Analisa Perkuatan Tanah Dengan Geotekstil Pada Timbunan Konstruksi Jalan Tol Medan Kualanamu (STA 35 + 901) Dengan Metode Elemen Hingga Chapter III V
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.
Deskripsi Proyek
Proyek Jalan bebas Hambatan Medan – Kualanamu merupakan proyek
pembangunan yang meliputi struktur, jalan, jembatan, fly over dan lainnya, yang
terletak di Kabupaten Deli Serdang. Proyek ini menghubungkan jalan dari
Tanjung Morawa (KM 32+000) ke Lubuk Pakam (KM 42+750) dan dari
Kualanamu (STA 0+000) ke Lubuk Pakam (STA 7+050). Berdasarkan hasil
penyelidikan tanah diperoleh metode perbaikan tanah pada titik yang diteliti
dengan menggunakan Geotekstil, oleh karena itu penulis perlu mengetahui besar
penurunan yang terjadi, deformasi horizontal, dan tegangan tarik geotekstil
dengan menggunakan metode elemen hingga.
Adapun data umum yang diperoleh dari proyek Jalan bebas Hambatan
Medan – Kualanamu adalah sebagai berikut :
1.
Nama Proyek
: Toll Road Medan–Kualanamu
2.
Fungsi Bangunan
: Jalan Tol
3.
Pemilik Proyek
: Kementrian Pekerjaan Umum,
Direktorat Bina Marga,
Republik Indonesia
4.
Lokasi Proyek
:Sei Merah
Kab.Deli Serdang, Sumatera Utara
5.
Konsultan Perencana
: PT. Bina Karya
6.
Kontraktor Pelaksana
: CHEC - CSCEC - HK – JO
41
Universitas Sumatera Utara
(China Harbour Engineering, Co.Ltd –
China State ConstructionEng.Corp.
Ltd- PT Hutama Karya (Persero))
7.
Status
: Proyek Pemerintah
8.
Kosultan Penelitian Tanah
: Laboratorium Mekanika Tanah
Universitas Darma Agung Medan
9.
Geotextile Supplier
: TENCATE MIRAFI PPW300
Gambar 3.1. Lokasi Proyek
(Sumber : Google maps)
3.2.
Data Teknis Geotekstil
Hasil penyelidikan tanah menunjukkan bahwa lapisan tanah bagian atas
berupa tanah lempung berpasir, warna coklat keabu-abuan, kekakuan lunak
hingga sangat lunak, kadar air sedang hingga tinggi dan plastis sedang. Sementara
lapisan tanah keras terdapat pada kedalaman 34,5 m dari permukaan tanah
42
Universitas Sumatera Utara
Dalam proyek ini digunakan Geotekstil dengan spesifkasi sebagai berikut:
Ukuransample Geotekstil
: 3,8 m x 5 m
Tebal Geotekstil
: 1,36 mm
Tipe Geotekstil
: PP woven polypropylene Geotextile
Jenis Geotekstil
: PPW300 Polyfelt
3.3
Tahap Penelitian
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis melakukan beberapa tahap dan
pelaksanaan sehingga tercapai maksud dan tujuan dari penelitianSeperti yang
diuraikan pada Bab I, tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk
menghitung besarnya penurunan yang terjadi dengan metode elemen hingga,
deformasi horizontal yang terjadi , dan menghitung tegangan tarik pada Geotekstil
yang didasarkan pada data pengujian di lapangan, dan pengolahan data dengan
menggunakan metode analisis dan metode elemen hingga, yakni dengan bantuan
Program Metode Elemen Hingga. Dalam mencapai tujuan tersebut, maka
dilakukan tahap-tahap sebagai berikut :
a. Tahap pertama
Mengumpulkan berbagai jenis literatur dalam bentuk buku maupun
tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
b.Tahap kedua
Pada tahap ini di lakukan pengumpulan data-data dari hasil
penyelidikan tanah yaitu berupa data hasil standart penetration test
43
Universitas Sumatera Utara
(SPT),data konsolidasi, data permeability, data compaction, dan data
teknis Geotekstil. Adapun data tersebut diperoleh dari PT. BINA
KARYA yaitu selaku konsultan perencana dan CHEC - CSCEC - HK –
JO selaku kontraktor pelaksana.
c. Tahap ketiga
Melakukan analisa antara data yang diperoleh dari lapangan dengan
sumber referensi yang berhubungan dengan penulisan Tugas Akhir ini.
d. Tahap keempat
Mencari besarnya penurunan tanah menggunakan metode elemen
hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program Metode
Elemen Hingga. Adapun pemodelan tanah yang digunakan adalah
model Mohr-Coulomb.
e. Tahap Kelima
Mencari deformasi horizontal yang terjadi menggunakan metode
elemen hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program
Metode Elemen Hingga. Adapun pemodelan tanah yang digunakan
adalah model Mohr-Coulomb.
f. Tahap Keenam
Mencari
tegangan
tarik
yang terjadi
pada
geotekstil
dengan
menggunakan rumus yang didapat dari referensi jurnal.
44
Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Skema Tahap Penelitian:
Mulai
Studi Pustaka
Pengumpulan Data
Data Primer :
Data Sekunder
1. Data Geotextile
1. Data SPT
2. Data Compaction
3. Data Permeability
4. Data Consolidation
Analisis Data dan
Perhitungan
Metode analitisberdasarkan
Metode elemen hingga dengan
data SPT , Compaction,
pemodelan Mohr-Coulomb
Permeability,Konsolidasi
Hasil Akhir Perhitungan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.2 Alur penelitian.
45
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Di dalam bab ini penulis akan membahas besar penurunan yang terjadi
pada STA 35 + 901, Sei Merah, Deli Serdang dalam proyek pembangunan jalan
tol Medan-Kualanamu, yaitu dengan metode elemen hingga. Penurunan yang
terjadi dicari dari hasil data yang telah dikumpulkan dan diolah dalam Metode
Elemen Hingga,yakni dengan Program Metode Elemen Hingga
Adapun data yang diperoleh pada Proyek ini antara lain :
1. Data Standard Penetration Test (SPT)
2. Data Konsolidasi
3. Data Pemampatan ( compaction )
4. Data Permeability
5. Data Geotekstil
Kondisi tanah yang ditinjau di STA 35 + 901 dapat dilihat dari tabel 4.1.
Tanah dengan ketebalan 34,5 meter yang terdiri dari enam lapisan tanah dengan
jenis yang berbeda-beda akan ditimbun secara bertahap setinggi 8,5 meter. Muka
air tanah terletak pada kedalaman 2 meter dari permukaan tanah. Timbunan
setinggi 8,5 meter tersebut akan berfungsi sebagai preloading untuk mempercepat
proses konsolidasi. Pada lapisan tanah lempung itu sendiri akan dipasang
prefabricated vertical drain & Geotextile yang difungsikan sebagai separator
46
Universitas Sumatera Utara
Geotextile yang digunakan adalah woven geotextile . Besarnya penurunan dan
lamanya waktu konsolidasi bergantung pada besarnya derajat konsolidasi arah
vertikal dan arah radial.
4.2 Pemodelan Penurunan tanah dengan program Metode Elemen Hingga
Model tanah yang digunakan di dalam pemodelan ini adalah model Mohr
Coloumb dengan analisis axisymmetric, yaitu kondisi awal digambarkan
seperempat namun sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris. Pada
model ini diasumsikan perilaku tanah bersifat plastis sempurna. Adapun
parameter yang dibutuhkan dalam pemodelan ini yaitu : Model material (MohrCoulomb), Berat isi tanah diatas muka air tanah ( γ unsat ), Berat isi tanah di bawah
muka air tanah ( γ sat), Permeabilitas horizontal (kx), Permeabilitas vertikal (ky),
Modulus elastisitas (Eref), Angka Poisson (v), Kohesi (cref), Sudut geser dalam (ɸ ),
dan Sudut dilatasi ().
Proses pemodelan tanah dengan metode elemen hingga digambarkan seperti
berikut :
INPUT
CALCULATION
OUTPUT
4.2.1 Input Data
Tanah dengan total kedalaman 34,5 m memiliki 6 lapisan dan ketebalan
tertentu.
47
Universitas Sumatera Utara
Timbunan : Silty Clay (8,5 m)
Lapisan 1 : Sandy Clay (0,7 m)
Lapisan 2 : Clay (3,3 m)
Lapisan 3 : Sand Some Clay (3,3 m)
Lapisan 4 : Coarse Sand (6,7 m)
Lapisan 5 : Coarse Sand Mixed Tuff Some Silt (12,5 m)
Lapisan 6 : Silty Sand Mixed Tuff (8 m)
Gambar 4.1 : Potongan Melintang Tanah
48
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 : Input data Metode Elemen Hingga
Geotekstil pada program dimodelkan dengan garis berwarna kuning pada
gambar 4.2 yang memiliki perameter kuat tarik ( Tensile strength ) = 60,01 KN/m.
49
Universitas Sumatera Utara
Adapun nilai dari parameter setiap lapisan tersebut adalah :
Tabel 4.1 Parameter Tanah
Sand Some
Parameter
Nama
Sandy Clay
Clay
Coarse Sand
Clay
Model Material
C.S Mixed
Silty Sand
Tuff Some Silt
Mixed Tuff
Timbunan
Satuan
Model
MC
MC
MC
MC
MC
MC
MC
Jenis
Undrained
Undrained
Drained
Drained
Drained
Drained
Undrained
9.8
9.42
10
10.43
10.32
10.69
10.1
kN/m3
15.2
15.15
15.29
15.48
15.35
15.7
15.31
kN/m3
kx
1.5 x 10-3
1.1 x 10-3
0.864
8.64
4.32
8.64
2.3
m/hari
ky
1.3 x 10-3
1.0 x 10-3
0.78
7.9
3.8
7.9
2.1
m/hari
Modulus Young
Eref
1000
1400
2700
19320
16560
22000
2900
kN/m2
Angka poisson
v
0.3
0.3
0.3
0.35
0.35
0.35
0.31
Kohesi
cref
19.5
19.5
18
0.0001
0.0001
0.0001
8
kN/m2
Sudut Geser
ɸ
7
6
8
38
37
40
28
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Jenis Perilaku
Material
Berat Isi Tanah
Diatas MAT
Berat Isi Tanah
Dibawah MAT
Permeabilitas
Horisontal
Permeabilitas
Vertikal
Dilatasi
Unsat
Sat
50
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Kalkulasi (Calculation)
Tahap selanjutnya ialah kalkulasi yang dimana pada tahap ini semua
parameter pada tabel 4.1 yang telah diinput diolah dengan metode elemen hingga.
Tahap per tahap di hitung dengan teliti dengan pengerjaan seperti berikut :
Tahap 1 : Penghitungan Geotextile dengan lama pemasangan 1 hari
Tahap 2 : Penghitungan timbunan 1 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 3 : Penghitungan konsolidasi timbunan 1 dengan lama 4 hari
Tahap 4 : Penghitungan timbunan 2 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 5 : Penghitungan konsolidasi timbunan 2 dengan lama 4 hari
Tahap 6 : Penghitungan timbunan 3 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 7 : Penghitungan konsolidasi timbunan 3 dengan lama 4 hari
Tahap 8 : Penghitungan timbunan 4 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 9 : Penghitungan konsolidasi timbunan 4 dengan lama 4 hari
Tahap 10 : Penghitungan timbunan 5 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 11 : Penghitungan konsolidasi timbunan 5 dengan lama 4 hari
Tahap 12 : Penghitungan timbunan 6 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 13 : Penghitungan konsolidasi timbunan 6 dengan lama 4 hari
51
Universitas Sumatera Utara
Tahap 14 : Penghitungan timbunan 7 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 15 : Penghitungan konsolidasi timbunan 7 dengan lama 4 hari
Tahap 16 : Penghitungan timbunan 8 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 17 : Penghitungan konsolidasi timbunan 8 dengan lama 4 hari
Tahap 18 : Penghitungan timbunan 9 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 19 : Penghitungan Tekanan air pori minimum.
Kalkulasinya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.3 : Kalkulasi Pada Metode Elemen Hingga
52
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil (Output)
Keluaran dari metode elemen hingga ini adalah tinjauan terhadap
penurunan tanah dan deformasi horizontal pada tanah dengan menggunakan
geotekstil yang ditampilkan dalam bentuk pemodelan tanah dan grafik.
4.2.3.1 Hasil Penurunan Tanah Dengan Metode Elemen Hingga
Perhitungan penurunan dengan metode elemen hingga diperoleh sebesar
0,45 meter
Gambar 4.4 : Penurunan Tanah Pada Metode Elemen Hingga
53
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.2 Hasil Pemodelan Deformasi Horizontal Dengan Metode Elemen
Hingga
Dalam mencari hasil pemodelan deformasi horizontal parameter yang
digunakan sama dengan parameter mencari penurunan begitu juga dengan cara
kerjanya. Hasil perhitungan deformasi horizontal yang didapat dengan
menggunakan metode elemen hingga dan menggunakan geotekstil adalah
deformasi horizontal yang extreme yang diperoleh sebesar 0,08 m. Sedangkan
deformasi horizontal yang didapat tanpa menggunakan geotekstil diperoleh
sebesar 0,09 m. Berikut dibawah gambar pemodelannya.
Gambar 4.5 : Deformasi Horizontal dengan tanpa Geotekstil
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 : Deformasi Horizontal dengan Geotekstil
4.2.3.3 Hasil Peninjauan Dari Tujuh Titik Berbeda Dengan Pemodelan MEH
. Pada metode tersebut ada tujuh titik yang ditinjau, yaitu titik A ( 52,42 ;
34,50 ), titik B ( 52,06 ; 34,25 ), titik C ( 52,27 ; 33,80 ), titik D ( 52,27 ; 32,15 ),
titik E ( 52,27 ; 30,50 ), titik F ( 52,27 ; 28,85 ),titik G ( 52,27 ; 27,20 ). Setiap
titik memiliki besar penurunan yang berbeda – beda namun dengan waktu
konsolidasi yang sama.
55
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 : Titik yang Ditinjau Pada Metode Elemen Hingga
Grafik 4.8 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik A (52,42 ; 34,50). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,36 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,40
0,35
Penurunan (m)
0,30
0,25
0,20
Point A
0,15
0,10
0,05
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.8 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik A
56
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.9 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik B (52,06 ; 34,25). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,34 meter, dan waktu
Penurunan (m)
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
Point B
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.9 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik B
Grafik 4.10 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik C (52,27 ; 33,80). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,31 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,35
Penurunan (m)
0,30
0,25
0,20
0,15
Point C
0,10
0,05
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.10 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik C
57
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.11 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik D (52,27 ; 32,15). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,23 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Penurunan (m)
0,25
0,20
0,15
0,10
Point D
0,05
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.11 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik D
Grafik 4.12 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik E (52,27 ; 30,50). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,16 meter, dan waktu
Penurunan (m)
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,18
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
Point E
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu( Hari)
Gambar 4.12 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik E
58
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.13 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik F (52,27 ; 28,85). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,12 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,14
Penurunan (m)
0,12
0,10
0,08
0,06
Point F
0,04
0,02
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.13 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik F
Grafik 4.14 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik G (52,27 ; 27,20). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,08 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Penurunan (m)
0,10
0,08
0,06
0,04
Point G
0,02
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.14 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik G
59
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.15 dibawah menunjukkan perbedaan penurunan setiap titik yang
ditinjau.
0,40
Penurunan (m)
0,35
0,30
Point A
0,25
Point B
0,20
Point C
0,15
Point D
0,10
Point E
0,05
Point F
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Point G
Waktu ( hari)
Gambar 4.15 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik A,B,C,D,E,F,G
4.3 Tegangan Tarik Pada Geotekstil
Dalam mencari tegangan tarik geotekstil digunakan rumus persamaan 2.6
dan persamaan 2.7:
τg = (cg + σg tanδ )
τg = ( 19,5 + σg tan 7 )
Mencari , σg =
σg =
)
(
, (
(
σg =
,
)
,
)
,
,
σg = 0,13 KN/
60
Universitas Sumatera Utara
jadi,
τg = ( 19,5 + σg tan 7 )
τg = ( 19,5 + 0,13 tan 7 )
τg = 19,51 KN/
Setelah dihitung maka diperoleh besar tegangan tarik pada geotextile
sebesar 19,51 KN/
61
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dari perhitungan dengan menggunakan metode elemen hingga terhadap
penurunan tanah pada STA 35 + 901 dengan tanpa menggunakan Geotextile
hingga mencapai derajat konsolidasi 90 % diperoleh penurunan sebesar 0,46 m.
Sedangkan hasil penurunan total yang diperoleh dari program metode elemen
hingga pada STA 35 + 901 dengan menggunakan Geotextile hingga mencapai
derajat konsolidasi 90 % adalah 0,45 m
2. Hasil Deformasi Horizontal yang didapat dengan menggunakan metode elemen
hingga yang paling extreme dengan geotekstil diperoleh sebesar 0,08 m
sedangkan deformasi horizontal yang terjadi dengan tanpa geotekstil sebesar
0,09 m
3. Teknik perbaikan tanah yang dipeeroleh pada proyek tersebut dengan
menggunakan Geotextile memiliki kegunaan, yaitu sebagai separator (pemisah)
4. Dari hasil perhitungan yang telah didapat,diperoleh tegangan tarik pada
geotextile sebesar 19,51 Kn/
62
Universitas Sumatera Utara
5.2 Saran
1. Pada program Metode Elemen Hingga, nilai parameter, waktu pelaksanaan
serta tahapan yang yang dimasukkan sebagai data merupakan hasil dari
penyesuaian terhadap data yang diperoleh dilapangan.
2. Untuk kedepan, diharapkan kepada para pendidik untuk memberikan mata
kuliah ilmu-ilmu yang lebih berkaitan langsung dengan penanganan
permasalahan-permasalahan tanah dan yang sering dijumpai di lapangan selain
pelajaran-pelajaran yang telah disesuaikan dengan silabus yang sudah
ditetapkan.
63
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
3.1.
Deskripsi Proyek
Proyek Jalan bebas Hambatan Medan – Kualanamu merupakan proyek
pembangunan yang meliputi struktur, jalan, jembatan, fly over dan lainnya, yang
terletak di Kabupaten Deli Serdang. Proyek ini menghubungkan jalan dari
Tanjung Morawa (KM 32+000) ke Lubuk Pakam (KM 42+750) dan dari
Kualanamu (STA 0+000) ke Lubuk Pakam (STA 7+050). Berdasarkan hasil
penyelidikan tanah diperoleh metode perbaikan tanah pada titik yang diteliti
dengan menggunakan Geotekstil, oleh karena itu penulis perlu mengetahui besar
penurunan yang terjadi, deformasi horizontal, dan tegangan tarik geotekstil
dengan menggunakan metode elemen hingga.
Adapun data umum yang diperoleh dari proyek Jalan bebas Hambatan
Medan – Kualanamu adalah sebagai berikut :
1.
Nama Proyek
: Toll Road Medan–Kualanamu
2.
Fungsi Bangunan
: Jalan Tol
3.
Pemilik Proyek
: Kementrian Pekerjaan Umum,
Direktorat Bina Marga,
Republik Indonesia
4.
Lokasi Proyek
:Sei Merah
Kab.Deli Serdang, Sumatera Utara
5.
Konsultan Perencana
: PT. Bina Karya
6.
Kontraktor Pelaksana
: CHEC - CSCEC - HK – JO
41
Universitas Sumatera Utara
(China Harbour Engineering, Co.Ltd –
China State ConstructionEng.Corp.
Ltd- PT Hutama Karya (Persero))
7.
Status
: Proyek Pemerintah
8.
Kosultan Penelitian Tanah
: Laboratorium Mekanika Tanah
Universitas Darma Agung Medan
9.
Geotextile Supplier
: TENCATE MIRAFI PPW300
Gambar 3.1. Lokasi Proyek
(Sumber : Google maps)
3.2.
Data Teknis Geotekstil
Hasil penyelidikan tanah menunjukkan bahwa lapisan tanah bagian atas
berupa tanah lempung berpasir, warna coklat keabu-abuan, kekakuan lunak
hingga sangat lunak, kadar air sedang hingga tinggi dan plastis sedang. Sementara
lapisan tanah keras terdapat pada kedalaman 34,5 m dari permukaan tanah
42
Universitas Sumatera Utara
Dalam proyek ini digunakan Geotekstil dengan spesifkasi sebagai berikut:
Ukuransample Geotekstil
: 3,8 m x 5 m
Tebal Geotekstil
: 1,36 mm
Tipe Geotekstil
: PP woven polypropylene Geotextile
Jenis Geotekstil
: PPW300 Polyfelt
3.3
Tahap Penelitian
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis melakukan beberapa tahap dan
pelaksanaan sehingga tercapai maksud dan tujuan dari penelitianSeperti yang
diuraikan pada Bab I, tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk
menghitung besarnya penurunan yang terjadi dengan metode elemen hingga,
deformasi horizontal yang terjadi , dan menghitung tegangan tarik pada Geotekstil
yang didasarkan pada data pengujian di lapangan, dan pengolahan data dengan
menggunakan metode analisis dan metode elemen hingga, yakni dengan bantuan
Program Metode Elemen Hingga. Dalam mencapai tujuan tersebut, maka
dilakukan tahap-tahap sebagai berikut :
a. Tahap pertama
Mengumpulkan berbagai jenis literatur dalam bentuk buku maupun
tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
b.Tahap kedua
Pada tahap ini di lakukan pengumpulan data-data dari hasil
penyelidikan tanah yaitu berupa data hasil standart penetration test
43
Universitas Sumatera Utara
(SPT),data konsolidasi, data permeability, data compaction, dan data
teknis Geotekstil. Adapun data tersebut diperoleh dari PT. BINA
KARYA yaitu selaku konsultan perencana dan CHEC - CSCEC - HK –
JO selaku kontraktor pelaksana.
c. Tahap ketiga
Melakukan analisa antara data yang diperoleh dari lapangan dengan
sumber referensi yang berhubungan dengan penulisan Tugas Akhir ini.
d. Tahap keempat
Mencari besarnya penurunan tanah menggunakan metode elemen
hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program Metode
Elemen Hingga. Adapun pemodelan tanah yang digunakan adalah
model Mohr-Coulomb.
e. Tahap Kelima
Mencari deformasi horizontal yang terjadi menggunakan metode
elemen hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program
Metode Elemen Hingga. Adapun pemodelan tanah yang digunakan
adalah model Mohr-Coulomb.
f. Tahap Keenam
Mencari
tegangan
tarik
yang terjadi
pada
geotekstil
dengan
menggunakan rumus yang didapat dari referensi jurnal.
44
Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Skema Tahap Penelitian:
Mulai
Studi Pustaka
Pengumpulan Data
Data Primer :
Data Sekunder
1. Data Geotextile
1. Data SPT
2. Data Compaction
3. Data Permeability
4. Data Consolidation
Analisis Data dan
Perhitungan
Metode analitisberdasarkan
Metode elemen hingga dengan
data SPT , Compaction,
pemodelan Mohr-Coulomb
Permeability,Konsolidasi
Hasil Akhir Perhitungan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.2 Alur penelitian.
45
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Di dalam bab ini penulis akan membahas besar penurunan yang terjadi
pada STA 35 + 901, Sei Merah, Deli Serdang dalam proyek pembangunan jalan
tol Medan-Kualanamu, yaitu dengan metode elemen hingga. Penurunan yang
terjadi dicari dari hasil data yang telah dikumpulkan dan diolah dalam Metode
Elemen Hingga,yakni dengan Program Metode Elemen Hingga
Adapun data yang diperoleh pada Proyek ini antara lain :
1. Data Standard Penetration Test (SPT)
2. Data Konsolidasi
3. Data Pemampatan ( compaction )
4. Data Permeability
5. Data Geotekstil
Kondisi tanah yang ditinjau di STA 35 + 901 dapat dilihat dari tabel 4.1.
Tanah dengan ketebalan 34,5 meter yang terdiri dari enam lapisan tanah dengan
jenis yang berbeda-beda akan ditimbun secara bertahap setinggi 8,5 meter. Muka
air tanah terletak pada kedalaman 2 meter dari permukaan tanah. Timbunan
setinggi 8,5 meter tersebut akan berfungsi sebagai preloading untuk mempercepat
proses konsolidasi. Pada lapisan tanah lempung itu sendiri akan dipasang
prefabricated vertical drain & Geotextile yang difungsikan sebagai separator
46
Universitas Sumatera Utara
Geotextile yang digunakan adalah woven geotextile . Besarnya penurunan dan
lamanya waktu konsolidasi bergantung pada besarnya derajat konsolidasi arah
vertikal dan arah radial.
4.2 Pemodelan Penurunan tanah dengan program Metode Elemen Hingga
Model tanah yang digunakan di dalam pemodelan ini adalah model Mohr
Coloumb dengan analisis axisymmetric, yaitu kondisi awal digambarkan
seperempat namun sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris. Pada
model ini diasumsikan perilaku tanah bersifat plastis sempurna. Adapun
parameter yang dibutuhkan dalam pemodelan ini yaitu : Model material (MohrCoulomb), Berat isi tanah diatas muka air tanah ( γ unsat ), Berat isi tanah di bawah
muka air tanah ( γ sat), Permeabilitas horizontal (kx), Permeabilitas vertikal (ky),
Modulus elastisitas (Eref), Angka Poisson (v), Kohesi (cref), Sudut geser dalam (ɸ ),
dan Sudut dilatasi ().
Proses pemodelan tanah dengan metode elemen hingga digambarkan seperti
berikut :
INPUT
CALCULATION
OUTPUT
4.2.1 Input Data
Tanah dengan total kedalaman 34,5 m memiliki 6 lapisan dan ketebalan
tertentu.
47
Universitas Sumatera Utara
Timbunan : Silty Clay (8,5 m)
Lapisan 1 : Sandy Clay (0,7 m)
Lapisan 2 : Clay (3,3 m)
Lapisan 3 : Sand Some Clay (3,3 m)
Lapisan 4 : Coarse Sand (6,7 m)
Lapisan 5 : Coarse Sand Mixed Tuff Some Silt (12,5 m)
Lapisan 6 : Silty Sand Mixed Tuff (8 m)
Gambar 4.1 : Potongan Melintang Tanah
48
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 : Input data Metode Elemen Hingga
Geotekstil pada program dimodelkan dengan garis berwarna kuning pada
gambar 4.2 yang memiliki perameter kuat tarik ( Tensile strength ) = 60,01 KN/m.
49
Universitas Sumatera Utara
Adapun nilai dari parameter setiap lapisan tersebut adalah :
Tabel 4.1 Parameter Tanah
Sand Some
Parameter
Nama
Sandy Clay
Clay
Coarse Sand
Clay
Model Material
C.S Mixed
Silty Sand
Tuff Some Silt
Mixed Tuff
Timbunan
Satuan
Model
MC
MC
MC
MC
MC
MC
MC
Jenis
Undrained
Undrained
Drained
Drained
Drained
Drained
Undrained
9.8
9.42
10
10.43
10.32
10.69
10.1
kN/m3
15.2
15.15
15.29
15.48
15.35
15.7
15.31
kN/m3
kx
1.5 x 10-3
1.1 x 10-3
0.864
8.64
4.32
8.64
2.3
m/hari
ky
1.3 x 10-3
1.0 x 10-3
0.78
7.9
3.8
7.9
2.1
m/hari
Modulus Young
Eref
1000
1400
2700
19320
16560
22000
2900
kN/m2
Angka poisson
v
0.3
0.3
0.3
0.35
0.35
0.35
0.31
Kohesi
cref
19.5
19.5
18
0.0001
0.0001
0.0001
8
kN/m2
Sudut Geser
ɸ
7
6
8
38
37
40
28
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Jenis Perilaku
Material
Berat Isi Tanah
Diatas MAT
Berat Isi Tanah
Dibawah MAT
Permeabilitas
Horisontal
Permeabilitas
Vertikal
Dilatasi
Unsat
Sat
50
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Kalkulasi (Calculation)
Tahap selanjutnya ialah kalkulasi yang dimana pada tahap ini semua
parameter pada tabel 4.1 yang telah diinput diolah dengan metode elemen hingga.
Tahap per tahap di hitung dengan teliti dengan pengerjaan seperti berikut :
Tahap 1 : Penghitungan Geotextile dengan lama pemasangan 1 hari
Tahap 2 : Penghitungan timbunan 1 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 3 : Penghitungan konsolidasi timbunan 1 dengan lama 4 hari
Tahap 4 : Penghitungan timbunan 2 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 5 : Penghitungan konsolidasi timbunan 2 dengan lama 4 hari
Tahap 6 : Penghitungan timbunan 3 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 7 : Penghitungan konsolidasi timbunan 3 dengan lama 4 hari
Tahap 8 : Penghitungan timbunan 4 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 9 : Penghitungan konsolidasi timbunan 4 dengan lama 4 hari
Tahap 10 : Penghitungan timbunan 5 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 11 : Penghitungan konsolidasi timbunan 5 dengan lama 4 hari
Tahap 12 : Penghitungan timbunan 6 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 13 : Penghitungan konsolidasi timbunan 6 dengan lama 4 hari
51
Universitas Sumatera Utara
Tahap 14 : Penghitungan timbunan 7 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 15 : Penghitungan konsolidasi timbunan 7 dengan lama 4 hari
Tahap 16 : Penghitungan timbunan 8 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 17 : Penghitungan konsolidasi timbunan 8 dengan lama 4 hari
Tahap 18 : Penghitungan timbunan 9 dengan lama penimbunan 2 hari
Tahap 19 : Penghitungan Tekanan air pori minimum.
Kalkulasinya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.3 : Kalkulasi Pada Metode Elemen Hingga
52
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil (Output)
Keluaran dari metode elemen hingga ini adalah tinjauan terhadap
penurunan tanah dan deformasi horizontal pada tanah dengan menggunakan
geotekstil yang ditampilkan dalam bentuk pemodelan tanah dan grafik.
4.2.3.1 Hasil Penurunan Tanah Dengan Metode Elemen Hingga
Perhitungan penurunan dengan metode elemen hingga diperoleh sebesar
0,45 meter
Gambar 4.4 : Penurunan Tanah Pada Metode Elemen Hingga
53
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.2 Hasil Pemodelan Deformasi Horizontal Dengan Metode Elemen
Hingga
Dalam mencari hasil pemodelan deformasi horizontal parameter yang
digunakan sama dengan parameter mencari penurunan begitu juga dengan cara
kerjanya. Hasil perhitungan deformasi horizontal yang didapat dengan
menggunakan metode elemen hingga dan menggunakan geotekstil adalah
deformasi horizontal yang extreme yang diperoleh sebesar 0,08 m. Sedangkan
deformasi horizontal yang didapat tanpa menggunakan geotekstil diperoleh
sebesar 0,09 m. Berikut dibawah gambar pemodelannya.
Gambar 4.5 : Deformasi Horizontal dengan tanpa Geotekstil
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 : Deformasi Horizontal dengan Geotekstil
4.2.3.3 Hasil Peninjauan Dari Tujuh Titik Berbeda Dengan Pemodelan MEH
. Pada metode tersebut ada tujuh titik yang ditinjau, yaitu titik A ( 52,42 ;
34,50 ), titik B ( 52,06 ; 34,25 ), titik C ( 52,27 ; 33,80 ), titik D ( 52,27 ; 32,15 ),
titik E ( 52,27 ; 30,50 ), titik F ( 52,27 ; 28,85 ),titik G ( 52,27 ; 27,20 ). Setiap
titik memiliki besar penurunan yang berbeda – beda namun dengan waktu
konsolidasi yang sama.
55
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 : Titik yang Ditinjau Pada Metode Elemen Hingga
Grafik 4.8 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik A (52,42 ; 34,50). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,36 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,40
0,35
Penurunan (m)
0,30
0,25
0,20
Point A
0,15
0,10
0,05
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.8 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik A
56
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.9 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik B (52,06 ; 34,25). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,34 meter, dan waktu
Penurunan (m)
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
Point B
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.9 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik B
Grafik 4.10 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik C (52,27 ; 33,80). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,31 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,35
Penurunan (m)
0,30
0,25
0,20
0,15
Point C
0,10
0,05
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.10 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik C
57
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.11 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik D (52,27 ; 32,15). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,23 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Penurunan (m)
0,25
0,20
0,15
0,10
Point D
0,05
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.11 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik D
Grafik 4.12 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik E (52,27 ; 30,50). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,16 meter, dan waktu
Penurunan (m)
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,18
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
Point E
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu( Hari)
Gambar 4.12 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik E
58
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.13 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik F (52,27 ; 28,85). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,12 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
0,14
Penurunan (m)
0,12
0,10
0,08
0,06
Point F
0,04
0,02
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.13 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik F
Grafik 4.14 dibawah menggambarkan besarnya penurunan dan lamanya
waktu konsolidasi pada titik G (52,27 ; 27,20). Besarnya penurunan yang terjadi
pada saat tanah mencapai derajat konsolidasi 90% adalah 0,08 meter, dan waktu
konsolidasi pada saat derajat konsolidasi mencapai 90% adalah 111 hari.
Penurunan (m)
0,10
0,08
0,06
0,04
Point G
0,02
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Waktu (hari)
Gambar 4.14 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik G
59
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.15 dibawah menunjukkan perbedaan penurunan setiap titik yang
ditinjau.
0,40
Penurunan (m)
0,35
0,30
Point A
0,25
Point B
0,20
Point C
0,15
Point D
0,10
Point E
0,05
Point F
0,00
0
3
13
19
26
33
43
49
111
Point G
Waktu ( hari)
Gambar 4.15 Grafik Penurunan Terhadap Waktu Pada Titik A,B,C,D,E,F,G
4.3 Tegangan Tarik Pada Geotekstil
Dalam mencari tegangan tarik geotekstil digunakan rumus persamaan 2.6
dan persamaan 2.7:
τg = (cg + σg tanδ )
τg = ( 19,5 + σg tan 7 )
Mencari , σg =
σg =
)
(
, (
(
σg =
,
)
,
)
,
,
σg = 0,13 KN/
60
Universitas Sumatera Utara
jadi,
τg = ( 19,5 + σg tan 7 )
τg = ( 19,5 + 0,13 tan 7 )
τg = 19,51 KN/
Setelah dihitung maka diperoleh besar tegangan tarik pada geotextile
sebesar 19,51 KN/
61
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dari perhitungan dengan menggunakan metode elemen hingga terhadap
penurunan tanah pada STA 35 + 901 dengan tanpa menggunakan Geotextile
hingga mencapai derajat konsolidasi 90 % diperoleh penurunan sebesar 0,46 m.
Sedangkan hasil penurunan total yang diperoleh dari program metode elemen
hingga pada STA 35 + 901 dengan menggunakan Geotextile hingga mencapai
derajat konsolidasi 90 % adalah 0,45 m
2. Hasil Deformasi Horizontal yang didapat dengan menggunakan metode elemen
hingga yang paling extreme dengan geotekstil diperoleh sebesar 0,08 m
sedangkan deformasi horizontal yang terjadi dengan tanpa geotekstil sebesar
0,09 m
3. Teknik perbaikan tanah yang dipeeroleh pada proyek tersebut dengan
menggunakan Geotextile memiliki kegunaan, yaitu sebagai separator (pemisah)
4. Dari hasil perhitungan yang telah didapat,diperoleh tegangan tarik pada
geotextile sebesar 19,51 Kn/
62
Universitas Sumatera Utara
5.2 Saran
1. Pada program Metode Elemen Hingga, nilai parameter, waktu pelaksanaan
serta tahapan yang yang dimasukkan sebagai data merupakan hasil dari
penyesuaian terhadap data yang diperoleh dilapangan.
2. Untuk kedepan, diharapkan kepada para pendidik untuk memberikan mata
kuliah ilmu-ilmu yang lebih berkaitan langsung dengan penanganan
permasalahan-permasalahan tanah dan yang sering dijumpai di lapangan selain
pelajaran-pelajaran yang telah disesuaikan dengan silabus yang sudah
ditetapkan.
63
Universitas Sumatera Utara