Model Tereduksi Struktur Rel Kereta Api

4.1 Model Tereduksi Struktur Rel Kereta Api

4.1.1 Kriteria Perancangan

Parameter-parameter dimensi untuk model struktur rel kereta api yang dibahas pada bab sebelumnya merupakan model sederhana struktur rel kereta api yang digunakan pada penelitian ini. Model ini akan diuji didalam kotak uji berukuran 100cm x 100cm x 60cm, dengan variasi kondisi tanah baik (pasir), kondisi tanah lunak, dan kondisi tanah lunak dengan perkuatan geosintetik. Penelitian ini mengamati penurunan yang terjadi pada model struktur rel pada tiga variasi kondisi tersebut. Pembebanan dilakukan sebanyak tiga kali perulangan pada empat bidang pembebanan (bidang A hingga bidang D) dan selanjutnya diamati penurunan pada lima dial (titik 1 hingga titik 5) yang masing-masing titik berjarak 22,5 cm. Sketsa posisi titik dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4. 1 Sketsa tampak atas posisi bidang pembebanan dan dial gauge. Tahap selanjutnya adalah melakukan simulasi model struktur rel kereta api

dengan menggunakan program PLAXIS 8.2. Simulasi dengan menggunakan program ini memerlukan data parameter tanah secara lengkap, sehingga perlu dengan menggunakan program PLAXIS 8.2. Simulasi dengan menggunakan program ini memerlukan data parameter tanah secara lengkap, sehingga perlu

4.1.2 Pengujian Pendahuluan

Uji pendahuluan dilakukan untuk mengetahui nilai parameter tanah secara lengkap baik terhadap tanah pasir maupun terhadap tanah lunak.

4.1.2.1. Hasil uji tanah pasir Dari pengujian terhadap tanah pasir, didapatkan hasil sebagai berikut: Tabel 4. 1 Pengujian tanah pasir

No

Jenis Pengujian

Tanah Pasir

1 Moisture content

2 Bulk Density

1,806 gram/cm 3

3 Spesific Gravity

4 Grain size

tanah kerikil = 0,00% tanah pasir = 61,77% tanah lanau-lempung = 38,23%

5 Atterberg limits

Non-plastis

6 Direct Shear

c = 0,123 kg/cm 2

7 Unconfined compression

4.1.2.2. Hasil uji tanah lunak Dari pengujian terhadap tanah lunak, didapatkan hasil sebagai berikut:

Tabel 4. 2 Pengujian tanah lunak

No

Parameter Uji

Hasil

1 Moisture content

2 Bulk Density

1,642 gram/cm 3

3 Spesific Gravity

Tabel 4. 2 (lanjutan)

No

Parameter Uji

Hasil

4 Grain size

tanah kerikil = 0,03% tanah pasir = 2,82% tanah lanau-lempung = 97,15%

5 Atterberg limits

batas cair = 78,03% batas plastis = 38,57% indeks plastis (PI) = 39,46%

6 Direct Shear

c= 0,199 kg/cm 2

7 Unconfined compression

14,525 kPa

Berdasarkan hasil pengujian parameter tanah, tanah yang digunakan dalam penelitian ini merupakan tanah lunak dengan spesifikasi sebagai berikut :

a. Moisture content

b. Plasticity index = 39,46% (Sesuai, karena > 20%)

c. Unconfined compression = 14,525 kPa (Sesuai, karena < 25 kPa)

4.1.3 Penurunan pada Model Struktur Rel dengan Variasi Kondisi Subgrade Dibawahnya

Penurunan pada model struktur rel terjadi akibat repetisi beban yang diberikan terhadap struktur rel tersebut. Pembebanan dilakukan pada 4 bidang, dengan masing masing bidang menerima lima variasi beban yaitu 16 kg, 32 kg, 48 kg, 64 kg dan 80 kg. Selanjutnya dilakukan repetisi sebanyak tiga kali untuk masing- masing beban yang diberikan.

Pada saat pembebanan diberikan, jarum dial akan bergerak sesuai dengan perubahan elevasi yang terjadi pada tiap titik pengamatan tersebut. Jarum tersebut akan terus bergerak hingga mencapai angka tertentu. Pembacaan dial dilakukan ketika jarum dial sudah stabil dan tidak mengalami perubahan lagi. Hasil yang ditampilkan pada grafik penurunan merupakan hasil rata-rata dari penurunan yang terbaca pada dial sebelah kanan dan dial sebelah kiri struktur rel.

Hasil penurunan masing-masing sisi struktur rel akan ditampilkan secara lengkap pada Lampiran B.

4.1.3.1. Pembebanan pada bidang A Hasil pengamatan terhadap penurunan akibat pembebanan pada bidang A

selanjutnya disajikan pada Tabel 4.3 dimana nilai pada tabel tersebut merupakan hasil bacaan pada dial.

Tabel 4. 3 Hasil pengamatan nilai penurunan yang terjadi pada model struktur rel diatas berbagai kondisi subgrade (dalam 0,01 mm).

Beban (kg)

Kondisi Subgrade

Titik pengamatan

Tanah lunak

16 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

32 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

48 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

64 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

80 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Hasil pengamatan pada Tabel 4.3 diatas menyatakan bahwa penurunan terbesar akibat pembebanan pada bidang A terjadi pada titik pengamatan 1 untuk setiap jenis subgrade. Penurunan terbesar terjadi pada beban 80 kg dengan jenis subgrade tanah lunak (1,0828 mm). Visualisasi perilaku penurunan struktur rel disajikan dalam Gambar 4.2.

Gambar 4. 2 Grafik penurunan akibat repetisi beban pada bidang pembebanan A.

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

64 Kg

48 Kg

16 Kg

32 Kg

80 Kg

Gambar 4.2 menyatakan besarnya penurunan pada struktur rel pada berbagai kondisi subgrade akibat beban yang diberikan pada bidang pembebanan A. Perilaku penurunan yang terjadi pada tiap variasi beban relatif sama. Perilaku yang bisa diamati tersebut antara lain:

a. Penurunan terbesar terdapat pada titik pengamatan 1.

b. Penurunan terbesar terjadi pada struktur diatas subgrade tanah lunak, berikutnya pada struktur diatas subgrade tanah lunak dengan perkuatan geosintetik. Penurunan paling kecil terjadi pada struktur rel diatas subgrade tanah pasir.

c. Pada titik 4 dan titik 5 terjadi kenaikan pada bacaan dial yang berarti pada kedua titik tersebut terjadi peningkatan elevasi pada struktur rel. Peningkatan elevasi yang jelas tampak pada jenis subgrade tanah lunak dan tanah lunak dengan perkuatan geosintetik, sedangkan pada subgrade tanah pasir peningkatan elevasi yang terjadi relatif kecil.

4.1.3.2. Pembebanan pada bidang B Hasil pengamatan terhadap penurunan akibat pembebanan pada bidang B

disajikan pada Tabel 4.4 dimana nilai pada tabel tersebut merupakan hasil bacaan pada dial.

Tabel 4. 4 Hasil pengamatan nilai penurunan yang terjadi pada model struktur rel diatas berbagai kondisi subgrade (dalam 0,01 mm).

Beban (kg)

Kondisi Subgrade

Titik pengamatan

Tanah lunak

16 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

32 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

48 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tabel 4.4 (lanjutan)

Beban (kg)

Kondisi Subgrade

Titik pengamatan

Tanah lunak

64 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

80 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Hasil pengamatan pada Tabel 4.4 diatas menyatakan bahwa penurunan terbesar akibat pembebanan pada bidang B terjadi pada titik pengamatan 2 untuk setiap jenis subgrade. Penurunan terbesar terjadi pada beban 80 kg dengan jenis subgrade tanah lunak (0,6895 mm).

Gambar 4.3 menyatakan besarnya penurunan pada struktur rel akibat variasi beban yang diberikan pada bidang pembebanan B. Perilaku penurunan yang terjadi pada tiap variasi beban relatif sama untuk beban 16 kg, 32 kg dan 48 kg. Sedangkan pada beban 64 kg dan 80kg menunjukkan perilaku penurunan yang sedikit berbeda. Perilaku yang bisa diamati tersebut antara lain:

a. Penurunan terbesar akibat semua beban terdapat pada titik pengamatan 2.

b. Pada sebagian besar titik pengamatan, penurunan terbesar terjadi pada struktur diatas subgrade tanah lunak, berikutnya pada struktur diatas subgrade tanah lunak dengan perkuatan geosintetik dan penurunan paling kecil terjadi pada struktur rel diatas subgrade tanah pasir.

c. Pada titik 5 terjadi kenaikan pada bacaan dial yang berarti pada titik tersebut terjadi peningkatan elevasi pada struktur rel. Peningkatan elevasi cukup tampak pada ketiga jenis subgrade.

Gambar 4. 3 Grafik penurunan akibat repetisi beban pada bidang pembebanan B.

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

80 Kg

64 Kg

32 Kg

48 Kg

4.1.3.3. Pembebanan pada bidang C Hasil pengamatan terhadap penurunan akibat pembebanan pada bidang C

selanjutnya disajikan pada Tabel 4.5 dimana nilai pada tabel tersebut merupakan hasil bacaan pada dial.

Tabel 4. 5 Hasil pengamatan nilai penurunan yang terjadi pada model struktur rel diatas berbagai kondisi subgrade (dalam 0,01 mm).

Beban (kg)

Kondisi Subgrade

Titik pengamatan

Tanah lunak

16 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

32 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

48 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

64 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

80 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Hasil pengamatan pada Tabel 4.5 diatas menyatakan bahwa penurunan terbesar akibat pembebanan pada bidang C terjadi pada titik pengamatan 4 untuk setiap jenis subgrade. Penurunan terbesar terjadi pada beban 80 kg dengan jenis subgrade tanah lunak (0,637 mm). Visualisasi perilaku penurunan struktur rel disajikan dalam Gambar 4.4.

Gambar 4. 4 Grafik penurunan akibat repetisi beban pada bidang pembebanan C.

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

16 Kg

32 Kg

48 Kg

64 Kg

80 Kg

Gambar 4.4 diatas menyatakan besarnya penurunan pada struktur rel pada berbagai kondisi subgrade akibat beban yang diberikan pada bidang pembebanan

C. Perilaku penurunan yang terjadi pada tiap variasi beban relatif sama. Perilaku yang bisa diamati tersebut antara lain:

a. Penurunan terbesar terdapat pada titik pengamatan 4.

b. Penurunan terbesar terjadi pada struktur diatas subgrade tanah lunak, berikutnya pada struktur diatas subgrade tanah lunak dengan perkuatan geosintetik. Penurunan paling kecil terjadi pada struktur rel diatas subgrade tanah pasir.

c. Pada titik 5 terjadi kenaikan pada bacaan dial yang berarti pada titik tersebut terjadi peningkatan elevasi pada struktur rel. Peningkatan elevasi jelas tampak pada ketiga jenis subgrade.

4.1.3.4. Pembebanan pada bidang D Hasil pengamatan terhadap penurunan akibat pembebanan pada bidang D

selanjutnya disajikan pada Tabel 4.6 dimana nilai pada tabel tersebut merupakan hasil bacaan pada dial.

Tabel 4. 6 Hasil pengamatan nilai penurunan yang terjadi pada model struktur rel diatas berbagai kondisi subgrade (dalam 0,01 mm).

Beban (kg)

Kondisi Subgrade

Titik pengamatan

Tanah lunak

-2,78 -8,78 -31,42

16 Tanah lunak+geosintetik

-2,25 -14,17 -25,50

Tanah pasir

-6,00 -11,00 -24,20

Tanah lunak

-1,67 -21,00 -63,92

32 Tanah lunak+geosintetik

-1,75 -20,75 -49,33

Tanah pasir

-13,92 -21,98 -36,73

Tanah lunak

-0,50 -29,83 -77,00

48 Tanah lunak+geosintetik

-5,67 -34,67 -63,83

Tanah pasir

-18,47 -23,43 -43,75

Tabel 4.6 (lanjutan)

Beban (kg)

Kondisi Subgrade

Titik pengamatan

Tanah lunak

64 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Tanah lunak

80 Tanah lunak+geosintetik

Tanah pasir

Hasil pengamatan pada Tabel 4.6 diatas menyatakan bahwa penurunan terbesar akibat pembebanan pada bidang D terjadi pada titik pengamatan 5 untuk setiap jenis subgrade. Penurunan terbesar terjadi pada beban 80 kg dengan jenis subgrade tanah lunak (1,0125 mm).

Gambar diatas menyatakan besarnya penurunan pada struktur rel pada berbagai kondisi subgrade akibat beban 80 kg yang diberikan pada bidang pembebanan D. Perilaku penurunan yang terjadi pada tiap variasi beban relatif sama. Perilaku yang bisa diamati tersebut antara lain:

a. Penurunan terbesar terdapat pada titik pengamatan 5.

b. Penurunan terbesar terjadi pada struktur diatas subgrade tanah lunak, berikutnya pada struktur diatas subgrade tanah lunak dengan perkuatan geosintetik. Penurunan paling kecil terjadi pada struktur rel diatas subgrade tanah pasir.

c. Pada titik 1 dan 2 terjadi kenaikan pada bacaan dial yang berarti pada kedua titik tersebut terjadi peningkatan elevasi pada struktur rel. Peningkatan elevasi yang jelas tampak pada jenis subgrade tanah lunak dan tanah lunak dengan perkuatan geosintetik, sedangkan pada subgrade tanah pasir peningkatan elevasi yang terjadi relatif kecil.

Gambar 4. 5 Grafik penurunan akibat repetisi beban pada bidang pembebanan D.

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

Jarak (cm)

Tanah lunak Tanah lunak+geosintetik Tanah pasir

16 Kg

32 Kg

48 Kg

64 Kg

80 Kg