ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN MATERIAL GEOTEKSTIL TERHADAP DAYA DUKUNG PONDASI DANGKAL DI ATAS TANAH LEMPUNG - Binus e-Thesis

UNIVERSITAS BINA NUSANTARA

  

_____________________________________________________________________________

Jurusan Teknik Sipil Skripsi Sarjana Semester Genap Tahun 2007/2008

  

ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN MATERIAL GEOTEKSTIL TERHADAP DAYA

DUKUNG PONDASI DANGKAL DI ATAS TANAH LEMPUNG

Gusnellya NIM: 0700707036

  Abstrak Analisa teoritis masih relatif jarang dilakukan pada penelitian daya dukung pondasi

dangkal pada tanah lempung menggunakan geotekstil sehingga dalam penelitian ini akan

dilakukan analisa secara teoritis terhadap pengaruh penggunaan material geotekstil terhadap

kapasitas dukung pondasi dangkal di atas tanah lempung. Tujuan penelitian ini adalah untuk

mempelajari pengaruh dan kontribusi geotekstil terhadap daya dukung pondasi dangkal di atas

permukaan tanah lempung dengan pendekatan teoritis berupa perhitungan perbandingan nilai

faktor keamanan yang diperoleh dari perhitungan daya dukung pondasi dangkal yang diletakkan

di atas tanah lempung tanpa menggunakan geotekstil dengan perhitungan serupa di atas tanah

lempung yang dipasang geotekstil.

  Penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan data-data sekunder antara lain data tanah

dasar, data tanah pengganti, data pondasi, pembebanan dan data geotekstil. Kemudian dilakukan

korelasi parameter data untuk mendapatkan data-data yang diperlukan dalam proses perhitungan

menurut analisa Terzaghi dan dapat di-input ke dalam program Plaxis. Pemodelan dalam

program Plaxis dibuat dalam satu geometri untuk masing-masing lebar penggantian tanah dan

lebar geotekstil 2 meter, 4 meter dan 6 meter sedangkan untuk posisi geotekstil adalah kelipatan

• -0,25 meter mencapai -1,75 meter dari permukaan tanah atau sampai nilai faktor keamanannya

  turun. Kesimpulan diperoleh dengan membandingkan nilai faktor keamanan yang diperoleh dari

  hasil perhitungan sehingga dapat dilihat pengaruh geotekstil terhadap daya dukung pondasi

  dangkal di atas tanah lempung.

  Berdasarkan penelitian yang dilakukan, penggantian kekuatan tarik geotekstil tidak

memberikan hasil yang berarti terhadap kenaikan daya dukung pondasi dangkal. Posisi

geotekstil paling efektif untuk lebar penggantian tanah dan pemasangan geotekstil 2 meter dan 4

meter adalah pada pemasangan di kedalaman -1,50 meter dari permukaan tanah. Sedangkan

untuk penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 6 meter, posisi yang paling optimal

adalah pada kedalaman -0,75 meter dari permukaan tanah. Hasil penelitian juga menunjukkan

bahwa penggantian tanah dan pemasangan geotekstil selebar 4 meter pada parameter kuat geser

tanah yang sama memberikan nilai faktor keamanan tertinggi.

  Dapat disimpulkan bahwa dengan penggunaan geotekstil pada kedalaman dan posisi

tertentu dapat diperoleh nilai daya dukung yang lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan tanpa

geotekstil. Menurut hasil yang diperoleh maka penggantian tanah dan pemasangan geotekstil

selebar 4 meter pada kedalaman -1,50 meter memberikan hasil paling optimal.

  Kata Kunci :

Daya dukung pondasi dangkal, analisa teoritis, kontribusi geotekstil, perbandingan nilai faktor

keamanan.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur yang sebesar-besarnya penulis panjatkan pada Bapa, Putra dan Roh Kudus karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan penelitian ini dengan baik dan tepat waktu. Hormat dan syukur juga penulis haturkan

  Penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Ir. Andryan Suhendra, MT. selaku dosen pembimbing terutama atas waktu, bimbingan, bantuan, pinjaman buku-buku dan kesabarannya selama penyusunan laporan penelitian ini.

  Penulis menyadari bahwa begitu banyak bantuan yang diperoleh penulis sejak memulai perencanaan penulisan laporan penelitian sampai akhirnya laporan ini selesai, oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis juga ingin menyampaikan banyak rasa terima kasih kepada:

• Bapak Prof. Dr. Drs. Gerardus Polla, M.App.Sc selaku Rektor Universitas Bina Nusantara.
• Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara.
• Ibu Amelia Makmur, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan Dosen Penguji Ujian Pendadaran juga atas dukungan, kontribusi dan bantuannya.
• Ibu Yuny Ayu Maharani, ST. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
• Ibu Godeliva Juliastuti, Ir., MT. selaku Koordinator Mata Kuliah Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
• Bapak Dr. Ir. Made Suangga, MT. selaku Koordinator Bidang Ilmu Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
• Bapak Martinus Ferry Haryono, ST., MT. selaku Ketua Penguji Ujian Pendadaran.

• Bapak Irpan Hidayat, ST. selaku Kepala Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
• Mbak Eko Sri Wahyuni selaku Administrator Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
• Mbak Eni Kusniawati dan Mbak Fitri selaku Sekretaris Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara.
• Rachmansyah selaku Kepala Asisten Laboratorium Teknik Sipil dan para asisten Laboratorium Teknik Sipil (terutama Arief Tjandianto dan Hardi) atas bantuan yang diberikan dalam penyusunan laporan penelitian ini.
• Papi Bong Tjen Fuk dan Mami Aini Surya Mandala yang telah memberikan segalanya, doa, dukungan, cinta kepada penulis dalam studi maupun dalam penyusunan laporan penelitian ini.
• Soiku Andry Febryan, Cece Desira, Virnellya, dan Merysca untuk dukungan moril yang sangat terasa dan berarti.
• Pastor Bernard Lam, OFMCap. yang telah memberikan doa dan dukungan selama penulisan laporan skripsi ini.
• Kopenk dan keluarga (terutama Tante Joan) atas doa, dukungan dan bantuan sepanjang proses penyusunan laporan skripsi ini. Terima Kasih...
• Teman-teman Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2003 Dita, Frank, Faizal,

  Oesman, Santo, Arya, Panda, Sulunk, Michael, Bayu, Victor, Ase, Hariyanto, Lambertus, Mas Agung, Aryo, dan Zenryo. Sejak briefing POM BiNusian 2007 (Senin, 11 Agustus 2003 – Ruang L2D) sampai selesainya proses kuliah, so this is friends..

• Para senior, rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan pengurus HIMTES atas bantuan moril maupun materiil yang diberikan selama penulisan laporan penelitian ini.
• Hanny Christina dan Robert Sugiarto untuk ilmu yang diberikan dalam membantu proses perampungan laporan penelitian ini.

• Dal, Han, Rin, Vonne, Lie, Nic, Yo. You make me sing, Μερχι..
• Achie, Emy, Mpie Ayu, Wendy, Bombom, Mela, Fail, Maman, Ge dan Arini untuk semua tawa yang mencairkan ketegangan penyusunan laporan penelitian ini.
• Rekan-rekan aktivis UKM dan HMJ, keluarga PARAMABIRA dan KMK terutama para altoers atas dukungan dan doa yang telah diberikan kepada penulis.
• Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan adanya masukan-masukan yang dapat membantu penyempurnaan laporan ini.

  Akhir kata semoga laporan ini dapat dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya dan berguna untuk siapa saja yang membutuhkan Jakarta, September 2007 Penulis

DAFTAR ISI

  Halaman Cover Depan i

  Halaman Cover Dalam ii

  Halaman Persetujuan Hard Cover iii

  ABSTRAK v

  KATA PENGANTAR vi

  DAFTAR ISI ix

  DAFTAR TABEL xii

  DAFTAR GAMBAR xiii

  DAFTAR NOTASI xvi

  Bab 1 PENDAHULUAN

  1

  1.1. Latar Belakang

  1

  1.2. Identifikasi Masalah

  1

  1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  2

  1.4. Lingkup Penelitian

  2

  1.5. Sistematika Penulisan

  4 Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA

  7

  2.1. Daya Dukung Tanah Lempung

  7

  2.1.1. Analisa Prandtl

  8

  2.1.2. Analisa Terzaghi

  9

  2.1.3. Analisa Skempton

  18

  2.1.4. Analisa Meyerhof

  20

  2.1.5. Analisa Brinch Hansen

  24

  2.1.6. Analisa Vesic

  27

  2.2. Pondasi Dangkal

  28

  2.2.1. Pondasi Memanjang

  32

  2.2.2. Pondasi Telapak

  33

  2.3. Geotextile

  4.2.1. Hasil Perhitungan Secara Manual

  3.2. Metodologi Penelitian

  57 Bab 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

  81

  4.1. Hasil Pengumpulan Data

  81

  4.2. Hasil Perhitungan

  85

  86

  3.1.3. Korelasi Antar Parameter

  4.2.2. Hasil Perhitungan Menurut Program Plaxis

  88

  4.3. Pembahasan Hasil 100

  4.3.1. Perbandingan Hasil Perhitungan Secara Manual dengan Hasil Perhitungan Menurut Program Plaxis 100

  4.3.2. Pengaruh Kekuatan Tarik Terhadap Daya Dukung Pondasi Dangkal

  100

  4.3.3. Pengaruh Posisi Geotekstil Terhadap Daya Dukung Pondasi Dangkal

  102

  54

  52

  34

  2.4.4. Penyelesaian Persamaan Elemen Hingga

  2.3.1. Aplikasi Geotekstil Sebagai Lapis Perkuatan

  36

  2.4. Metode Elemen Hingga

  42

  2.4.1. Sistem Koordinat

  44

  2.4.2. Fungsi Bentuk (Shape Function) 44

  47

  3.1.2. Pengujian Tanah di Laboratorium

  2.5. Program Plaxis

  49

  2.5.1. Material Data Geogrid/Geotekstil Dalam Program Plaxis 49

  Bab 3 METODOLOGI 51

  3.1. Teknik Pengumpulan Data

  51

  3.1.1. Penyelidikan Tanah di Lapangan

  51

  4.3.4. Pengaruh Lebar Geotekstil Terhadap Daya Dukung 104

  Pondasi Dangkal

  Bab 5 KESIMPULAN DAN SARAN 106

  5.1. Kesimpulan 106

  5.2. Saran 107

  DAFTAR PUSTAKA 108

  DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1. Faktor Daya Dukung Meyerhof

  23 Tabel 2.2. Faktor Bentuk Pondasi Meyerhof

  24 Tabel 2.4. Faktor Daya Dukung Hansen

  26 Tabel 3.1. Pengujian Tanah Laboratorium Secara Umum

  52 Tabel 3.2. Fase-fase yang akan dihitung dengan program Plaxis

  74 Calculation

Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Secara Manual Berdasarkan Metode

  86 Terzaghi

Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis

  88 Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 30 kN/m

Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis

  92 Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 40 kN/m

Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Pada Program Plaxis

  96 Untuk Geotekstil dengan Kuat Tarik Batas 60 kN/m

  DAFTAR GAMBAR

  31 Gambar 2.9. Lapis Perkuatan dengan Geotekstil Memotong Garis Keruntuhan

Gambar 3.3. Penentuan Nilai E dari Hasil Percobaan TriaksialGambar 3.2. Korelasi antara Parameter c u dan E 55

  46 Gambar 3.1. Korelasi antara Parameter c u , IP dan E 54

  46 Gambar 2.17.(b) Syarat Batas atau Batasan – Benda dengan batasan

  44 Gambar 2.17.(a) Syarat Batas atau Batasan – Benda tanpa batasan

  43 Gambar 2.16. Diskritisasi untuk Batas Tak Teratur

  42 Gambar 2.15. Aplikasi Elemen Segitiga dan Segiempat

  41 Gambar 2.14. Deformasi Jangka Panjang yang Berkelanjutan (Rangkak)

  41 Gambar 2.13. Keruntuhan yang Menyebabkan Rusak/Putusnya Geotekstil

  41 Gambar 2.12. Geotekstil Tertarik Keluar Dari Tanah

  40 Gambar 2.11. Keruntuhan Daya Dukung di Atas Lapisan Geotekstil Pertama

  40 Gambar 2.10.(b) Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil – Percobaan oleh GRI

  36 Gambar 2.10.(a) Hasil Percobaan Laboratorium yang Menunjukkan Kenaikan Daya Dukung Dengan Beberapa Lapis Geotekstil – Percobaan oleh Guido

  30 Gambar 2.8. Keruntuhan Geser Lokal

  Halaman

  22 Gambar 2.7. Keruntuhan Geser Umum

  20 Gambar 2.6. Faktor-faktor Daya Dukung Meyerhof (1963)

  18 Gambar 2.5. Grafik Faktor Daya Dukung N c Menurut Skempton

  Menurut Terzaghi (1943)

  q

  , N

  c

  , N

  γ

  11 Gambar 2.4. Grafik Hubungan φ dan N

  8 Gambar 2.3. Bentuk Keruntuhan Dalam Analisa Daya Dukung

  Tanah Menurut Prandtl (1920)

Gambar 2.1. Bidang Keruntuhan Daya Dukung Pondasi di Permukaan

  56 Gambar 3.4.

  Hubungan antara Indeks Plastisitas dan υ

  69 Gambar 3.16. Menu Penentuan Berat Jenis Air

Gambar 3.25. Bagan Alir Program Plaxis

  78 Gambar 3.24. Output Program Plaxis Berupa Extreme Displacement 78

Gambar 3.23. Nodal Selection Window

  73 Gambar 3.22. Tampilan Program Plaxis Calculation 74

  72 Gambar 3.21. Initial Soil Stresses View

  71 Gambar 3.20. KO-Procedure

Gambar 3.19. Pore Pressure ViewGambar 3.18. Pilihan Water Pressure Generation 71

  69 Gambar 3.17. Tampilan Initial Condition 70

  68 Gambar 3.15. Generated Mesh View

  56 Gambar 3.5. Bagan Alir Penelitian Secara Umum

  67 Gambar 3.14. Menu Setting Geogrid Properties – Geotekstil

  66 Gambar 3.13. Menu Setting Plates Properties - Pondasi

  65 Gambar 3.12.(c) Menu Setting Parameter Soil & Interface – Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model Mohr-Coulomb – Interfaces

  65 Gambar 3.12.(b) Menu Setting Parameter Soil & Interface – Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model Mohr-Coulomb – Parameters

  Gambar 3.12.(a) Menu Setting Parameter Soil & Interface – Tanah Dasar maupun Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model Mohr-Coulomb - General

Gambar 3.11. Menu Material Sets 64

  63 Gambar 3.10. Model yang Telah Diberi Standard Fixities 63

  62 Gambar 3.9. Input Geometri

  59 Gambar 3.6. Menu Create/Open Project 60 Gambar 3.7.(a) Menu General Settings – Project 61 Gambar 3.7.(b) Menu General Seetings - Dimensions 61 Gambar 3.8. Layar Kerja Program Plaxis Versi 8.2.

  79 Gambar 4.1.(a) Pemodelan pada Program Plaxis – untuk Lebar Geotekstil 2

  84 meter Gambar 4.1.(b) Pemodelan pada Program Plaxis– untuk Lebar Geotekstil 4

  84 meter Gambar 4.1.(c) Pemodelan pada Program Plaxis– untuk Lebar Geotekstil 6

  85 Gambar 4.2. Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah 100

  

2

Dasar

  φ = 0°, c = 5 kN/m

Gambar 4.3. Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang

  Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah 101

  2 Dasar φ = 3°, c = 15 kN/m

Gambar 4.4. Grafik Perbandingan FK Untuk Kuat Tarik Geotekstil yang

  Berbeda yang Diaplikasikan Pada Kedalaman -1 m di Tanah 101

  2 Dasar

  φ = 5°, c = 10 kN/m

Gambar 4.5. Grafik Perbandingan FK Untuk Posisi Geotekstil dengan Kuat

  Tarik Batas 40 kN/m yang Berbeda pada Tanah Dasar φ = 3°, 102

  2 c = 15 kN/m

Gambar 4.6. Grafik Perbandingan FK Untuk Posisi Geotekstil dengan Kuat

  Tarik Batas 60 kN/m yang Berbeda Pada Tanah Dasar 103 φ = 1°,

  2 c = 15 kN/m

Gambar 4.7. Grafik Perbandingan FK Untuk Lebar Geotekstil yang

  Berbeda (Kuat Tarik Batas 30 kN/m) Pada Kedalaman -0,75 104 m dari Permukaan Tanah pada Tanah Dasar

  φ = 5°, c = 15

  2

  kN/m

Gambar 4.8. Grafik Perbandingan FK Untuk Lebar Geotekstil yang

  Berbeda (Kuat Tarik Batas 40 kN/m) Pada Kedalaman -1,25 105 m dari Permukaan Tanah pada Tanah Dasar φ = 2°, c = 10

  2

  kN/m

DAFTAR NOTASI

  [B] = Matriks regangan [C] = Matriks konstitutif (properti material) [N] = Fungsi bentuk {X}, {Y} = Koordinat global x-y dari titik nodal { Vektor regangan

  ε} =

  A = Luas pondasi B = Lebar atau diameter pondasi (m) B’ = Lebar efektif pondasi (m)

  b c , b q , b γ = Faktor-faktor kemiringan dasar

  

2

c = Kohesi tanah (kN/m ) c a = Adhesi (antara geotekstil dengan tanah) c , = Parameter kuat geser yang tereduksi r φ r

  2 c u = Kohesi tak terdrainase (kN/m ) d , d , d = Faktor kedalaman pondasi c q γ

  

D f = Kedalaman pondasi yang tertanam di dalam tanah (m)

  E = Modulus Young = Sudut geser dalam tanah ( °)

  φ g c , g q , g γ = Faktor-faktor kemiringan permukaan

  i c , i q , i = Faktor kemiringan beban γ

  K pc = Koefisien tekanan tanah pasif akibat kohesi tanah

K = Koefisien tekanan tanah pasif akibat beban terbagi rata

pq

  K p γ

  2

  τ = Tahanan geser tanah υ =

  = Tegangan horisontal pada kedalaman z dan sudut θ

  = Faktor bentuk pondasi σ h

  s c , s q , s γ

  = Tegangan efektif normal pada bidang geser

  = Tegangan normal tanah σ ’n

  σ

  )

  2

  Q u = Beban vertikal ultimit, dapat miring dan eksentris (kN) q un = Daya dukung ultimit neto (kN/m

  )

  q u = Daya dukung ultimit (kN/m

  = Koefisien tekanan tanah pasif akibat berat tanah

  θ = Sudut vertikal dari bawah tekanan permukaan P

  P u = Beban ultimit

  = Tahanan tanah pasif akibat berat tanah

  P p = Tekanan pasif total yang bekerja pada bagian AD dan BD P pc = Tahanan tanah pasif dari komponen kohesi c

P pq = Tahanan tanah pasif akibat beban terbagi rata di atas dasar pondasi

P p γ

  )

  2

  P = Gaya vertikal yang terjadi _o p = γ. _f D = Tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m

  = Faktor daya dukung tanah akibat berat tanah

  N q = Faktor daya dukung tanah akibat beban terbagi rata N γ

  = Faktor daya dukung tanah akibat kohesi tanah

  L = Panjang pondasi (m) L’ = Panjang efektif pondasi (m) N c

  Poisson ratio

  W = Berat baji tanah ABD per satuan panjang = β γ tan

  = Sudut antara bidang BD dan BA

  = Sudut gesek (antara geotekstil dengan tanah)

  δ

  )

  3

  = Berat volume tanah (kN/m

  γ

  β

  4

  − ° = 180

  = Sudut antara bidang DB dan BF φ

  α

  σ h dihitung

  z = Kedalaman di bawah permukaan dimana

  1 ² B

  Msf ∑ = Nilai parameter kuat geser tanah pada setiap tahapan analisis