alternatif konstruksi perbaikan tanah di bawah oprit

TUGAS AKHIR RC09-1380
ALTERNATIF KONSTRUKSI PERBAIKAN TANAH
DI BAWAH OPRIT JEMBATAN SUNGAI MARMOYO
TOL SURABAYA MOJOKERTO STA 41+100-STA 41+675
TOL SURABAYA MOJOKERTO STA 41+100-STA 41+675
ERNI INDRIYANINGSIH
NRP 3109 106 004
Dosen Pembimbing
Prof. Ir. Noor Endah, MSc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya
2011
ALTERNATIF KONSTRUKSI PERBAIKAN TANAH DASAR DI BAWAH OPRIT
JEMBATAN SUNGAI MARMOYO TOL SURABYA-MOJOKERTO
STA 41+100-STA 41+675
Nama Mahasiswa
NRP
Jurusan
Dosen Pembimbing
: Erni Indriyaningsih
: 3109 106 004
: Teknik Sipil FTSP - ITS
: Prof. Ir. Noor Endah, MSc., PhD.
ABSTRAK
Pada proyek pembangunan Tol Surabaya-Mojokerto Seksi IV Sta. 41+10- Sta.41+675
terdapat perencanaan mainroad yang melewati Sungai marmayo, sehingga diperlukan
perencanaan jembatan. Tanah dasar di bawah pada oprit jembatan adalah tanah lempung
lembek yang daya dukungnya rendah dan kemampumampatannya tinggi. Daya dukung tanah
yang rendah akan menyebabkan terjadinya kelongsoran pada oprit jembatan. Sedangkan
kemampumampatannya yang tinggi menyebabkan perbedaan pemampatan
yang
mengakibatkan terjadinya kerusakan pada perkerasan jalan di atas timbunan dan
sambungan antara oprit dan abutmen.
Maka dari itu dibutuhkan perkuatan tanah dasar agar mampu menahan beban sehingga
tidak terjadi kelongsoran dan perbedaan pemampatan pada oprit jembatan sehingga tidak
mengalami kerusakan pada perkerasan jalan di atasnya dan struktur sambungan
abutmentnya. Perencanaan dilakukan dengan memperhatikan stabilitas timbunan pada
potongan tegak lurus jalan (stabilitas melintang) dan pada arah memanjang jalan ( stabilitas
memanjang arah sungai).
Pada tugas akhir ini akan direncanakan 2 alternatif sistem perbaikan tanah untuk
perencanaan timbunan. Alternatif pertama yaitu preloading yang dikombinasikan dengan
Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan geotextile. Alternatif kedua yaitu preloading yang
dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan micropile.
Dari hasil perhitungan, didapatkan bahwa PVD yang digunakan adalah PVD jenis PVD
“WICK DRAIN” dengan Spesifikasi Lebar : 100 mm dan ketebalan : 5 mm. Pola
pemasangan yang dipilih adalah pola segitiga dengan jarak 1,2 meter. Untuk perkuatan
dengan geotextile, digunakan geotextile type Stabilenka 400/50. Pada Sta.41+300
dibutuhkan sebanyak 18 lapis, pada Sta. 41+250 dibutuhkan 14 lapis dan untuk Sta. 41+200
dibutuhkan 13 lapis, setiap lapis dipasang 2 lembar geotextile dengan jarak perlapis sebesar
0,25 meter. Pada timbunan memanjang ke arah sungai dipasang geotextile wall sebanyak 25
lapis, pada ketinggian 0.0-3,0 meter dipasang geotextile wall dengan Sv 0,25 meter , pada
ketinggian 3-7,5 dipasang dengan Sv 0,5 meter dan pada ketinggian 7,5-11.7 dipasang
dengan Sv 1 meter . Sedangkan pada konstruksi micropile digunakan micropile dimensi
25x25, diperlukan 41 buah per meter pada Sta.41+300, 32 buah per meter pada
Sta.41+250, 23 buah per meter pada 41+200 dan pada timbunan memanjang ke arah
sungai diperlukan 51buah micropile.
Kata
kunci
:
Lempung
lembek,
oprit,
preloading,
PVD,
geotextile,
micropile.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan jalannya waktu dan
meningkatnya perekonomian penduduk kota
Surabaya dan sekitarnya, kota-kota di Jawa
Timur terutama yang dekat dengan kota
Surabaya terkena pengaruh perkembangan kota
sedikit demi sedikit beranjak meningkat pada
sektor ekonomi, karena diakibatkan oleh
pertumbuhan
ekonomi
secara
global.
Peningkatan perekonomian Jawa Timur tumbuh
pesat, terutama di kota-kota di kabupaten
Sidoarjo, Gresik, Bangkalan, Mojokerto dan
Lamongan. Peningkatan perekonomian ini
dikarenakan oleh tumbuhnya industri di daerah
tersebut. Hal ini diiringi oleh peningkatan
pemukiman penduduk pada daerah sekitar kotakota tersebut.
Dengan adanya hal tersebut di atas maka
peningkatan lalu- lintas yang melalui jaringan
jalan juga menjadi sangat padat hingga
melampui kelas jalan yang tersedia. Pemerintah
daerah dalam hal ini Badan Pengelola Jalan Tol
(B.P.J.T)
menyimpulkan
perlunya
Pembanguanan Jalan Tol disekitar kota
Surabaya, salah satunya adalah ruas Jalan Tol
Surabaya-Mojokerto. Pembangunan Jalan Tol
Surabaya-Mojokerto sepanjang 36,27 km
melewati empat kabupaten/kota, yaitu Kota
Surabaya, Kabupaten Sidoarjo, Gresik, dan
Mojokerto. Pembangunan tol melibatkan
beberapa instansi, diantaranya PT Marga Nujya
Sumo Agung bekerja sama dengan Moeljadi
Group dan PT Wijaya Karya terbagi menjadi
empat seksi pembangunan, yaitu seksi I adalah
Tol Waru-Sepanjang (6,6 km), Seksi II
Sepanjang-Krian (5,3km), Seksi III DriyorejoKrian (6,10 km), dan Seksi IV yang merupakan
jalur terpanjang, yaitu 18,55 km, untuk KrianMojokerto.
Pada
proyek pembangunan Tol
Surabaya-Mojokerto Seksi IV STA 41+100STA 41+675 terdapat perencanaan mainroad
yang melewati Sungai marmayo, sehingga
diperlukan perencanaan jembatan. Jembatan
tersebut memiliki 2 buah abutment dan 5 buah
pilar dengan bentang total 175 m. Selain itu
terdapat
rencana oprit jembatan dengan
timbunan paling tinggi sebesar 8,1 m.
Tanah dasar timbunan pada oprit
jembatan adalah tanah lempung yang lembek
yang
daya
dukungnya
rendah
dan
kemampumampatannya tinggi. Daya dukung
tanah yang rendah akan meyebabkan terjadinya
kelongsoran pada oprit jembatan. Selain itu,
kemampumampatannya
yang
tinggi
menyebabkan perbedaan penurunan konsolidasi
yang mengakibatkan terjadinya kerusakan pada
perkerasan jalan di atas timbunan dan
sambungan antara oprit dan abutment maka
dibutuhkan perkuatan tanah dasar agar mampu
menahan beban sehingga tidak terjadi
kelongsoran dan perbedaan penurunan pada
oprit jembatan juga tidak mengalami kerusakan
pada perkerasan jalan di atasnya dan struktur
sambungan abutmentnya.
Maka dari itu perencanaan konstruksi
oprit ini sangat perlu diperhatikan agar desain
oprit yang dihasilkan nantinya dapat aman dan
kuat sesuai dengan umur rencana yang telah
ditentukan. Beberapa alternatif desain telah
tersedia untuk perbaikan tanah pada oprit
jembatan, tetapi tidak semua aternatif bisa
digunakan dengan alasan pelaksanaan yang
terlalu sulit atau alternatif tersebut terlalu mahal
untuk dilaksanakan karena harus mendatangkan
dari luar Indonesia. Misalnya metode perbaikan
tanah stone column, vacuming atau metode
menard.
Atas alasan itulah maka pada tugas akhir
ini akan direncanakan 2 alternatif sistem
perbaikan tanah untuk perencanaan timbunan
yaitu alternatif pertama
preloading yang
dikombinasikan dengan Prefabricated Vertical
Drain (PVD) dan geotextile dan alternatif kedua
preloading yang dikombinasikan dengan
Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan
micropile. Dari 2 alternatif tersebut akan dipilih
salah alternatif berdasarkan
kemudahan
mendapatkan
bahan
kemudahan
dalam
pelaksanaan dan waktu pelaksanaan. Oleh
karena itu studi ini penting dilakukan agar dapat
merencanakan perkuatan tanah dasar yang
mampu menerima beban di atasnya tanpa
mengalami kelongsoran dan kerusan pada
perkerasan jalan diatasnya.
1.2 Permasalahan
Dari
uraian
diatas,
beberapa
permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas
Akhir ini sebagai berikut :
1. Berapakah Hinitial yang diperlukan untuk
mendapatkan tinggi timbunan yang
diinginkan?
2. Berapa besar pemampatan tanah akibat
beban yang bekerja di atas tanah dasar
timbunan?
3. Bagaimana merencanakan percepatan
pemampatan
tanah
menggunakan
preloading yang dikombinasikan dengan
Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan
diperkuat dengan geotextile ?
4. Bagaimana merencanakan percepatan
pemampatan
tanah
menggunakan
preloading yang dikombinasikan dengan
Prefabricated Vertical Drain (PVD) dan
diperkuat dengan micropile ?
5. Alternatif perbaikan tanah dasar mana
yang lebih cocok diterapkan untuk
perbaikan oprit jembatan Sungai
Marmoyo?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam
Tugas Akhir ini adalah merencanakan perbaikan
tanah dasar agar mampu menerima beban
sehingga tidak terjadi kelongsoran dan
perbedaan penurunan pada oprit jembatan yang
menyebabkan kerusakan perekerasan jalan di
atasnya.
1.4 Batasan Masalah
Beberapa batasan
masalah
yang
didefinisikan pada Tugas Akhir ini adalah :
1. Tidak membahas perhitungan struktur
atas jembatan.
2. Tidak membahas perhitungan abutment
jembatan.
3. Data yang digunakan adalah data
sekunder yang berasal dari kontraktor
Tol Surabaya-Mojokerto.
4. Tidak membahas perhitungan geometri
dan perkerasan jalan.
5. Tidak merencanakan drainase jalan.
6. Tidak membandingkan dengan alternatif
lain diluar alternatif dalam Tugas Akhir
ini.
7. Beban Kendaraan sesuai dengan beban
standar.
8. Sisi yang direncanakan sisi barat Sungai
Marmoyo
9. Tidak membahas metode pelaksanaan
10. Tidak membahas biaya.
1.5 Manfaat
Perencanaan dalam Tugas Akhir ini
dimaksudkan agar dapat menjadi alternatif
perbaikan tanah pada oprit jembatan Sungai
Marmoyo Tol Surabaya-Mojokerto STA
41+100- STA 41+675 yang mungkin bisa
dijadikan bahan pertimbangan oleh para
pengambil keputusan di Proyek Tol SurabayaMojokerto.
1.6 Lokasi Perencanaan
Lokasi perencanaan perbaikan oprit
jembatan Sungai Marmoyo terletak di
Mojokerto, yang menghubungkan MojokertoKrian. Lebih jelas mengenai lokasi ditunjukkan
pada Gambar 1.1 dimana pada proyek Tol
Surabaya-Mojokerto Seksi IV perbaikan oprit
berada pada STA 41+100- STA 41+67. Pada
Tugas Akhir ini perencanaan oprit ditinjau pada
sisi barat Sungai Marmoyo STA 41+200- STA
41+300 sepanjang 100 meter dengan timbunan
paling tinggi 8,1m yang ditunjukkan pada
Gambar 1.3.
Lokasi perencanaan
Gambar
1.1
Lokasi Proyek
Mojokerto
Tol
Surabaya-
Gambar 1.2 Potongan memanjang perencanaan
oprit jembatan sisi barat Sungai Marmoyo
4.2 Data Tanah Dasar
Data tanah dasar diperoleh dari kontraktor jalan
tol Surabaya-Mojokerto. Data yang didapatkan
berupa bore log dan SPT dari hasil test
laboratorium. Pada perencanaan perbaikan oprit
jembatan Sungai Marmoyo titik pengujian
terlatak pada DB 20 – DB 23 yang telah
disajikan pada gambar 3.2 pada bab
sebelumnya. Semua data tanah dievaluasi
dengan menggunakan selang kepercayaan 90%.
Rekapitulasi hasil perhitungan dengan rentang
kepecayaan diberikan pada Tabel 4.1.
BAB III
METODOLOGI
Mulai
Studi Literatur
Pengumpulan data :
1. Layout Lokasi
2. Data Tanah Dasar
3.Data Timbunan
4. Data Spesifikasi Bahan
.
Penentuan Hinisial Timbunan
Alternatif Perbaikan Tanah
Preloading dengan kombinasi
PVD dan diperkuat Geotextile
Preloading dengan kombinasi
PVD diperkuat Micropile
Cek Stabilitas
melintang&mememanjang
Cek Stabilitas
melintang&memanjang
Tidak
Tabel 4.1 Rekapitulasi Perhitungan Parameter
Tanah dengan Selang Kepercayaan 90%
Tidak
Ya
Ya
Penentuan Alternatif Perbaikan Tanah:
1. Kemudahan mendapatkan bahan
2. Kemudahan dalam pelaksanaan
3. Waktu pelaksanaan
Kesimpulan Dan
Saran
Selesai
BAB IV
DATA DAN ANALISA
4.1 Layout Jalan Tol Surabaya-Mojokerto
Seksi IV
Layout rencana jalan tol SurabayaMojokerto Seksi IV disajikan pada Gambar
4.1. Lokasi yang ditinjau pada tugas akhir ini
sebelah barat Sungai Marmoyo ini adalah STA
41+200 sampai 41+300 (Gambar 4.2).
Gambar 4.1 Layout jalan tol Surabaya-Mojokerto
Seksi IV
BAB V
PERENCANAAN ALTERNATIF
PERBAIKAN OPRIT
5.1 Perhitungan Tinggi Timbunan Awal
5.1.1 Perhitungan Beban
Sebelum merencanakan perhitungan
tinggi timbunan awal, hal yang perlu dilakukan
terlebih dahulu adalah menghitung beban-beban
(q) yang akan diterima oleh tanah dasar. Bebanbeban tersebut adalah beban timbunan, beban
perkerasan dan beban traffic.
Beban timbunan yang menggunakan
beban pemisalan sebesar 5 t/m2, 7 t/m2, 9 t/m2,
11 t/m2, 13 t/m2, 15 t/m2, dan 18 t/m2 yang
nantinya beban-beban tersebut didistribusikan
ke kedalaman tanah yang ditinjau (z) sebagai
beban merata trapesium. Selain beban timbunan,
penambahan beban juga diakibatkan oleh
perkerasan jalan. Tebal perkerasan jalan rigid
pavement adalah 0,450 m dengan BJ beton 2,4
ton/m2, sehingga beban yang diterima tanah
sebesar 1,08 ton/m2. Beban perkerasan tersebut
akan disitribusikan sebagai beban merata
persegi pada kedalaman (z). Sedangkan untuk
Untuk beban traffic, dalam perencanaan tugas
akhir ini menggunakan asumsi bahwa qtraffic
berkorelasi dengan tinggi timbunan
yang
direncanakan (Japan Road Association, 1986)
5.1.2 Penentuan Tinggi Awal (Hinitial)
Berdasarkan data tanah yang terdapat
pada Bab IV, diketahui bahwa tinggi final
(Hfinal) timbunan tertinggi yang direncanakan
pada oprit jembatan Sungai Marmoyo sebelah
barat adalah sebesar 8.113 meter. Tingginya
timbunan tersebut, menyebabkan beban yang
diterima tanah besar dan mengakibatkan
penurunan konsolidasi yang besar pula. Selain
itu kondisi lapisan tanah pada daerah tersebut
juga kurang mendukung karena terdiri dari dua
lapisan lempung lembek (soft clay) setebal
masing-masing 8,5 meter dan 10 meter yang
dibatasi oleh lapisan pasir setebal 4 meter.
Untuk mengantisipasi adanya kerusakan pada
badan jalan maupun abutment jembatan, maka
perlu dihitung besarnya penurunan konsolidasi.
Tinggi
Hfnal
dan
beban-beban
sebelumnya telah diketahui, maka besarnya
penurunan dapat dihitung. Dengan mengetahui
besarnya settlement (Sc) pada tiap lapisan maka
dapat diketahui besarnya pemampatan total pada
tanah dasar tersebut ketika dibebani. Penurunan
konsolidasi pada kajian Tugas Akhir ini,
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2
dan 2.3 dikarenakan tanah dasar merupakan
tanah terkonsolidasi lebih (Overly Consolidated
Soil).
Pertama dihitung berapa penurunan
konsolidasi akibat beban timbunan.Dari
perhitungan tersebut, maka diperoleh besar Sc
akibat beban timbunan yang tersaji pada Tabel
5.1.
Setelah
tanah
dasar
mengalami
pemampatan akibat beban timbunan, maka
timbunan yang diletakkan akan menjadi lebih
rendah dari elevasi rencana. Oleh sebab itu perlu
dicari tinggi awal timbunan menggunakan
persamaan 2.8.
Setelah mendapatkan Hinisial, kemudian
dihitung kembali besarnya pemampatan akibat
beban perkerasan dengan kedalaman distribusi
yang sudah disesuaikan dengan Hinisial yang
sudah didapat. Hasil perhitungan penurunan
konsolidasi (Sc) akibat beban perkerasan tersaji
pada Tabel 5.2.
Selanjutnya menghitung tinggi final
akibat pemampatan total, H-bongkar traffic dan
tebal perkerasan, yaitu :
Hfinal = Hinitial – Sc akibat timbunan – Hbongkar
traffic + tebal pavement – Sc akibat pavement
Hasil perhitungan Hfinal disajikan dalam Tabel
5.3.
Tabel 5.1. Hasil Perhitungan Konsolidasi Akibat
Beban Timbunan
q
t/m2
5
7
9
11
13
15
18
No
1
2
3
4
5
6
7
Sc lap 1
(m)
0.919
1.345
1.688
1.979
2.230
2.450
2.738
Sc lap 2
(m)
0.163
0.397
0.558
0.706
0.845
0.979
1.166
Sc total
(m)
1.082
1.742
2.246
2.685
3.075
3.429
3.904
Tabel 5.2. Hasil Perhitungan Konsolidasi Akibat
Beban Pavement
No
1
2
3
4
5
6
7
q
t/m2
5
7
9
11
13
15
18
Sc lap 1
(m)
0.024
0.020
0.016
0.014
0.012
0.011
0.009
Sc lap 2
(m)
0.007
0.006
0.005
0.005
0.005
0.004
0.004
Sc total
(m)
0.031
0.025
0.022
0.019
0.017
0.015
0.012
Tabel 5.3. Hasil Perhitungan Hinitial, H Bongkar
Traffic dan Hfinal
NO
1
2
3
4
5
6
7
Beban q timbunan Sc beban timbunan Hinisial H bongkar traffic
(t/m2)
5
7
9
11
13
15
18
(m)
1.082
1.742
2.246
2.685
3.075
3.429
3.904
(m)
3.379
4.856
6.248
7.603
8.931
10.238
12.169
(m)
0.278
0.167
0.139
0.139
0.139
0.139
0.139
Tebal pevement
(m)
0.450
0.450
0.450
0.450
0.450
0.450
0.450
Sc beban pavement
(m)
0.031
0.025
0.022
0.019
0.017
0.015
0.012
Tinggi Final
(m)
2.438
3.373
4.291
5.210
6.150
7.106
8.563
Untuk mengetahui besarnya Sc pada masingmasing tinggi timbunan yang direncanakan
maka dari Tabel 5.3 dapat dibuat grafik
hubungan antara Hfinal vs Hinitial, dan Hfinal vs
Settlement total akibat timbunan dan pavement
yang disajikan dalam Gambar 5.1 dan Gambar
5.2.
Dari Gambar 5.1 dan Gambar 5.2,
dapat diketahui tinggi initial yang harus
ditimbun pada oprit jembatan sehingga tinggi
final yang telah direncanakan dapat mencapai
elevasi jembatan meskipun telah mengalami
pemampatan. Adapun besar settlement dan
tinggi initial pada masing-masing station dapat
dilihat pada Tabel 5.4.
Gambar 5.1 Grafik Hubungan Hfinal dengan Hinisial
8,5 meter dengan Hdr = 4,25 meter. Koefisien
konsolidasi (U) 90% adalah 0,848 (Das, 1985).
Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) pada tiaptiap kedalaman pada lapisan pertama dapat
dilihat pada Tabel 5.6
Tabel 5.6 Nilai Cv pada Tiap Kedalaman Lapisan
Pertama
Kedalaman (m)
No
Gambar 5.2 Grafik Hubungan Hfinal dengan Settlement
Tabel 5.4 Besar H Initial pada masing-masing station.
Stationing
41+200
41+250
41+300
Sc lap 1
2.35
2.55
2.65
Sc Lap 2 Sc total
O.95
3.3
1.05
3.6
1.15
3.8
H Final
6.543
7.294
8.113
H inisial
9.5
10.6
11.7
5.2 Stabilitas Timbunan dengan Program
XSTABL
Dari perhitungan sebelumnya telah
didapatkan Hinitial untuk masing-masing station.
Tahapan selanjutnya adalah mengetahui
stabilitas
timbunan
dengan
melakukan
pengecekan bidang longsor menggunakan
program XSTABL. Dari perhitungan angka
keamanan
dengan
program
XSTABL
didapatkan nilai SF ≤ 1 yang bertai
kemungkinan terjadi longsor sangat besar.
Angka keamanan (SF) yang didapat untuk
masing-masing station dapat dilihat pada Tabel
5.5. Dikarenakan kemungkinan longsor cukup
besar maka diperlukan suatu perkuatan untuk
menahan kelongsoran.
Tabel 5.5 Angka Keamanan untuk Beberapa Stationing
Stationing
H inisial
41+200
9.5
41+250
10.6
41+300
11.7
Timbunan arah memanjang sungai
SF
0.888
0.937
1.000
0.586
5.3 Perhitungan Waktu Konsolidasi
Tanah lempung mempunyai sifat
permeabilitas yang kecil sehingga kemampuan
mengalirkan air relatif lambat. Hal ini
menyebabkan air yang terdesak akibat
penambahan beban timbunan, akan keluar dari
lapisan lempung dalam jangka waktu yang lama
dan menghasilkan penurunan konsolidasi.
Untuk menghitung waktu konsolidasi
tersebut, lapisan tanah dibagi menjadi dua lapis.
Pada lapisan pertama arah alirannya merupakan
double drainage yaitu lapisan lempung setebal
H (m) Cv (cm2/det)
1
0
2.5
2.5
0.0018
2
2.5
4.5
2
0.0018
3
4
4.5
6.5
6.5
8.5
2
2
0.001174
0.001174
Dari data pada Tabel 5.4 didapat nilai Cv
gabungan untuk lapisan pertama Cvgab = 0,0880
m2/minggu = 4,5771 m2/tahun. Sehingga waktu
konsolidasi untuk mencapai 90% derajat
konsolidasi adalah sebagai berikut :
2
t
= Tv90% H dr
t
= 0,848 4,25
t
= 3,35 tahun
Cv
2
4.5771
Untuk lapisan lempung yang kedua
setebal 10 meter, arah alirannya merupakan
single drainage sehingga Hdr = 10 meter.
Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) pada tiaptiap kedalaman pada lapisan kedua dapat dilihat
pada Tabel 5.7
Tabel 5.7 Nilai Cv pada Tiap Kedalaman Lapisan Kedua
Kedalaman (m)
No
1
2
3
4
5
12.5
14.5
16.5
18.5
20.5
H (m)
Cv (cm2/det)
2
2
2
2
2
0.00117
0.00068
0.00068
0.00068
0.00068
14.5
16.5
18.5
20.5
22.5
Dari data pada Tabel 5.5 didapat nilai Cv
gabungan untuk lapisan kedua Cvgab = 0,0290
m2/minggu = 1,5095 m2/tahun. Sehingga waktu
konsolidasi untuk mencapai 90% derajat
konsolidasi adalah sebagai berikut :
2
t
= Tv90% H dr
t
= 0,848 10
1,5095
t
= 56,17 tahun
Cv
2
Karena waktu konsolidasi untuk lapisan
lempung pertama dan kedua tidak sama maka
diambil waktu konsolidasi terlama yaitu pada
lapisan lempung kedua sebesar 56,17 tahun.
Pada STA 41+300 masih terdapat
pemampatan konsolidasi sebesar 380 -335,739
= 44,261cm untuk umur rencana jalan (20
tahun). Perhitungan lengkapnya ditampilkan
dalam Tabel 5.8. Untuk sisa pemampatan pada
STA 41+250 dan STA 41+200 disajikan pada
Tabel 5.9 dan Tabel 5.10 Adanya pemampatan
yang masih tersisa menyebabkan jalan mudah
sekali mengalami kerusakan. Sehingga untuk
mempercepat waktu pempampatan tersebut,
perlu dilakukan pemasangan PVD.
Tabel 5.8 Besar Pemampatan pada Umur jalan 20 Tahun
STA 41+300
Lapisan I
Lapisan II
Tahun ke- Tv Uv (%) Sc 1(cm) Tahun ke- Tv Uv (%) Sc2 (cm)
1
0.25340 56.8018 150.525
1
0.01510 13.8635 15.943
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
0.50681
0.76021
1.01362
1.26702
1.52043
1.77383
2.02724
2.28064
2.53405
2.78745
3.04086
3.29426
3.54767
3.80107
4.05448
4.30788
4.56129
4.81469
5.06809
76.7891
87.5809
93.3551
96.4446
98.0977
98.9822
99.4554
99.7086
99.8441
99.9166
99.9554
99.9761
99.9872
99.9932
99.9963
99.9980
99.9990
99.9994
99.9997
203.491
232.089
247.391
255.578
259.959
262.303
263.557
264.228
264.587
264.779
264.882
264.937
264.966
264.982
264.990
264.995
264.997
264.999
264.999
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Sumber : hasil perhitungan
0.03019
0.04529
0.06038
0.07548
0.09057
0.10567
0.12076
0.13586
0.15095
0.16605
0.18114
0.19624
0.21133
0.22643
0.24152
0.25662
0.27171
0.28681
0.30190
19.6060
27.4965
30.1479
32.7023
35.1632
37.5342
39.8185
42.0192
44.1395
46.1822
48.1502
50.0463
51.8730
53.6330
55.3285
56.9621
58.5359
60.0522
61.5130
22.547
31.621
34.670
37.608
40.438
43.164
45.791
48.322
50.760
53.110
55.373
57.553
59.654
61.678
63.628
65.506
67.316
69.060
70.740
Sc total sisa Sc
(cm)
(cm)
166.468 213.532
1.
2.
226.038 153.962
263.710 116.290
282.061 97.939
293.186 86.814
300.397 79.603
305.467 74.533
309.348 70.652
312.550 67.450
315.347 64.653
317.888 62.112
320.254 59.746
322.490 57.510
324.620 55.380
326.660 53.340
328.618 51.382
330.501 49.499
332.314 47.686
334.059 45.941
335.739 44.261
5.4 Perencanaan
Preloading
dengan
kombinasi Prefabricated Vertical Drain
(PVD)
5.4.1 Perencanaan Prefabricated Vertical
Drain (PVD)
Tanah dasar merupakan lapisan tanah
kompresibel yang cukup dalam yaitu 22,5
meter. Seperti yang telah dijelaskan pada sub
bab sebelumnya, waktu yang diperlukan untuk
menghabiskan penurunan konsolidasi sangat
lama yaitu 56,17 tahun, sehingga dikhawatirkan
akan terjadi differential settlement pada tanah
timbunan yang berakibat perkerasan jalan
menjadi lebih cepat rusak. Untuk itu, diperlukan
suatu metode yang dapat mempercepat proses
pemampatan konsolidasi. Metode yang dipilih
dalam Tugas Akhir ini adalah dengan
pemasangan Prefabricated Vertical Drain
(PVD). Langkah-langkah dalam perencanaan
pemasangan PVD adalah sebagai berikut :
Pemilihan Pola dan Jarak Pemasangan
PVD
Pada perencanaan pemasangan PVD ada
dua macam pola yang digunakan, yaitu pola
segitiga dan segiempat yang tersaji dalam
Bab II gambar 2.7 dan gambar 2.8. Dari
masing-masing pola, akan dicari derajat
konsolidasi untuk jarak pemasangan selebar
0,8 m; 1 m; 1,2 m; dan 1,5 m. Setelah
dihitung derajat konsolidasi total, akan
ditentukan pola dan jarak berapa yang akan
dipilih dengan mempertimbangkan waktu
dan biaya.
Perhitungan
Derajat
Konsolidasi
Vertical (Uv)
Perhitungan derajat konsolidasi vertical
(Uv) ditentukan dengan menggunakan
persamaan 2.21. Dalam persamaan tersebut
terdapat fungsi Tv (faktor waktu) yang
dicari dengan menggunakan persamaan
2.18. Untuk menghitung waktu Tv,
sebelumnya perlu dicari Cvgabungan. Adapun
perhitungan Cvgabungan sama dengan sub
bab seelumnya yaitu Cv gabungan lapisan
pertama Cvgabungan = 0,0880 m2/minggu,
untuk lapisan kedua Cvgabungan = 0,0290
m2/minggu.
Untuk perhitungan Tv dapat diambil contoh
pada lapisan pertama minggu ke-1, yaitu :
t.C v
Tv
2
H dr
1x0,0880
(4,25) 2
= 0.00487
3.
Perhitungan
Derajat
Konsolidasi
Horisontal (Uh)
Untuk
menghitung
derajat
konsolidasi, dapat digunakan persamaan
2.17 yang berubah menjadi :
Uh
1
1
tx 8 xCh
e
D 2 x 2 xF ( n )
Pada persamaan di atas, dapat diketahui
bahwa parameter tanah yang digunakan
untuk mendapatkan Derajat Konsolidasi
Horisontal
(Uh)
adalah
koefisien
konsolidasi horizontal (Ch) dimana harga Ch
diambil 2-5 Cv. Pada perencanan tugas
akhir ini harga Ch diambil 3 Cv.
Selain Ch, terdapat faktor lain yang
merupakan faktor penghambat akibat jarak
antar PVD yang dapat dihitung dengan
menggunakan
persamaan
2.13.
Direncanakan menggunakan PVD 100 mm
x 5 mm, dengan diameter ekivalen (dw)=
(100+5)/2 = 52,5 mm = 0.0525 mm.
Adapun hasil perhitungan F(n) untuk
masing-masing pola pemasangan PVD
dapat dilihat pada Tabel 5.9 dan Tabel
5.10.
settlement karena derajat konsolidasi sudah
mencapai 100 %.
Tabel 5.9 Perhitungan Faktor Penghambat (F(n)) Pola
Segitiga
Sumber : hasil Perhitungan
Gambar 5.4 Grafik Derajat Konsolidasi Lapisan Kedua
Tabel 5.10 Perhitungan Faktor Penghambat (F(n)) Pola
Segiempat
S
(m)
D
(m)
dw
(m)
F(n)
0.8
1
1.2
1.5
1.7
0.904
1.130
1.356
1.695
1.921
0.0525
0.0525
0.0525
0.0525
0.0525
2.096
2.319
2.501
2.725
2.850
Setelah menghitung faktor penghambat akibat
jarak pemasangan PVD, maka derajat
konsolidasi arah horizontal (Uh) dapat dicari.
Setelah mendapatkan harga Uv dan Uh untuk
masing-masing pola, maka konsolidasi
gabungan ( U ) dapat dicari dengan persamaan
2.22 sehingga didapatkan U untuk masingmasing pola pemasangan PVD pada lapisan
pertama dan kedua yang disajikan dalam
Lampiran 9. sehingga dapat dibuat grafik
hubungan antara U dan waktu yang
dibutuhkan (minggu) seperti yang tersaji
dalam Gambar 5.3. dan Gambar 5.4.
Gambar 5.3 Grafik Derajat Konsolidasi Lapisan Pertama
Waktu yang disediakan perencana tidak boleh
lebih dr 24 minggu, maka dari Gambar 5.3
dapat dilihat bahwa dalam waktu 20 minggu dan
dengan pola pemasangan segitiga jarak (S) =
1,2 pada lapisan pertama sudah tidak ada sisa
Pada lapisan kedua dengan waktu dan pola pvd
yang sama derajat konsolidasi mencapai 86%.
Dapat disimpulakan bahwa dengan derajat
konsolidasi tersebut berati sisa settlement pada
lapisan kedua adalah 16,1 cm atau sebesar 4,2
% dr settlement total tanah kompresibel.
5.4.2 Preloading dengan Kombinasi PVD
Pada pelaksanaan di lapangan, timbunan
tidak langsung diurug di tanah dasar tetapi di
letakkan
secara
bertahap
(preloading).
Penimbunan secara bertahap direncanakan
memiliki kecepatan 50 cm/minggu. Sehingga
jumlah pentahapan untuk mencapai Hfinal
tersebut adalah :
Hinitial
= 11,7 meter
Jumlah pentahapan = 11,7 / 0,50
= 23,4 tahap
= 24 tahap
Untuk mengawali penimbunan, langkah
pertama yang harus dilakukan adalah mencari
tinggi kritis (Hcr) yang mampu dipikul oleh
tanah dasar. Tinggi kritis dicari dengan
menggunakan
program
XSTABL
dan
didapatkan tinggi kritis = 5,5 meter dengan SF =
1,501 (untuk harga SF =1,5).
Setelah didapatkan tinggi kritis, maka
langkah selanjutnya adalah mencari Cu baru
untuk menentukan apakah tanah cukup mampu
menahan beban apabila tahapan selanjutnya
dilakukan secara menerus ataukah harus
dilakukan penundaan karena tanah belum cukup
kuat memikul beban tersebut. Adapun langkah
untuk mencari Cu baru adalah sebagai berikut:
1. Menentukan tahapan penimbunan sampai
tinggi Hcr
Tahapan Penimbunan sampai tahap ke-11
disajikan dalam Tabel 5.11.
Tabel 5.11 Tahapan Penimbunan pada Minggu Ke-11
Waktu (minggu)
Tinggi Timbunan
0.5 m
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
6 mg
7 mg
8 mg
9mg
10 mg
11 mg
0.5 m
1m
1.5 m
2m
2.5 m
3m
3.5 m
4m
4.5 m
5m
5.5 m
1 m 1.5 m 2 m 2.5 m 3 m 3.5 m 4 m
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
6 mg
7 mg
8 mg
9 mg
10 mg
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
6 mg
7 mg
8 mg
9 mg
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
6 mg
7 mg
8 mg
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
6 mg
7 mg
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
6 mg
1 mg
2 mg
3 mg
4 mg
5 mg
4.5 m 5 m 5.5 m
1 mg
2 mg 1 mg
3 mg 2 mg 1 mg
4 mg 3 mg 2 mg 1 mg
2. Menghitung tegangan di tiap lapisan tanah
untuk derajat konsolidasi 100 %
Contoh penambahan beban akibat beban
timbunan bertahap 1 s.d. 4 tahap dapat disajikan
dalam Gambar 5.5.
Po
1
P1
2
P2
3
P3
4
P4
Gambar 5.5 Sketsa Perubahan Tegangan Akibat
Beban Bertahap
:
merumuskan perubahan tegangan di tiap
lapisan tanah untuk menghitung derajat
konsolidasi kurang dari 100%. Untuk tabel
penambahan tegangan efektif, disajikan pada
Tabel 5.13.
Tabel 5.12 Perubahan Tegangan di Tiap Lapisan Tanah
pada Derajat Konsolidasi, U=100%
Tegangan
kedalaman (m)
0 - 2.5
2.5 - 4.5
4.5 - 6.5
6.5 - 8.5
8.5 - 10.5
10.5 - 12.5
12.5 - 14.5
14.5 - 16.5
16.5 - 18.5
18.5 - 20.5
20.5 - 22.5
Po'
H=0m
0.993
2.779
4.367
5.955
5.989
7.250
8.511
8.913
10.063
11.213
14.706
σ1'
H = 0.5 m
1.893
3.679
5.267
6.855
6.886
8.141
9.384
9.782
10.909
12.041
15.507
’
= Po + P1
= ’
P2
dan seterusnya hingga 4’
Harga Po, ’ 2’ dan seterusnya berbedabeda untuk setiap kedalaman tanah.
P1 = I x q
Dimana :
q = Htimb tahap ke-i x timb
= 0,5 x 1,8
= 0,9 t/m2
Untuk hasil perhitungan perubahan tegangan
akibat beban bertahap sampai pada dari tahap
1 s.d. tahap ke-4 dengan derajat konsolidasi
100 %, dapat dilihat pada Tabel 5.12.
3. Menghitung penambahan tegangan efektif
akibat beban timbunan apabila derajat
konsolidasi kurang dari 100%.
Untuk
menghitung
penambahan
tegangan efektif apabila derajat konsolidasi
kurang dari 100% maka dipakai derajat
konsolidasi total (Utotal) pada pemasangan
PVD pola segitiga dengan jarak 1,2 meter.
Derajat konsolidasi total (Utotal) lapisan
pertama ataupun kedua digunakan untuk
σ3'
H = 1.5 m
3.693
5.479
7.067
8.655
8.664
9.898
11.112
11.478
12.583
13.670
17.105
σ4'
H =2 m
4.593
6.379
7.967
9.555
9.546
10.767
11.969
12.318
13.407
14.472
17.897
Tabel 5.13 Tabel Penambahan Tegangan Efektif Lapisan
pertama apabila Derajat Konsolidasi < 100%
Tahapan
Umur
Derajat
Penimbunan
Timbunan
Konsolidasi
(meter)
(minggu)
Utotal (%)
Tanah Asli
P1
pada U < 100%
100
'
3'
0 , 71846
4
0,0-0,5 (1)
4
71.846
Perhitungan perubahan tegangan didapat dari
1
σ2'
H=1m
2.793
4.579
6.167
7.755
7.782
9.029
10.248
10.632
11.746
12.860
16.303
'
2'
x
3
3
62.043
48.631
'
1'
29.957
'
Po '
x
2
1
2,0-2,25 (4)
1
'
2
2
'
1
1
'
0 , 48631
x
2
1,0-1,5 (3)
3
0 , 62043
3
0,5-1,0 (2)
'
0.29957
xPo'
Po '
4 . Menghitung kenaikan daya dukung tanah
(akibat kenaikan harga Cu).
Harga Cu baru diperoleh dengan
menggunakan
persamaan 2.23 sehingga
diperoleh harga Cu baru.
Berdasarkan
hasil
perhitungan,
diketahui harga Cu mengalami kenaikan,
tetapi dari harga Cu baru timbunan hanya bisa
dikerjakan samapai 7dengan beberapa kali
penundaan sampai minggu ke-20. Karena
alasan penundaan yang cukup lama maka
perlu diberikan perkuatan pada tanah.
Perkuatan diberikan pada masing-masing
station, dengan menggunakan geotextile atau
micropile.
Karena tanah telah diberi perkuatan,
tahapan penimbunan bisa dilakukan dengan
menerus tanpa adanya penundaan. Grafik
konsolidasi tanah dasar yang terjadi akibat
pentahapan penimbunan dapat dilihat pada
Gambar 5.6. Dari gambar tersebut dapat
diketahui untuk total settlement 3,8 meter
membutuhkan waktu 27 minggu
Gambar 5.6. Grafik hubungan waktu vs Settlement
untuk kondisi PVD dipasang sampai ketebalan lapisan
tanah kompresibel
5.5 Perencanaan Geotextile
Salah satu perkuatan tanah yang dapat
digunakan adalah menggunanakan geptextile.
Pehitungan
perencanan
geotextile
arah
melintang
pada
masing-masing
station
menggunakan tipe geotextile STABILENKA
400/50 dan angka keamanan rencana (SF)
sebesar 1,5. Perhitungan perencanaan geotextile
terhadap overall stability untuk timbunan arah
melintang adalah :
1. Mengitung nilai momen dorong (Mdorong)
Diketahui angka keamanan dan momen
tahanan minimum (SFmin dan MRmin) hasil
perhitungan XSTABLE untuk timbunan
dengan Hinitial 11,7 meter adalah :
SFmin = 0.888 dan MRmin = 39360 kNm
maka :
SF
M R min
M dorong
M dorong
39360
0.888
= 44.324,32 kNm
2. Menghitung nilai momen tahanan yang
direncanakan (MRrencana) dengan SF = 1,5
MRrencana = Mdorong x SFrencana
= 44.324,32 x 1,5
= 66486,49 kNm
3. Menghitug nilai Tambahan Momen Penahan
( MR)
MR
= MRrencana - MRmin
= 66.486,49 – 39.360
= 27.126,49 kNm
4. Mencari kekuatan geotextile yang diizinkan Tallow
Kekuatan tarik max= 400 kN/m
SF untuk instalasi (Fsid) = 1,5
SF untuk faktor rangkak (Fscr) = 3
SF untuk faktor kimia (Fscd) = 1,3
SF untuk faktor biologi (Fsbd) = 1,3
T
Tallow
FSib xFScr xFScd xFSbd
400
Tallow
1.5 x3x1.3x1.3
= 52,597 kN/m
5. Menghitung kebutuhan geotextile
Dalam perencanaan ini digunakan :
Jarak pemasangan antar lapisan geotextile 25 cm
Jumlah lembar tiap lapisan goetextile = 2
lembar
Mgeotextile = Tallow x Ti
dimana :
Tallow = Kekuatan geotextile
Ti
= Jarak vertikal antara geotextile dengan
pusat
bidang longsor (Titik O pada
Gambar 5.6)
Pada geotextile lapisan pertama (pada dasar
timbunan)
Hi1 = H timbunan = 11,7 meter
Ti1 = yo – yZ
= 39,39 – 22,5 = 16,89 meter
Mgeotextile
= 2(52,597) x 16,89
= 1776,726 KNm
Kebutuhan geotextile ditentukan dari Momen
akibat pemasangan geotextile lebih besar dari
momen tambahan yang dibutuhkan. Hasil
perhitungan Mgeotextile untuk Hinitial 11,7 meter
pada STA 41+300 disajikan pada Tabel 5.14
Tabel 5.14 Hasil perhitungan Mgeotextile untuk STA
41+300
Jumlah
(n)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Hi
(m)
11.7
11.45
11.2
10.95
10.7
10.45
10.2
9.95
9.7
9.45
9.2
8.95
8.7
8.45
8.2
7.95
7.7
7.45
Ti
(m)
16.89
16.64
16.39
16.14
15.89
15.64
15.39
15.14
14.89
14.64
14.39
14.14
13.89
13.64
13.39
13.14
12.89
12.64
Tallow
(KN)
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
105.194
Total
Mgeotextile
(KNm)
1776.726
1750.427
1724.129
1697.830
1671.532
1645.233
1618.935
1592.636
1566.338
1540.039
1513.741
1487.442
1461.144
1434.845
1408.547
1382.249
1355.950
1329.652
27957.396
Momen
>
MR
M= Mgeotextile1 + Mgeotextile2 + ... + Mgeotextile-n > MR
27.957,396 kNm > 27.126,49 kNm  ok
Jadi,
dilakukan
pemasangan
geotextile
STABILENKA 400/50 sebanyak 18 lapis dengan
masing- masing lapis terdiri dari 2 lembar geotextile.
6. Menghitung panjang geotextile di belakang
bidang longsor
Fx 0
Tallow xFS
1
2 xLe xE
Tallow xFS
Le
1
2 xE
Dimana :
Le = Panjang geotextile di belakang bidang
bidang longsor
=
Tegangan geser antar tanah timbunan
1
dengan geotextile
Cu1
1
v tan 1
= Tegangan geser antar tanah dasar
dengan geotextile
Cu 2
2
v tan 2
E = efisiensi  diambil E = 0.8
Diketahui parameter tanah timbunan dan
tanah dasar sebagai berikut :
Data timbunan :
= 1,8 t/m3 = 18 kN/m3
timb
= 25o
1
Cu1 = 0
untuk Hi = 11,7 meter
= timb x Hi
V
= 18 x 11,7
= 210,6 kN/m2
= 0 + (135,309 x tan 25o)
1
= 98,204 kN/m2
Data lapisan atas tanah dasar :
3
3
tanah = 1,794 t/m = 17,94 kN/m
= 9o
1
Cu1 = 18,5 kN/m2
= 18,5 + (210,6 x tan 9o)
1
= 51,856 kN/m2
Panjang geotextile di belakang bidang
longsor :
Tallow xFS
2 x(52,597) x1,5
Le
98,204 51,856 x0.8
1
2 xE
= 1,314 meter
Hasil perhitungan panjang geotextile di
belakang bidang longsor (Le) untuk station
41+300 disajikan pada Tabel 5.15
2
Tabel 5.15 Hasil Perhitungan Le Station 41+300
Jumlah
lapis
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Hi
(m)
11.7
11.45
11.2
10.95
10.7
10.45
10.2
9.95
9.7
9.45
9.2
8.95
8.7
8.45
8.2
7.95
7.7
7.45
KN/m2
98.204
96.106
94.008
91.909
89.811
87.712
85.614
83.516
81.417
79.319
77.221
75.122
73.024
70.925
68.827
66.729
64.630
62.532
KN/m3
51.856
96.106
94.008
91.909
89.811
87.712
85.614
83.516
81.417
79.319
77.221
75.122
73.024
70.925
68.827
66.729
64.630
62.532
KN/m4
150.060
192.212
188.015
183.818
179.622
175.425
171.228
167.031
162.835
158.638
154.441
150.244
146.048
141.851
137.654
133.457
129.260
125.064
Le
m
1.314
1.026
1.049
1.073
1.098
1.124
1.152
1.181
1.211
1.243
1.277
1.313
1.351
1.390
1.433
1.478
1.526
1.577
7. Menghitung panjang total geotextile
Panjang total geotextile adalah panjang dari
ujung timbunan sampai belakang bidang
longsor.
Panjang total geotextile 1 sisi = Le + LD
Panjang geotextile di depan bidang longsor (LD)
ini dihitung dengan bantuan out put dari program
XSTABL dengan cara :
LD = (koordianat-X bidang longsor lapisan i
geotextile terpasang) – (koordinat tepi timbunan
lapisan i geotextile dipasang).
Untuk hasil perhitungan panjang geotextile di
depan bidang longsor dan panjang total
geotextile dapat dilihat pada Tabel 5.16.
Hasil untuk rekapitulasi perencanaan
geotextile setiap station disajikan pada Tabel
5.17.
Tabel 5.16 Hasil Perhitungan Panjang Total Geotextile
STA 41+300
Jumlah Koordinat
Koordinat pakai
(n) Y geotex
x
y
1
22.5
0
22.5
2
22.75 73.13
34.2
3
23
73.13
34.2
4
23.25 73.13
34.2
5
23.5 73.13
34.2
6
23.75 73.13
34.2
7
24
73.13
34.2
8
24.25 73.13
34.2
9
24.5 73.13
34.2
10
24.75 73.13
34.2
11
25
73.13
34.2
12
25.25 73.13
34.2
13
25.5 73.13
34.2
14
25.75 73.13
34.2
15
26
73.13
34.2
16
26.25 73.13
34.2
17
26.5 73.13
34.2
18
26.75 73.13
34.2
X tepi timb Ld
40
40.5
41
41.5
42
42.5
43
43.5
44
44.5
45
45.5
46
46.5
47
47.5
48
48.5
(m)
27.19
32.63
32.13
31.63
31.13
30.63
30.13
29.63
29.13
28.63
28.13
27.63
27.13
26.63
26.13
25.63
25.13
24.63
Le L total Geotextile 1 sisi
(m)
(m)
1.314
28.504
1.026
33.656
1.049
33.179
1.073
32.703
1.098
32.228
1.124
31.754
1.152
31.282
1.181
30.811
1.211
30.341
1.243
29.873
1.277
29.407
1.313
28.943
1.351
28.481
1.390
28.020
1.433
27.563
1.478
27.108
1.526
26.656
1.577
26.207
Lpasang 1 sisi
(m)
34.5
34
33.5
33
32.5
32
31.5
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
Tabel 5.17 Hasil perencanaan Geotextile untuk setiap
station
Station Hinitial
(m)
41+300 11.7
41+250 10.6
41+200 9.5
Mr Mgeotextile Kebutuhan lembar tiap
Kekuatan Geotextile
STABILENKA (kN/m) kNm
kNm
Lapisan Geotextile
400
27126.486 27957.396
2
400
21684.813 21906.640
2
400
18944.920 19487.179
2
Menghitung Gaya Penahan
Gaya penahan = berat timbunan ABC (Gambar
2.10) x tan
Dimana = sudut geser dalam antara tanah
0
timbunan dengan bahan geosintetis =
sat
w
ABx BC x tan 25o
= (1,8-1) 11,7 x 23,4 x tan 25o
= 102,13 t/m
Menghitung Gaya dorong
Pada perhitungan ini gaya dorong
ditimbulkan akibat beban merata pada
komponen jalan dan beban timbunan,
akibat komponen jalan yaitu :
qtraffic = 0,5 ton/m2
qperkerasan = 1,08 ton/m2
qtotal = 1,58 ton/m2
p = (q x Ka x H) + (0,5 x timbunan xKa x H2)
= (1,58 x 0,405 x 11,7) + (0,5 x 1,8 x 0,405x 11,72)
= 57,05 t/m
Cek terhadap angka keamanan
SF =
= 1,79 > 1,5………..(OK)
5.6 Perencanaan Geotextile
Memanjang Sungai
Wall
Arah
Direncanakan geotextile sebagai dinding
penahan pada timbunan ke arah sungai.
Geotextile yang digunakan sama dengan
geotextile adalah tipe STABILENKA 400/50.
Konstruksi ini akan dipasang pada tanah yang
sudah kuat yaitu tanah yang sudah diberi
perkuatan
micropile. Adapun perhitungan
kebutuhan geotextile wall adalah sebagai
berikut
1. Mencari kekuatan geotextile yang diizinkan Tallow
Kekuatan tarik max = 400 kN/m
Tallow
Tallow
T
FSib xFScr xFScd xFSbd
400
= 52,597 kN/m’
1.5 x3x1.3x1.3
2. Perhitungan tekanan tanah
= t x zi x Ka
H = 18 x zi x 0,405 = 7,29 zi
HS
Kebutuhan Lapisan Geotextile
(n geotextile)
18
14
13
Selain perhitungan perencanaan geotextile
terhadap overall stability dilakukan cek
terhadap internal stability. Angka keamanan
untuk jalan permanen lebih besar dari 1,5.
Adapun perhitungan terhadap internal stability
adalah :
=
Akibat berat tanah sendiri
Akibat beban q (traffic dan pavement)
Hq
= Ka x q
x 15,8 = 6,412 kN/m2
Htot = HS + Hq
3. Perhitungan Jarak antar geotextile (Sv)
Pada z = 11,7 m diperoleh :
Hasil perhitungan Sv disajikan pada Tabel
5.18
Dari hasil perhitungan ditetapkan 3 Sv yang
berbeda untuk perencanaan geotextile wall
sebagai berikut (lihat Gambar 5.7) :
Sv1 = 0,25 m dengan n = 12 lapis untuk
ketinggian 0.0 s/d 3 m
Sv2 = 0,50 m dengan n = 9 lapis untuk
ketinggian 3,0 s/d 7,5 m
Sv3 = 1m dengan n = 4 lapis untuk ketinggian
7,5 s/d 11,7 m
Tabel 5. 18 Perhitungan Jarak Antar Geotextile
No
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Z
m
0
1.2
2.2
3.2
4.2
4.7
5.2
5.7
6.2
6.7
7.2
7.7
8.2
8.7
8.95
9.2
9.45
9.7
9.95
10.2
10.45
10.7
10.95
11.2
11.45
11.7
n
0.103
0.188
0.274
0.359
0.402
0.444
0.487
0.530
0.573
0.615
0.658
0.701
0.744
0.765
0.786
0.808
0.829
0.850
0.872
0.893
0.915
0.936
0.957
0.979
1.000
σHS
σHq
σH
SV
SV pakai
KN/m2
KN/m2
KN/m2
m
m
8.766
16.072
23.377
30.682
34.335
37.988
41.640
45.293
48.946
52.598
56.251
59.903
63.556
65.382
67.209
69.035
70.861
72.688
74.514
76.340
78.167
79.993
81.819
83.646
85.472
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
6.412
15.179
22.484
29.789
37.095
40.747
44.400
48.053
51.705
55.358
59.011
62.663
66.316
69.969
71.795
73.621
75.448
77.274
79.100
80.926
82.753
84.579
86.405
88.232
90.058
91.884
2.310
1.560
1.177
0.945
0.861
0.790
0.730
0.678
0.633
0.594
0.560
0.529
0.501
0.488
0.476
0.465
0.454
0.443
0.433
0.424
0.415
0.406
0.397
0.389
0.382
1
1
1
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
4. Panjang geotextile di belakang bidang longsor
(Le)
Perhitunga Le dilakukan tiap lapisan (Tabel
5.19 ) dan disamakan per layer yang sudah
ditetapkan sebelumnya.
Contoh perhitungan :
misalnya pada z = 11,7 m dan Sv = 0.25 m
dengan SF = 1,5 diperoleh :
oleh karenanya kontrol stabilitas yang
dihitung hanya kontrol geser (Gambar 5.7)
5.0 m
4.0 m
Dipakai Le min = 1 meter
3.0 m
q traffic + q pavement
5. Panjang geotextile di depan bidang longsor (LR)
W3
Sama halnya dengan Le perhitunga LR dilakukan
tiap lapisan, hasil perhtungan ddisajikan pada
Tabel 5.19 misalnya pada z = 11,45 m dan
diperoleh :
Pa1
W1
3.0 m
Tanah Dasar
Gambar 5.7 Sketsa Pemasangan Geotextile Wall
Menghitung Gaya Penahan
W1 = 3 x 3 x 1,8 = 16,2 ton
W2 = 4 x 4,5 x 1,8 = 32,4 ton
W3 = 5 x 4,2 x 1,8 = 37,8 ton
Menghitung Gaya dorong
Pada perhitungan ini gaya dorong
ditimbulkan akibat beban merata pada
komponen jalan dan beban timbunan, akibat
komponen jalan yaitu :
qtraffic = 5 /m2
qperkerasan = 1,08 ton/m2
qtotal = 1,58 ton/m2
6. Perhitungan panjang lipatan geotextile
misalnya pada z = 11,7 m dan Sv = 0.25 m
dengan SF = 1,5
Dipakai Lo min = 1 meter
7. Panjang total geotextile
Ltotal = Le + LR + Lo + Sv
Hasil perhitungan Panjang total geotextile
disajikan pada Tabel 5.19
p = (q x Ka x H) + (0,5 x timbunan xKa x H2)
= (1,58 x 0,405 x 11,7) + (0,5 x 1,8 x
0,405x 11,72)
= 57,05 t/m
Tabel 5.19 Hasil Perhitungan Panjang Geotextile
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
4.5 m
W2
Tanah Timbunan
Pa1
= 0,101
No
4.2 m
Z
SV pakai
Le
Le pakai
LR
Lo
Lo min
L total
L pakai
m
0
1.2
2.2
3.2
4.2
4.7
5.2
5.7
6.2
6.7
7.2
7.7
8.2
8.7
8.95
9.2
9.45
9.7
9.95
10.2
10.45
10.7
10.95
11.2
11.45
11.7
m
m
m
m
m
m
m
m
1
1
1
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
1.760
1.422
1.296
1.229
0.603
0.594
0.587
0.580
0.575
0.570
0.566
0.563
0.560
0.279
0.278
0.278
0.277
0.277
0.276
0.276
0.275
0.275
0.274
0.274
0.269
1.76
1.42
1.30
1.23
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4.26
3.86
3.45
3.04
2.84
2.64
2.44
2.23
2.03
1.83
1.62
1.42
1.22
1.12
1.01
0.91
0.81
0.71
0.61
0.51
0.41
0.30
0.20
0.10
0.00
0.880
0.711
0.648
0.615
0.302
0.297
0.293
0.290
0.287
0.285
0.283
0.281
0.280
0.140
0.139
0.139
0.139
0.138
0.138
0.138
0.138
0.137
0.137
0.137
0.137
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3.76
3.42
3.30
3.23
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
2.25
5
5
5
5
4
4
4
4
4
4
4
4
4
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
p cos = 54,653 t/m
p sin =16,362 t/m
Cek terhadap angka keamanan
SF
SF
SF
GayaPenahan
GayaGeser
(C ' ((( Wi
((0,85x1,85)
p sin ) / 3) xTan ))
x3)
p cos
(((16,2
= 0,649 < 2 (not ok)
32,4 37,8 16,362) / 3) xTan16,67))
x3)
54,653
Angka keamanan lebih kecil dari angka
kemananan yg disyaratkan maka bidang geser
diperluas menjadi 15 meter. (Gambar 5.8 )
q traffic + q pavement
4.2 m
4.5 m
Tanah Timbunan
8. Kontrol stabilitas geotextile
Pada perencanaan geotextile wall tanah dasar
yang lunak sudah diberi perkuatan micropile,
3.0 m
Tanah Dasar
15,0 m
Gambar 5.8 Sketsa Pemasangan Geotextile Wall dengan
L yang disamakan
Maka gaya penahan berubah menjadi :
W = 15 x 11,7 x 1,8 = 315,9 ton
Sehingga:
SF
((0,85x1,8)
(((315,9 16,362) / 15) xTan16,67))
x15)
54,653
= 2,24 > 2 …..(OK)
5.7 Perhitungan Perencanaan Micropile
Penggunaan micropile dapat dijadikan
salah satu alternatif perkuatan tanah. Pada
perencanaan ini digunakan micropile persegi
dengan ukuran 25 x 25 cm dengan mutu beton
K-450. Perhitungan perencanaan micropile yang
digunakan untuk perkuatan tanah adalah :
1. Menghitung faktor
(persamaan 2.50)
kekuatan
relatif
(T)
E = 4700 fc’
= 4700 0,83 x 45
= 28723,88 Mpa
= 287238,8 Kg/cm2
I = 1/12 b h3
I = 1/12 x (25) x (25)3
= 32552,08 cm4
qu = 2 x Cu = 2 x 0,185 = 0,37 kg Kg/cm2
Dari grafik pada Gambar 2.20 didapat nilai
f = 3,5 ton/ft3 = 0,112 kg/cm3
R = 264 cm
SFa = 1,5
MRo
MD
SFo
= 496.058.558,55Kgcm
MR = (Sfa x MD)- MRo
= 303.587.837,84 Kgcm
MR
n
( Pmax 1cerucuk xR)
= 41 buah/m’
Dengan jarak antar micropile (s) adalah :
Dari data circular failure dengan bantuan
program XSTABLE didapat koordinat x
pada tanah dasar (y = 22,5) adalah :
x = 31,11
x = 67,21
Panjang x bidang longsor = 67,21-31.11=
36,1
Digunakan panjang x bidang longsor = 35
cm
35
S
2,5m
(41 / 3) 1
Maka sket pemasangan micropile tampak atas
dapat dilihat pada Gambar 5.9 .Dengan cara
yang sama, dapat dihitung kebutuhan micropile
untuk masing-masing station dan di tebing
sungai sehingga jumlah micropile yang
dibutuhkan disajikan dalam Tabel 5.21.
= 152,87 cm
= 1,529 m
2. Menghitung gaya horizontal yang mampu
ditahan 1 tiang (persamaan 2.55)
Mpmax 1 micropile (persamaan 2.53)
= 437.708,33 kgcm
Direncanakn panjang micropile di awah
bidang longsor (L) = 2,5 meter.
Mencari nilai Fm dari grafik pada Gambar
2.21 dilakukan perhitungan :
L
2,5
1,635
T 1,529
Dari nilai L/T tersebut diperoleh nilai Fm =
1 , maka gaya horizontal yang dapat ditahan
oleh satu micropile (P)
438.708,33
P
2863kg
1x152,87
3. Menghitung jumlah kebutuhan micropile (n)
Contoh perhitungan kebutuhan micropile
adalah pada Sta. 41+300. Dari program DXSTABL diperoleh :
SFo = 0.910
MRo = 44.050 KNm = 440.500.000 kgcm
S = 2.5 m
S = 2.5 m
0.5 m
0.5 m
Gambar 5.9 Sket Pemasangan Micropile Tampak Atas
Tabel 5.21 Kebutuhan micropile untuk masingmasing station
Stationing
41+200
41+250
41+300
arah memanjang sungai
Jumlah micropile
per meter
41
32
23
51
Kedalaman pemasangan
dari permukaan tanah dasar (m)
11
11
11
11
Jarak pemasangan
anatar microplie (m)
2.5
2.5
2.5
1.5
5.8 Pemilihan Alternatif Perencanaan
Setelah melakukan perhitungan terhadap
kebutuhan masing-masing metode perkuatan,
maka selanjutnya adalah pemilihan alternatif
yang akan digunakan untuk masing-masing
section. Dalam pemilihan alternatif ini yang
menjadi acuan utama adalah perbandingan
antara geotextile dan micropile. Adapun
uraiannya adalah sebagai berikut :
1. Timbunan arah melintang
Metode yang dipakai adalah kombinasi
PVD, preloading dan Geotextile. Hal ini
didasarkan pada beberapa alasan, di antaranya
adalah:
a. Kemudahan membawa material ke lapangan
Dibandingkan
dengan
micropile,
transportasi dan mobilisasi geotextile lebih
mudah karena bentuk geotextile berupa
lembaran-lembaran sehingga dapat dilipat dan
dapat dibawa dalam jumlah yang banyak untuk
sekali
pengangkutan.
Sedangkan
pada
micropile, karena berbentuk tiang, maka cukup
sulit dalam pengangkutan. Selain itu,
berdasarkan perhitungan, micropile yag
dibutuhkan sebagai perkuatan pada kanan-kiri
timbunan ini sangat banyak sehingga
membutuhkan transportasi yang banyak pula.
b. Kemudahan Pelaksanaan
Pada metode pelaksanaan geotextile, alat
yang dibutuhkan hanyalah bekisting dan alat
untuk menjahit geotextile pada daerah lipatan.
Namun, pada metode pelaksanaan micropile,
dibutuhkan pile driver untuk memasukkan
micropile tersebut ke dalam tanah, sehingga
pelaksanaannya lebih rumit dibandingkan
dengan pelaksanaan pada geotextile.
c. Waktu Pelaksanaan
Waktu
yang
diperlukan
dalam
menyelesaikan geotextile lebih cepat dibanding
dengan pada pelaksanaan micropile. Hal ini
dikarenakan pelaksanaan untuk memasang
geotextile lebih mudah dibanding dengan
metode pelaksanaan micropile.
2. Timbunan ke arah sungai
Untuk memperkuat timbunan ke arah
sungai, metode perkuatan tanah yang dipilih
adalah mengunnakan micropile. Geotextile wall
dipasang sebagai dinding penahan tanah. Untuk
pemasangan geotextile wall tanah dasar harus
kuat menahan daya dukung oleh karena itu
sebelum pemasangannya geotextile wall tanah
dasar harus diberi perkuatan yaitu menggunakan
micropile
BAB VI
KESIMPULAN
6.1. Kesimpulan
Perencanaan
alternatif
konstruksi
perbaikan tanah oprit jembatan Sungai
Marmoyo Tol Surabaya – Mojokerto dapat
disimpulkan sebagai berikut :
1. Pemampatan yang terjadi
Lapisan tanah terdiri atas dua lapisan tanah
yang kompresibel. Besar pemampatan pada
masing-masing station dapat dilihat pada Tabel
6.1.
Tabel 6.1 Pemampatan untuk Masing-masing Station
Stationing
41+200
41+250
41+300
Sc lap 1
2.35
2.55
2.65
Sc Lap 2
O.95
1.05
1.15
Sc total
3.3
3.6
3.8
H Final
6.543
7.294
8.113
H inisial
9.5
10.6
11.7
2. Tinggi awal timbunan (Hinitial ) yang harus
diletakkan untuk mencapai tinggi akhir (Hfinal) dapat
dilihat pada Tabel 6.2.
Tabel 6.2 Hasil Perhitungan Hfinal dan Hinisial
Stationing
41+200
41+250
41+300
H Final
6.543
7.294
8.113
H inisial
9.5
10.6
11.7
3. Dari program DX-STABL diperoleh angka
keamanan untuk masing-masing section yang
disajikan pada Tabel 6.3.
Tabel 6.3 Angka Keamanan Masing-masing Section
Stationing
H inisial
SF
41+200
9.5
0.888
41+250
10.6
0.937
41+300
11.7
1.000
Timbunan arah memanjang sungai
0.586
4. Total Settlement (Sc) yang harus dihilangkan
adalah sebesar 3,8 m. Untuk menghilangkan
pemampatan total s diperlukan waktu 27 minggu
untuk pentahapan penimbunan 50 cm/minggu.
Metode perbaikan tanah yang digunakan untuk
mempercepat pemampatan adalah dengan cara
memberikan
beban
timbunan
(preloading)
dikombinasi PVD; jenis PVD tipe Wick Drain
dengan lebar 100 mm, tebal 5 mm, pola pemasangan
segi-3 jarak 1,2 meter, jarak pemasangan 0.8 m.
PVD dipasang sedalam 22,5 m.
5. Geotextile direncanakan untuk stabilitas
timbunan arah melintang dan geotextie wall arah
memanjang untuk penahan tanah. Geotextile yang
digunakan adalah type Stabilenka 400/50.
Kebutuhan total geotextile untuk timbunan arah
melintang ditampilkan pada Tabel 6.3
Tabel 6.3 Kebutuhan Geotextile Arah Melintang
Station
41+300
41+250
41+200
Sv
(m)
0.25
0.25
0.25
Kekuatan Geotextile
STABILENKA (kN/m)
400
400
400
Kebutuhan lembar tiap
Lapisan Geotextile
2
2
2
Kebutuhan Lapisan Geotextile
(n geotextile)
18
14
13
Perencanaan yang digunakan untuk geotextile
wall terdiri dari 25 lapisan geotextile yaitu 12
lapisan terbawah dengan Sv 0,25 meter, lapisan
kedua terdiri dari 9 lapisan dengan Sv 0,5 meter
dan lapisan teratas terdiri dari 4 lapisan dengan
Sv 1 meter. Geotextile dipasang satu lembar per
lapisan.
6. Untuk
perkuatan
tanah
dengan
menggunakan cerucuk beton (micropile),
spesifikasinya adalah dimensi 25x25 cm dari
PT. Beton Elemindo Perkasa. Dari hasil
perhitungan, kebutuhan micropile ditampilakan
dalam Tabel 6.4.
Tabel 6.4 Kebutuhan micropile untuk masing-masing
station
Stationing
41+200
41+250
41+300
arah memanjang sungai
7.
Jumlah micropile
per meter
41
32
23
51
Kedalaman pemasangan
dari permukaan tanah dasar (m)
11
11
11
11
Jarak pemasangan
anatar microplie (m)
2.5
2.5
2.5
1.5
Pemilihan Alternatif Perbaikan Tanah
a. Timbunan arah melintang
Metode yang dipakai adalah kombinasi
PVD, preloading dan Geotextile. Hal ini
didasarkan pada beberapa alasan, di
antaranya adalah kemudahan membawa
material ke lapangan, dibandingkan
dengan micropile, transportasi dan
mobilisasi geotextile lebih mudah karena
bentuk geotextile berupa lembaranlembaran. Selain itu kemudahan
pelaksanaan, pada metode pelaksanaan
geotextile,
alat
yang dibutuhkan
hanyalah bekisting dan alat untuk
menjahit geotextile pada daerah lipatan.
Namun, pada metode pelaksanaan
micropile, dibutuhkan pile driver untuk
memasukkan micropile tersebut ke
dalam tanah, sehingga pelaksanaannya
lebih rumit. Alasan yang terakhir adalah
waktu
Pelaksanaan,waktu
yang
diperlukan
dalam
menyelesaikan
geotextile lebih cepat dibanding dengan
pada pelaksanaan micropile. Hal ini
dikarenakan
pelaksanaan
untuk
memasang geotextile lebih mudah
dibanding dengan metode pelaksanaan
micropile.
b. Timbunan ke arah sungai
Untuk memperkuat timbunan ke arah
sungai, metode perkuatan tanah yang
dipilih adalah mengunnakan micropile.
Geotextile wall dipasang sebagai dinding
penahan tanah. Untuk pemasangan
geotextile wall tanah dasar harus kuat
menahan daya dukung oleh karena itu
sebelum pemasangannya geotextile wall
tanah dasar harus diberi perkuatan yaitu
menggunakan micropile.
DAFTAR PUSTAKA
Das, Braja M. 1985. Mekanika Tanah 1
(Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis).
Diterjemahkan oleh Noor Endah dan
Indrasurya
B.
Mochtar.
Jakarta.
Erlangga.
Das, Braja M. 1985. Mekanika Tanah 2
(Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis).
Diterjemahkan oleh Noor Endah dan
Indrasurya
B.
Mochtar.
Jakarta.
Erlangga.
Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung
Pondasi Dalam. Surabaya. Jurusan
Teknik Sipil FTSP ITS
Mochtar, Indrasurya B. 2000. Teknologi
Perbaikan Tanah dan Alternatif
Perencanaan Pada Tanah Bermasalah
(Problematic Soil). Surabaya. Jurusan
Teknik Sipil FTSP ITS.
Endah, Noor. 2009. Handout Kuliah Metode
Perbaikan Tanah. Surabaya. Jurusan
Teknik Sipil FTSP ITS.