Pengambilan contoh tanah lempung dari lokasi dilakukan pada beberapa titik dalam radius ± 0.5 meter dengan mengambil 5 contoh tanah asli 3 goni tanah terganggu
pada radius tersebut. Contoh tanah terganggu ini nantinya digunakan untuk analisis sifat fisik tanah dan pembuatan sampel remoulded yang akan diuji pada pengujian triaksial
UU dan unconfined compression test. Sementara untuk tanah tak terganggu undisturbed hanya digunakan untuk pengujian kuat geser, yaitu pengujian triaksial UU
dan unconfined compression test. Adapun prosedur pengambilan contoh dapat dibagi dalam dua bagian, yaitu:
a. Prosedur pengambilan contoh tanah lempung tak terganggu adalah sebagai berikut:
1. Dengan menggunakan bor tangan, lalu tabung berdiameter 6,5 cm dan panjang 45 cm dimasukkan ke dalam lapisan tanah lempung yang sudah dibor, ditekan secara
perlahan hingga lapisan tanah lempung tersebut memenuhi tabung contoh tanah tersebut.
2. Setelah tabung terisi penuh lalu tanah disekitar tabung tersebut digali hingga permukaan selimut dari tabung tersebut terlihat sehingga mudah diambil.
3. Kemudian tanah lempung pada tabung tersebut diratakandirapikan, kedua ujung tabung tanah lalu ditutup dengan lilin cair yang bertujuan agar kadar air contoh tanah
tersebut tidak mengalami perubahan. 4. Kemudian tanah dimasukkan ke dalam satu kotak untuk menghindari goncangan
selama pengangkutan menuju laboratorium mekanika tanah FTUSU.
b. Prosedur persiapan contoh tanah lempung remoulded adalah sebagai berikut:
1. Siapkan benda uji menggunakan metode pemadatan, yang kadar air dan kepadatan yang telah ditentukan terlebih dahulu.
Universitas Sumatera Utara
2. Pemadatan benda uji dilakukan dengan material pemadatan sedikitnya enam lapisan, gunakan tekanan atau meremas, ke dalam suatu cetakan berpenampang lingkaran.
Sebelum pemadatan tambahkan air ke benda uji untuk mendapatkan kadar air yang diinginkan.
3. Setelah pencampuran ,
simpan material tersebut di dalam kantong plastik yang tertutup paling sedikit 16 jam sebelum pemadatan.
4. Benda uji dibentuk kembali dengan kepadatan yang diinginkan juga; I remas atau padatkan tiap lapisan hingga massa tanah akumulatif yang ditempatkan dalam
cetakan adalah pemadatan untuk mengetahui volume atau II dengan menyesuaikan banyaknya lapisan, banyaknya tumbukan tiap lapisan, dan kekuatan tiap tumbukan.
5. Gemburkan puncak tiap lapisan terlebih dahulu sebelum penambahan material untuk lapisan yang berikutnya.
6. Penumbuk pneumatik yang digunakan untuk memadatkan material mempunyai luasan kontak dengan tanah sama dengan atau kurang dari ½ luasan cetakan tersebut.
7. Laksanakan satu atau lebih penentuan kadar air pada material yang berlebih gunakan untuk menyiapkan benda uji sesuai dengan ASTM D 2216.
3.1.2 Tahap Penelitian Laboratorium
Pada tahap penelitian laboratorium, sampel yang sudah disiapkan baik contoh tanah yang tak terganggu undisturbed maupun yang dibentuk kembali remolded diuji
dengan beberapa pengujian yaitu:
1. Pengujian sifat-sifat fisik index properties
Pengujian sifat-sifat fisik index properties dilakukan bertujuan untuk mendapatkan index properties tanah antara lain:
Universitas Sumatera Utara
v
Kadar air Water Content
v
Specific Gravity Gs
v
Batas Cair Liquid Limit
v
Batas Plastis Plastic Limit
2. Pengujian dengan alat uji triaksial tak terkonsolidasi tak terdrainase UU test
Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh nilai c
u
dan f
u
. Data ini nantinya akan diperoleh 2 jenis yaitu untuk kondisi tanah undisturbed dan remoulded.
3. Pengujian kuat tekan bebas unconfined compression test
Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh nilai c
u
dan q
u
. Data ini nantinya akan diperoleh 2 jenis yaitu untuk kondisi tanah undisturbed dan remoulded. Pada pengujian
ini sampel remoulded akan di simpan dalam desikator dengan variasi umur penyimpanan yang berbeda-beda. Adapun variasi umur yang digunakan yaitu: 0, 1, 5, 10, 15, 20, 25,
30 hari dengan jumlah sampel yang digunakan masing-masing umur sebanyak 3 sampel.
3.1.3 Tahap Pengolahan Data
Hasil laboratorium ini nantinya akan diolah sehingga diperoleh karakteristik parameter kuat geser tanah antara kondisi tanah yang tak terganggu undisturbed dan
kondisi tanah yang dibentuk kembali remoulded. Dari data pengujian laboratorium masing-masing pengujian akan diperoleh:
a. Pengujian triaksial UU - Grafik tegangan-regangan
b. Pengujian kuat tekan bebas unconfined compression test
Universitas Sumatera Utara
- Grafik tegangan –regangan - Sensitivitas tanah lempung
- Karakteristik thixotropy tanah lempung - Hubungan kadar air lempung dan kekuatan
3.1.4 Penulisan Laporan Penelitian
Hasil dari penelitian ini disusun menjadi suatu laporan yang lengkap yang berisi tentang teori dasar parameter kuat geser tanah, serta mekanisme pengujian triaksial tak
terkonsolidasi tak terdrainase unconsolidated undrained serta pengujian kuat tekan bebas unconfined compression test. Di samping itu dijelaskan teori pembentukan
sampel tanah yang remoulded berdasarkan AASHTO.
3.2 Flow Chart Penelitian
Tahap-tahap penelitian tesis ini dari awal dituangkan dalam bagan atau flow chart seperti Gambar 3.1.
Universitas Sumatera Utara
Studi Literatur Tahap Persiapan Alat
Test Engineering Properties Sifat Teknis Tanah
Test Index Properties Sifat Fisis Tanah
Specific Gravity
Hidrometer Sieve Analysis
Atterberg Limit
Test Triaxial UU Unconfined Compression Test
Pengolahan Data
Kesimpulan Penulisan Penelitian
Pengambilan Sampel di Lapangan
Pembuat Contoh Tanah
Prediksi Balik Pada Program Plaxis
Gambar 3.1 Skema tahap penelitian
Universitas Sumatera Utara
3.3 Pemilihan Parameter Tanah Pada Program Plaxis
Pemahaman parameter tanah yang digunakan sebagai input pada program Plaxis harus dimengerti oleh sipemakai program. Kesalahan didalam penentuan parameter
tanah akan memberikan output yang keliru, sehingga hasil yang didapat tidak mencerminkan respon yang sesungguhnya. Parameter tanah yang diperlukan disesuaikan
dengan model yang dipilih, model Linier elastic, Mohr-Coulomb, Advanced Mohr- Coulomb, Soft Soil Cap, Drucker Prager, Cam-clay, dan Modified Cam-clay,
masing- masing memerlukan parameter tanah tersendiri, meskipun ada beberapa parameter yang
bersesuaian. Parameter ini didapatkan dari hasil pengujian laboratorium, lapangan dan korelasi keduanya.
3.3.1 Parameter Tanah Model Mohr-Coulomb
Model Mohr-coulomb membutuhkan total lima buah parameter, yang umum digunakan oleh para praktisi geoteknik dan dapat diperoleh dari uji-uji yang umum
dilakukan di laboratorium. Parameter-parameter tersebut yaitu: modulus elstisitas E, poisson’ratio u, sudut geser dalam f, kohesi c dan sudut dilatancy y. Parameter-
parameter ini diinput ke dalam program Plaxis Gambar 3.3.
3.3.1.1 Modulus Elastisitas Stiffness Modulus, E
Plaxis menggunakan modulus Young sebagai modulus kekakuan dasar dalam
model elastis dan model Mohr-Coulomb, tetapi beberapa modulus alternatif juga ditampilkan. Modulus kekakuan mempunyai dimensi sama dengan tegangan Nilai
parameter kekakuan yang digunakan dalam suatu perhitungan memerlukan perhatian
Universitas Sumatera Utara
khusus karena kebanyakan material tanah menunjukkan perilaku yang non-linier dari awal pembebanan. Dalam mekanika tanah, kemiringan awal dari kurva tegangan-
regangan dinotasikan sebagai E dan modulus sekan pada 50 kekuatan dinotasikan
sebagai E
50
. Untuk material dengan rentang elastisitas linier yang lebar maka penggunaan E
adalah realistis, tetapi untuk masalah pembebanan pada tanah, umumnya digunakan E
50
Gambar 3.2.
regangan - e
1
s - s
1 3
E
50
E 1
1
Gambar 3.2 Definisi E dan E
50
untuk hasil uji triaksial terdrainase standar Manual Plaxis
version 8, 2007
3.3.1.2 Poisson’s Ratio u
Poisson’s ratio adalah harga perbandingan regangan lateral dengan regangan aksial yang berguna untuk menghasilkan besar modulus elastisitas E dengan modulus
geser G dengan persamaan E = 2 1 +
υ G. Nilai poisson’s ratio berkisar antara 0.3 –
0.4 dan pada program Plaxis disarankan ≤ 0.35.
3.3.1.3 Sudut Geser f dan Kohesi c
Parameter c kohesi adalah konstanta kekuatan tanah yang mempunyai dimensi dan parameter
φ adalah sudut geser dalam tanah dengan satuan derajat. Parameter ini
Universitas Sumatera Utara
ditentukan dengan lingkaran Mohr dari tegangan utama mayor dan minor saat failure dengan tegangan confining yang berbeda. Nilai c adalah titik potong garis singgung rata-
rata dari lingkaran Mohr dan nilai φ adalah sudut kemiringan garis singgung tersebut.
3.3.1.4 Sudut Dilatancy y
Sudut Dilatancy adalah sudtu yang dibentuk bidang horizontal dengan arah pengembangan butiran pada saat butiran menerima tegangan deviatorik. Tanah lempung
normal konsolidasi tidak memiliki sudut dilatansi, tetapi pada tanah pasir, besar sudut ini tergantung pada kepadatan relatif D
r
dan sudut geser dalamnya yang dinyatakan dengan persamaan y = f - 30
.
Gambar 3.3 Jendela masukan untuk parameter model Mohr-Coulomb
3.3.2 Parameter Tanah Model Soft Soil
Model Soft Soil tidak melibatkan waktu, maka indeks rangkak termodifikasi µ tidak diikutsertakan. Model Soft Soil membutuhkan konstanta-konstanta material yaitu
Universitas Sumatera Utara
Indeks kompresi termodifikasi λ, Indeks muai termodifikasi қ, kohesi c, sudut
geser φ, dan sudut dilatansi ψ. Parameter-parameter ini diinput ke dalam program
Plaxis Gambar 3.5.
3.3.2.1 Indeks Muai Termodifikasi
k dan Indeks Kompresi Termodifikasi l
Parameter ini biasanya diperoleh dari uji kompresi isotropis. Saat menggambarkan logaritma dari tegangan rata-rata sebagai fungsi dari regangan
volumetrik untuk material yang bersifat seperti lempung, hasil penggambaran dapat didekati dengan dua buah garis lurus Gambar 3.4.
e
v
k l
1 p
ln p
p
1
Gambar 3.4 Hubungan logaritmik antara regangan volumetrik dan tegangan rata-rata
Dapat juga diperoleh dari persamaan: log
. 54
, 7
, 1
PI -
=
l
……………….......…….. 3.1 ……………………………….. 3.2
Rentang rasio λ қ pada umumnya berkisar antara 3 ~ 7. Nilai l dan k dapat
ditentukan berdasarkan jenis tanah yang dikemukakan oleh J.H. Atkinson dan P.L. Bransby seperti Tabel 3.1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.1 Nilai-nilai konstanta tanah untuk beberapa jenis tanah lempung Atkinson, 1978.
Konstanta Tanah London Clay Weald Clay Kaolin
l k
G
M 0,161
0,062 2,759
0,888 0,093
0,035 2,060
0,950 0,260
0,050 3,767
1,020
Gambar 3.5 Jendela masukan untuk parameter model soft soil
3.4 Pemodelan Pengujian Triaksial Model Mohr Coulomb dan Soft soil
Untuk melihat prediksi balik program Plaxis, maka dibuat suatu simulasi pemodelan pengujian triaksial yang hasilnya dapat memprediksikan hubungan tegangan-
regangan dan besar modulus elastisitas. Pemodelan dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Pembuatan geometri axisymetri berukuran 0,025 m x 0,050 m, yang menyatakan seperempat bagian dari spesimen sampel tanah, seperti dalam Gambar 3.6. Pada
uji triaksial sesungguhnya, sampel berukuran 0,050 m x 0,100 m. Dalam
Universitas Sumatera Utara
konfigurasi ini tegangan dan regangan terdistribusi merata pada seluruh geometri. Besarnya deformasi pada arah x dan y pada sudut kanan atas masing-
masing berhubungan dengan regangan horizontal dan vertikal. 2. Pemberian beban normal 1 kNm
2
di sisi kanan dan atas, sebagai sistem A 3. Pemberian beban normal 1 kNm
2
di sisi atas, sebagai sistem B 4. Displacement pada titik 0 dan 3 tidak diijinkan dalam arah horizontal,
sementara pada titik 1 dan 2 diijinkan. Sementara displacement arah vertkal pada titik 0 dan 1 tidak diijinkan, sementara pada titik 2 dan 3 diijinkan
Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Konfigurasi model uji triaksial 5. Inputkan parameter tanah untuk masing-masing model Mohr Coulomb dan Soft
Soil. Untuk tanah asli model Mohr Coulomb pada cell pressure σ
3
= 50 kNm
2
, parameter yang diinput: E
u
= 2183,175 kNm
2
, u = 0,495, c = 33,7 kNm
2
, f = 0 .
Sementara untuk model soft soil parameter yang diinput: λ = 0,09, қ = 0,017, c
= 33,7 kNm
2
, f = 0,567 . Untuk lebih lengkap lihat pada lampiran. Setelah
parameter diinput, kemudian geometri digenerate mesh Gambar 3.7.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Model generate mesh finite element pada program Plaxis 6. Tahapan pembebanan
- Sebelum melakukan pembebanan, pastikan bahwa batas aliran tertutup closed flow boundary
dan batas konsolidasi tertutup closed consolidation boundary telah diaktifkan.
- Pemberian beban sistem A yang merupakan tegangan confining cell pressure. - Kemudian pemberian beban sistem B yang merupakan tegangan deviator s
1
- s
3
, dengan beban sistem A tetap aktif. Setiap tahapan konstruksi beban sistem B diganti nilainya berdasarkan nilai tegangan deviator yang diperoleh pada
pengujian laboratorium. - Dalam program masukan, beban normal sebesar 1 kNm
2
dapat diubah sesuai dengan tahapan pengujian di laboratorium dengan meng-klik ganda pada beban
yang diinginkan. Sebuah jendela akan muncul untuk memasukkan besar beban yang diinginkan. Proses ini dilakukan dalam program perhitungan
calculation, dengan menggunakan pilihan define pada proses stage construction
tahapan konstruksi.
Universitas Sumatera Utara
3.5 Pemodelan Unconfined Compression Test Model Mohr Coulomb dan Soft Soil
