KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTING SEBAGAI METODE ...

KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTING SEBAGAIMETODE PERKUATAN TANAH LEMPUNG KEPASIRAN

CHARACTERISTIC OF GROUTED SAND COLUMN AS

A METHOD FOR SANDY CLAY SOIL STRENGTHEN

NOOR DHANI

PROGRAM PASCASARJANAPROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2013

KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTING SEBAGAI METODEPERKUATAN TANAH LEMPUNG KEPASIRAN

Tesis

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Magister Teknik

Program Studi

Teknik Sipil

Disusun dan Diajukan Oleh

NOOR DHANI

Kepada

PROGRAM PASCA SARJANAUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2013

TESIS

KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTINGSEBAGAI METODE PERKUATANTANAH LEMPUNG KEPASIRAN

Disusun dan diajukan oleh

NOOR DHANI

Nomor Pokok P2305211402

telah dipertahankan di depan Panitia Ujian Tesis

pada tanggal 01 Agustus 2013

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Menyetujui

Komisi Penasihat,

Prof. Dr. Ir. Lawalenna S, MS., M.Eng. Ir. Achmad Bakri Muhiddin, M.Sc., Ph.D.Ketua Anggota

Ketua Program StudiTeknik Sipil,

Dr. Rudy Djamaluddin, ST., M.Eng

Direktur Program PascasarjanaUniversitas Hasanuddin.

Prof. Dr. Ir. Mursalim, M.Sc

iv

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Noor Dhani

Nomor mahasiswa : P230 5211 402

Program studi : Teknik Sipil

Konsentrasi : Geoteknik

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini

benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan

pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila di kemudian

hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan tesis

ini hasil karya orang lain, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan

tersebut.

Makassar, 08 Agustus 2013Yang menyatakan,

Noor Dhani

v

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu Wata’ala

dengan selesainya tesis ini.

Gagasan yang melatari tajuk permasalahan ini timbul dari hasil

pengamatan kejadian kerusakan tanah dasar perencanaan konstruksi

bangunan disebabkan oleh kurangnya daya dukung dari tanah dasar

sehingga penulis melakukan penelitian di laboratorium mekanika tanah

untuk menganalisis pengaruh kolom pasir grouting, diharapkan hasil

penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi peneliti selanjutnya serta

merupakan sumbangsi pemikiran perkembangan teknologi perkuatan

tanah.

Banyak kendala yang di hadapi oleh penulis dalam rangka

penyusunan tesis ini, berkat bantuan berbagai pihak maka tesis ini dapat

selesai. Dalam kesempatan ini penulis dengan tulus menyampaikan

terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Lawalenna

Samang, MS., M.Eng. sebagai Ketua Komisi Penasihat dan Bapak Ir.

Achmad Bakri Muhiddin, M.Sc., Ph.D. sebagai Anggota Komisi Penasihat

atas bantuan dan bimbingan yang telah diberikan mulai dari

pengembangan minat terhadap permasalahan penelitian ini, pelaksanaan

penelitian sampai dengan penulisan tesis ini. Terima kasih juga penulis

sampaikan kepada Bapak Laode Muhammad Arsal, S.Sos., M.Si. selaku

Rektor Universitas Dayanu Ikhsanuddin atas bantuan, perhatian dan

vi

dorongannya. Rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana Program Studi

Teknik Sipil Konsentrasi Geoteknik angkatan 2011. Rekan-rekan

mahasiswa Pascasarjana Program Studi Teknik Mesin angkatan 2011 dan

2012 yang telah banyak membantu dalam proses penelitian. Ucapan

terimakasih secara khusus penulis sampaikan kepada orang tua tercinta,

saudara-saudara penulis atas doa dan dorongan moril yang telah

diberikan. Ucapan terimakasihku yang tak terhingga untuk istriku tercinta

Wa Nurnia, SE. dan anak-anakku Alfi Thojonk Kofeilino dan Irfi Auwwalil

Nur atas segala kesabarannya.

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan,

oleh karena itu sangat diharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun demi kesempurnaan tesis ini. Semoga tesis ini dapat

bermanfaat dan digunakan untuk pengembangan wawasan serta

peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua termasuk penelitian lebih

lanjut.

Makassar, 08 Agustus 2013

Noor Dhani

Nama Penulis : Noor Dhani

KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTING SEBAGAI METODEPERKUATAN TANAH LEMPUNG KEPASIRAN

NOOR DHANI. Karakteristik Kolom Pasir Grouting Sebagai Metode Perkuatan TanahLempung Kepasiran (dibimbing oleh H. Lawalenna Samang dan Achmad BakriMuhiddin)

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menguji karakteristik sifat fisik dan mekanis tanahlempung kepasiran, tanah pasir dan sifat mekanis kolom pasir grouting dan mengetahuibesarnya kapasitas dukung yang terjadi pada kolom pasir grouting akibat pengaruh tanahlempung kepasiran disekitarnya serta mengevaluasi pola deformasi sistem pondasi kolompasir grouting terhadap kekuatan daya dukung tanah lempung kepasiran.

Pengujian karakteristik tanah, pasir dan kolom pasir grouting menggunakan standarSNI dan ASTM. Metode experimental pengembangan pengujian dilakukan dalam mengujirancangan model perkuatan dalam bak selinder fiberglass uji dengan ukuran 60x60x50 cm.Dirancang sebuah model perkuatan tanah dasar dengan jarak variasi kedalaman kolom pasirgrouting 20, 30 dan 40 cm yang mendukung tanah dasar dan diuji dengan pelat pembebanansebagai beban merata. Untuk menginvestigasi efektifitas dari kolom pasir grouting yangdapat mereduksi penurunan tanah digunakan Metode Elemen Hingga.

Dari hasil pengujian yang dilakukan, pola penurunan tanah dasar yang terjadi denganadanya perkuatan kolom pasir grouting dapat mereduksi penurunan yang terjadi akibat adanyapembebanan dan terjadinya peningkatan daya dukung seiring dengan penambahan kedalamanperkuatan kolom pasir grouting. Efektifitas dari penggunaan perkuatan kolom pasir groutingbaik untuk digunakan, dimana semakin dalam perkuatan kolom pasir grouting yangdigunakan untuk mendukung tanah dasar, semakin besar penurunan yang dapat direduksi danpeningkatan daya dukung tanah semakin besar. Dari hasil validasi model laboratorium dananalisa numerik dimana dibandingkan pengujian laboratorium dan analisa PLAXIS 2D dan3D, perkuatan kolom pasir grouting sebagai perkuatan pada tanah dasar dengan penggunaanmodel kolom dengan kedalaman yang bervariasi menghasilkan garis yang membentuk sudut45 derajat tidak terjadi penyimpangan yang besar.

Kata kunci : Kolom pasir grouting, pasir-semen, penurunan, uji plat pembebanan.

Writer : Noor Dhani

CHARACTERISTIC OF GROUTED SAND - COLUMNTO STRENGTHEN SANDY CLAY SOIL

(Preceptor : H. Lawalenna Samang and Achmad Bakri Muhiddin)

ABSTRACT

This study aims to examine the characteristics of the physical and mechanicalproperties, know the size and carrying capacity, evaluate the deformation patterns of groutedsand column foundation system.

Testing using SNI and ASTM standards. Experimental testing methods designed testcylinder models retrofitting tub dimensions 60x60x50 cm. Designed a model of soilreinforcement on the basis of variations in the depth of the grouted sand column 20, 30, 40 cmsoil which supports basic and tested with the loading plate. To investigate the effectiveness ofgrouted sand column fields to reduce soil degradation used the Finite Element Method.

From the results of tests performed, the pattern of decline that occurs with the basicsoil reinforcement grouted sand column can reduce the decline due to the increased loadingand carrying capacity with the addition of depth along the reinforcement grouted sandcolumn. Strengthening the effectiveness of the use of grouted sand column to good use, wherethe retrofitting of insulation in grouted sand column used to support the basic soil, the greaterthe reduction that can be reduced and increase the carrying capacity of the land. Validation ofthe results of laboratory models and numerical analysis which compared PLAXIS 2D and 3Dlaboratory testing and analysis, grouted sand column reinforcement as reinforcement in sandsubgrade with the use of the model into a column with varying yield results that are not muchdifferent.

Keywords : Grouted sand column, sand-cement, reduction, plate loading test.

KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTINGSEBAGAI METODE PERKUATAN TANAH LEMPUNG KEPASIRAN

CHARACTERISTIC OF GROUTED SAND - COLUMNTO STRENGTHEN SANDY CLAY SOIL

Noor Dhani1), Lawalenna Samang2), Achmad Bakri Muhiddin2)

1)Mahasiswa Pascasarjana, Program Studi Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin Makassar2)Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin Makassar

ABSTRAK

Tanah memiliki sifat dasar, seperti penyebaran ukuran butiran, kemampuan mengalirkan air, sifat pemampatanbila dibebani (compressibility), kekuatan geser, kapasitas daya dukung, serta sebagai inovasi dalam mereduksideformasi tanah dan penurunan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji karakteristik sifat fisik dan mekanis,mengetahui besarnya kapasitas dukung serta, mengevaluasi pola deformasi sistem pondasi kolom pasir grouting.Pengujian menggunakan standar SNI dan ASTM. Metode experimental dirancang model perkuatan bak ujiselinder dimensi 60x60x50 cm. Dirancang sebuah model perkuatan tanah dasar dengan variasi kedalamankolom pasir grouting 20, 30, 40 cm yang mendukung tanah dasar dan diuji dengan pelat pembebanan. Untukmenginvestigasi efektifitas kolom pasir grouting yang dapat mereduksi penurunan tanah digunakan MetodeElemen Hingga.

Untuk menginvestigasi efektifitas dari kolom pasir grouting yang dapat mereduksi penurunan tanah digunakanMetode Elemen Hingga. Hasil dari pengujian pada model fisik skala labolatorium menunjukkan bahwaperkuatan kolom pasir grouting sangat efektif dalam mendukung tanah dasar yang berada diatas sampel tanah.Selama pengujian pembebanan, tanah dasar hanya mengalami deformasi yang sangat kecil. Sementara kolompasir grouting memberikan dukungan yang cukup signifikan dalam mendukung menahan beban vertical akibatbeban yang diberikan selama pengujian.

Kata kunci : Kolom pasir grouting, pasir-semen, penurunan, uji plat pembebanan.

ABSTRACT

Basic soil properties, such as grain size distribution, water flow capacity, compression properties when loaded(compressibility), shear strength, bearing capacity, as well as innovation in reducing soil deformation anddecline. This study aims to examine the characteristics of the physical and mechanical properties, know the sizeand carrying capacity, evaluate the deformation patterns of grouted sand column foundation system. Testingusing SNI and ASTM standards. Experimental testing methods designed test cylinder models retrofitting tubdimensions 60x60x50 cm. Designed a model of soil reinforcement on the basis of variations in the depth of thegrouted sand column 20, 30, 40 cm soil which supports basic and tested with the loading plate. To investigatethe effectiveness of grouted sand column fields to reduce soil degradation used the Finite Element Method.

To investigate the effectiveness of grouted sand column which can constantly reduce soil degradation used theFinite Element Method. Results of tests on laboratory scale physical model shows that retrofitting insulationgrouted sand column being very effective in supporting the subgrade which is above the soil sample. Duringload testing, subgrade deforms only very small. While the grouted sand column consistently provide significantsupport in favor of vertical load bearing due to load given during the test.

Keywords : Grouted sand column, sand-cement, reduction, plate loading test.

ix

DAFTAR ISI

halaman

PRAKATA

ABSTRAK

ABSTRACT

DAFTAR ISI

v

vii

viii

ix

DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR

xii

xv

DAFTAR PERSAMAAN xxiv

BAB I PENDAHULUAN 1

A. Latar Belakang 1

B. Rumusan Masalah 3

C. Tujuan Penelitian 3

D. Manfaat Penelitian 4

E. Batasan Masalah 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

A. Tinjauan Umum 6

B. Karakteristik dan Komposis Tanah

C. Daya Dukung Tanah Lempung

7

14

D. Daya Dukung Tanah Pasir

E. Portland Composite Cement (PCC)

21

24

x

F. Kolom Semen-Pasir (Soil-Cement Columns)

G. Perbaikan Tanah Dengan Metode Grouting

25

27

H. Matriks Penelitian Terdahulu

I. Kerangka Konsep Penelitian

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

32

43

44

A. Lokasi dan Waktu Pelaksanaan 44

B. Kerangka Alir Penelitian 45

C. Rancangan Sampling dan Data Penelitian

1. Persiapan material dasar

2. Persiapan bahan dan alat

3. Pelaksanaan penelitian

48

48

48

53

D. Analisa Data dan Validasi Numerik

1. Data input plaxis 2D V8.2

2. Perhitungan validasi numerik

62

62

76

E. Definisi Operasional Variabel

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Tanah Lempung Kepasiran

1. Sifat karakteristik tanah lempung kepasiran

2. Sifat mekanis tanah lempung kepasiran

3. Klasifikasi Tanah

B. Karakteristik Tanah Pasir Uji Model Kolom Pasir

1. Sifat karakteristik tanah pasir

2. Sifat mekanis tanah pasir

82

85

85

86

88

90

91

92

94

xi

C. Hasil Uji Model Laboratorium Perkuatan Tanah DasarTipe Kolom Pasir Grouting

1. Pola deformasi pembebanan dan penurunan hasilpengujian laboratorium

2. Pola pembebanan dan deformasi tanah dasarpengujian laboratorium

D. Hasil Uji Model Analisa Numerik Plaxis Perkuatan TanahDasar Tipe Kolom Pasir Grouting

1. Pola deformasi pembebanan dan penurunan hasilanalisa numerik plaxis

E. Diagram Arah Gaya Tanah Dasar Hasil Analisa NumerikPlaxis

1. Pola deformasi analisa numerik plaxis tanah dasartanpa perkuatan kolom pasir grouting

2. Pola deformasi analisa numerik plaxis tanah dasardengan perkuatan kolom pasir groutingkedalaman 20 cm



F. Validasi Hasil Dengan Kurve Penurunan AnalisaNumerik Plaxis dan Penurunan Uji ModelLaboratorium

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

B. Saran

DAFTAR PUSTAKA

97

97

102

114

114

122

122

126

131

137

145

149

149

151

152

xv

DAFTAR GAMBAR

nomor halaman

1

2

3

Peta penyebaran tanah lunak di indonesia

Tanah lempung kepasiran

Diagram fase tanah

6

9

9

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Batas – batas konsistensi tanah

Model pondasi

Grafik hubungan antara beban dan penurunan

Keruntuhan geser menyeluruh dari tanah dibawahpondasi

Keruntuhan setempat menyeluruh dari tanah dibawahpondasi

Penurunan konsolidasi

Pembebanan pondasi dan bentuk bidang geser

Portland composite cement

Sketsa kolom pasir semen

Grouting dari bawah ke atas

Grouting dari atas ke bawah

Kerangka konsep penelitian

Kerangka alir penelitian

Sketsa tampak model pengujian kolom pasir grouting

Tampak model pengujian tanpa perkuatan plat bearing L= 10 cm kolom pasir grouting

Sketsa tampak model pengujian tanpa perkuatan platbearing L = 20 cm kolom pasir grouting

12

18

18

19

19

20

24

25

27

29

31

43

47

57

57

58

xvi

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

Sketsa tampak model pengujian dengan perkuatan platbearing L = 10 cm kolom pasir groutingkedalaman 20 cm






Menu open program plaxis

Menu general settings program plaxis

Menu general settings pada dimensi satuan

Penggambaran area garis geometri

Menu beban untuk menerapkan kondisi batas standar

Menu plate sebagai pada menu geometri

Lembar-tab general dari jendela kumpulan data tanahdan antar muka

Perubahan warna klaster setelah data material di Dragke dalam klaster

Menu generate mesh deformasi

Menu ko-procedure generate initial stresses

58

59

59

60

60

63

63

64

64

66

67

67

70

71

72

74

xvii

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

Menu modus konfigurasi geometri update initial soilstresses

Jendela perhitungan dengan lembar-tab general

Jendela perhitungan dengan lembar-tab general

Jendela pengaktifan beban pada tahapan calculation

Jendela pemilihan titik untuk kurva

Jendela informasi perhitungan

Jaringan elemen terdeformasi

Jaringan elemen terdeformasi dalam mode arrows

Jaringan elemen terdeformasi dalam mode shadings

Contoh out put gambar kolom perkuatan tanah padapondasi menggunakan program plaxis 3D

Grafik analisa butiran tanah

Grafik hubungan kadar air dan berat isi kering tanah asli

Grafik kuat tekan bebas sampel tanah

Pola retak sampel tanah yang terjadi setelah di uji

Grafik geser langsung sampel tanah

Grafik analisa butiran pasir

Grafik hubungan kadar air dan berat isi kering pasir

Grafik kuat tekan bebas kolom pasir grouting

Pola retak kolom pasir grouting yang terjadi setelah di uji

Grafik geser langsung kolom pasir grouting

Foto pengujian sampel

Foto pengujian sampel material kolom pasir grouting

75

76

78

79

80

80

81

81

81

84

87

88

89

89

90

94

95

95

96

97

98

98

xviii

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

Foto pengujian tanah dasar perkuatan kolom pasirgrouting (a) kedalaman 20 cm, (b) kedalaman 30cm dan (c) kedalaman 40 cm

Grafik hasil uji model laboratorium hubungan beban vspenurunan dengan plat bearing diameter 10 cm

Grafik hasil uji model laboratorium hubungan beban vspenurunan dengan plat bearing diameter 20 cm

Foto keruntuhan akibat pembebanan

Grafik hasil uji model hubungan jarak vs deformasisampel tanah tanpa perkuatan dengan platbearing diameter 10 cm

Grafik hasil uji model hubungan jarak vs deformasisampel tanah tanpa perkuatan dengan platbearing diameter 20 cm

Grafik hasil uji model hubungan jarak vs deformasi tanahdasar dengan perkuatan pada kedalaman 20 cmdengan plat bearing dimeter 10 cm






Gambar geometrik plaxis 2D (a). tanah dasar tanpaperkuatan plat bearing diameter 10 cm, (b).

99

100

100

102

103

104

106

107

109

110

112

113

116

xix

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

tanah dasar tanpa perkuatan plat bearingdiameter 20 cm, (c). dengan perkuatankedalaman 40 cm - plat bearing diameter 10 cm,& (d). dengan perkuatan kedalaman 40 cm - platbearing diameter 20 cm

Gambar geometrik plaxis 3D (a). model tanah dasartanpa perkuatan plat bearing diameter 10 cm,(b). dengan perkuatan kedalaman 40 cm - platbearing diameter 10 cm.

Diagram pola deformasi tanah dasar (a). pola deformasitanpa perkuatan (plaxis 2D), (b). pola deformasidengan perkuatan (plaxis 2D) (c). poladeformasi plaxis 3D, & (d). pola deformasi plaxis3D dalam mode potongan (cross section).

Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubunganbeban vs penurunan tanpa perkuatan – platbearing diameter 10 cm

Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubunganbeban vs penurunan tanpa perkuatan – platbearing diameter 20 cm

Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubunganbeban vs penurunan, dengan perkuatankedalaman 20 cm – plat bearing diameter 10 cm





Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubungan

116

117

118

119

119

119

120

120

120

121

xx

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

beban vs penurunan, dengan perkuatankedalaman 40 cm – plat bearing diameter 20 cm

Diagram arah gaya arrows deformasi total tanah dasartanpa perkuatan – plat bearing diameter 10 cm(plaxis 2D)

Diagram Arah Gaya Shadings Deformasi Total TanahDasar Tanpa Perkuatan – Plat Bearing Diameter10 Cm (Plaxis 2D)


Diagram arah gaya shadings deformasi total tanah dasartanpa perkuatan – plat bearing diameter 10 cm(plaxis 3D)





Diagram arah gaya arrows deformasi total tanahdasar dengan perkuatan kolom pasir groutingkedalaman 20 cm – plat bearing diameter 10 cm(plaxis 2D)

Diagram arah gaya shadings deformasi total tanahdasar dengan perkuatan kolom pasir groutingkedalaman 20 cm – plat bearing diameter 10 cm(plaxis 2D)

Diagram arah gaya arrows deformasi total tanah

123

123

123

124

125

125

125

126

127

128

128

xxi

92

93

94

95

96

97

98

99

dasar dengan perkuatan kolom pasir groutingkedalaman 20 cm – plat bearing diameter 10 cm(plaxis 3D)

Gambar (a) diagram arah gaya shadings deformasi totaltanah dasar (b) cross section shadingsdeformasi total tanah dasar dengan perkuatankolom pasir grouting kedalaman 20 cm – platbearing diameter 10 cm (plaxis 3D)








128

130

130

130

131

133

133

134

xxii

100

101

102

103

104

105

106

107

108









Gambar (a) diagram arah gaya shadings deformasi totaltanah dasar (b) cross section shadingsdeformasi total tanah dasar dengan perkuatankolom pasir grouting kedalaman 40 cm – plat

134

136

136

136

137

139

139

140

140

xxiii

109

110

111

112

113

114

115

116

bearing diameter 10 cm (plaxis 3D)





Grafirk hubungan penurunan hasil uji laboratorium vspenurunan hasil analisa numerik plaxis tanpaperkuatan

Grafirk hubungan penurunan hasil uji laboratorium vspenurunan hasil analisa numerik plaxis denganperkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20cm



142

142

142

143

146

146

147

147

xii

DAFTAR TABEL

nomor

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Hubungan nilai indeks plastisitas dengan jenis tanahmenurut Atterberg

Nilai perkiraan modulus elastisitas tanah

Hubungan antara jenis tanah dan poisson’s ratio

Perbandingan bahan utama semen

Hasil penelitian tentang kolom pasir grouting

Rencana schedulle pelaksanaan penelitian

Daftar alat-alat dan gambar pengujian

Sampel pengujian untuk kolom pasir grouting

Input parameter tanah kolom pasir grouting

Rekapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanahasli

Rekapitulasi Hasil Pemeriksaan Karakteristik Pasir

Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasartanpa perkuatan hasil uji laboratorium platbearing diameter 10 cm.

Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasartanpa perkuatan hasil uji laboratorium platbearing diameter 20 cm.

Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasardengan perkuatan pada kedalaman 20 cmhasil uji laboratorium plat bearing diameter10 cm.

Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasardengan perkuatan pada kedalaman 20 cmhasil uji laboratorium plat bearing diameter

halaman

12

13

14

24

37

45

49

61

69

85

91

103

104

105

106

xiii

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

20 cm.





Input parameter tanah kolom pasir grouting

Input parameter material loading plate

Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxisuntuk tanah dasar tanpa perkuatan – platbearing diameter 10 cm.

Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxisuntuk tanah dasar tanpa perkuatan – platbearing diameter 20 cm.

Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxisuntuk tanah dasar dengan perkuatankedalaman 20 cm – plat bearing diameter 10cm.


Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxisuntuk tanah dasar dengan perkuatan

108

109

111

112

114

115

122

124

127

129

132

xiv

27

28

29

30

kedalaman 30 cm – plat bearing diameter 10cm.




Hubungan beban ultimit vs penurunan hasil ujilaboratorium dan hasil analisa numerik plaxis

135

138

141

145

xxiv

DAFTAR PERSAMAAN

nomor halaman

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Hubungan volume – berat tanah

Berat total tanah

Angka pori/void ratio (e)

Porositas (n)

Derajat kejenuhan (s)

Hubungan antara angka pori dan porositas (e)

Hubungan antara angka pori dan porositas (n)

Kadar air (w)

Berat volume ()

Spesific grafity (Gs)

Indeks Plastisitas (PI)

Kapasitas dukung ultimit

10

10

10

10

10

11

11

11

11

11

12

23

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tanah adalah pondasi pendu-kung suatu bangunan, atau bahan

kon-struksi dari bangunan itu sendiri seperti halnya pada bendungan, dan

juga sebagai sumber penyebab gaya luar pada bangunan, seperti dinding

penahan tanah. Tanah berperan pada setiap pekerjaan teknik sipil dalam

mempelajari sifat dasarnya, seperti asal usulnya, penyebaran ukuran

butiran, kemampuan mengalirkan air, sifat pemampatan (compressibility),

kekuatan geser, dan kapasitas daya dukung terhadap beban.

Secara umum permasalahan pada konstruksi di atas tanah lunak,

terjadinya geseran (shearing). Mekanisme hilangnya keseimbangan terjadi

pada tanah dengan daya dukung rendah, diakibatkan dari beban berat

tanah itu sendiri. Permasalahan lain biasanya berupa tolakan ke atas

(uplift) yang banyak terjadi pada lapisan lempung (clay) dan lanau (silt)

akibat perbedaan tekanan air, juga dapat mengakibatkan terjadinya

penurunan permukaan (settlement).

Pertambahan daya dukung tanah dapat dicapai dengan mengubah

sifat-sifat tanah dari sudut geser tanah (φ), kohesi (c) dan berat satuannya

(). Penurunan dapat direduksi dengan menambahkan kerapatan rongga

dari pemampatan partikel tanah. Perancangan suatu pondasi harus

2

mempertimbangkan adanya keruntuhan geser dan penurunan yang

berlebihan. maka perlu dipenuhi dua kriteria dalam perkuatan daya

dukung tanah, yaitu kriteria stabilitas dan penurunan.

Salah satu metode perkuatan tanah lunak dilakukan dengan cara

grouting yang merupakan bagian pekerjaan konstruksi, yakni sebagai

salah satu cara dalam perbaikan pondasi (foundation-treatmen). Grouting

adalah proses, dimana suatu cairan campuran semen dan air diinjeksikan

dengan tekanan kedalam rongga, pori, rekahan dan retakan batuan yang

selanjutnya cairan tersebut dalam waktu tertentu menjadi padat secara

fisika maupun kimiawi.

Pada naskah ini disajikan hasil kajian laboratorium tentang

pengaruh penggunaan kolom pasir grouting terhadap kekuatan daya

dukung tanah lempung kepasiran dan hasil validasi data akan dihitung

dengan analisa numerik menggunakan Program Plaxis. Dimana kolom

pasir adalah suatu model kolom yang terbuat dari campuran air semen

yang terjadi pengikatan pada butiran pasir disekitar area grouting.

Atas dasar pertimbangan teori yang akan dilakukan penelitian

dilaboratorium maka peneliti mengambil tema karakteristik kolom pasir

grouting sebagai metode perkuatan tanah lempung kepasiran.

3

B. Rumusan Masalah

Masalah yang dikaji dalam penelitian ini dijabarkan dalam rumusan

masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana karakteristik fisik dan mekanis tanah lempung

kepasiran, tanah pasir dan sifat mekanis kolom pasir grouting

terhadap variasi kedalaman kolom pasir grouting dan plat

bearing.

2. Bagaimana kapasitas dukung kolom pasir grouting pada tanah

lempung kepasiran.

3. Bagaimana pola deformasi sistem pondasi kolom pasir grouting

terhadap kekuatan daya dukung tanah lempung kepasiran.

C. Tujuan Penelitian

Terkait dengan masalah yang telah dirumuskan sebelumnya, maka

tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Menguji karakteristik dari sifat fisik dan mekanis tanah lempung

kepasiran, tanah pasir dan sifat mekanis kolom pasir grouting.

2. Mengetahui besarnya kapasitas dukung kolom pasir grouting

yang terjadi pada tanah lempung kepasiran.

3. Mengevaluasi pola deformasi sistem pondasi kolom pasir

grouting terhadap kekuatan daya dukung tanah lempung

kepasiran.

4

D. Manfaat Penelitian

Manfaat dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Dari hasil penelitian dapat diperoleh gambaran tentang kolom

pasir grouting pada tanah lempung kepasiran sebagai salah satu

metode perbaikan daya dukung tanah.

2. Sebagai referensi bagi para peneliti dalam melakukan metode

perbaikan tanah pada jenis tanah lempung kepasiran terhadap

kolom pasir grouting.

E. Batasan Masalah

Agar penelitian dapat berjalan efektif dan mencapai sasaran yang

diinginkan maka penelitian dibatasi pada :

1. Pada penelitian ini digunakan material jenis tanah lempung

kepasiran.

2. Menggunakan bahan material pengikat semen PCC (portland

compossite cement) untuk kolom pasir grouting.

3. Metode test yang dipergunakan adalah berdasarkan metode

ASTM dan SNI.

4. Menganalisis pola deformasi vertikal dengan tekanan kapasitas

20 ton pada kolom pasir grouting terhadap tanah lempung

kepasiran.

5. Metode prapembebanan (preloading), untuk melihat besaran

kekuatan dan daya dukung tanah serta sifat pemampatannya,

5

dalam penurunan/keruntuhan yang terkendali pada umur 21 (dua

puluh satu) hari terhadap variasi kedalaman kolom pasir grouting

dan variasi plat bearing, dengan perbandingan Water Cement

Rasio/Faktor Air Semen (WCR) = 1,0 : 1.

a. Variasi Kedalaman Kolom Pasir Grouting :

(1) Kedalaman H1 = 20 cm



b. Variasi Plat Bearing :

(1) Plat Bearing T = 1,2 cm dengan D = 10 cm.

(2) Plat Bearing T = 1,2 cm dengan D = 20 cm.

6. Hasil validasi data dihitung dengan analisa numerik

menggunakan program plaxis, yang merupakan program elemen

hingga dalam menganalisa masalah geoteknik dalam

perencanaan sipil.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Tinjauan Umum

Sebagian besar deposit tanah di Indonesia merupakan tanah lunak.

Tanah jenis ini umumnya ditemui di wilayah Sumatera, Kalimantan, dan

Irian Jaya, ketebalannya mencapai lebih dari 30 m. Selain wilayah yang

telah disebutkan di atas, tanah lunak juga tersebar di kawasan Indonesia

lainnya walaupun dalam jumlah yang relatif lebih sedikit.

Gambar 1. Peta penyebaran tanah lunak di indonesia (Sumber : Panduangeoteknik 1, departemen pemukiman dan prasarana wilayah).

Tanah lunak merupakan tanah yang berkarakteristik buruk. Hal

ini karena tanah lunak memiliki sifat kompresibilitas yang tinggi. Faktor

yang menyebabkan tingginya tingkat kompresibilitas pada tanah lunak

adalah karena tanah lunak memiliki angka pori yang tinggi dan memiliki

7

kadar air yang tinggi sehingga menyebabkan tanah lunak memiliki daya

dukung yang sangat rendah dan memiliki masalah deformasi.

B. Karakteristik dan Komposisi Tanah

1. Karakterstik tanah lempung

Lempung didefinisikan sebagai susunan partikel yang ukurannya

kurang dari 0.002 mm (Das, 1995). Menurut Hardiyatmo (2010), sifat-sifat

yang ada pada tanah lempung adalah ukuran butiran-butiran halusnya

>0,002 mm, permeabilitas rendah, kenaikan air kapiler yang tinggi, bersifat

sangat kohesif, kadar kembang susut yang tinggi dan proses konsolidasi

lambat. Jenis tanah lempung kepasiran dapat dilihat pada Gambar 2.

Dalam mempelajari lempung maka perlu dibedakan istilah :

a. Penggunaan istilah ukuran lempung,

b. Penggunaan istilah mineral lempung.

Mineral utama pembentuk tanah lempung adalah Montmorilonite,

Illite, dan Kaolinite. Ketiga mineral tersebut membentuk kristal Hidro

Aluminium Silikat (Al2O3n Si O2 kH2O), ketiga mineral tersebut mempunyai

sifat dan struktur dalam yang berbeda satu dengan lainnya, yaitu :

a. Mineral Montmorilonite, mempunyai sifat pengembangan yang

sangat tinggi, sehingga tanah lempung yang mengandung

mineral ini akan mempunyai potensi pengembangan yang

sangat tinggi.

8

b. Mineral Illite, mineral ini mempunyai sifat pengembangan yang

sedang sampai tinggi, sehingga material lempung yang

mengandung mineral ini mempunyai sifat pengembangan yang

medium.

c. Mineral Kaolinite, mempunyai ukuran partikel yang lebih besar

dan mempunyai sifat pengembangan yang lebih kecil.

2. Karakteristik tanah pasir

Definisi pasir menurut Wesley (1977), merupakan agregat yang

butirannya hampir selalu terdiri dari satu macam zat mineral, terutama

kwarza. Pasir sering kali di kenal sebagai tanah tidak kohesif dan berbutir

kasar. Pasir memiliki batas ukuran butiran antara 0.06 mm sampai 2 mm.

Menurut Bouwles (1983), pasir merupakan partikel tambang yang

lebih kecil dari kerikil dengan ukuran butir antara 0.05 mm sampai 0.074

mm. pasir adalah bahan yang tak berkohesi, tetapi jika pasir, tersebut

lembab maka tegangan permukaan memberikan kohesi yang nyata, yang

akan menghilang bila bahan mengering.

ASTM menyebutkan bahwa pasir merupakan agregat tak berkohesi

yang tersusun dari fragma-fragma dengan bentuk sub-rounded, rounded,

sub-angular, angular, dengan partikel berukuran 0.075 mm samapi 2 mm.

Menurut Terzaghi (1987), pasir merupakan agregat tak berkohesi yang

tersusun dari fragmen dengan bentuk angular dan sub-angular, berasal

dari batuan dengan ukuran partikel dibawah 1/8 inchi.

9

Gambar 2. Tanah lempung kepasiran.

3. Komposisi tanah

Tanah menurut Braja M. Das (1995), didefinisikan sebagai material

yang terdiri dari agregat mineral padat yang tidak satu sama lain dan dari

bahan-bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas

yang mengisi ruang kosong di antara partikel padat tersebut. Tanah terdiri

dari tiga fase elemen yaitu: butiran padat (solid), air dan udara, seperti

terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Diagram fase tanah.

10

Hubungan volume – berat := + = + + (1)Dimana ∶Vs = Volume butiran padat Vv = Volume poriVw = Volume air dalam pori Va = Volume udara dalam poriApabila udara dianggap tidak memiliki berat, maka berat total dari contoh

tanah dapat dirumuskan sebagai berikut := + (2)Dimana ∶Ws = Berat butiran padat Ww = Berat airHubungan dipakai untuk suatu elemen tanah adalah angka pori (void

ratio), porositas (porosity), dan derajat kejenuhan (degree of saturation).

a. Angka pori/void ratio (e), didefinisikan sebagai perbandingan antara

volume pori dan volume butiran padat, atau := (3)

b. Porositas (n) didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori

dengan volume tanah total, yang dinyatakan dalam persen yaitu := (4)

c. Derajat kejenuhan (s) didefinisikan sebagai perbandingan antara

volume air dengan volume pori, yang dinyatakan dalam persen, yaitu := (5)

11

Hubungan antara angka pori dan porositas diturunkan dari persamaan,

dengan hasil sebagai berikut := = (6)

= (7)

d. Kadar air (w), disebut juga sebagai water content yang didefinisikan

sebagai perbandingan antara berat air dengan berat butiran padat dari

volume tanah yang diselidiki, yaitu := (8)

e. Berat volume (γ) adalah berat tanah per satuan volume := (9)

f. Specific gravity (Gs) adalah perbandingan antara berat satuan butir

dengan berat satuan volume : = (10)

(1) Batas konsistensi tanah

Batas konsistensi tanah atau yang biasa disebut Atterberg Limit

merupakan hal yang penting dan selalu dilakukan pada saat penyelidikan.

Kegunaan batas Atterberg dalam perencanaan adalah memberikan

gambaran secara garis besar akan sifat-sifat tanah yang bersangkutan.

Batas-batas konsistensi tanah dapat dilihat pada Gambar 4 :

12

Gambar 4. Batas-batas konsistensi tanah.

(a) Batas Cair (LL) adalah kadar air tanah antara keadaan cair dan

keadaan plastis.

(b) Batas Plastis (PL) adalah kadar air pada batas bawah daerah plastis.

(c) Indeks Plastisitas (PI) adalah selisih antara batas cair dan batas

plastis, dimana tanah tersebut dalam keadaan plastis, atau := − (11)

Apabila nilai Indeks Plastisitas tinggi, maka tanah banyak mengandung

butiran lempung. Klasifikasi jenis tanah menurut Atterberg berdasarkan

nilai Indeks Plastisitas dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hubungan nilai indeks plastisitas dengan jenis tanah menurutAtterberg.

IP Jenis Tanah Plastisitas Kohesi

0 Pasir Non Plastis Non Kohesif< 7 Lanau Rendah Agak Kohesif

7 – 17 Lempung Berlanau Sedang Kohesif> 17 Lempung Murni Tinggi Kohesif

(Sumber : Mekanika Tanah II, Ir. Indrastomo DA. M.Ing)

13

(2) Modulus elastisitas tanah

Nilai modulus young menunjukkan besarnya nilai elastisitas tanah

yang merupakan perbandingan antara tegangan yang terjadi terhadap

regangan. Nilai ini bisa didapatkan dari Triaxial Test. Nilai modulus

elastisitas (Es) secara empiris dapat ditentukan dari jenis tanah dan data

sondir seperti terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Nilai perkiraan modulus elastisitas tanah (Bowles, 1977).

Jenis Tanah Es ( Kg/Cm2 )Lempung

Sangat LunakLunakSedangKerasBerpasir

3 – 3020 – 4045 – 9070 – 200

300 – 425Pasir

BerlanauTidak PadatPadat

50 – 200100 – 250

500 – 1000Pasir dan Kerikil

PadatTidak Padat

800 – 2000500 – 1400

Lanau 20 – 200Loses 150 – 600Cadas 1400 – 14000

Sumber : Mekanika Tanah II. Tim Dosen Teknik Sipil Undip.

(3) Poisson’s ratio

Nilai poisson’s ratio ditentukan sebagai rasio kompresi poros

terhadap regangan pemuaian lateral. Nilai poisson’s ratio dapat ditentukan

berdasarkan jenis tanah seperti yang terlihat pada Tabel 3.

14

Tabel 3. Hubungan antara jenis tanah dan poisson’s ratio.

Jenis Tanah Poisson’s Ratio (µ)Lempung Jenuh 0,4 – 0,5

Lempung Tak Jenuh 0,1 – 0,3Lempung Berpasir 0,2 – 0,3

Lanau 0,3 – 0,35Pasir Padat 0,2 – 0,4

Pasir Kasar (e = 0,4 – 0,7) 0,15Pasir Halus (e = 0,4 – 0,7) 0,25

Batu 0,1 – 0,4Loses 0,1 – 0,3

Sumber : Mekanika Tanah II. Tim Dosen Teknik Sipil Undip.

C. Daya Dukung Tanah Lempung

Daya dukung tanah adalah parameter tanah yang berkenaan

dengan kekuatan tanah untuk menopang suatu beban di atasnya. Daya

dukung tanah dipengaruhi oleh jumlah air yang terdapat di dalamnya,

kohesi tanah, sudut geser dalam, dan tegangan normal tanah. Dapat

dikatakan pula bahwa daya dukung merupakan gaya maksimum yang

dapat dipikul/ditahan tanpa menyebabkan keruntuhan geser dan

penurunan/Settlement yang berlebihan untuk melawan gaya geser.

Sebagian teori daya dukung dikembangkan berdasarkan teori

plastisitas dimana tanah dianggap berkelakuan sebagai bahan yang

bersifat plastis. Paham ini dikenalkan oleh Prandtl (1921), yang

mengembangkan persamaan dari analisis kondisi aliran. Teori ini

dikembangkan oleh Terzaghi (1943), Meyerhof (1955), Hansen( 1970),

Vesic (1975). Analisa perhitungan daya dukung tanah lempung yang

dikembangkan tersebut mengasumsikan tanah lempung dalam keadaan

15

undrained.

Tanah yang terdapat di lapangan bersifat mudah tertekan, atau

mempunyai indeks konsistensi yang tidak sesuai, permeabilitas yang

tinggi, maka perlu dilakukan perbaikan tanah. Berikut ini adalah beberapa

usaha perbaikan tanah :

a. Penggantian material (cut and fill)

b. Pemadatan (compaction)

c. Pra pembebanan

Tujuannya untuk mereduksi settlement dan menambah kekuatan

geser.

d. Drainase vertikal (vertikal drain)

Tujuannya untuk menaikkan laju konsolidasi lempung jenuh

dengan permeabilitas rendah.

e. Stabilisasi (mekanis dan kimiawi)

Tujuannya untuk perbaikan mutu tanah yang tidak baik dan

meningkatkan mutu dari tanah.

f. Grouting (chemical and cementious)

Grouting adalah proses penginjeksian bahan-bahan yang

bersifat seperti cairan dan setelah waktu yang ditentukan

bereaksi ke bentuk solid, semi solid atau gel.

g. Penggunaan geosynthetis (geotextile, geomembran, geogrid, dll)

h. Trucuk bambu

16

Peningkatan daya dukung tanah menggunakan trucuk bambu

umumnya digunakan pada daerah dengan muka air tinggi.

Untuk memahami konsep daya dukung batas suatu tanah, terlebih

dahulu kita memahami konsep pola keruntuhan geser dalam tanah.

Perhatikan model pondasi bentuk persegi yang memanjang dengan lebar

B yang diletakkan pada permukaan lapisan tanah pasir padat/tanah yang

kaku seperti terlihat pada Gambar 5 dengan asumsi apabila beban-beban

terbagi rata q per satuan luas diletakkan diatas model pondasi, maka

pondasi tadi akan turun. Apabila beban terbagi rata q tersebut ditambah,

tentu saja penurunan pondasi yang bersangkutan akan bertambah pula.

Tetapi, bila besar q = qu telah dicapai, maka keruntuhan daya dukung

akan terjadi, yang berarti pondasi akan mengalami penurunan yang

sangat besar tanpa penambahan beban q lebih lanjut. Tanah disebelah

kanan dan kiri pondasi akan menyembul dan bidang longsor akan

mencapai permukaan tanah. Hubungan antara beban dan penurunan

akan seperti pada Gambar 6. Untuk keadaan ini kita mendefinisikan qu

sebagai daya dukung batas tanah. Pola keruntuhan daya dukung seperti

ini dinamakan keruntuhan geser menyeluruh (general shear failure).

Apabila pondasi turun karena suatu beban yang diletakkan diatasnya,

maka suatu zona keruntuhan blok segitiga dari tanah zona I akan tertekan

kebawah, dan selanjutnya tanah dalam zona I menekan zona II dan zona

III kesamping dan kemudian ke atas terlihat pada Gambar 7. Pada beban

batas qu, tanah berada dalam keseimbangan plastis dan keruntuhan

17

terjadi dengan cara menggelincir. Apabila model pondasi yang kita

jelaskan diatas kita letakkan dalam tanah pasir yang setengah padat,

maka hubungan antara beban dan penurunan akan berbentuk seperti

terlihat pada Gambar 6. Sementara itu, apabila harga q = qu΄ maka

hubungan antara beban dan penurunan menjadi curam dan lurus. Dalam

keadaan ini qu΄ kita definisikan sebagai daya dukung batas dari tanah.

Pola keruntuhan seperti ini dinamakan keruntuhan geser setempat (local

shear failure). Zona keruntuhan blok segitiga zona I di bawah pondasi

akan bergerak ke bawah seperti terlihat pada Gambar 8 tetapi tidak

seperti keruntuhan geser menyeluruh (general shear failure), bidang

keruntuhan berakhir di suatu tempat di dalam tanah.

Keruntuhan geser menyeluruh (general shear failure) merupakan

karakteristik dari telapak pondasi yang sempit dengan kedalaman yang

dangkal yang terletak pada tanah yang relatif padat dan relatif kuat yang

relatif tidak kompresibel. Untuk tanah yang relatif lemah dan relatif

kompresibel, dengan telapak yang relatif lebar dan relatif dalam, jenis

keruntuhan yang terjadi adalah keruntuhan geser setempat (local shear

failure).

18

Gambar 5. Model pondasi.

Gambar 6. Grafik hubungan antara beban dan penurunan.

19

Gambar 7. Keruntuhan geser menyeluruh dari tanah dibawah pondasi.

Gambar 8. Keruntuhan geser setempat dari tanah dibawah pondasi.

1. Penurunan konsolidasi/consolidation settlement

Jika suatu lapisan tanah dibebani, maka tanah akan mengalami

regangan atau penurunan (settlement), atau boleh dikatakan tanah yang

mengalami tegangan akan mengalami regangan dalam tanah. Penurunan

yang terjadi pada tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus kering

atau tidak jenuh terjadi dengan segera sesudah beban bekerja, penurunan

pada kondisi ini di sebut penurunan segara (immideate settlement).

20

Penurunan konsolidasi adalah penurunan yang diakibatkan

keluarnya air dalam pori tanah akibat beban yang bekerja pada pondasi

yang besarnya ditentukan oleh waktu pembebanan dan terjadi pada tanah

jenuh (Sr = 100%) atau yang mendekati jenuh (Sr = 90 % – 100 %) atau

pada tanah berbutir halus, yang mempunyai harga K≤ 10-6 m/s, seperti

terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Penurunan konsolidasi ( Sumber : Rekayasa Pondasi II,Penerbit Gunadharma, Hal. 49 ).

Penurunan konsolidasi yang tejadi dibagi dua, yaitu :

a. Penurunan konsolidasi primer

Penurunan konsolidasi primer dapat dibedakan menjadi 2 (dua)

jenis yaitu :

(1) Tanah normal konsolidasi

(2) Tanah over konsolidasi

b. Penurunan konsolidasi sekunder

21

2. Konsep pembebanan

Beban yang bekerja pada struktur bangunan dapat berupa

kombinasi dari beberapa beban yang terjadi secara bersamaan. Beban

struktur dibedakan menjadi dua macam, yaitu gaya statis dan gaya

dinamis. Gaya statis adalah gaya yang bekerja secara terus menerus

pada struktur dan mempunyai karakter steady states. Sedangkan gaya

dinamis adalah gaya yang bekerja secara tiba-tiba pada struktur. Pada

umumnya tidak bersifat steady states dan mempunyai karakteristik besar

dan lokasinya berubah dengan cepat. Deformasi pada struktur akibat

beban ini juga berubah-ubah secara cepat.

Beberapa penyebab terjadinya penurunan akibat pembebanan

yang bekerja di atas tanah antara lain :

a. Kegagalan atau keruntuhan geser akibat terlampauinya kapasitas

dukung tanah,

b. Kerusakan atau terjadi defleksi yang besar pada pondasi,

c. Distorsi geser (shear distorsion) dari tanah pendukungnya,

d. Turunnya tanah akibat perubahan angka pori.

D. Daya Dukung Tanah Pasir

Kapasitas dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk

melawan penurunan akibat pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat

dikerahkan oleh tanah di sepanjang bidang-bidang gesernya.

Perancangan pondasi harus mempertimbangkan keruntuhan geser

22

dan penurunan yang berlebihan. Untuk itu perlu dipenuhi dua kriteria,

yaitu kriteria stabilitias dan kriteria penurunan.

Analisis kapasitas dukung, dilakukan dengan cara pendekatan

untuk memudahkan hitungan. Persamaan-persamaan yang dibuat,

dikaitkan dengan sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat

keruntuhan. Analisisnya dilakukan dengan menggangap bahwa tanah

berkelakuan sebagai bahan yang bersifat plastis. Konsep ini pertama kali

dikenalkan oleh Prandtl (1921), yang kemudian dikembangkan oleh

Terzaghi (1943), Meyerhof (1955), De Beer dan Vesic (1958), dan lain-

lainnya.

1. Analisis kapasitas dukung

Terzaghi (1934), melakukan analisis kapasitas dukung tanah

dengan beberapa asumsi, sebagai berikut :

a. Pondasi berbentuk memanjang tak terhingga.

b. Tanah di bawah dasar pondasi homogen.

c. Berat tanah di atas dasar pondasi digantikan dengan beban

terbagi rata sebesar, Po = Df, dengan Df adalah kedalaman dasar

pondasi dan adalah berat volume tanah di atas dasar pondasi

d. Tahanan geser tanah di atas dasar pondasi diabaikan.

e. Dasar pondasi kasar.

f. Bidang keruntuhan terdiri dari lengkung spiral logaritmis dan linier.

g. Baji tanah yang terbentuk di dasar pondasi dalam kedudukan

23

elastis dan bergerak bersama-sama dengan dasar pondasi.

h. Pertemuan antara sisi baji dan dasar pondasi membentuk sudut

sebesar sudut geser dalam tanah .

2. Kapasitas dukung ultimit

Menurut Terzaghi Kapasitas dukung ultimit (qu) didefenisikan

sebagai beban maksimum per satuan luas dimana tanah masih dapat

mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan. Bila dinyatakan dalam

persamaan, maka : = (12)Dimana ∶q = Kapasitas dukung ultimitP = Beban ultimitA = Luas pondasiAnalisis kapasitas dukung tanah, ditinjau suatu pondasi berbentuk

memanjang tak terhingga, dengan lebar B terletak diatas tanah homogen

dan dibebani dengan beban terbagi rata qu terlihat pada Gambar 10

dimana beban total pondasi per satuan panjang adalah Pu = quB. Karena

pengaruh beban Pu tersebut, pada tanah tepat dibawah pondasi akan

berbentuk sebuah baji yang menekan tanah ke bawah. Gerakan baji

memaksa tanah disekitarnya bergerak, yang menghasilkan zona geser di

kanan dan kirinya dengan tiap-tiap zona terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian

24

B

Baji

Geser radialGeser radial

geser radial yang berdekatan dengan baji dan bagian geser linear yang

merupakan kelanjutan dari bagian geser radial. Hardiyatmo, H.C. (2002).

Gambar 10. Pembebanan pondasi dan bentuk bidang geser (Sumber :Hardiyatmo, H.C. 2002).

E. Portland Composite Cement (PCC)

Portland Composite Cement merupakan bubuk halus yang bila

dicampur dengan air akan menjadi ikatan yang akan mengeras,

karena terjadi reaksi kimia sehingga membentuk suatu massa yang

kuat dan keras, yang disebut hidroulic cement. Perbandingan bahan utama

dari semen menurut SNI dapat dilihat pada Tabel 4 dan pada Gambar 11.

Tabel 4. Perbandingan bahan utama semen.

Kapur (CaO) 60% - 65%Silika (SiO2) 20% - 25%

Oxida Besi dan Alumina (Fe2O3 dan AI2O3) 7% - 12%Sumber : Tabel Semen SNI 15-7064-2004

Semen digunakan pada tanah pasir, sementasi yang terjadi

menyerupai proses pembuatan beton, namun perbedaannya pada

25

pembuatan beton pasta semen mengisi semua rongga sedangkan pada

tanah pasir sementasi terjadi hanya pada titik-titik kontak antar butiran.

Beberapa pengaruh utama reaksi antara tanah dan semen adalah :

1. Kenaikan pada kekuatan dan bearing capacity tanah.

2. Menurunnya swell pada tanah lempung tetapi kecenderungan

menyusut naik pada tanah pasir.

3. Perbaikan pada ketahanan terhadap lalu-lintas dan cuaca buruk.

4. Menurunnya permeabilitas.

Gambar 11. Portland composite cement.

F. Kolom Semen-Pasir (Soil-Cement Columns)

Pencampuran semen dengan air dan tanah, yang secara normal

akan membentuk kolom semen-pasir in situ, sangat umum digunakan

dalam metode perbaikan tanah lunak (soft ground improvement) e.g.,

26

Broms and Boman (1979), Bergado et al (1994). Dalam instalasi kolom

semen-pasir, baik semen sluri (pencampuran basah) atau semen bubuk

(pencampuran kering) akan diinjeksikan ke dalam tanah dibawah tekanan.

Proses instalasi secara umum dilaksanakan dengan menggunakan

peralatan rotary dengan kapasitas torsi tinggi. Semen tersebut secara

kontinyu akan di injeksi dan secara mekanis akan tercampur dengan

partikel tanah oleh alat khusus yang terpasang pada mesin rotary. Semen

akan terhidrasi dan bereaksi terhadap partikel tanah dan akhirnya akan

membentuk material solid yang biasanya secara signifikan lebih kaku dan

kuat dari lapisan tanah asli.

Injeksi kolom semen-pasir pada tanah lempung lunak dapat

mengurangi jumlah penurunan (settlement) yang ditimbulkan oleh beban

tambahan Chai and Carter (2011). Ketika kolom terpenetrasi secara

keseluruhan pada lapisan lunak tanah, metode ekuilibrium atau metode

modulus composite terbatas dapat digunakan untuk menghitung besarnya

penurunan pada perbaikan tanah seperti terlihat pada Gambar 12.

Instalasi kolom semen-pasir merupakan proses yang kompleks, dan

walaupun dengan menggunakan analisa numerik, masih terdapat

beberapa hambatan signifikan dalam mensimulasi proses keseluruhan

Shen et. Al (1999). Mekanisme utama yang menyebabkan perpindahan

lateral selama instalasi kolom adalah perluasan dan perekahan hidrolik

dalam tanah yang disebabkan oleh injeksi tekanan dan penambahan

material tambahan kedalam tanah Miura et al (1998). Dapat diasumsikan

27

bahwa perluasan terjadi disebabkan oleh instalasi kolom semen-pasir

yang serupa dengan perluasan kavitas atau rongga. Metode analisis yang

tersedia untuk menangani masalah ini hanya bisa ditangani dengan

metode yang di usulkan oleh Chai et al (2005, 2007, 2009), yang dimana

berdasarkan teori perluasan rongga.

Gambar 12. Sketsa kolom pasir semen.

G. Perbaikan Tanah Dengan Metode Grouting

Menurut Bowles, dalam bukunya yang berjudul "Geotechnical

Analysis" (hal. 78), yang dimaksud dengan Grouting (sementasi) adalah

proses dimana material-material cair, baik dalam bentuk suspensi ataupun

larutan yang dimasukkan ke bawah permukaan tanah ataupun batu yang

bertujuan untuk mengurangi permeabilitas (penyebaran), meningkatkan

kekuatan geser, dan mengurangi kompresibilitas (penekanan).

dh

28

Maksud dan tujuan Grouting adalah untuk menyuntikkan bahan

berupa campuran semen atau bahan kimia lain dan air ke dalam lapisan

tanah dengan tujuan untuk memperbaiki kekuatan dan daya dukung

lapisan tanah di bawah pondasi, juga untuk menurunkan harga koefisien

permeabilitas tanah sehingga pergerakan tanah dapat diatasi. Bahan

suspensi grouting umumnya menggunakan material berupa : betonit,

semen, kapur, aspal, serta bahan larutan lain berupa bahan kimiawi.

Berdasarkan cara pelaksanaannya, grouting dibagi menjadi 2 cara,

yaitu : grouting dari bawah ke atas dan grouting dari atas ke bawah. Cara

yang akan dipakai tergantung dengan keadaan geologi dari batuan yang

dapat dilihat dari pengeboran (boring log), pengujian kelulusan air, dan

pengujian (test grouting).

1. Grouting dari bawah ke atas (packer grouting, ascending grouting,atau upstage grouting).

Adapun tahapan pelaksanaan grouting dari bawah ke atas adalah :

a. Lubang grouting dibor sampai mencapai kedalaman yang telah

ditetapkan.

b. Kemudian dipasang alat packer di dalam lubang bor. Alat packer

digunakan untuk menutup lubang agar campuran semen tidak

kembali ke atas dan dapat masuk ke tanah samping.

c. Setelah packer dipasang maka grouting dapat dilaksanakan dengan

tekanan yang cukup tinggi (bagian 1) terlihat pada Gambar 13.

29

d. Sesudah selesai bagian pertama, packer ditarik ke atas kemudian

grouting dilaksanakan lagi sehingga (bagian 2) penuh dengan pasta

semen.

e. Kemudian packer ditarik lagi dan dilakukan sementasi lagi sehingga

seluruh bagian penuh terisi campuran semen (bagian 1,2,3, dan

seterusnya). Grouting dilaksanakan setiap jarak 5 m, dengan

maksud untuk mendapatkan hasil yang baik, dapat dilihat pada

Gambar 13.

Gambar 13. Grouting dari bawah ke atas (Sumber : Buku TeknikBendungan, Ir. Sudibyo).

Keuntungannya :

(1) Karena pengeboran dilakukan pada seluruh kedalaman, maka

pelaksanaannya cepat.

30

(2) Mengurangi kesulitan pemindahan dan pemasangan kembali mesin

pengeboran.

(3) Hasil pengeboran dapat diambil dan diteliti jenis batuannya, dengan

demikian dapat diperkirakan lebih tepat campuran dan tekanan

grouting.

(4) Lebih mudah mengadakan pemeriksaan terhadap rembesan yang

keluar melalui celah-celah yang ada.

Kerugiannya :

Karena pelaksanaan grouting dari bawah, apabila terdapat banyak

lubang di sebelah atas akan lebih sukar melaksanakannya.

2. Grouting dari atas ke bawah (stage grouting, descending grouting,downstage grouting)

Tahapan pelaksanaan grouting dari atas ke bawah adalah :

a. Lubang grouting dibor lebih dulu setiap 5 m, kemudian diadakan

pembersihan lubang dengan air sampai bersih. Setelah itu diadakan

grouting sepanjang 5 m tadi sampai selesai. Setelah (bagian 1)

selesai digrouting, mesin pengeboran diletakkan di tempat semula,

lalu diadakan pengeboran lagi (redrilling) sampai kedalaman 10 m.

b. Pelaksanaan ini diulang kembali dari kedalaman 5 m sampai 10 m.

Agar hasilnya baik, waktu setiap tahap pelaksanaan grouting

sekurang-kurangnya 12 jam sehingga campurannya dapat

mengeras, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 14.

31

Gambar 14. Grouting dari atas ke bawah (Sumber : Buku TeknikBendungan, Ir. Sudibyo).

Keuntungannya :

(1) Peralatannya lebih sederhana karena tidak menggunakan alat

packer sehingga tidak ada masalah jika rembesan melewati alat ini.

(2) Tekanan grouting (sementasi) dapat dibuat lebih tinggi karena

kebocoran di dalam batuan di atasnya telah diatasi.

(3) Dihasilkan grouting yang baik dan efisien terutama untuk pondasi

batuan yang lulus air.

Kerugiannya :

(1) Karena mobilitas mesin pengeboran yang membutuhkan waktu

yang sangat lama.

32

(2) Dengan adanya pemindahan dan pemasangan kembali mesin

pengeboran serta membutuhkan waktu yang lama menyebabkan

biaya yang relatif lebih mahal karena pekerjaannya lebih dari 1 kali.

H. Matriks Penelitian Terdahulu

Untuk dapat mendukung penelitian ini digunakan referensi sebagai

pendukung. Diantara penelitian yang relevan dengan penelitian ini yang

pernah dilakukan adalah :

Agus Setyo Muntohar, Anita Widianti, Willis Diana, Edi Hartono,

dan Ekrar Oktoviar (2008), Aplikasi Teknik Kolom-Semen (Cement-

Column) Pada Tanah Berpasir. Hasil penelitiannya, Teknik grouting dan

deep mixing adalah teknik yang lebih efektif mengurangi likuifaksi. Pada

naskah ini akan disajikan hasil kajian laboratorium tentang pengaruh

penggunaan teknik kolom-semen terhadap kekuatan tanah di sekitar

kolom-semen. Kolom-semen dibuat dalam skala model laboratorium

dengan diameter 0,051 m (2 inch) dan panjang 0,22 m (8 inch) pada

media tanah pasir berukuran 1,2 m x 1,2 m x 1,0 m untuk panjang, lebar

dan tinggi. Kekuatan tanah di sekitar kolom diukur pada arah radial dan

vertikal dengan alat uji sondir konus ganda (biconus CPT) yang diuji pada

umur kolom-semen 1, 3 dan 7 hari setelah pemasangan. Hasil pengujian

menunjukkan bahwa kekuatan tanah baik perlawanan ujung (qc) dan

perlawanan gesek (qf) di sekitar kolom-semen meningkat setelah

pemasangan kolom-semen. Kekuatan tanah berkurang jika jaraknya

33

semakin jauh dari kolom-semen. Kekuatan tanah juga meningkat dengan

bertambahnya umur kolom-semen. Secara umum dapat dikatakan bahwa

pemasangan kolom-semen telah mampu meningkatkan kekuatan tanah di

sekitarnya baik pada arah radial maupun vertikal. Peningkatan kekuatan

ini merupakan indikasi berkurangnya resiko likuifaksi pada tanah berpasir.

F. Rackwitz dan M. Schubler (2010), Model test on granular soil

columns for ground improvement of very soft soil. Hasil penelitiannya

mengunakan granular column yang pasang di dalam tanah organik

sebagai perkuatan tanah dengan menggunakan uji model labolatorium

dengan beban vertikal. Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kuat

geser, deformasi vertikal, tekanan air pori dan tekan tanah sebelum dan

sesudah pemasangan granular column dilaksanakan. Hasil pengujian

didapat perbandingan regangan vertikal yang diukur dengan tes

oedometer pada tegangan 25 kPa, tanpa menggunakan granular column

sebesar 35 % dan dengan menggunakan granular column sebesar 17,5 %

dan penurunan yang terjadi sebesar 50 %. Sebagian besar penurun

terjadi pada kedalam 2,5 kali diameter kolom. Dengan adanya granular

column beban yang diberikan dapat meningkatkan kekuatan tanah

organik.

Heru Dwi Jatmoko (2012), Confining Pressure Tiang Meruncing

Pada Tanah Lempung Dengan Variasi Overburden. Hasil penelitiannya,

Keruncingan tiang adalah parameter yang belum banyak dipelajari

terhadap peningkatan kapasitas dukungnya. Perilaku distribusi gaya yang

34

terjadi disepanjang tiang merupakan satu hal yang penting. Penelitian

dilakukan dengan tiang berukuran kecil berbentuk meruncing dan

seragam sebagai pembanding. Ukuran tiang meruncing diameter atas 5

cm dan bawah 4 cm sedang untuk tiang seragam berdiameter luar 4,5 cm

masing-masing dengan panjang efektif 20 cm serta ketebalan tiang 0,3

cm. Sebagai batasan tanah uji pengujian dilakukan di dalam mould

dengan diameter 30 cm. Untuk mengetahui perilaku distribusi gaya maka

dipasang strain gauge pada tiang dan mould dengan 3 posisi. Media

tanah digunakan tanah asli, lempung tak organik dengan plastisitas tinggi

(CH) yang diambil dari Desa Kedung Sari, Sentolo, Kulonprogo, DIY, yang

dijenuhkan pada berat volume kering, d = 10,9 kN/m3 dan kadar air, w =

52%. Untuk mengkondisikan kedalaman tiang tanah diberikan tekanan

vertikal, v sebesar 163 kN/m2, 326 kN/m2 dan 489 kN/m2. Setelah tiang

diposisikan dan tanah dimasukan dalam mould pengujian geser dilakukan

sampai runtuh. Analisa dilakukan tentang perilaku distribusi gaya dan

displacement hasil pengujian menunjukan dengan bertambahnya takanan

vertikal, confining pressure akan naik, pada tiang seragam diperoleh

tekanan confining pressure lebih besar dari tiang meruncing. Saat uji

geser (P) akan terjadi peningkatan confining pressure, walaupun pada

awalnya cofining pressure pada tiang meruncing lebih kecil namun

dengan bertambahnya gaya gesek (P) akan terjadi peningkatan lebih

besar sehingga melebihi confining pressure pada tiang seragam, hal ini

terjadi karena proses pemampatan akibat keruncingan tiang.

35

Prof. Dr. Ir. Lawalenna Samang, MS.,M.Eng., Dr.Eng. Tri harianto,

ST.,MT. dan Ir. Achmad Zubair, MT (2010), Efektifitas Pondasi Raft dan

Pile Dalam Mereduksi Penurunan Tanah Dengan Metode Numerik. Desain

pondasi Raft dan Pile diperkenalkan dalam studi ini untuk mereduksi

penurunan tanah. Metode Elemen Hingga digunakan untuk

menginvestigasi efektifitas dari pondasi raft dan pile mereduksi penurunan

tanah khususnya pada jalan raya yang dibangun didaerah rawa.

Selanjutnya, model numerik digunakan dalam mempelajari pengaruh dari

tipe dan kedalaman pondasi yang dipasang dilapangan. Penurunan dan

deformasi tanah dianalisa dalam penelitian ini untuk menentukan

efektifitas dan kemungkinan aplikasi dari model pondasi ini dilapangan.

Hasil dari metode elemen hingga yang digunakan menunjukkan bahwa

tipe pondasi raft dan pile secara signifikan menurunkan besarnya

penurunan dari badan jalan akibat beban permukaan. Deformasi yang

terjadi pada badan jalan tanpa pekuatan mencapai 0,553 m sedangkan

dengan perkuatan 3 m dan 5 m masing masing sebesar 0,246 m dan

0,225 m.

Suherman, M (2004), Metode kolom grouting untuk mengatasi

likuifaksi tanah di bawah pondasi. Hasil penelitiannya menyatakan bahwa

grouting merupakan suntikan bahan cair ke dalam rongga-rongga tanah

atau ruang antara tanah dengan bangunan di dekatnya, biasanya

dilakukan melalui lobang bor dan diberi tekanan. Kebanyakan grouting

didesain untuk memperoleh perubahan sifat tanah dengan secara

36

serentak atau melalui jangka waktu, setelah dilakukan injeksi. Tujuan

utama dari teknik grouting adalah untuk mendapatkan yang lebih kuat,

lebih padat, dan kurang permeabel pada tanah atau batuan. Grouting

terhadap tanah pondasi dimaksudkan untuk menambah stabilitas dan

mereduksi kompresibilitas baik bersifat permanen maupun sementara.

Tanah non kohesif dengan gradasi tidak lebih halus dari pasir medium,

pemberian semen grouting sering dilakukan dengan menggunakan

tekanan rendah.

Tandel Y.K, Solanki C.H dan Desai A.K (2012), Reinforced

Granular Column For Deep Soil Stabilization. Dalam penelitian ini granular

column dibungkus dengan geosynthetic dan dipasang pada tanah yang

dalam yang akan distabilisasikan. Dari hasil pengujian ini didapat granular

column yang berdiameter kecil lebih baik dibandingkan dengan yang

berdiameter besar karena tekanan dalam column berdiameter kecil lebih

rendah, kapasitas beban ultimit column meningkat seiring peningkatan

kekakuannya, granular column yang dibungkus dengan geisynthetic dapat

mengurangi penurunan hingga 50 % dari tanah tanah yang tidak

menggunakan perkuatan granular column, kapasitas beban ultimit

granular column yang diperkuat geosynthetic dapat meningkat 2 sampai 3

kali dari yang tanpa perkuatan granular column dan analisis teoritis serta

hasil uji model menghasilkan bahwa granular column yang terbungkus

geosynthetic efisien untuk perbaikan tanah lunak.

37

Tabel 5. Hasil penelitian tentang kolom pasir grouting.

Nama Judul Hasil Keterangan

Agus SetyoMuntohar, AnitaWidianti, WillisDiana, EdiHartono, danEkrar Oktoviar(2008).

Aplikasi TeknikKolom-Semen(Cement-Column)Pada TanahBerpasir.

Kolom-semen dibuat dalam skala model laboratoriumdengan diameter 0,051 m (2 inch) dan panjang 0,22 m (8inch) pada media tanah pasir berukuran 1,2 m x 1,2 m x1,0 m untuk panjang, lebar dan tinggi. Kekuatan tanah disekitar kolom diukur pada arah radial dan vertikal denganalat uji sondir konus ganda (Biconus CPT) yang diuji padaumur kolom-semen 1, 3 dan 7 hari setelah pemasangan.Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekuatan tanah baikperlawanan ujung (q

c) dan perlawanan gesek (q

f) di sekitar

kolom-semen meningkat setelah pemasangan kolom-semen. Kekuatan tanah berkurang jika jaraknya semakinjauh dari kolom-semen. Kekuatan tanah juga meningkatdengan bertambahnya umur kolom-semen.

Teknik grouting dandeep mixing adalahteknik yang lebihefektif mengurangilikuifaksi. Padanaskah ini akandisajikan hasil kajianlaboratorium tentangpengaruhpenggunaan teknikkolom-sementerhadap kekuatantanah di sekitarkolom-semen.

38

Lanjutan Tabel 5.


F. Rackwitz danM. Schubler(2010).

Model test ongranular soilcolumns for groundimprovement of verysoft soil.

Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kuat geser,deformasi vertikal, tekanan air pori dan tekan tanahsebelum dan sesudah pemasangan granular columndilaksanakan. Hasil pengujian didapat perbandinganregangan vertikal yang diukur dengan tes oedometer padategangan 25 kPa, tanpa menggunakan granular columnsebesar 35 % dan dengan menggunakan granular columnsebesar 17,5 % dan penurunan yang terjadi sebesar 50%. Sebagian besar penurun terjadi pada kedalam 2,5 kalidiameter kolom. Dengan adanya granular column bebanyang diberikan dapat meningkatkan kekuatan tanahorganik.

Penelitiannyamengunakangranular columnyang pasang didalam tanah organiksebagai perkuatantanah denganmenggunakan ujimodel labolatoriumdengan bebanvertikal.

39

Lanjutan Tabel 5.


Heru DwiJatmoko (2012).

Confining PressureTiang MeruncingPada TanahLempung DenganVariasi Overburden

Penelitian dilakukan dengan tiang berukuran kecilberbentuk meruncing dan seragam sebagai pembanding.Ukuran tiang meruncing diameter atas 5 cm dan bawah 4cm sedang untuk tiang seragam berdiameter luar 4,5 cmmasing-masing dengan panjang efektif 20 cm sertaketebalan tiang 0,3 cm. Sebagai batasan tanah ujipengujian dilakukan di dalam mould dengan diameter 30cm. Untuk mengetahui perilaku distribusi gaya makadipasang strain gauge pada tiang dan mould dengan 3posisi. Media tanah digunakan tanah asli, lempung takorganik dengan plastisitas tinggi (CH) yang diambil dariDesa Kedung Sari, Sentolo, Kulonprogo, DIY, yangdijenuhkan pada berat volume kering, d = 10,9 kN/m3dan kadar air, w = 52%. Untuk mengkondisikankedalaman tiang tanah diberikan tekanan vertikal, vsebesar 163 kN/m2, 326 kN/m2 dan 489 kN/m2. Setelahtiang diposisikan dan tanah dimasukan dalam mouldpengujian geser dilakukan sampai runtuh. Analisadilakukan tentang perilaku distribusi gaya dandisplacement hasil pengujian menunjukan denganbertambahnya takanan vertikal, confining pressure akannaik, pada tiang seragam diperoleh tekanan confiningpressure lebih besar dari tiang meruncing.

Penelitiannya,Keruncingan tiangadalah parameteryang belum banyakdipelajari terhadappeningkatankapasitasdukungnya. Perilakudistribusi gaya yangterjadi disepanjangtiang merupakansatu hal yangpenting.

40

Lanjutan Tabel 5.


Prof. Dr. Ir.LawalennaSamang,MS.,M.Eng.,Dr.Eng. TriHarianto, ST.,MT.dan Ir. AchmadZubair, MT (2010).

Efektifitas PondasiRaft dan Pile DalamMereduksiPenurunan TanahDengan MetodeNumerik

Hasil dari metode elemen hingga yang digunakanmenunjukkan bahwa tipe pondasi raft dan pile secarasignifikan menurunkan besarnya penurunan dari badan jalanakibat beban permukaan. Deformasi yang terjadi pada badanjalan tanpa pekuatan mencapai 0,553 m sedangkan denganperkuatan 3 m dan 5 m masing masing sebesar 0,246 m dan0,225 m.

Desain pondasi Raftdan Pilediperkenalkan dalamstudi ini untukmereduksipenurunan tanah.Metode ElemenHingga digunakanuntukmenginvestigasiefektifitas daripondasi raft dan pilemereduksipenurunan tanahkhususnya padajalan raya yangdibangun didaerahrawa.

41

Lanjutan Tabel 5.


Suherman M.(2004).

Metode kolomgrouting untukmengatasi likuifaksitanah di bawahpondasi.

Kebanyakan grouting didesain untuk memperolehperubahan sifat tanah dengan secara serentak ataumelalui jangka waktu, setelah dilakukan injeksi. Tujuanutama dari teknik grouting adalah untuk mendapatkanyang lebih kuat, lebih padat, dan kurang permeabel padatanah atau batuan. Grouting terhadap tanah pondasidimaksudkan untuk menambah stabilitas dan mereduksikompresibilitas baik bersifat permanen maupunsementara. Tanah non kohesif dengan gradasi tidak lebihhalus dari pasir medium, pemberian semen groutingsering dilakukan dengan menggunakan tekanan rendah.

Penelitiannyamenyatakan bahwagrouting merupakansuntikan bahan cairke dalam rongga-rongga tanah atauruang antara tanahdengan bangunan didekatnya, biasanyadilakukan melaluilobang bor dandiberi tekanan

42

Lanjutan Tabel 5.


Tandel Y.K,Solanki C.H danDesai A.K (2012).

Reinforced GranularColumn For DeepSoil Stabilization.

Dari hasil pengujian ini didapat granular column yangberdiameter kecil lebih baik dibandingkan dengan yangberdiameter besar karena tekana dalam columnberdiameter kecil lebih rendah, kapasitas beban ultimitcolumn meningkat seiring peningkatan kekakuannya,granular column yang dibungkus dengan geisyntheticdapat mengurangi penurunan hingga 50 % dari tanahtanah yang tidak menggunakan perkuatan granularcolumn, kapasitas beban ultimit granular column yangdiperkuat geosynthetic dapat meningkat 2 sampai 3 kalidari yang tanpa perkuatan granular column dan analisisteoritis serta hasil uji model menghasilkan bahwa granularcolumn yang terbungkus geosynthetic efisien untukperbaikan tanah lunak.

Penelitian inigranular columndibungkus dengangeosynthetic dandipasang pada tanahyang dalam yangakandistabilisasikan.

43

I. Kerangka Konsep Penelitian

Gambar 15. Kerangka konsep penelitian.

Bertambahnya kebutuhan lahan dalam pembangunan konstruksi.Tidak memenuhinya syarat daya dukung tanah padapembangunan konstruksi diatas tanah lunakDapat menggunakan metode perkuatan tanah yang lebih efektifdan mudah dalam pelaksanaannya.

Memberikan perkuatan tanah dasar dengan menggunakan “KolomPasir Grouting”

Pengujian dengan metode plate bearing test pada sampel tanahyang diperkuat dengan “Kolom Pasir Grouting”.Menguji karakteristik fisik dan mekanis material ujiMengetahui besarnya kapasitas dukung pada “Kolom PasirGrouting”Mengetahui pola deformasi sistem pondasi “Kolom PasirGrouting”. terhadap perkuatan tanah

Pengaruh “Kolom Pasir Grouting”. pada kedalaman dandiameter yang efektif terhadap daya dukung tanah

Analisis numerik menggunakan program “Plaxis”yang merupakan program elemen hingga dalam

menganalisa masalah geoteknik dalamperencanaan sipil

44

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah penelitian

eksperimental dengan melakukan pengujian karakteristik dari sifat fisik

dan mekanis tanah lempung kepasiran, tanah pasir dan sifat mekanis

kolom pasir grouting. Analisis numerik menggunakan program plaxis,

yang merupakan program elemen hingga dalam menganalisa masalah

geoteknik dalam perencanaan sipil.

A. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian akan dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin. Pengujian

akan dimulai pada awal bulan Januari 2013 dalam mempersiapkan alat

dan bahan serta melakukan pengujian karakteristik fisik dan mekanis

tanah lempung kepasiran dan tanah pasir. Sedangkan pengujian model

Kolom Pasir Grouting akan dimulai di bulan Maret – Mei 2013 dan pada

bulan Juni 2013 akan dilakukan analisis numerik menggunakan program

plaxis yang merupakan program elemen hingga dalam menganalisa

masalah geteknik.

45

Tabel 6. Rencana schedulle pelaksanaan penelitian.

Pengujian Waktu Pelaksanaan

Januari Februari Maret April Mei Juni

Persiapan Alat dan BahanPemeriksaan Sifat Fisik danMekanisPengujian Model “Kolom PasirGrouting”Analisa Numerik ProgramPlaxis

B. Kerangka Alir Penelitian

Dalam melakukan penelitian ini dibuat langkah-langkah

pelaksanaan alir kegiatan penelitian agar proses pelaksanaan dapat

berjalan secara sistematis agar dapat tepat sesuai dengan tujuan

penelitian. Langkah pertama yang dilakukan adalah studi pendahuluan

yang selanjutnya diteruskan dengan kajian pustaka dan berbagai teori

dasar. Untuk dapat mendalami hal tersebut maka dibuat kerangka alir

penelitian seperti pada flowchart Gambar 16.

46

Ya

Ya

Ya

Tidak

S T A R T

Studi Literatur Tentang“Kolom Pasir Grouting”

Pemeriksaan Sifat FisikTanah Lempung KepasiranDistribusi Ukuran Butir, Bobot Isi,

Kompaksi Standar, Atterberg, Berat Jenis,Kadar Air

Pemeriksaan Sifat FisikTanah Pasir

Distribusi Ukuran Butir, Berat Jenis,Kompaksi Standar dan Kadar Air

Sampel TanahLempung Kepasiran

dan Tanah PasirMemenuhi Persyaratan

Pemeriksaan Sifat MekanisTanah Lempung Kepasiran

Berat Isi, Unconfined TanahLempung Kepasiran dan Geser

Langsung

Pemeriksaan Sifat MekanisKolom Pasir GroutingUnconfined Kolom Pasir

Grouting dan Geser LangsungKolom Pasir Grouting

Lanjut Pada Halaman Berikut......

47

Gambar 16. Kerangka alir penelitian.

Ya

Variasi Variabel Pada Injeksi Semen PadaBak Selinder Fiberglass WCR = 1,0 : 1

Curing Time 21 Hari

Plat Bearing Ø 10dan 20 cm2

Tekanan: 4, 6 dan 8kg/cm2

Analisis Numerik Menggunakan Program Plaxis

Kesimpulan dan Saran

S E L E S A I

Tidak

Rekayasa dan Pembuatan Uji Model Diameter 10 cm :Tanpa perkuatan “Kolom Pasir Grouting”Dengan perkuatan “Kolom Pasir Grouting” denganH1 = 20 cmDengan perkuatan “Kolom Pasir Grouting” denganH2 = 30 cmDengan perkuatan “Kolom Pasir Grouting” denganH3 = 40 cm

Pengujian Permodelan

DidapatkanKedalaman Efektif

pada Ø 10 cm

48

C. Rancangan Sampling dan Data Penelitian

1. Persiapan material dasar

Tanah lempung kepasiran yang digunakan dalam penelitian ini

berasal dari tanah lempung kepasiran yang berlokasi di Kelurahan

Borongroloe, Kecamatan Bontomaranu, Kabupaten Gowa

Tanah granular yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari

sungai bili-bili kabupaten gowa

2. Persiapan bahan dan alat

a. Alat Pengukuran Sifat Fisik Tanah : Alat Kadar Air, Alat Pengujian

Berat Jenis Tanah, Alat Pengujian Batas-Batas Atterberg, Alat Uji

Analisis Hydrometer dan Alat Uji Analisa Saringan.

b. Alat Pengujian Sifat Mekanis Tanah : Alat Pengujian Kompaksi dan

Alat Unconfined.

c. Bak Pengujian : Model perkuatan tanah dengan menggunakan

Kolom Pasir Grouting menggunakan bak selinder yang terbuat dari

fiberglass dengan dimensi, H = 60 cm dan Diameter = 60 cm.

d. Pembebanan : pemberian beban pada plate pengujian dihasilkan

dari pompa hidrolis (hydraulic jack).

e. Plate bearing test sebagai pembagi beban secara merata.

f. Pembacaan Pola Deformasi dan Kapasitas Dukung : penurunan

tanah dari model uji diukur dengan menggunakan dial indikator (dial

gauge).

49

Tabel 7. Daftar alat-alat dan gambar pengujian.

No Nama Alat Gambar Alat

1. PengujianBerat Jenis

2.Pengujian

Batas-BatasAtterberg

3.

Alat UjiAnalisa

Saringan danHydrometer

4.Alat

PengujianKompaksi

50

Lanjutan Tabel 7.


5. Alat UjiUnconfined

6.

BakPengujian

ModelSelinder

Fiberglass

7.Hydraulic

Jack

51

Lanjutan Tabel 7.


8. Pompa

9. PlateBearing

10.

10. Dial Gauge.

Dial Gauge

52

Lanjutan Tabel 7.


11. MagneticStand

12. MesinCompressor

13. TabungInjeksi

53

3. Pelaksanaan penelitian

a. Pemeriksaan Karakteristik Fisik dan Mekanis Tanah Lempung

Kepasiran

(1) Pengujian Berat Jenis Tanah disesuaikan dengan SNI 03-1964-

2008/ASTM D854-88 (72). Alat yang digunakan adalah

piknometer, timbangan, wash bottle, oven, desikator,

Lanjutan Tabel 7.


14. Batang/TiangInjeksi

15. Manometer

54

termometer, cawan porselen (mortar), alat vacuum atau

kompor.

(2) Pengujian Kadar Air disesuaikan dengan ASTM D 2216-(71).

Alat yang digunakan adalah oven, timbangan, desikator dan

cawan.

(3) Alat Uji Analisis Hidrometer disesuaikan dengan SNI 03-3423-

1994. Alat yang digunakan adalah hidrometri, saringan,

timbangan, tabung gelas, gelas silinder kapasitas, cawan

parselen (mortar), alat pengaduk suspensi (stirring apparatus),

thermometer, stopwach, air destilasi, bahan disperse

(reagment).

(4) Alat Uji Analisa Saringan disesuaikan dengan SNI 03-1968-

1990. Alat yang digunakan adalah saringan, timbangan,

stopwach, dan air destilasi.

(5) Alat Pengujian Batas Cair (liquid limit, LL) disesuaikan dengan

SNI 03-1967-1990. Alat yang digunakan adalah alat batas cair

casagrande, alat pembarut (grooving tool), cawan porselen

(mortar), pestel (penumbuk/penggerus), saringan No.40 dan

wash bottler.

(6) Alat Pengujian Batas Plastis (plastic limit, PL) dan indeks

plastisitas (plasticity index, PI). Pengujian ini disesuaikan

dengan SNI 03-1966-1990. Alat yang digunakan adalah cawan

55

porselen, pestel (penumbuk/penggerus), plat kaca, saringan

No.40 dan sebatang kawat 3 mm.

(7) Alat Uji Pemadatan mengacu pada SNI 03-1742-1989 atau SNI

03-1743-1989. Alat yang digunakan adalah saringan No.4,

silinder pemadat dengan diameter 10,150 cm dan tinggi 11,675

cm, penumbuk standart, alat untuk mengeluarkan contoh tanah,

pisau perata dan timbangan

b. Pemeriksaan Karakteristik Fisis dan Mekanis Tanah Pasir

(1) Pengujian Berat Jenis Tanah disesuaikan dengan SNI 03-1964-

2008/ASTM D854-88 (72). Alat yang digunakan adalah

piknometer, timbangan, wash bottle, oven, desikator,

termometer, cawan porselen (mortar), alat vacuum atau

kompor.

(2) Pengujian Kadar Air disesuaikan dengan ASTM D 2216-(71).

Alat yang digunakan adalah oven, timbangan, desikator dan

cawan.

(3) Alat Uji Analisa Saringan disesuaikan dengan SNI 03-1968-

1990. Alat yang digunakan adalah saringan, timbangan,

stopwach, dan air destilasi.

(4) Alat Uji Pemadatan mengacu pada SNI 03-1742-1989 atau SNI

03-1743-1989. Alat yang digunakan adalah saringan No.4,

silinder pemadat dengan diameter 10,150 cm dan tinggi 11,675

56

cm, penumbuk standart, alat untuk mengeluarkan contoh tanah,

pisau perata dan timbangan.

Langkah pertama pengisian tanah pada bak pengujian dengan

tinggi 50 cm kepadatan tertentu, material berupa tanah lempung kepasiran

selanjutnya dibuat kolom pasir grouting dengan diameter sesuai model

pengujian. Plat bearing diletakkan pada permukaan kolom pasir grouting,

dan dibebani menggunakan alat hydraulic jack. Dial indikator (dial gauge)

berjumlah 4 buah di letakkan pada posisi yang ditentukan. Yang pertama

diatas pelat bearing untuk membaca kapasitas dukung dan pola

deformasi, kedua dial lainnya diletakan di antara dinding dan kolom pasir

grouting sejarak 10 cm, untuk membaca pola deformasi pada muka tanah.

Setelah dilakukan pengujian tanpa perkuatan tanah lempung

kepasiran sebagai timbunan dibongkar dan tanahnya disimpan dengan

menjaga kondisi kadar airnya, selanjutnya tanah lempung kepasiran

dalam bak dibongkar ulang dan di padatkan ulang dan dipasang

perkuatan kolom pasir grouting dengan kedalaman variasi sesuai rencana

model. Tanah lempung kepasiran lalu dimasukkan dan dimodelkan

sebagai struktur tanah dasar setinggi 50 cm dengan melakukan

perkuatan. Seperti terlihat pada Gambar 17 sampai dengan Gambar 25

sketsa tampak model pengujian kolom pasir grouting.

Plat bearing diletakkan pada permukaan kolom pasir grouting yang

selanjutnya akan dibebani menggunakan alat dongkrak hidrolis (hydraulic

jack).

57

Dial indikator (dial gauge) di letakkan pada posisi. Yang pertama

tepat diatas plat bearing untuk membaca kapasitas dukung dan pola

penurunan; kedua dial yang lainnya diletakan dari antara dinding dan

kolom pasir grouting sejarak 10 cm, untuk membaca pola deformasi yang

terjadi pada muka tanah.

Gambar 17. Sketsa tampak model pengujian kolom pasir grouting.

Gambar 18. Sketsa tampak model pengujian tanpa perkuatan platbearing L = 10 cm kolom pasir grouting.

58

Gambar 19. Sketsa tampak model pengujian tanpa perkuatan bearing L =20 cm kolom pasir grouting.

Gambar 20. Sketsa model pengujian dengan perkuatan plat bearing L =10 cm kolom pasir grouting kedalaman 20 cm.

59



60



61


Selama pengujian, beban ditambahkan secara perlahan-lahan

sambil membaca pergerakan dial ukur, dan selanjutnya mengamati pola

penurunan serta perubahan bentuk permukaan tanah, dengan sampel

pengujian dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Sampel pengujian untuk kolom pasir grouting.

Variasi Campuran“Kolom Pasir

Grouting”

Kolom PasirGrouting Ø 10 Cm,

Tekanan = 4,6,8Kg/Cm2

WCR = 1,0 : 1

Sampel Uji PlatBearing Ø 10 dan

20 cm, TanpaPerkuatan

Sampel Uji PlatBearing Ø 10 dan20 cm, Dengan

Perkuatan

KedalamanH1 = 20 cm 2 Sampel 1 Sampel 1 Sampel



Total Sampel Uji 6 Sampel 3 Sampel 3 Sampel

62

D. Analisa Data dan Validasi Numerik

Dalam menganalisa deformasi yang terjadi pada tanah lempung

dalam penelitian ini dingunakan metode elemen hingga dengan

menggunakan program Plaxis. Perilaku tanah yang diberikan adalah

Mohr-Coulomb. Perilaku tanah ini merupakan yang paling sederhana

dengan dua parameter kekakuan yaitu E’ dan ’, dan tiga parameter

kekuatan yaitu Cref, ’ dan yang umumnya bisa didapatkan dalam

penelitian dasar tanah.

1. Data input plaxis 2D V8.2

Pada bagian ini dijelaskan tentang cara-cara untuk memodelkan

hasil penelitian laboratorium ke dalam bentuk analisa model dengan

menggunakan program PLAXIS. Adapun langkah-langkahnya sebagai

berikut :

Jalankan program PLAXIS dengan klik ganda pada ikon program

masukan (Plaxis Input). Sebuah dialog Create/Open Project, dimana

pengguna dapat memilih proyek yang telah ada atau membuka proyek

yang baru, pilih New Project dan klik tombol <OK>, seperti terlihat pada

Gambar 26.

63

Gambar 26. Menu open program plaxis.

a. Pengaturan global

Langkah pertama dalam setiap analisis adalah mengatur parameter

dasar dari model elemen hingga. Hal ini dilakukan dalam jendela

General Settings seperti terlihat pada Gambar 27 dan Gambar 28.

Pengaturan ini mencakup deskripsi permasalahan, jenis analisa,

jenis elemen, satuan dasar dan ukuran bidang gambar. Langkah-

langkah pengaturan mencakup sebagai berikut :

(1) Dalam lembar tab Project, masukkan nama file yang akan

digunakan untuk pemodelan tersebut.

(2) Selanjutnya dalam kotak General ditentukan jenis analisis

(Model) dan jenis elemen dasar (Elements). Dimana untuk kasus

ini digunakan Axisymmetry dari Combo Box Model dan 15-Node

dari Combo-box Elements.

64

Gambar 27. Menu general settings program plaxis.

(3) Kotak Acceleration mengindikasikan sudut percepatan gravitasi

telah ditetapkan -90°, yang berarti mempunyai arah ke bawah.

Klik tombol Next dibawah lembar-tab atau klik lembar-tab

Dimensions.

(4) Dalam lembar-tab Dimensions, gunakan satuan-satuan pra-pilih

dalam kotak Units.

Gambar 28. Menu general settings pada dimensi satuan.

65

(5) Dalam kotak Geometry Dimensions, ukuran dari bidang gambar

harus dimasukkan. Saat memasukkan koordinat teratas dan

terbawah dari geometri yang akan dibuat, plaxis akan

menambahkan sebuah marjin kecil sehingga geometri akan

berada dalam bidang gambar.

(6) Kotak Grid berisi nilai-nilai untuk mengatur spasi grid. Grid ini

akan membentuk matriks titik-titik pada layar yang dapat

digunakan sebagai titik-titik referensi.

(7) Klik tombol <OK> untuk mengaplikasikan nilai-nilai yang telah

dimasukkan. Bidang gambar akan muncul dimana model

geometri dapat mulai digambarkan.

b. Kontur geometri

Setelah General Settings diatas selesai dilengkapi, bidang gambar

serta indikator sumbu koordinat akan muncul. Sumbu X akan

menunjukkan ke kanan dan sumbu y menunjuk ke atas. Geometri

dapat digambarkan dimana saja di dalam bidang gambar. Untuk

menggambarkan kontur dari model geometri dapat dilakukan

sebagai berikut :

(1) Pilih Opsi Garis Geometri untuk menggambar area dan

objek seperti beban. Atau dapat juga menggunakan input

berdasarkan titik disumbu kartesian (X dan Y). Hasil dari

penggambaran geometri dapat dilihat pada gambar 29.

66

Gambar 29. Penggambaran area garis geometri.

c. Kondisi batas

Pada prinsipnya, seluruh batas harus mempunyai sebuah kondisi

batas pada tiap area. Dengan kata lain, jika kondisi batas tidak

dinyatakan secara eksplisit pada suatu batas tertentu (batas bebas),

maka kondisi alami akan diterapkan, yaitu dimana gaya tertentu

adalah nol dan perpindahan adalah bebas.

Untuk membentuk kondisi-kondisi batas, maka dilakukan langkah

sebagai berikut :

Klik tombol Standart Fixities atau pilih dari menu Load untuk

menerapkan kondisi batas standar seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 30 dan Gambar 31.

67

Gambar 30. Menu beban untuk menerapkan kondisi batas standar.

(2) PLAXIS kemudian akan membentuk jepit penuh pada dasar

geometri dan kondisi rol pada sisi vertikal ( = 0; = ).Jepit pada arah tertentu akan ditampilkan pada layar berupa dua

garis paralel yang tegak lurus terhadap arah jepitan. Karena itu

rol akan berupa dua garis vertikal sejajar dan jepit penuh akan

berupa dua pasang garis vertikal sejajar yang bersilangan.

(3) Pilihan Plate pada toolbar atau pilih pada menu Geometry,

dimana material Plate digunakan untuk memodelkan Plate

Bearing yang digunakan pada pengujian di laboratorium.

Gambar 31. Menu plate sebagai pada menu geometri

68

Pilih tombol Point Load-Load System A, dimana digunakan

untuk memodelkan Beban yang diaplikasikan di

laboratorium. Pengaplikasian beban dilakukan pada saat

proses Calculation.

d. Kumpulan data material

Untuk memodelkan perilaku dari tanah, model tanah yang tepat dan

parameter material yang sesuai harus diterapkan pada geometri.

Dalam Plaxis, sifat-sifat dari tanah dikumpulkan dalam kumpulan

data material dan berbagai kumpulan data disimpan dalam sebuah

basis data material. Dari basis data, sebuah kumpulan data dapat

diterapkan pada satu atau beberapa klaster. Sistem serupa juga

berlaku untuk obyek struktural (seperti dinding, pelat jangkar, geogrid

dan lain-lain), tetapi jenis struktur yang berbeda akan memiliki

parameter yang berbeda, sehingga menjadi kumpulan data yang

berbeda pula. PLAXIS membedakan kumpulan data material untuk

Soil & Interface, Plate, Struture dan Geogrid.

Pembuatan kumpulan data material umunya dilakukan setelah

memasukkan kondisi batas. Sebelum penyusunan jaring elemen,

dapat dilihat pada Tabel 9 seluruh kumpulan data material harus

didefinisikan dan seluruh klaster serta obyek struktural harus sudah

dikaitkan terhadap kumpulan data material yang sesuai.

69

Tabel 9. Input parameter tanah kolom pasir grouting.

Parameter Nama Pasir-Semen Tanah Dasar Satuan

Model Material Model Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb -

Jenis Perilaku Material Jenis Non-Porous Undrained -

Berat Isi Tanah Di Atas Muka Air Tanah ɣunsat 19,5 17,70 kN/m³

Berat Isi Tanah Di Bawah Muka Air Tanah ɣsat - 21,00 kN/m³

Permeabilitas Horizontal Kx - 0,0001 m/hari

Permeabilitas Vertikal Ky - 0,0001 m/hari

Modulus Young E 15000,0 1000,00 kN/m²

Angka Poisson v 0,2 0,35 -

Kohesi c 50,0 4,00 kN/m²

Sudut Geser φ 45,0 17,00 °

Sudut Dilatansi ψ 0,0 0,00 °

Masukkan dari kumpulan data material dapat dilakukan dengan

menggunakan Material Sets pada menu Materials atau dari pilihan

yang tersedia pada tool-bar. Pilih Material Sets pada menu

tool-bar.

(1) Pilih tombol <New> disisi bawah dari jendela Material Sets.

Sebuah kotak dialog akan muncul dengan tiga buah lembar-tab,

yaitu General, Parameters, dan Interface.

(2) Masukkan Parameter Model sesuai dengan tabel di atas, dan

selanjutnya seret (drag) kumpulan data material yang telah di

input ke dalam klaster tanah dalam bidang gambar dan lepaskan

di atasnya (lepaskan tombol utama Mouse). Perhatikan bahwa

kursor akan berubah bentuk untuk mengindikasikan apakah

70

kumpulan data dapat diaplikasikan di lokasi tersebut atau tidak.

Aplikasi kumpulan data yang benar pada klaster akan

ditunjukkan dengan perubahan warna dari kluster.

(3) Klik tombol <OK>> pada jendela Material Sets untuk menutup

basis data seperti yang ditunjukkan pada Gambar 32 dan

Gambar 33.

Gambar 32. Lembar-tab general dari jendela kumpulan data tanah danantar muka.

71

Gambar 33. Perubahan warna klaster setelah data material di dragkedalam klaster.

e. Penyusunan jaring elemen

Setelah model geometri lengkap selesai, model elemen hingga dapat

disusun. PLAXIS menyediakan prosedur penyusunan jaring elemen

yang sepenuhnya dilakukan secara otomatis, dimana geometri dari

model dibagi menjadi elemen-elemen dasar dan elemen struktural

yang kompatibel, jika ada dalam geometri. Penyusunan jaring

elemen akan mengikutsertakan seluruh titik dari garis yang ada

dalam model geometri, sehingga posisi yang tepat dari seluruh

lapisan, beban dan struktur ikut diperhitungkan dalam jaring elemen

hingga.

72

Untuk menyusun jaring elemen, selanjutnya dilakukan langkah-

langkah sebagai berikut :

Klik tombol Mesh pada toolbar atau pilih generate mes dari menu

Mesh. Setelah penyusunan jaring elemen, maka sebuah jendela

baru akan tebuka (jendela keluaran) dimana ditunjukkan jaring

elemen hingga seperti yang ditunjukkan pada Gambar 34.

(2) Klik Tombol <Update> untuk kembali ke modus masukkan

geometri.

Gambar 34. Menu generate mesh deformasi

73

f. Kondisi awal

Dengan terbentuknya jaring elemen, maka model elemen hingga

telah selesai dibentuk. Walaupun demikian, kondisi awal harus

ditentukan dan dihitung terlebih dahulu sebelum memulai

perhitungan. Secara umum, kondisi awal terdiri dari kondisi awal

untuk tekanan air, konfigurasi geometri awal dan kondisi tegangan

efektif awal. Kondisi awal diatur dalam modus yang berbeda dengan

program Input. Untuk membentuk kondisi awal dilakukan sebagai

berikut : Klik tombol Initial conditions pada toolbar atau pilih Initial

Conditions dari menu Initial.

(1) Pertama sebuah jendela kecil akan muncul dan menunjukka nilai

para-pilih dari berat isi air, yaitu sebesar 10 kN/m³. Klik <OK>

untuk menerima nilai tersebut dan kemudian modus kondisi air

awal akan muncul. Perhatikan bahwa toolbar dan latar belakang

dari geometri telah berubah dibandingkan dengan modus

masukan geometri.

Pilihan kondisi awal terdiri dari dua buah modus yang berbeda,

yaitu modus kondisi air awal dan modus konfigurasi geometri

awal. Perpindahan antar kedua modus ini dilakukan dengan

menggunakan tombol “switch” dalam toolbar.

Karena dalam pemodelan ini tidak mengikutsertakan

tekanan air, maka lanjutan ke modus konfigurasi geometri awal

dengan meng-klik tombol sebelah kanan dari ‘switch’ (Tegangan

74

dan konfigurasi geometri awal). Garis freatik secara otomatis

akan diletakkan pada dasar geometri.

Klik tombol Generate Initial Stresses (tanda tambah

berwarna merah) pada toolbar atau pilih dari menu Calculate.

Kotak dialog Prodesur-Ko akan muncul seperti terlihat pada

Gambar 35.

(2) Masukkan faktor pengali total untuk berat tanah, ΣMweight,

sebesar 1,0. Hal ini berarti bahwa berat tanah sepenuhnya akan

diaplikasikan dalam perhitungan tegangan awal.

Gambar 35. Menu ko-procedure generate initial stresses

(3) Setelah perhitungan tegangan awal, jendela keluaran akan

muncul dan menunjukkan tegangan-tegangan efektif yang

dinyatakan dalam tegangan-tegangan utama dapat dilihat pada

Gambar 36.

75

Gambar 36. Menu modus konfigurasi geometri update initial soil stresses

Panjang dari garis-garis yang ditampilkan menyatakan nilai

tegangan utama secara relatif dan orientasi dari garis-garis

tersebut menunjukkan arah utama. Klik tombol <Update> untuk

kembali ke modus konfigurasi geometri awal di dalam program

Input.

(4) Setelah perhitungan tegangan awal, maka tahapan perhitungan

dapat dimulai. Setelah mengklik tombol <Update>, pengguna

akan diminta untuk menyimpan data dalam hard disk. Klik tombol

<Yes>, Jendela permintaan berkas akan muncul. Masukkan

nama berkas yang diinginkan dan klik tombol <Save>.

76

2. Perhitungan validasi numerik

Setelah meng-klik tombol <Calculate>, dan menyimpan data

masukkan, dapat dilihat pada Gambar 37 program masukkan akan

tertutup dan program perhitungan akan berjalan. Program perhitungan

dapat digunakan untuk mendefinisikan dan mengeksekusi tahap-tahap

perhitungan. Program ini juga dapat digunakan untuk memilih tahapan

perhitungan dimana keluaran dari program ingin ditampilkan.

Gambar 37. Jendela perhitungan dengan lembar-tab general

77

Lembar-tab (General, Parameter dan Multipler) digunakan untuk

mendefinisikan satu tahapan perhitungan. Tahapan perhitungan ini

dapat berupa satu pembebanan, tahapan konstruksi (Stage

Construction), tahapan konsolidasi atau analisis keamanan.

Untuk setiap proyek dapat didefinisikan berbagai tahapan

perhitungan. Seluruh tahapan perhitungan yang telah didefinisikan akan

muncul dalam daftar di bagian bawah jendela.

Untuk mendefiniskan tahap perhitungan, ikuti langkah-langkah

berikut :

(1) Dalam kotak Number/ID digunakan untuk mendefiniskan nama

untuk tiap tahap perhitungan dan untuk Start for phase

digunakan untuk mengecek tahapan perhitungan (dalam kasus

ini perhitungan hanya dapat dimulai dari tahap 0 – initial phase).

(2) Masih dalam lembar-tab Umum, pilih Plastic dari kotak

Calculation Type dalam Combo Box, dimana pilihan digunakan

untuk pembebanan langsung.

(3) Klik tombol <Paramaters> atau klik tab Parameters.

78

Gambar 38. Jendela perhitungan dengan lembar-tab general

(4) Lembar-tab Parameters memuat parameter-parameter untuk

mengatur perhitungan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

38. Biarkan nilai para-pilih untuk maksimum yang dikehendaki

dari Additional Steps (250) dan pilih Standart Settings dari kotak

Iterative Prosedur.

(5) Dari kotak Loading Input, pilih Staged construction.

(6) Klik tombol <Define>.

(7) Jendela Staged construction akan muncul dan menampilkan

konfigurasi geometri yang aktif saat ini. Pilih Point Load dengan

klik ganda pada garis di bagian atas geometri atau klaster

berada. Sebuah kotak dialog akan muncul.

79

Gambar 39. Jendela pengaktifan beban pada tahapan calculation

(8) Setelah kotak dialog Point Load muncul maka pemndefinisian

beban akan dimulai. Untuk penginputan nilai beban didasarkan

atas perilaku Axisymetery, maka beban yang di Input terlebih

dahulu dibagi dengan 2π, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

39 dan selanjutnya di input ke dalam kolom Y-Value.

(9) Dan selanjutnya klik tombol <Update>.

(10) Dan setelah kembali ke jendela Calculation, maka selanjutnya

menentukan titik untuk kurva. Klik tombol Select poin for Curve

pada toolbar seperti terlihat pada Gambar 40. Sebuah jendela

akan terbuka dan menampilkan seluruh titik noda yang berada

dalam model elemen hingga.

(11) Dan selanjutnya pilih titik yang akan dijadikan tinjauan.

80

Gambar 40. Jendela pemilihan titik untuk kurva

(12) Setelah itu klik tombol <Update> dan program akan kembali ke

jendela Calculate, dan selanjutnya klik tombol <Calculate> untuk

memulai proses perhitungan. Proses perhitunga ditandai dengan

munculnya jendela perhitungan seperti pada Gambar 41.

Gambar 41. Jendela informasi perhitungan

81

(13) Setelah perhitungan selesai maka program akan menampilkan

hasil keluaran yang ditandai dengan pola deformasi dari hasil

running tersebut seperti halnya terlihat pada Gambar 42 sampai

dengan Gambar 45.

Gambar 42. Jaringan elemen terdeformasi

Gambar 43. Jaringan elemen terdeformasi dalam mode arrows

Gambar 44. Jaringan elemen terdeformasi dalam mode shadings

82

Material kolom pasir grouting pada program Plaxis diasumsikan

sebagai geogrids dengan memasukkan data Modulus Elastisitas yang

didapatkan dari hasil pengujian pendahuluan. Data yang dimasukkan

selain (E) juga luas penampang yang dipergunakan dalam perhitungan.

Material kolom pasir grouting dalam program plaxis diasumsikan

sebagai plate dengan memasukkan data Modulus Elastisitas, luasan

penampang, inersia dan poisson’s ratio material kolom pasir grouting.

E. Definisi Operasional Variabel

Variable yang digunakan dalam penelitian diperlukan kesepahaman

pengertian dalam mengenali variabel yang digunakan antara lain :

1. Kapasitas Dukung Ultimit (qu)

Sebagai beban maksimum yang diberikan persatuan luas

dimana tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami

keruntuhan.

2. Beban Ultimit (Pu)

Sebagai beban maksimum yang diberikan pada suatu luasan

yang didistribusikan ke tanah hingga tanah mengalami

keruntuhan.

3. Luas Bidang Beban (A)

Sebagai luasan yang diberi beban. Sebagai perantara beban

yang akan didistribusikan ke tanah.

83

Variabel yang digunakan dalam program plaxis sebagai berikut :

1. Axisymmetry

Pilihan bentuk umum Axisymmetry didefinisikan sebagai analisis

beban yang dihitung dihasilkan dari displacement tertentu yang

menunjukkan gaya per jarak diluar dari arah sumbu z.

2. Berat Volume Tanah Basah/Wet Soil Weight (wet)

Sebagai berat tanah termasuk zat cair dalam pori per satuan

volume. Berat volume ini digunakan untuk merepresentasikan

semua material yang berada dibawah muka air tanah.

3. Berat Volume Tanah Kering/Dry Soil Weight (dry)

Sebagai berat tanah per satuan volume. Berat volume ini

digunakan untuk mempresentasikan semua material yang

berada diatas muka air tanah.

4. Modulus Young Efektif/Young’s Modulus (Eref)

Sebagai pebandingan antara tegangan dengan regangan pada

suatu material. Modulus young merupakan kekakuan dasar pada

bentuk Mohr-Coulomb.

5. Poisson’s Ratio ()

Sebagai rasio regangan material pada arah lateral terhadap arah

aksial.

6. Kohesi/Cohesion (c)

Sebagai lekatan tanah. Gaya tarik menarik antar partikel sejenis.

84

7. Sudut Geser/Friction Angle ()

Sebagai komponen kuat geser tanah akibat geseran antara

partikel. Merupakan sudut yang terbentuk saat pergeseran dua

atau lebih partikel tanah.

8. Sudut Dilatansi/Dilatancy Angle ()

Sebagai sudut yang terbentuk saat terjadi pengembangan

volume tanah akibat tegangan geser.

Gambar 45. Contoh out put gambar kolom perkuatan tanah pada pondasimenggunakan program plaxis 3D.

85

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Tanah Lempung Kepasiran

Dari hasil pengujian di laboratorium diperoleh data-data

karakteristik fisik dan mekanis tanah dapat dilihat pada Tabel 10.

Tabel 10. Rekapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanah asli.

Jenis Pemeriksaan Hasil PemeriksaanPengujian Karakterisitk Sifat Fisik Tanah DasarKadar Air (w) 43,40 %Berat jenis (Gs) 2,70Pemeriksaan Analisa Saringan

a. Berbutir Halus 57,50 %b. Berbutir Kasar 42,50 %

Atterberga. Batas Cair ( LL ) 45,97 %b. Batas Plastis ( PL ) 31,54 %c. Index Plastis ( PI ) 14,42 %d. Batas Susut ( SL ) 16,47 %

Bobot Isi 1,66 gram/cm³Kompaksi Standar

a. Maximum Dry Density, d(MDD) 1,33 gram/cm³

b. Optimum Moisture Content(OMC) 36,00 %

Pengujian Sifat Mekanis Tanah DasarBerat Isi Tanah Dasar Kepadatan 1,66 gram/cm³Kuat Tekan Bebas

a. qu 2,25 Kg/Cm²b. Modulus Elatisitas 5555,56 kN/m²

Pengujian Geser Langsunga. Cohesi ( c ) 0,19 Kg/cm²b. Sudut Geser Dalam ( Ø ) 11,31 °

86

Dari Tabel 10 dapat dijelaskan sifat karakteristik dan mekanis jenis

tanah yang digunakan dalam penelitian ini.

1. Sifat karakteristik tanah lempung kepasiran

a. Kadar air

Dalam pengujian kadar air didapat nilai kadar air alami dari tanah asli

yang di ambil dari lapangan (w) sebesar 43,40 %.

b. Berat jenis spesifik

Dari hasil pemeriksaan berat jenis spesifikasi diperoleh nilai berat

jenis (Gs) 2,70.

c. Analisa gradasi butiran

Dalam pelaksanaan pengujian gradasi yang dilakukan dengan

pengujian analisa saringan dan pengujian hidrometer di dapat hasil

tanah tersebut labih dari 50 % lolos saringan No. 200 yaitu 57,5 %.

Tanah tersebut merupakan tanah Berbutir Halus. Hal ini terlihat pada

Gambar 46 menunjukkan persentase butiran halusnya cukup

dominan. Menurut AASHTO tanah ini termasuk dalam tipe A-7-5

jenis tanah berlempung dimana indeks plastisitasnya >11.

Peninjauan klasifikasi tanah yang mempunyai ukuran butir lebih kecil

dari 0,075 mm, tidak didasarkan secara langsung pada gradasinya

sehingga penentuan klasifikasinya lebih didasarkan pada batas-

batas Atterbergnya.

87

Gambar 46. Grafik analisa butiran tanah.

d. Batas – batas atterberg

Dalam pengujian batas-batas atterberg maka didapat hasil sebagai

berikut :

1. Batas Cair (Liquid Limit, LL) dari hasil grafik hubungan jumlah

ketukan dan kadar air diperoleh nilai batas cair (LL) = 45,97 %

2. Batas Plastis (Plastic Limit, PL) dalam pengujian diperoleh hasil

batas plastis (PL) = 31,54 %.

3. Indeks plastisitas diperoleh dari selisih antara batas cair dan batas

plastis, dengan rumus PI = LL – PL maka diperoleh nilai Indeks

Plastisitas (PI) = 14,42%.

4. Batas Susut (Shringkage Limit, SL) dari pengujian batas susut

diperoleh nilai batas susut (SL) = 16,47 %.

e. Bobot isi

Pengujian bobot isi yang dilakukan didapat hasil sebesar 1,66

gram/cm3.

88

f. Pemadatan tanah

Pengujian pemadatan standar (proctor standard test) didapat hasil

dari Gambar 47 dimana kadar air optimum sebesar wopt = 36 % dan

berat isi kering maksimumnya dmaks = 1,328 gram/cm3.

Gambar 47. Grafik hubungan kadar air dan berat isi kering tanah asli.

2. Sifat mekanis tanah lempung kepasiran

a. Kuat tekan bebas sampel tanah

Dari hasil pemeriksaan kuat tekan bebas sampel tanah di peroleh

nilai qu = 2,25 kg/cm2, nilai ½ qu 1,125 kg/cm2, nilai regangan 2,025

% dan nilai modulus elastisitas (E) sebesar 5555,56 kN/m2 yang

terlihat pada Gambar 48 menandakan bahwa tanah lempung

tersebut berada pada kondisi konsistensi sedang dan pada Gambar

49 menunjukkan pola retak sampel tanah yang telah di uji.

89

Gambar 48. Grafik kuat tekan bebas sampel tanah.

Gambar 49. Pola retak sampel tanah yang terjadi setelah di uji.

b. Geser langsung sampel tanah

Dari hasil pemeriksaan geser langsung seperti yang diperlihatkan

pada Gambar 50 sampel tanah diperoleh nilai sudut geser dalam =

11,31° dan nilai kohesi = 0,19 kg/cm2.

5 cm

10 cm

90

Gambar 50. Grafik geser langsung sampel tanah.

3. Klasifikasi tanah

a. AASHTO (American Association of State Highway andTransportation Officials)

Dari hasil pengujian analisa saringan berdasarkan presentase yang

lolos saringan No. 200 diperoleh hasil tanah tersebut lebih dari 50 %

(> 35 %) sehingga tanah diklasifikasikan dalam kelompok tanah

berlanau atau berlempung (A-4, A-5, A-6, A-7).

Berdasarkan batas cair (LL) = 45,97 % dan Indeks plastisnya = 14,42

%, maka tanah tersebut masuk dalam kelompok A-7-5. Tanah yang

masuk kategori A-7-5 termasuk dalam klasifikasi tanah berlempung

dimana indeks plastisitasnya > 11.

91

b. USCS (Unified Soil Classification System)

Dari analisis saringan didapatkan tanah lolos saringan No. 200 lebih

dari 50 % sehingga masuk ke dalam klasifikasi tanah berbutir halus.

Dengan Batas cair (LL) = 45,97 % dan Indeks Plastisitas (PI) = 14,42

%, maka tanah tergolong dalam klasifikasi ML (Lempung pasir halus)

dengan sifat plastis tinggi.

B. Karakteristik Tanah Pasir Uji Model Kolom Pasir

Pengujian karakteristik fisik dan mekanis pasir dilakukan untuk

mengklasifikasi jenis pasir yang digunakan pada penelitian. Berdasarkan

hasil pengujian di laboratorium diperoleh data-data karakteristik fisik dan

mekanik pasir pada Tabel 11.

Tabel 11. Rekap hasil pemeriksaan karakteristik kolom pasir grouting

Jenis Pemeriksaan Hasil PemeriksaanKadar Air (w) 28,32 %Berat jenis (Gs) 2,66Pemeriksaan Analisa Saringan

a. Pasir Berbutir Halus 5,00 %b. Pasir Berbutir Sedang 35,00 %c. Pasir Berbutir Kasar 60,00 %

Kompaksi Standara. Maximum Dry Density, gd (MDD) 1,70 gram/cm³b. Optimum Moisture Cont. (OMC) 10,25 %

Pengujian Sifat Mekanis Kolom Pasir GroutingKuat Tekan Bebas Kolom Pasir Grouting

a. qu 3,00 Kg/Cm²b. Modulus Elatisitas 7500,00 kN/m²

Pengujian Geser Langsung Kolom Pasir Groutinga. Cohesi ( c ) 0,18 Kg/cm²b. Sudut Geser Dalam ( Ø ) 38,66 °

92

1. Sifat karakteristik tanah pasir

a. Kadar air

Dari hasil pemeriksaan kadar air sampel pasir diperoleh kadar air

alami/kadar air natural 28,32 %.

b. Berat jenis spesifik

Dari hasil pemeriksaan berat jenis spesifikasi diperoleh nilai berat

jenis 2,66.

c. Analisa gradasi butiran

Dalam pelaksanaan pengujian gradasi yang dilakukan dengan

pengujian analisa saringan ditunjukkan pada Gambar 51 didapat

hasil pasir yang berbutir halus 5 %, berbutir sedang 35 % dan yang

berbutir kasar 60 %.

d. Klasifikasi pasir

Berdasarkan sistem klasifikasi USCS (Unified Soil Classification

System), maka tanah pasir yang digunakan pada penelitian ini

adalah :

(1) Divisi utama

(a) Pasir masuk kedalaman kelompok tanah berbutir kasar yaitu

lebih 50% butiran tertahan saringan no. 200 (0,075 mm).

(b) Pasir lebih dari 50% fraksi kasar lolos saringan no. 4 (4,75

mm)

(c) Kerikil bersih (sedikit atau tak ada butiran halus)

93

(2) Simbol kelompok

Berdasarkan persentase butiran halus kurang dari 5% lolos

saringan no. 200, dimana nilai Cu adalah 4,06 mm dan Cc

adalah 0,70 mm. Syarat untuk nilai kualitas (SW) jika Cc diantara

1 dan 3, dan Cu >6. Maka simbol untuk tanah pasir adalah SP.

(3) Nama jenis

Pasir gradasi buruk, pasir berkerikil, sedikit atau tidak

mengandung butiran halus

Sistem klasifikasi AASHTO (American Associationof State Highway

and Transporttation Officials Classification) membagi tanah ke dalam 7

kelompok, A-1 sampai A-7 termasuk sub-sub kelompok. Berdasarkan

table sistem klasifikasi AASHTO, tanah yang digunakan pada penelitian ini

dikelompokkan sebagai berikut :

(1) Klasifikasi umum : Material granular (< 35% lolos saringan No. 200)

(2) Klasifikasi kelompok : (A-1)

(3) Analisa saringan (% lolos)

(a) 2,00 mm ( no. 10 ) : 50 maks

(b) 0,425 mm ( no. 40 ) : 30 maks

(c) 0,075 mm ( no. 200 ) : 15 maks

(4) Sifat fraksi lolos saringan no. 40

(a) Batas cair ( LL ) : -

(b) Indeks plastis ( PI ) : NP

94

(5) Indeks kelompok : ( GI )

GI = ( F-35)[0,2 + 0,005 (LL-40)] + 0,01 (F-15)(PI-10) = (0-35)[0,2 +

0,005 (0-40)] + 0,01 (0-15)(0-10) = 1.5 → A-1-a ( 0 )

(6) Tipe material yang pokok pada umumnya : Pecahan batu, Kerikil dan

Pasir.

Gambar 51. Grafik analisa butiran pasir.

2. Sifat mekanis tanah pasir

a. Pemadatan pasir

Hasil yang diperoleh dari pengujian pemadatan diinterpretasikan

dalam bentuk grafik hubungan antara berat volume tanah kering (dry

density) dan kadar air (moisture content). Hasil dari pengujian

menunjukkan bahwa tanah pasir yang digunakan pada penelitian ini

memiliki berat volume kering sebesar dry = 1,7 gr/cm3, sedangkan

95

untuk kadar air optimum diperoleh sebesar wopt = 10,25%. Dapat

dilihat pada Gambar 52.

Gambar 52. Grafik hubungan kadar air dan berat isi kering pasir.

b. Uji kuat tekan bebas kolom pasir grouting

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari tanah pasir

yang sudah di campur dengan bahan stabilisasi Semen PCC. Nilai

parameter kuat tekan bebas dapat dilihat pada Gambar 53 dan pada

Gambar 54 menunjukkan pola retak kolom pasir grouting.

Gambar 53. Grafik kuat tekan bebas kolom pasir grouting.

96

Gambar 54. Pola retak kolom pasir grouting yang terjadi setelah di uji.

Dari hasil pemeriksaan kuat tekan bebas pasir semen pada Gambar

53. di peroleh nilai qu = 3,00 kg/cm2, nilai ½ qu 1,50 kg/cm2, nilai

regangan 0,50 % dan nilai modulus elastisitas (E) sebesar 7500,00

kN/m2.

c. Uji geser langsung kolom pasir grouting

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kohesi dan sudut

geser internal dari tanah pasir yang sudah di campur dengan bahan

stabilisasi Semen PCC (portland compossite cement). Nilai

parameter kuat geser tersebut dapat dilihat pada Gambar 55.

8 cm

10 cm

97

Gambar 55. Grafik geser langsung kolom pasir grouting.

Pada Gambar 55. di dapatkan nilai sudut geser internal pasir semen

sebesar Ø = 38,44° dan memiliki kohesif sebesar c = 0,16 kg/cm2.

C. Hasil Uji Model Laboratorium Perkuatan Tanah Dasar Tipe KolomPasir Grouting

1. Pola deformasi pembebanan dan penurunan hasil pengujianlaboratorium

Dalam melakukan pengujian model dilakukan dalam 4 pola

pengujian, dimana pertama pegujian model uji tanpa perkuatan. Pengujian

ini diperuntukkan untuk menganalisis kondisi tanah yang menerima beban

sebagai parameter untuk analisa bagi model perkuatan tanah dengan

kolom pasir grouting yang akan digunakan. Selanjutnya adalah model-

model perkuatan dengan menggunakan kolom pasir grouting terhadap

98

variasi kedalaman dan diameter kolom pasir grouting yang akan

digunakan adalah untuk menentukan efisiensi dan efektifitas dari

penggunaan perkuatan kolom pasir grouting seperti terlihat pada Gambar

56 sampai dengan Gambar 58.

Gambar 56. Foto pengujian sampel.

Gambar 57. Foto pengujian sampel material kolom pasir grouting.

99

Yang kedua adalah model uji tanah dasar dengan perkuatan kolom

pasir grouting dengan kedalaman 20 cm. Ketiga adalah dengan perkuatan

kolom pasir grouting dengan kedalaman 30 cm, yang terakhir dengan

perkuatan kolom pasir grouting dengan kedalaman 40 cm.

Gambar 58. Foto pengujian tanah dasar perkuatan kolom pasir grouting(a) kedalaman 20 cm, (b) kedalaman 30 cm dan (c)kedalaman 40 cm.

(a) (b)

(c)

100

Hasil pengujian model dapat dilihat pada Gambar 59 dan Gambar

60 grafik hubungan beban vs penurunan terhadap variasi plate bearing.

Gambar 59. Grafik hasil uji model laboratorium hubungan beban vspenurunan dengan plat bearing diameter 10 cm.

Gambar 60. Grafik hasil uji model laboratorium hubungan beban vspenurunan dengan plat bearing diameter 20 cm.

101

Dari hasil pengujian model terlihat pola keruntuhan akibat dari

pembebanan dapat dilihat pada Gambar 61 sebagai hasil dari pengujian

model yang dilakukan, diketahui bahwa tanah dasar yang tanpa perkuatan

mengalami penurunan yang lebih besar dengan nilai sebesar 58,10 mm

dengan beban ultimit pada tanah dasar sebesar 20,0 kN, dengan

persentase penurunan yang terjadi sebesar 11,62 % dari tinggi total tanah

dasar.

Hasil pengujian kedua dengan perkuatan kolom pasir grouting

dengan kedalaman 20 cm didapat besar penurunan 47,21 mm dengan

beban ultimit pada tanah dasar sebesar 47,5 kN, dengan persentase

penurunan yang terjadi sebesar 9,44 % dari tinggi total tanah dasar.

Selanjutnya pengujian yang ketiga menggunakan kolom pasir

grouting dengan kedalaman 30 cm didapatkan besar penurunan 25,10

mm dengan beban ultimit pada tanah dasar 60,0 kN, dengan persentase

penurunan yang terjadi sebesar 5,02 % dari tinggi total tanah dasar.

Yang terakhir adalah pengujian dengan kedalaman 40 cm

didapatkan hasil penurunan 9,98 mm dengan beban ultimit pada tanah

dasar sebesar 65 kN, dengan persentase penurunan yang terjadi sebesar

1,99 % dari tinggi total tanah dasar.

102

Gambar 61. Foto keruntuhan akibat pembebanan.

2. Pola pembebanan dan deformasi tanah dasar pengujianlaboratorium

1. Pola pembebanan dan deformasi tanah dasar tanpa perkuatankolom pasir grouting

Hasil pengujian model tanpa perkuatan kolom pasir grouting

dapat dilihat pada tabel hubungan Jarak vs deformasi tanah dasar

pada beban yang bervariasi.

103

Tabel 12. Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasar hasil ujilaboratorium plat bearing diameter 10 cm.

No Jarak

Tanpa Perkuatan - D = 10 cm

Beban5 kN

Beban10 kN

Beban15 kN

Beban20 kN Ket.

1 0 -7,720 -18,450 -35,400 -58,100 PembacaanPenurunan2 10 -7,720 -18,450 -35,400 -58,100

3 15 0,421 0,691 0,904 12,217 Dial 14 25 0,179 0,350 0,594 2,015 Dial 25 35 0,273 0,477 0,777 1,266 Dial 3

Gambar 62. Grafik hasil uji model hubungan Jarak vs deformasi tanahtanpa perkuatan dengan Plat Bearing diameter 10 cm.

104

Tabel 13. Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasar tanpaperkuatan hasil uji laboratorium plat bearing diameter 20 cm.

No Jarak

Tanpa Perkuatan - D = 20 cm

Beban10 kN

Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN Ket.

1 0 -7,968 -19,800 -30,200 -37,290 PembacaanPenurunan2 20 -7,968 -19,800 -30,200 -37,290

3 25 0,170 0,318 0,425 21,334 Dial 14 32,5 0,267 0,752 1,146 23,508 Dial 25 40 0,390 0,901 1,444 15,239 Dial 3

Gambar 63. Grafik hasil uji model hubungan Jarak vs deformasi dasartanpa perkuatan dengan plat bearing diameter 20 cm.

Pada Tabel 12 dan Tabel 13 menunjukkan bahwa semakin besar

beban semakin besar pula deformasi yang terjadi pada tanah dasar.

Seperti terlihat pada grafik hubungan jarak dengan deformasi pada

Gambar 62 dan Gambar 63. Dimana beban yang berkerja sebesar 5

kN maka deformasi yang terjadi pada dial 1 sebesar 0,421 mm, dial

105

2 sebesar 0,179 mm, dial 3 sebesar 0,273 mm, Pada beban 10 kN

deformasi yang terjadi pada masing-masing penempatan dial adalah

dial 1 sebesar 0,691 mm, dial 2 sebesar 0,350 mm, dial 3 sebesar

0,477 mm. Selanjutnya pada beban 15 kN deformasi yang terjadi

pada dial 1 sebesar 0,904 mm, dial 2 sebesar 0,594 mm, dial 3

sebesar 0,777 mm, dan terakhir untuk beban 20 kN deformasi yang

terjadi pada dial 1 sebesar 12,217 mm, dial 2 sebesar 2,015 mm, dial

3 sebesar 1,266 mm.

2. Pola pembebanan dan deformasi tanah dasar dengan perkuatankolom pasir grouting kedalaman 20 cm.

Pada hasil pengujian model dengan perkuatan kolom pasir

grouting kedalaman 20 cm dapat dilihat pada Tabel 14 dan Tabel 15

hubungan jarak vs deformasi tanah dasar pada beban 10 kN, 20, kN,

30 kN, 40 kN, 47,5 kN.

Tabel 14. Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasar denganperkuatan pada kedalaman 20 cm hasil uji laboratorium platbearing diameter 10 cm.

No Jarak

Perkuatan H = 20 cm - D = 10 cm

KeteranganBeban10 kN

Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN

Beban47,5 kN

1 0 -0,900 -2,400 -7,120 -12,400 -47,210 PembacaanPenurunan2 10 -0,900 -2,400 -7,120 -12,400 -47,210

3 15 0,402 0,882 1,060 1,868 21,190 Dial 14 25 0,137 0,482 0,740 1,929 11,900 Dial 25 35 0,301 0,712 1,099 2,476 12,991 Dial 3

106

Gambar 64. Grafik hasil uji model hubungan jarak vs deformasi tanahdasar dengan perkuatan pada kedalaman 20 cm PlatBearing dimeter 10 cm.

Tabel 15. Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasar perkuatanpada kedalaman 20 cm hasil uji laboratorium bearing diameter20 cm.

No Jarak



Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN

Beban50 kN

Beban60 kN

Beban67,5 kN

1 0 -0,362 -1,900 -3,900 -5,800 -11,600 -18,600 -22,700 PembacaanPenurunan2 20 -0,362 -1,900 -3,900 -5,800 -11,600 -18,600 -22,700

3 25 0,081 0,299 0,468 0,759 3,093 13,568 14,187 Dial 1

4 32,5 0,278 0,565 0,843 1,526 3,288 12,026 12,026 Dial 2

5 40 0,413 0,661 1,107 1,853 3,713 12,689 12,689 Dial 3

107

Gambar 65. Grafik hasil uji model hubungan jarak vs deformasi tanahdasar dengan perkuatan pada kedalaman 20 cm denganplat bearing diameter 20 cm.




Gambar 64 dan Gambar 65. Dimana beban yang berkerja sebesar

10 kN maka deformasi yang terjadi pada dial 1 sebesar 0,402 mm,

dial 2 sebesar 0,137 mm, dial 3 sebesar 0,301 mm. Pada beban 20

kN deformasi yang terjadi pada masing-masing penempatan dial

adalah dial 1 sebesar 0,882 mm, dial 2 sebesar 0,482 mm, dial 3

sebesar 0,172 mm. Selanjutnya pada beban 30 kN deformasi yang

terjadi pada dial 1 sebesar 1,06 mm, dial 2 sebesar 0,740 mm, dial 3

sebesar 1,09 mm, Selanjutnya pada beban 40 kN deformasi yang

108


sebesar 2,47 mm, dan terakhir untuk beban 47,5 kN deformasi yang


sebesar 12,99 mm





30 kN, 40 kN, 50 kN, 60 kN.

Tabel 16. Hubungan jarak terhadap deformasi tanah dasar denganperkuatan pada kedalaman 30 cm hasil uji laboratorium platbearing diameter 10 cm

No Jarak


Beban10 kN

Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN

Beban50 kN

Beban60 kN Keterangan

1 0 -1,300 -2,900 -3,521 -4,853 -8,742 -25,100 PembacaanPenurunan2 10 -1,300 -2,900 -3,521 -4,853 -8,742 -25,100

3 15 0,366 0,732 0,935 1,041 1,277 3,292 Dial 14 25 0,167 0,330 0,511 0,836 1,809 6,018 Dial 25 35 0,232 0,491 0,761 1,149 2,222 6,720 Dial 3

109



No Jarak



Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN

Beban50 kN

Beban60 kN

Beban65 kN


3 25 0,071 0,153 0,000 0,046 0,717 2,481 6,019 Dial 1

4 32,5 0,232 0,446 0,6999 0,941 1,707 3,360 6,681 Dial 2

5 40 0,212 0,572 0,891 1,149 1,951 3,609 6,917 Dial 3

110

Gambar 67. Grafik hasil uji model hubungan jarak vs deformasi dasardengan perkuatan pada kedalaman 30 cm dengan platbearing diameter 20 cm.




Gambar 66 dan Gambar 67. Dimana beban yang berkerja sebesar

10 kN maka deformasi yang terjadi pada dial 1 sebesar 0,366 mm,

dial 2 sebesar 0,167 mm, dial 3 sebesar 0,232 mm. Pada beban 20

kN deformasi yang terjadi pada masing-masing penempatan dial

adalah dial 1 sebesar 0,732 mm, dial 2 sebesar 0,330 mm, dial 3

sebesar 0,491 mm. Selanjutnya pada beban 30 kN deformasi yang


3 sebesar 0,761 mm, Selanjutnya pada beban 40 kN deformasi yang


111

3 sebesar 1,149 mm, Selanjutnya pada beban 50 kN deformasi yang


3 sebesar 2,222 mm,dan terakhir untuk beban 60 kN deformasi yang


3 sebesar 6,720 mm.





30 kN, 40 kN, 50 kN, 60 kN, 65 kN.


No Jarak



Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN

Beban50 kN

Beban60 kN

Beban65 kN


3 15 0,198 0,392 0,688 0,762 0,791 0,762 1,257 Dial 1

4 25 0,097 0,320 0,398 0,508 0,729 1,340 2,512 Dial 2

5 35 0,129 0,330 0,522 0,716 0,976 1,634 2,883 Dial 3

112



No Jarak



Beban20 kN

Beban30 kN

Beban40 kN

Beban50 kN

Beban60 kN

Beban70 kN

Beban72,5 kN

1 0 -0,410 -1,310 -2,010 -2,660 -3,420 -4,300 -7,920 -7,574 PembacaanPenurunan2 20 -0,410 -1,310 -2,010 -2,660 -3,420 -4,300 -7,920 -7,574

3 25 0,180 0,299 0,352 0,442 0,411 0,174 0,767 1,451 Dial 1

4 32,5 0,130 0,332 0,450 0,601 0,792 1,369 2,393 3,235 Dial 2

5 40 0,195 0,449 0,640 0,892 1,054 1,663 2,701 3,531 Dial 3

113


Pada Tabel 18 dan Tabel 19 menunjukkan semakin besar beban

semakin besar pula deformasi yang terjadi pada tanah dasar.

Terlihat pada grafik hubungan jarak dengan deformasi pada Gambar

68 dan Gambar 69. Dimana beban yang berkerja sebesar 10 kN

deformasi yang terjadi pada dial 1 sebesar 0,198 mm, dial 2 sebesar

0,097 mm, dial 3 sebesar 0,129 mm. Pada beban 20 kN deformasi

yang terjadi pada masing-masing penempatan dial adalah dial 1

sebesar 0,392 mm, dial 2 sebesar 0,320 mm, dial 3 sebesar 0,330

mm. Selanjutnya pada beban 30 kN deformasi yang terjadi pada dial

1 sebesar 0,688 mm, dial 2 sebesar 0,398 mm, dial 3 sebesar 0,522

mm, Selanjutnya pada beban 40 kN deformasi sebesar pada dial 1

sebesar 0,762 mm, dial 2 sebesar 0,508 mm, dial 3 sebesar 0,716

mm, Selanjutnya pada beban 50 kN deformasi yang terjadi pada dial

114


mm, Selanjutnya pada beban 60 kN deformasi yang terjadi pada dial


mm, dan beban 65 kN deformasi yang terjadi pada dial 1 sebesar

1,257 mm, dial 2 sebesar 2,512 mm, dial 3 sebesar 2,883 mm.

D. Hasil Uji Model Analisa Numerik Plaxis Perkuatan Tanah DasarTipe Kolom Pasir Grouting

1. Pola deformasi pembebanan dan penurunan hasil analisa numerikplaxis

Dengan menggunakan aplikasi numerik dimasukkan data-data

tanah hasil dari pengujian laboratorium untuk menganalisa material tanah

dasar dan kolom pasir grouting, dapat dilihat pada Tabel 20 dan Tabel 21.

Tabel 20. Input parameter tanah kolom pasir grouting.

Parameter Nama Pasir-Semen Tanah Dasar Satuan

Model Material Model Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb -

Jenis Perilaku Material Jenis Non-Porous Undrained -

Berat Isi Tanah Di Atas Muka Air Tanah ɣunsat 19,5 17,70 kN/m³

Berat Isi Tanah Di Bawah Muka Air Tanah ɣsat - 21,00 kN/m³

Permeabilitas Horizontal Kx - 0,0001 m/hari

Permeabilitas Vertikal Ky - 0,0001 m/hari

Modulus Young E 15000,0 1000,00 kN/m²

Angka Poisson v 0,2 0,35 -

Kohesi c 50,0 4,00 kN/m²

Sudut Geser φ 45,0 17,00 °

Sudut Dilatansi ψ 0,0 0,00 °

115

Tabel 21. Input parameter material loading plate.

Material Tipe Model EA (kN/m) EI (kNm2/m) d (m) V

PlatBaja Elastis 3,15x107 378 0,012 0.3

Dengan menggunakan Plaxis 2D dan 3D setelah input geometri

dan parameter tanah/material telah selesai dilakukan maka selanjutnya

adalah proses kalkulasi dan menampilkan output dari program plaxis itu

sendiri seperti terlihat pada Gambar 70 sampai dengan Gambar 72.

Analisa numerik plaxis dilakukan dengan menggunakan 4 model

analisa geometrik dimana analisa geometrik yang dilakukan seperti pada

pengujian laboratorium dengan masing-masing model menggunakan plat

bearing yang berdiameter 10 cm dan 20 cm. Dalam analisa numerik

dilakukan analisa permodelan tanpa menggunakan perkuatan kolom pasir

grouting pada gambar geometrik plaxis yang merupakan Analisa pertama.

Analisa kedua adalah analisa geometrik plaxis dengan menggunakan

perkuatan kolom pasir grouting dengan kedalaman 20 cm. Analisa ketiga

menggunakan perkuatan kolom pasir grouting dengan kedalaman 30 cm

pada gambar geometrik plaxisnya, selanjutnya analisa numerik yang

terakhir adalah dengan menggunakan perkuatan kolom pasir grouting

dengan kedalamanan 40 cm pada bidang gambar geometrik plaxisnya.

Berikut merupakan tampilan hasil gambar geometrik analisa numerik

pada Plaxis 2D dan 3D dari model yang diuji.

116

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 70. Gambar geometrik plaxis 2D (a). tanah dasar tanpa diameter 10cm, (b). tanah dasar tanpa plat bearing diameter 20 cm, (c).dengan perkuatan kedalaman 40 cm - plat bearing diameter 10cm, & (d). dengan perkuatan kedalaman 40 cm - plat bearingdiameter 20 cm.

(a) (b)

Gambar 71. Gambar geometrik plaxis 3D (a). model tanah dasar tanpaperkuatan plat bearing diameter 10 cm, (b). dengan perkuatankedalaman 40 cm - plat bearing diameter 10 cm.

117

Dari gambar geometrik maka dapat dianalisis pola deformasi yang

akan terjadi dengan masing-masing model geometrik perkuatan yang di

buat. Berikut merupakan tampilan hasil analisa numerik pola deformasi

pada Plaxis 2D dan 3D dari model yang diuji.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 72. Diagram pola deformasi tanah dasar (a). pola deformasitanpa perkuatan (Plaxis 2D), (b). pola deformasi denganperkuatan (Plaxis 2D) (c). pola deformasi plaxis 3D, & (d).pola deformasi plaxis 3D dalam mode potongan (CrossSection).

118

Hasil analisa finite elemen method (FEM) dengan program plaxis

memberikan gambaran pola keruntuhan tanah dan bidang-bidang yang

mengalami deformasi yang besar serta memperlihatkan perubahan-

perubahan pergerakan tanah dasar akibat dari pengaruh adanya

perkuatan yang diberikan berupa kolom pasir grouting dengan kedalaman

tertentu.

Hubungan load-displacement yang terjadi pada setiap sampel

model hasil analisa numerik program Plaxis 2D dan 3D dapat dilihat pada

gambar-gambar grafik.

Gambar 73. Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubungan bebanvs penurunan tanpa perkuatan – plat bearing diameter 10cm.

119

Gambar 74. Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubungan bebanvs penurunan tanpa perkuatan – plat bearing diameter 20 cm

Gambar 75. Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubungan bebanvs penurunan, dengan perkuatan kedalaman 20 cm – platbearing diameter 10 cm.

Gambar 76. Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubungan vspenurunan, dengan perkuatan kedalaman 20 cm – platbearing diameter 20 cm.

120

Gambar 77. Grafik hasil uji model analisa numerik plaxis hubungan vspenurunan, dengan perkuatan kedalaman 30 cm – platbearing diameter 10 cm.



121


Dari gambar grafik diatas, dapat dibandingkan antara hubungan

Load-Settlement yang dihasilkan pada pengujian laboratorium dengan

hasil dari analisa numerik program plaxis. Dengan melihat Gambar 73

sampai dengan Gambar 80 disimpulkan beberapa hal diantaranya

terdapat kesamaan perilaku pada tanah dasar ketika dibebani mulai dari

sampel tanah tanpa perkuatan, hingga tanah dasar dengan perkuatan

kolom pasir grouting 30 cm, dimana settlement terbesar terjadi pada tanah

tanpa perkuatan kolom pasir grouting, sedangkan settlement terkecil

terjadi pada tanah dasar dengan perkuatan kolom pasir grouting 40 cm.

Selain itu, dapat dilihat bahwa pada daerah plastis dari tanah dasar,

nilai penurunan yang terjadi pada hasil uji laboratorium, hasil Plaxis 2D,

dan hasil dari Plaxis 3D mulai terjadi penyimpangan dimana penurunan

yang terjadi pada perhitungan Plaxis 2D lebih ekstrem dibandingkan hasil

uji laboratorium dan hasil Plaxis 3D. Keluaran yang dihasilkan oleh plaxis

3D cenderung tetap mendekati hasil dari pengujian sampel hasil

laboratorium.

122

E. Diagram Arah Gaya Tanah Dasar Hasil Analisa Numerik Plaxis

1. Pola deformasi analisa numerik plaxis tanah dasar tanpaperkuatan kolom pasir grouting

Hasil pengujian model analisa numerik plaxis tanpa perkuatan

kolom pasir grouting plat bearing diameter 10 cm dan 20 cm dapat dilihat

pada Tabel 22 dan Tabel 23. Korelasi penurunan analisa numerik plaxis

untuk tanah dasar dan diagram arah gaya deformasi total dari hasil plaxis

dapat dilihat pada Gambar 81 sampai dengan Gambar 88.

Tabel 22. Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxis untuk tanahdasar tanpa perkuatan – plat bearing diameter 10 cm.

Load (kN)Penurunan (mm)

Plaxis 2D Plaxis 3D

0,0 0,0000 0,00002,5 0,1989 2,52975,0 3,1742 7,17177,5 6,3199 10,6056

10,0 9,9780 17,555012,5 15,3418 26,862015,0 25,4207 38,183117,5 36,3029 49,511120,0 51,7253 63,5288

123

Gambar 81. Diagram arah gaya arrows deformasi total tanah dasarperkuatan – plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 2D).

Gambar 82. Diagram arah gaya shadings deformasi total tanah dasartanpa perkuatan – plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 2D).

Gambar 83. Diagram arah gaya arrows deformasi total tanah dasar tanpaperkuatan – plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 3D).

124

Gambar 84. Diagram arah gaya shadings deformasi total tanah tanpaperkuatan – plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 3D).

Tabel 23. Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxis untuk tanahdasar tanpa perkuatan – plat bearing diameter 20 cm.


Plaxis 2D Plaxis 3D

0,0 0,0000 0,00002,5 1,1281 0,55195,0 2,3881 3,09237,5 2,9992 4,6768

10,0 4,8819 6,018412,5 6,2919 7,374215,0 8,7110 9,738017,5 10,5292 11,906120,0 11,8910 13,478122,5 14,8195 16,493925,0 17,7891 20,543627,5 19,1696 24,606830,0 21,3656 29,672232,5 26,8978 33,737635,0 30,4717 39,119837,5 34,1445 43,117840,0 39,4034 46,2626

125




126


2. Pola deformasi analisa numerik plaxis tanah dasar denganperkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20 cm

Pada hasil pengujian model dengan analisa numerik plaxis untuk

pola deformasi dengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20 cm

dapat dilihat pada Tabel 24 dan Tabel 25. Korelasi penurunan analisa

numerik plaxis untuk tanah dasar dan diagram arah gaya deformasi total

dari hasil plaxis dapat dilihat pada Gambar 89 sampai dengan Gambar 96

dengan pembebanannya menggunakan plat bearing diameter 10 cm dan

20 cm.

127

Tabel 24. Tabel korelasi penurunan analisa numerik plaxis untuk tanahdasar dengan perkuatan kedalaman 20 cm – plat bearingdiameter 10 cm.


Plaxis 2D Plaxis 3D0,0 0,0000 0,00002,5 0,1860 0,68405,0 0,2878 1,39707,5 0,5720 1,7220

10,0 0,7145 1,988112,5 0,8100 2,285215,0 0,8642 2,603817,5 1,1790 3,134320,0 1,3110 3,559722,5 1,4449 4,363525,0 1,7475 5,126127,5 2,2155 6,251530,0 3,0058 7,821132,5 3,9608 9,432735,0 5,2414 11,317337,5 8,1365 13,944840,0 25,8100 17,406742,5 37,7700 22,875945,0 45,7192 34,354047,5 - 43,601250,0 - 50,5105

Gambar 89. Diagram arah gaya arrows deformasi total tanah dasardengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20 cm –plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 2D).

128

Gambar 90. Diagram arah gaya shadings deformasi total tanah dasardengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20 cm –plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 2D).


Gambar 92. Gambar (a) diagram arah gaya shadings deformasi totaltanah dasar (b) cross section shadings deformasi total tanahdasar dengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20cm – plat bearing diameter 10 cm (Plaxis 3D).

(a) (b)

129



Plaxis 2D Plaxis 3D

0,0 0,0000 0,00002,5 0,1600 0,39035,0 0,2168 0,88187,5 0,3980 1,1323

10,0 0,4580 1,424412,5 0,5570 1,629315,0 0,6512 1,758917,5 0,8370 1,841720,0 1,0100 2,016722,5 1,0888 2,126425,0 1,1890 2,567527,5 1,2780 3,273630,0 1,4342 4,073532,5 1,5637 4,714535,0 1,9967 5,479937,5 2,3478 6,508640,0 2,8168 7,467242,5 3,5253 8,672945,0 4,5384 9,932647,5 5,5539 11,499250,0 7,2370 13,715652,5 9,2110 15,907855,0 11,7800 18,957757,5 15,0110 22,122060,0 19,1100 25,110162,5 22,1190 27,912765,0 24,1000 31,337867,5 - 35,5272

130




131

Gambar 96. Gambar (a) diagram arah gaya shadings deformasi totaltanah dasar (b) cross section shadings deformasi total tanahdasar dengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20cm – plat bearing diameter 20 cm (Plaxis 3D).






dari hasil plaxis dapat dilihat pada Gambar 97 sampai dengan Gambar

104 dengan pembebanannya menggunakan plat bearing diameter 10 cm

dan 20 cm.

(a) (b)

132



Plaxis 2D Plaxis 3D

0,0 0,0000 0,00002,5 0,1870 0,23035,0 0,2786 0,55487,5 0,3786 0,9011

10,0 0,6770 1,224212,5 0,8110 1,493915,0 0,8847 1,685917,5 0,9112 1,977220,0 1,0870 2,077622,5 1,1371 2,378725,0 1,2980 2,680027,5 1,4770 2,998130,0 1,5209 3,291132,5 1,7176 3,491835,0 1,9181 3,818937,5 2,2259 4,083140,0 2,8532 4,686642,5 3,4850 5,490445,0 4,3311 6,294547,5 5,3938 7,298850,0 7,7417 8,508352,5 9,6800 10,518955,0 12,3801 13,936357,5 16,3200 19,388560,0 23,1000 23,9171

133



134


Gambar 100. Gambar (a) diagram arah gaya shadings deformasi totaltanah dasar (b) cross section shadings deformasi totaltanah dasar dengan perkuatan kolom pasir groutingkedalaman 30 cm – plat bearing diameter 10 cm (Plaxis3D).

(a) (b)

135


Load(kN)

Penurunan (mm)Plaxis 2D Plaxis 3D

0,0 0,0000 0,00002,5 0,1000 0,18685,0 0,1670 0,22897,5 0,2663 0,2698

10,0 0,3810 0,301212,5 0,6110 0,402215,0 0,6920 0,482617,5 0,7440 0,581120,0 0,8003 0,621922,5 0,8661 0,642025,0 0,9211 0,689127,5 1,0781 0,701230,0 1,2000 0,759932,5 1,3399 1,000935,0 1,5810 1,226037,5 1,6149 1,545840,0 1,7548 1,940642,5 2,0396 2,301445,0 2,3302 2,765947,5 2,7682 3,379150,0 3,2074 4,074252,5 3,7947 5,029355,0 4,5311 6,230657,5 5,4170 7,475560,0 7,0478 9,059862,5 9,0421 11,039065,0 12,9024 13,6774

136




137







dari hasil plaxis dapat dilihat pada Gambar 105 sampai dengan Gambar

112 dengan pembebanannya menggunakan plat bearing diameter 10 cm

dan 20 cm.

(a) (b)

138



Plaxis 2D Plaxis 3D

0,0 0,0000 0,00002,5 0,1000 0,01805,0 0,1900 0,03507,5 0,2800 0,0690

10,0 0,3800 0,137012,5 0,4616 0,205015,0 0,6120 0,433017,5 0,7110 0,677020,0 0,9200 0,864022,5 1,1300 0,920025,0 1,2100 0,991027,5 1,2900 1,217030,0 1,3100 1,474032,5 1,3866 1,873035,0 1,5200 2,210037,5 1,6100 2,511040,0 1,7700 2,912042,5 1,8577 3,164045,0 2,1008 3,399047,5 2,2245 3,720050,0 2,6014 4,099052,5 2,9837 4,609055,0 3,6249 5,258057,5 4,1404 6,116060,0 4,9170 7,635062,5 6,3517 9,280065,0 9,6235 11,6100

139



140



(a) (b)

141



Plaxis 2D Plaxis 3D0,0 0,0000 0,00002,5 0,0500 0,16715,0 0,1000 0,18237,5 0,2800 0,3018

10,0 0,3073 0,378012,5 0,4220 0,608015,0 0,5670 0,815017,5 0,6810 1,017120,0 0,7290 1,191022,5 0,8660 1,431025,0 0,9238 1,581127,5 0,9910 1,712230,0 1,0430 1,899132,5 1,1120 2,045235,0 1,2800 2,188237,5 1,3100 2,392740,0 1,4800 2,511942,5 1,5471 2,701145,0 1,6800 2,848847,5 1,7100 3,002250,0 1,8649 3,211152,5 2,0269 3,328955,0 2,2735 3,501957,5 2,6087 3,676360,0 3,1156 4,001362,5 3,4544 4,808265,0 3,9637 6,075167,5 4,6455 7,414070,0 5,3301 9,178272,5 7,5735 -

142



Gambar 111. Diagram arah gaya arrows deformasi total tanahdengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 40 cm –plat bearing diameter 20 cm (Plaxis 3D).

143


Dari gambar jaring elemen pola penurunan tanah model uji terlihat

penurunan yang cukup besar pada sampel tanah yang tidak diperkuat di

mana hasil pemodelan dengan menggunakan plat bearing 10 cm pada

Plaxis 2D terjadi penurunan sebesar 51,72 mm dan untuk Plaxis 3D

penurunan yang dihasilkan sebesar 63,29 mm dimana beban ultimit yang

diinput sebesar 20 kN dan selanjutnya untuk hasil pemodelan dengan

menggunakan plat bearing 20 cm menghasilkan besar penurunan untuk

Plaxis 2D sebesar 39,40 mm dan Plaxis 3D sebesar 46,26 mm untuk

beban ultimit asing-masing sebesar 40 kN, sedangkan sampel yang

diperkuat dengan kolom pasir semen grouting kedalamanan 20 cm

dengan menggunakan plat bearing 10 cm dihasilkan besar penurunan

45,71 mm untuk hasil Plaxis 2D dan 50,51 mm untuk Plaxis 3D dimana

beban yang bekerja masing-masing sebesar 47,50 kN , sedangkan

(a) (b)

144

pemodelan dengan menggunakan Plat bearing 20 cm dihasilkan besar

penurunan 24,10 mm untuk Plaxis 2D dan 35,52 untuk hasil Plaxis 3D

dengan beban ultimit sebesar 67,50 kN, selanjutnya untuk sampel yang

diperkuat dengan kolom pasir grouting kedalaman 30 cm dengan

menggunakan plat bearing 10 cm, dihasilkan besar penurunan 23,10 mm

untuk hasil Plaxis 2D dan 23,91 mm untuk hasil Plaxis 3D dimana beban

ultimit yang bekerja sebesar 60 kN, sedangkan dengan menggunakan plat

bearing 20 cm dihasilkan penurunan sebesar 12,90 mm untuk hasil Plaxis

2D dan untuk Plaxis 3D sebesar 13,67 mm dengan beban ultimit asing-

masing 65 kN dan selanjutnya untuk perkuatan dengan kolom pasir

grouting kedalaman 40 cm dengan menggunakan plat bearing 10 cm

dihasilkan besar penurunan 9,62 mm untuk Plaxis 2D dan 11,61 mm untuk

Plaxis 3D dengan beban ultimit sebesar 65 kN sedangkan dengan

menggunakan plat bearing 20 cm dihasilkan penurunan sebesar 7,57 mm

untuk Plaxis 2D dan 7,56 mm untuk Plaxis 3D dengan beban ultimit

sebesar 70 kN.

Namun dari hasil uji menunjukkan bahwa dengan semakin

dalamnya perkuatan kolom pasir grouting yang mendukung perkuatan

maka besar penurunan juga semakin dapat direduksi dan peningkatan

beban ultimit semakin tinggi.

145

F. Validasi Hasil Dengan Kurve Penurunan Analisa Numerik Plaxisdan Penurunan Uji Model Laboratorium

Dari hasil pengujian model kolom pasir grouting di laboratorium

dan analisa numerik plaxis dapat diperoleh data-data seperti terlihat pada

Tabel 30.

Tabel 30. Hubungan beban ultimit vs penurunan hasil uji laboratorium danhasil analisa numerik plaxis 2D dan 3D.

Model UjiHasil Uji Laboratorium PLAXIS 2D PLAXIS 3D

Beban Ultimit(kN)

Penurunan(mm)

Penurunan(mm)

Penurunan(mm)

KedalamanPerkuatan

(cm)

DiameterPlat

Bearing(cm)

Model TanpaPerkuatan

10 20,00 58,10 51,725 63,52920 40,00 37,29 39,403 46,263

2010 47,50 47,21 45,719 50,511

20 67,50 22,70 24,100 35,527

3010 60,00 25,10 23,100 23,917

20 65,00 12,50 12,902 13,677

4010 65,00 9,980 9,624 11,610

20 70,00 7,920 7,574 7,574

Berikut merupakan perbandingan grafik hasil dari pengujian di

laboratorium dan analisa numerik plaxis dapat dilihat pada Gambar 113

sampai dengan Gambar 116.

146

Gambar 113. Grafik hubungan penurunan hasil uji laboratorium vspenurunan hasil analisa numerik plaxis tanpa perkuatan.

Gambar 114. Grafik hubungan penurunan hasil uji laboratorium vspenurunan hasil analisa numerik plaxis dengan perkuatankolom pasir grouting kedalaman 20 cm.

147



148

Dari hasil perbandingan pengujian laboratorium dengan hasil

aplikasi numerik plaxis dapat terlihat bahwa perbedaan antara hasil uji

laboratorium dengan hasil analisa numerik tidak begitu jauh berbeda. Hal

ini diyakinkan dengan melihat Gambar 113 sampai dengan Gambar 116

yang menunjukkan bahwa perbedaan antara titik-titik pola penurunan hasil

uji laboratorium dengan pola penurunan hasil analisa numerik plaxis

diantara garis yang membentuk sudut 45 derajat tidak begitu besar

penyimpangannya.

Pada Tabel 30 menunjukkan antara hasil uji laboratorium dengan

hasil analisa numerik menunjukkan antara beban ultimit dengan

penurunan maximum tidak begitu jauh berbeda. Hal ini menunjukkan pola

keruntuhan yang ditampilkan pada tampilan jaring elemen hasil

perhitungan yang menggambarkan kondisi yang tidak jauh berbeda

dengan pola keruntuhan pada pengujian tipikal model di laboratorium.

149

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan analisa kami dapat simpulkan

beberapa hal sebagai berikut :

1. Hasil pengujian karakteristik fisik dan mekanis tanah lempung

kepasiran, tanah pasir dan sifat mekanis kolom pasir grouting

memungkinkan material ini dapat digunakan sebagai perkuatan pada

tanah lunak didapatkan parameter tanah yang dapat digunakan dalam

analisa numerik dengan nilai qu = 2,25 kg/cm2, nilai ½ qu 1,125

kg/cm2, nilai regangan 2,025 % dan nilai modulus elastisitas (E)

sebesar 5555,56 kN/m2, nilai sudut geser dalam = 11,31° dan nilai

kohesi = 0,19 kg/cm2 sebagai sifat mekanis tanah dasar dan sifat

mekanis kolom pasir grouting peroleh nilai qu = 3,00 kg/cm2, nilai ½

qu 1,50 kg/cm2, nilai regangan 0,50 % dan nilai modulus elastisitas (E)

sebesar 7500,00 kN/m2.

2. Dari hasil pengujian yang dilakukan bahwa tanah dasar yang tanpa

perkuatan mengalami penurunan yang lebih besar pada beban ultimit

20,0 kN, dengan persentase penurunan sebesar 11,62 %. Selanjutnya

dengan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman 20 pada beban

ultimit 47,5 kN, persentase penurunan sebesar 9,44 %. Dan pada

150

pengujian menggunakan perkuatan kolom pasir grouting kedalaman

30 cm pada beban ultimit 60,0 kN, persentase penurunan sebesar

5,02 %. Serta pada pengujian dengan kedalaman 40 cm pada beban

ultimit 65 kN, persentase penurunan sebesar 1,99 % dari tinggi total

tanah dasar. Sehingga efektifitas dari perkuatan kolom pasir grouting

baik untuk digunakan, dimana semakin dalam perkuatan kolom pasir

grouting dalam mendukung tanah dasar, maka semakin besar pula

penurunan yang dapat direduksi sehingga peningkatan daya dukung

tanah semakin besar.

3. Dari hasil validasi model laboratorium dan analisa numerik dimana

dibandingkan pengujian laboratorium dan analisa plaxis 2D dan 3D,

perkuatan kolom pasir grouting sebagai perkuatan pada tanah dasar

dengan penggunaan model kolom pada kedalaman yang bervariasi

menghasilkan hasil yang tidak jauh berbeda. Dimana menunjukkan

perbedaan antara titik-titik pola penurunan hasil uji laboratorium

dengan hasil analisa numerik plaxis diantara garis yang membentuk

sudut 45O derajat tidak terjadi penyimpangan yang besar. Terlihat pula

pada daerah plastis dari tanah dasar, nilai penurunan yang terjadi

pada hasil uji laboratorium, hasil Plaxis 2D, dan hasil dari Plaxis 3D

mulai terjadi penyimpangan dimana penurunan yang terjadi pada

perhitungan Plaxis 2D lebih ekstrem dibandingkan hasil uji

laboratorium dan hasil Plaxis 3D. Keluaran yang dihasilkan oleh plaxis

151

3D cenderung tetap mendekati hasil dari pengujian sampel hasil

laboratorium.

B. Saran

Dalam pengujian dan analisa kami pada penelitian ini masih

sebatas permodelan dalam bak pengujian laboratorium sehingga hasil

yang dicapai cukup sebagai parameter atas kemampuan mekanis kolom

pasir grouting sebagai material perkuatan tanah yang dapat dijadikan data

acuan bagi studi yang lebih lanjut.

Beberapa saran dapat dilakukan untuk penyempurnaan tersebut,

antara lain :

1. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut perkuatan kolom pasir

grouting terhadap jenis material tanah yang lainnya serta

dilakukan dalam skala yang lebih besar dan lebih kompleks (full

scale analisys).

2. Untuk pengujian lebih lanjut diperlukan analisis lebih mendalam

untuk mengatasi differential settlement dan analisis untuk kolom

pasir grouting dengan menggunakan program plaxis analisa

numerik 3 dimensi pada versi yang lebih sempurna.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui

pengaruh muka air tanah terhadap perkuatan kolom pasir

grouting.

152

DAFTAR PUSTAKA

ASTM, (1992), ASTM Stabilisation With Admixture, American Society ForTesting And Materials, Second Edition.

A. Zahmatkesh & A. J. Choobbasti, (2010) Settlement evaluation of softclay reinforced by stone columns, considering the effect of soilcompaction. Journal IJRRAS Volum 3 (2), hal 159-166.

Bowles, J.E. (1993), Alih Bahasa Ir.Johan Kelana Putra Edisi Kedua, Sifat-Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Bowles, J.E. (1983), Engineering Properties of Soils and TheirMeasurement, Mc.Grawhill Book Company , Singapore.

Bowles, J.E. (1979), Fondation Analysis and Engineering, 2nd ed,McGraw-Hill, New York

Budi, G. S. (2011), Pengujian Tanah di Laboratorium, Graha Ilmu,Surabaya.

Craig, R.F. (1991), Mekanika Tanah. Diterjemahkan oleh Budi Susilo.Penerbit Erlangga, Jakarta.

Das, Braja M. (1995), Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip RekayasaGeoteknis) Jilid I, Erlangga, Jakarta.

F. Rackwitz dan M. Schubler, (2010) Model Test On Granular SoilColumns For Ground Improvement Of Very Soft Soil. JournalDepartment of Civil Engineering, Babol University of Technology,Babol, Iran Volum 1 (8), hal 1351-1356

Hamed N., Khairul A. K. dan Chong S. Y. (2011), Soil Improvement ByReinforced Stone Columns Based Onexperiments Work.Electronic Journal of Environmental, Agricultural and FoodChemistry Volum 2 10 (7), hal 2460-2478.

Hardiyatmo, C. H. (2010), Mekanika Tanah 1, Gadjah Mada UniversityPress, Jakarta.

153

Indrasurya, B. M. (2000), Teknologi Perbaikan Tanah Dan AlternatifPerencanaan Pada Tanah Bermasalah (Problematic Soils).Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan,Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Poulos, H.G., E.H. Davis (1980), Pile Foundation Analisis And Design,Jhon Wiley and Sons Australia

Samang, L., Harianto, T., dan Zubair, A. (2010), Efektifitas Pondasi Raftdan Pile Dalam Mereduksi Penurunan Tanah Dengan MetodeNumerik. Konfrensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTeks), Sanur-Bali,2-3 Juni.

Tandel Y.K, Solanki C.H dan Desai A.K, (2012) Reinforced granularcolumn for deep soil stabilization International Journal Of Civil AndStructural Engineering Volume 2, No 3, hal 720-730

Teodoru, I.B dan Toma, I.O. (2009), Numerical Analysis of Plate LoadingTest. Publicat de Universitatea Tehnica, Gheorghe Asachi din Iasi,Tomul LV (LIX), Fasc. 1, 2009, Sect¸ia CONSTRUCTIIARHITECTURA.

Terzaghi, K (1987) Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd ed, Wiley,New York

Wesley, L. D. (1977), Mekanika Tanah, Badan Penerbit PercetakanUmum, Jakarta.

KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTING SEBAGAI METODE ...

Documents

Transcript of KARAKTERISTIK KOLOM PASIR GROUTING SEBAGAI METODE ...