasi susunan kolom dan pelat seperti ditunjukkan pada Gambar 4.15 dan 4.16. Pelat model fondasi dari pelat baja memiliki ketebalan 1,2 mm dan modulus elastisitas E sebesar 8,3 x 10 6 kPa. Dalam pengujian ini pelat dibuat berukuran 0,3 m x 0,2 m, sehingga pelat memiliki kekakuan EI sebesar 2,4 x 10 -4 kN.m 2 . Sedangkan model fondasi dari pelat acryclic flexiglass memiliki tebal 5 mm dengan modulus elastisitas E sebesar 2,98 x 10 6 kPa. Ukuran pelat acryclic flexiglass yaitu 0,125 m x 0,125 m; 0,4 m x 0,125 m; dan 0,8 m x 0,125 m. Pengujian beban dilakukan setelah kolom berumur 7 hari. Uji beban pelat dilakukan pada. Beban diberikan secara terpusat di tengah-tengah pelat melalui piston elektrik yang ditahan oleh rangka baja. Pembebanan dilakukan secara bertahap hingga mencapai keruntuhan. Sebelum pengujian beban, tanah dalam kotak model digenangi air selama 6 hari untuk mengamati pengembangan dan tekanan pengembangan tanah. Pengembangan diamati dari sejumah arloji ukur dial gauge yang dipasang. Sedangkan, tekanan pengembangan diukur dari arloji ukur pada proving ring beban. Sejumlah arloji pengukur deformasi dial gauge diletakkan di 5 titik di atas pelat. Letak titik beban adalah di pusat pelat titik A dan dan arloji pengukur deformasi pada jarak-jarak diantara kolom-kolom yaitu di titik-titik A 28 hingga I seperti pada Gambar 4.15 dan 4.16. Pengaturan uji beban pada pelat yang didukung kolom-kolom dilihatkan dalam Gambar 4.17. Modulus reaksi tanah dan kolom untuk setiap susunan kolom dan tebal pelat dihitung dengan persamaan 4.4 berikut : a q k   4.4 dengan q = tekanan pada pelat = QA, Q = beban titik, A = luas pelat,  a = defleksi rata-rata pelat =       1 1 1 2 1 1 1 ... 2 a i i i i i i n n n l l l L                         , L = panjang total pelat,  i = defleksi di titik ke-i dari pelat fleksibel, l i = jarak antar titik , n = jumlah titik pengukuran defleksi Hardiyatmo, 2009. Gambar 4.15 Model sistem pelat fleksibel dari pelat baja yang didukung kolom-kolom a tanpa kolom, b dua kolom, c tiga kolom Pelat baja, t = 1,2 mm Q 10 5 10 5 2 Kolom Arloji ukur deformasi 30 cm Pelat baja, t = 1,2 mm Q 20 5 5 2 Kolom Arloji ukur deformasi 30 cm Pelat baja, t = 1,2 mm Q Piston beban 2 a Arloji ukur deformasi 30 cm A B C D E B C A D E B C A D E B C A D E b c D L A B C D E A B C D E 29 Gambar 4.16 Model sistem pelat fleksibel dari pelat acrylic fleksiglass yang didukung kolom-kolom. a susunan 4 kolom, b susunan 8 kolom, dan c susunan 16 kolom Gambar 4.17 Pengaturan arloji penolok ukur deformasi dan proving ring. 1 2 ,5 Kolom D L Pelat flexiglas 12,5 10 Q Piston beban Pelat flexiglas Q Piston beban 10 10 5 10 1 1 2 ,5 5 1 Pelat flexiglas Q Piston beban 10 10 10 1 2 ,5 5 1 10 5 10 10 10 Kolom Kolom a b c Arloji ukur penurunan Arloji ukur penurunan Arloji ukur penurunan D L A B C D E A B C D E B C A D E F G H I B C A D E F G H I A B C B C A 30

4.2.4 Pemodelan Numerik

Parameter Model Analisis numerik dengan menggunakan metode elemen hingga dilakukan untuk mengkaji perilaku beban – deformasi pelat dan kolom-kolom ketika menerima beban di atasnya. Model numerik menggunakan perangkat PLAXIS 2D Ver. 8.2. Pemodelan dilakukan untuk membandingkan beban dan deformasi vertikal hasil simulasi 2D dengan menggunakan PLAXIS 8.2. Geometri model 2D ditunjukkan pada Gambar 4.18. Jumlah elemen mesh yang digunakan pada mode 2D adalah 500 elemen. Untuk model elemen hingga, tanah dimodelkan dengan model undrained Hardening Soil HS, dan pelat dengan model linear-elastic, serta material kolom dimodelkan sebagai non-porous. Pada model numerik ini, lapisan tanah dan struktur dimodelkan sebagai plane-strain. Data parameter kuat geser tanah diperoleh dari uji triaksial UU, dan modulus elastisitas kolom ditentukan dari uji kuat tekan bebas. Nilai modulus elastisitas kolom 5 5,5 10 ref E   kPa dan angka poisson v = 0,3. Parameter tanah yang digunakan untuk model PLAXIS disajikan pada Tabel 4.3. Parameter nilai-nilai modulus elastisitas 50 ref E , ref oed E , ref ur E ditentukan dengan cara trial and error. Untuk masukan awal, nilai-nilai tersebut diperkirakan dari kurva tekanan dan defleksi hasil pengamatan laboratorium. Tahapan pembebanan dalam PLAXIS dilakukan dengan mengikuti tahapan pembebanan pada data uji beban laboratroium. Kemudian keluaran perhitungan PLAXIS digambarkan dalam kurva tekanan dan defleksi pelat. Hasil penggambaran ini dibandingkan terhadap hasil uji beban labortorium. Bila didapatkan hasil kurva teakanan dan defleksi yang berbeda cukup besar maka perhitungan PLAXIS diulangi dengan menyesuaikan nilai-nilai modulus elastisitas lapisan tanah. Analisis dilakukan berulang-ulang secara sistematis hingga kurva tekanan dan defleksi dari hasil analisis PLAXIS sama dengan atau cocok match dengan kurva uji beban laboratorium. Nilai-nilai 50 ref E , ref oed E , ref ur E yang disajikan pada Tabel 4.3 merupakan hasil terbaik best-fit dari analisis balik PLAXIS. Penghitungan Model Numerik Kondisi awal tegangan-tegangan dalam tanah initial condition dihitung dengan menggunakan prosedur K K -procedure dan tekanan air dihitung secara langsung 31 berdasarkan tekanan freatik. Penghitungan prosedur iterasi dilakukan sebagai plastic calculation dengan pengaturan standar dalam PLAXIS. Penghitungan dibagi menjadi dua tahap yaitu 1 akitivasi kolom-kolom dan pelat pada tahap konstruksi stage of construction, dan 2 pembebanan yang menggunakan multiplier increment. Pada tahapan multiplier increment, beban diberikan bertahap yaitu 25, 50, 75, dan 100 dari beban maksimum hasil uji model laboratorium. a b Gambar 4. 18 Pemodelan sistem fondasi pelat fleksibel dan kolom-kolom dengan PLAXIS 8.2 a pelat tanpa kolom, b pelat dengan 1 kolom, c pelat dengan 2 kolom, d pelat dengan 3 kolom, e pelat dengan 4 kolom f pelat dengan 5 kolom, g pelat dengan 6 kolom, h pelat dengan 7 kolom, dan i pelat dengan 8 kolom. Beban Pelat Elemen-elemen meshes interface Tumpuan fixities Tumpuan fixities Beban Pelat Elemen-elemen meshes interface Kolom interface Tumpuan fixities Tumpuan fixities