perbaikan tanah.docx
-
Upload
fadhana-a-putra -
Category
Documents
-
view
156 -
download
5
description
Transcript of perbaikan tanah.docx
TUGAS
PERBAIKAN TANAH
(Prefabricated Vertical Drain)
Disusun Oleh:
Nama: Fadhana Anggara Putra
NIM: 105060103111004
KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN SIPIL
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk, urbanisasi, dan pembangunan,
banyak kegiatan konstruksi yang semakin fokus terhadap perilaku tanah. Apalagi dengan
kondisi tanah yang beragam dan tidak selalu sama pada masing-masing areal konstruksi
sehingga mengharuskan ketelitian dalam perencanaan dan pelaksanaan konstruksi itu sendiri.
Untuk mengatasi kondisi tanah yang tidak sesuai dengan yang diharapkan, maka ada
beberapa teknik yang digunakan dalam rangka meningkatkan mutu tanah tertentu,
diantaranya yaitu teknik preloading dan vertical drain.
Pada saat ini penggunaan Prefabricated Vertical Drain (PVD) sudah banyak
digunakan karena dapat mengurangi waktu penurunan dan kosolidasi tanah secara signifikan
dari beberapa tahun ke hitungan bulan. Ini dikarenakan vertical drain dapat menekan keluar
air pori selama proses konsolidasi tanah sedang berlangsung dan juga mengalirkan air secara
cepat dari arah horizontal ke arah vertical drain. Pemasangan PVD sebagai jalan keluar air
pori dari pori-pori tanah. Maka dari itu pada tugas ini akan khususnya dibahas teknik vertical
drain menggunakan prefabricated.
1.2 LINGKUP BAHASAN
Lingkup bahasan yang akan dibahas dalam tugas ini antara lain:
• Karakteristik tanah
• Analisa besar penurunan tanah
• Perhitungan waktu konsolidasi
• Desain prefabricated vertical drain
1.3 BATASAN MASALAH
Batasan-batasan yang akan digunakan dalam penulisan tugas akhir ini antara lain:
• Perhitungan besar penurunan tanah akibat timbunan (surcharge)
• Besar penurunan dibatasi pada penurunan akibat konsolidasi primer
• Analisa waktu konsolidasi dan percepatan konsolidasi dengan menggunakan PVD
• Analisa PVD dengan menggunakan teori Hansbo
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Penurunan Tanah
Ketika suatu lapisan tanah diberikan beban di atasnya ( misalnya pondasi atau
timbunan tanah ), maka partikel tanah akan mengalami tegangan, sehingga pada tanah terjadi
penurunan (settlement). Keluarnya air dari dalam pori selalu disertai dengan berkurangnya
volume tanah. Berkurangnya volume tanah ini menyebabkan penurunan lapisan tanah
tersebut.
Untuk tanah lunak, air pori ini memerlukan waktu yang cukup lama untuk mengalir
keluar karena permeabilitasnya yang rendah (koefisien rembesan lempung sangat kecil
dibandingkan dengan pasir). Pada umumnya, konsolidasi berlangsung dalam satu arah saja
yaitu arah vertikal.
Secara Umum, Jenis penurunan yang terjadi akibat pembebanan dapat dibagi menjadi 3
tahap, yaitu:
1. Penurunan seketika (immediate settlement), yaitu ketika proses pembebanan tanah
dilakukan. Penurunan ini terjadi akibat dari deformasi tanah kering atau basah, dan
jenuh air tanpa adanya perubahan kadar air.
2. Penurunan konsolidasi primer (primari consolidation settlement), yaitu penurunan
yang ditandai dengan adanya tekanan besar pada tanah yang dapat menurunkan
struktur tanah, dan juga penyusutan susunan dan pergerakan partikel tanah kedalam
rongga tanah akibat tanah mampat dan memadat.
3. Penurunan konsolidasi sekunder, yaitu penurunan yang terjadi setelah semua tekanan
air pori telah terdisipasi seluruhnya, merupakan proses pemampatan yang disebabkan
oleh penyesuaian butir-butir tanah yang bersifat plastis.
2.2 Koefisien Konsolidasi Vertikal (Cv)
Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) menentukan kecepatan pengaliran air pada arah
vertikal dalam tanah. Ada dua metode yang dapat digunakan untuk memperoleh koefisien
konsolidasi yaitu metoda logaritma waktu (Cassagrande dan Fedum, 1940) dan metode akar
waktu (Taylor, 1842). Untuk kedua metode tersebut, parameter Cv dapat diperoleh dengan
menggunakan persamaan berikut:
Cv = Tv . H 2 drt
2.3 Derajat Konsolidasi (U)
Derajat konsolidasi tanah (U) adalah perbandingan penurunan tanah pada waktu
tertentu dengan penurunan tanah total.
Untuk 0% < U < 60%
Tv = π4
¿
Untuk U > 60%
Tv = 1,781 – 0,933 log(100-U%)
2.4 Waktu konsolidasi
Pada tanah yang tidak dikonsolidasi dengan penggunaan PVD, pengaliran yang terjadi
hanyalah pada arah vertikal saja. Perhitungan lamanya waktu konsolidasi dilapangan dapat
mempergunakan rumus sebagai berikut
t = Tv . Hdr2
Cv
2.5 Besarnya penurunan konsolidasi
2.5.1 Primary Consolidation Settlement (Sc)
1. Untuk kondisi normally consolidated (NC), digunakan persamaan:
Dimana:
Cc= Indeks kompresi
H = tebal lapisan tanah compressible
e0 = angka pori awal (initial void ratio)
Δσ = sucharge load
σ’0 = overburden pressure effective
2. Untuk kondisi over consolidated terdapat dua persamaan yang dapat digunakan, yaitu:
Dimana:
H = tebal lapisan tanah compressible
e0 = angka pori awal (initial void ratio)
Cc = compression index
Cs = swelling index
Δσ = surcharge load
σ’0= overburden pressure effective
σ’ c = tegangan prakonsoli efektif
2.6 Drainase Vertikal
Konsolidasi primer biasanya memakan waktu yang sangant lama, bahkan bisa
memakan waktu bertahun-tahun untuk jenis tanah lempung yang memliki permeabilitas kecil.
Oleh karena itu diperlukan solusi yang dapat mempercepat keluarnya air pori dari dalam
tanah dengan mempergunakan drainase vertikal.
Prefabricated Vertical Drains (PVD) adalah produk berbentuk pita (potongan
melintang segiempat) yang terdiri atas material penyaring geotekstil yang membungkus inti
plastik. Ukuran prefabricated vertical drains (PVD) adalah 10 cm lebar dengan ketebalan
antara 3-4 cm. Material dibentuk dari inti plastik yang berguna untuk mengalirkan air yang
terjebak pada saringan geotekstil. Drainase vertikal biasanya dipasang dengan pola persegi
empat atau pola segitiga seperti pada gambar 1
Gambar 1. Pola drainase vertikal
Fungsi utama saringan drainase vertikal adalah untuk memastikan partikel halus tidak
lolos dan menyumbat saluran drainase dalam inti (Hansbo, 1981)
Teori konsolidasi untuk vertical drain telah dikembangkan oleh Barron (1948) untuk
menganalisis kinerja drain pasir. Barron menggunakan asumsi-asumsi dasar sebagai berikut:
1. Lempung bersifat jenuh dan homogen
2. Semua regangan kompresif dalam masa tanah terjadi dalam arah vertikal
3. Tidak ada aliran air pori
4. Berlaku hukum Darey untuk permeabilitas. Koefisien permeabilitas tidak
tergantung pada lokasi
5. Air pori dan butiran mineral bersifat inkompresif bila dibandingkan dengan
kerangka lempung
6. Zona pengaruh dari tiap-tiap drain berbentuk silinder
2.6.1. Langkah-Langkah dalam mendesain drainase vertikal (PVD)
1. Menentukan nilai koefisien konsolidasi horizontal, Ch = (1,2-3)Cv
2.Menentukan nilai derajat konsolidasi vertikal, Uv.
3. Menentukan faktor waktu radial, Tr.
4. Menentukan nilai derajat konsolidasi radial, Ur.
5. Menentukan nilai derajat konsolidasi total, U.
6. Menentukan total konsolidasi (Sc) pada waktu ke-n
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 CONTOH KASUS
Analisa Penurunan Pada Tanah Lunak Akibat Timbunan
(STUDI KASUS RUNWAY BANDARA MEDAN BARU)
Identifikasi Masalah
Pada lokasi pembangunan bandara, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan
berkaitan dengan masalah geoteknik. Setelah dilakukan penyelidikan pengeboran dalam
(deep boring), diketahui bahwa lapisan tanah bagian atas tergolong tanah lempung lanau dan
lapisan bagian bawah di lokasi tersebut masuk ke dalam kategori pasir dengan nilai SPT
bervariasi. Pada jenis tanah seperti ini, ada beberapa hal yang menjadi potensi masalah.
Berikut adalah masalah yang berpotensi timbul di kokasi pembangunan bandara
1.Masalah daya dukung tanah
Hampir di seluruh lokasi pembangunan bandara, terutama bagian runway, perlu
dilakukan penimbunan. Hal ini dilakukan, selain untuk memperoleh elevasi seperti dalam
desain, juga sebagai dasar pada suatu stuktur perkerasan. Namun tanah di lokasi tersebut
memiliki nilai N-SPT yang kecil. Tanah dengan nilai N-SPT yang kecil menunjukkan bahwa
tanah tidak memiliki daya dukung yang besar terhadap beban. Karena itu perlu dilakukan
analisis.
2. Masalah penurunan tanah
Target yang ingin dicapai pada konstruksi ini adalah proses konsolidasi dapat
terselesaikan pada saat struktur sudah mulai beroperasi dengan kata lain tidak ada penurunan
yang terjadi ketika bandara dipakai.
3.2 PENYELESAIAN
Analisa penurunan dan waktu konsolidasi akan dihitung pada satu titik yang dianggap
paling kritis (ketebalan tanah lempung yang paling besar) yaitu BH-02 (STA0+700).
Penurunan (settlement) yang dianalisa pada analisis besar penurunan ini hanya yang
diakibatkan oleh konsolidasi primer. Teori terzaghi akan digunakan dalam perhitungan besar
penurunan dan waktu untuk mencapai 90% konsolidasi.
3.2.1 Karakteristik tanah
Hal pertama yang dilakukan adalah membuat stratifikasi tanah berdasarkan hasil
penyelidikan lapangan dan laboratorium untuk setiap titik. Penentuan lapisan tanah dilihat
dari keseragaman nilai SPT serta deskripsi tanah, baik yang tercantum pada bore-log maupun
pada tes distribusi ukuran partikel (grain size analysis)
Tabel 2. Parameter tanah yang digunakan
3.2.2 Analisa Besar Penurunan Tanah
Berikut ini adalah contoh perhitungan dalam analisis besar penurunan yang diambil
dari analisis pada titik BH-02 (STA 0+700).
Maka besar penurunan yang terjadi dapat dihitung sebagai berikut:
Indeks pemampatan, CC = 1,042
Tebal lapisan tanah terkonsolidasi, H = 10meter
Tinggi timbunan termasuk pre-loading = 6,43 meter
Berat jenis tanah asli = 15 kN/m3
Berat jenis tanah timbunan = 17 kN/m3
Void ratio sebelum pembebanan e0 = 3,072
Tegangan efektif overburden, σ’0 = 10/2 x (15-10), muka air berada di 0m = 25kN/m2
Besar beban timbunan, Δσ’ = (17x6,43) = 109,31 kN/m2
Sehingga diperoleh besar penurunan konsolidasi primer akibat beban timbunana adalah:
3.2.3 Perhitungan Waktu Konsolidasi
Berikut ini adalah contoh perhitungan analisa waktu 90% konsolidasi pada titik BH-
02 (STA 0+700) disektor runway
Tebal lapisan terkonsolidasi = 10m
Panjang aliran drainase, Hdr = 0,5x tebal lapisan terkonsolidasi = 0,5x10 = 5m
Koefisien kecepatan konsolidasi, Cv = 1x10-7 m2/detik
Faktor waktu untuk konsolidasi 90% T90 = 0,848
Maka dari persamaan:
Dari hasil perhitungan diatas untuk mencapai konsolidasi 90% pada titik titik BH-02
(STA 0+700) dibutuhkan waktu selama 81,79 bulan, dapat dilihat dalam tabel
Karena lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mencapai konsolidasi 90% maka
diperlukan suatu langkah untuk membantu mempercepat proses konsolidasi. Salah satu cara
yang dapat dilakukan adalah dengan mempermudah aliran drainase dengan memberi ruang
untuk air mengalir. Pemasangan drainase vertikal (PVD) merupakan solusi untuk mengatasi
waktu konsolidasi tersebut.
Tabel 3. Hasil perhitungan waktu konsolidasi pada BH-02 (STA 0+700)
3.2.4. Desain Prefabricated Vertical Drain (PVD)
Metode yang digunakan untuk menghitung desain Prefabricated Drainage Vertical
(PVD) ini adalah metode yang diperkenalkan Hansbo (1981). Desain PVD ini hanya akan
dilakukan pada satu titik saja yang dianggap paling kritis. Tinjauan dilakukan pada titik yang
memiliki ketebalan tanah lunak yang paling tebal dari sepanjang runway, yaitu pada titik BH-
02 (STA 0+700) dengan ketebalan sebesar 10 meter. Sedangkan derajat konsolidasi yang
ditargetkan adalah 90%.
Untuk jarak spasi antar PVD = 1,2 meter
1. Menentukan nilai koefisien konsolidasi (Ch)
Ch = (1,2-3)Cv
Diambil nilai Ch = 2,4Cv
2. Menentukan nilai derajat konsolidasi arah vertikal (Uv)
Misalkan pada waktu t = 10hari = 0,027 tahun, maka:
3. Menentukan faktor waktu radial (Tr)
s = spasi antar PVD = 1,2 meter
de = diameter hidrolis = 1,05 x s (pola segitiga)
de = 1,05 x 1,2 = 1,26 m
Lebar PVD (a) = 10 cm
Tebal PVD (b) = 0,5 cm, maka:
Diamater ekivalen PVD adalah
π.dw = 2(a+b)
π.dw = 2(10+5)
dw = 6,68 cm = 0,067 m
misalkan pada waktu t=10hari= 0,027 tahun maka:
4. Menentukan derajat konsolidasi radial (Ur)
Dengan memperhitungkan smear zone, persamaan derajat konsolidasi (Ur) adalah:
Maka nilai F(n) dan F(s) adalah
Menurut Hansbo (2004), untuk pemasangan mandrel yang non-bundar:
5. Menentukan nilai derajat konsolidasi total (U)
6. Menghitung besar penurunan konsolidasi (Sc) pada waktu ke-n
Sc = U x Sult
Sc = 0,300 x 1,82
Sc = 0,546 meter
Untuk hasil perhitungan selengkapnya ada di tabel 4 :
Untuk jarak spasi antar PVD = 1,2 meter
Tabel 4. Hasil perhitungan vertikal dan radial dengan spasi 1,2 meter, baris yang berwarna
kuning menunjukkan konsolidasi 90%
Untuk jarak spasi antar PVD = 1,4 meter
Tabel 5. Hasil perhitungan vertikal dan radial dengan spasi 1,4 meter, baris yang berwarna
kuning menunjukkan konsolidasi 90%
Untuk jarak spasi antar PVD = 1,6 meter
Tabel 6. Hasil perhitungan vertikal dan radial dengan spasi 1,6 meter, baris yang berwarna
kuning menunjukkan konsolidasi 90%
Dari hasil perhitungan waktu konsolidasi tanpa menggunakan PVD pada titik BH-02
(STA 0+700) diketahui bahwa untuk mencapai konsolidasi 90% dibutuhkan waktu 81,79
bulan. Akan tetapi dengan menggunakan PVD waktu untuk mencapai konsolidasi 90% dapat
ditekan secara signifikan. Perbedaan waktu tanpa PVD dan dengan menggunakan PVD dapat
dilihat pada grafik berikut
DAFTAR PUSTAKA
http://rachmadony.blogspot.com/2012/09/teknik-preloading-dan-penggunaan.html
Hansbo, S. 2004. Experience of Consolidation Process from Test Areas with and without
Vertical Drains. Chalmers University of Technology. Sweden
Terzaghi, K. 1943. Tehoretical Soil Mechanics. New York: John Wiley & Sons, inc.
Togu Hotlan P. & Rudi Iskandar. Analisa Penurunan Pada Tanah Lunak Akibat Timbunan
(Studi Kasus Runway Bandara Medan Baru. Medan: Departemen Teknik Sipil, Universitas
Sumatera Utara.
Nelson Panjaitan. Perencanaan Detail Reklamasi Dengan Menggunakan Material Hasil
Kerukan Untuk Pengembangan Terminal Peti Kemas Tanjung Perak Di Morokrembangan
Surabaya. Departemen Teknik Sipil, Institut Teknologi Surabaya.