analisa dinding perkuatan tanah dengan geogrid menggunakan

1
ANALISA DINDING PERKUATAN TANAH DENGAN
GEOGRID MENGGUNAKAN METODE SATU BAJI
(SINGLE WEDGE METHOD) DAN DUA BAJI
(TWO PART WEDGE METHOD)
Calvin Leonsius1, Gouw Tjie Liong2
1
Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara, Kampus Syahdan, Jl.K.H. Syahdan No9,
Kemanggisan, Palmerah, Jakarta Barat, Telp 085718186997, email:[email protected]
2
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara, Kampus Syahdan, Jl.K.H. Syahdan No9,
Kemanggisan, Palmerah, Jakarta Barat, Telp 021-5345830, email: [email protected]
ABSTRAK
Dinding perkuatan tanah dengan geogrid adalah jenis dinding penahan tanah tipe Mechanical Stabilized
Earth, yang merupakan struktur yang didesain untuk menjaga dan mempertahankan tanah yang memiliki
elevasi lebih tinggi dibandingkan tanah di sebelahnya.
Dalam analisa stabilitas internal, dikenal 2 asumsi mengenai pola keruntuhan tanah perkuatan. Asumsi
itu adalah pola keruntuhan satu baji (single wedge method) dan dua baji (two part wedge method).
Melalui pemodelan elemen hingga dapat diketahui apakah pola keruntuhan yang terjadi merupakan
keruntuhan satu baji atau dua baji.
Perhitungan metode satu baji menggunakan cara Rankine. Sedangkan, perhitungan dua baji
menggunakan bantuan program TensarWall. Kemudian, Plaxis V8.2 digunakan untuk perhitungan
metode elemen hingga.
Dari hasil pemodelan elemen hingga, pola keruntuhan yang terbentuk adalah pola keruntuhan dua baji.
Faktor keamanan internal metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji. Berdasarkan
FKcabut, faktor keamanan stabilitas lokal metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji yang
diperiksa pada setiap geogrid.
Kata Kunci: Mechanical Stabilized Earth, Satu Baji, Dua Baji, Elemen Hingga (Plaxis)
ABSTRACT
Reinforced soil retaining wall is a type of Mechanical Stabilized Earth, which is a structure designed to
maintain the land which has a higher elevation than the other land.
In the analysis of internal stability, known as 2 assumptions about the failure mechanism of soil
reinforcement. It assumption is single wedge mechanism and two part wedge mechanism. Through finite
element method can be determined whether the failure mechanism that happened is single wedge or two
part wedge mechanism.
The calculation method of single wedge mechanism using Rankine's method. Meanwhile, the calculation
method of two part wedge mechanism using software TensarWall. Then, Plaxis V8.2 is used for the
calculation of finite element method.
From the result of finite element modeling, the failure mechanism was formed is a two part wedge
pattern. Internal safety factor of single wedge method is greater than two part wedge method. Based on
2
FSpullout, local stability safety factor of single wedge method is greater than two part wedge method was
determined at each geogrid.
Keywords: Mechanical Stabilized Earth, single Wedge, two part wedge, finite element (Plaxis)
PENDAHULUAN
Dinding perkuatan tanah merupakan struktur yang didesain untuk menjaga dan mempertahankan
tanah yang memiliki elevasi lebih tinggi dibandingkan tanah di sebelahnya. Oleh karena fungsinya adalah
menahan tanah, maka dinding perkuatan tanah harus memiliki kompetensi untuk mencegah kelongsoran
tanah saat melampaui kemiringan alamiahnya.
Ada dua jenis asumsi keruntuhan yang berpengaruh dalam mengasumsikan pola keruntuhan
pada stabilitas internal tanah perkuatan. Dua jenis analisa tersebut adalah metode analisa satu baji (single
wedge method) dan metode dua baji (two part wedge method). Menurut metode analisa satu baji, pola
keruntuhan seperti dideskripsikan oleh gambar berikut ini:
45° +
φ'
2
Gambar 1. Asumsi Pola Keruntuhan Satu Baji
Pada gambar di atas, pola keruntuhan tanah membentuk sudut keruntuhan yang diasumsikan sebesar 45 +
. Sedangkan, menurut metode dua baji, pola keruntuhan lebih beragam seperti dideskripsikan oleh
1
gambar di bawah ini:
Gambar 2. Asumsi Pola Keruntuhan Dua Baji
3
Pada gambar di atas, pola keruntuhan dicari dari setiap mekanisme keruntuhan yang mungkin
terjadi, sehingga faktor keamanan yang didapat beragam, tergantung asumsi keruntuhan mana yang
digunakan. Dari dua perbedaan besar ini, dapat diperiksa melalui metode elemen hingga untuk melihat
pola keruntuhan yang terjadi apakah pola satu baji atau dua baji. Kemudian akan dibandingkan faktor
keamanan internal antara metode satu baji, metode dua baji, dan metode elemen hingga.
Untuk kepraktisan dan mempercepat analisa, maka metode dua baji (two part wedge)
menggunakan program komputer dari perusahaan Tensar yaitu TensarWall, sedangkan metode elemen
hingga (finite element) menggunakan program komputer Plaxis V8.2 dan metode satu baji menggunakan
perhitungan manual metode Rankine.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dimulai dari identifikasi masalah dan studi literatur, kemudian melakukan
perumusan masalah dan dilanjutkan dengan mencari data-data yang diperlukan untuk penelitian. Data
yang dibutuhkan seperti data dinding perkuatan tanah dari proyek yang telah dibangun. Kemudian
dilakukan evaluasi parameter tanah dan geogrid untuk dapat dimodelkan ke dalam program elemen
hingga (Plaxis V8.2). Beberapa data seperti nilai kekakuan (E), angka poisson, dsb yang diinput ke Plaxis
bersifat asumtif. Sedangkan nilai EA geogrid berdasarkan interpolasi data dari hasil tes geogrid, dari
perusahaan Tensar.
Setelah dilakukan pemodelan dengan Plaxis, dapat dilihat pola keruntuhan berdasarkan analisa
elemen hingga. Kemudian, dari hasil analisa tersebut, akan diperoleh faktor keamanan internal (FK
Internal). FK internal ini dapat dibandingkan dengan FK internal hasil perhitungan metode dua baji
TensarWall dan metode satu baji Rankine. Adapun secara skematis, alur penelitian ini adalah sebagai
berikut:
4
Gambar 3. Diagram Alur Penelitian
HASIL DAN BAHASAN
Prinsip dalam mencari pola keruntuhan TensarWall adalah dengan membuat asumsi keruntuhan
setiap 3 derajat (dari sudut 0 derajat hingga 87 derajat). Sehingga, pola keruntuhan dua baji terbagi
menjadi 3 macam, yaitu pada bidang yang tidak memotong geogrid, bidang yang memotong geogrid, dan
bidang geser sepanjang geogrid. Namun dari FK paling kritislah dapat diprediksi kondisi keruntuhan jenis
apakah yang akan berlaku lebih dulu. Dari analisa kasus, proyek 1 dan 3 berlaku jenis keruntuhan pada
bidang yang memotong geogrid. Proyek 2 berlaku jenis keruntuhan geser di sepanjang geogrid level
dasar. Sedangkan, proyek 4 dan 5 berlaku jenis keruntuhan pada bidang yang tidak memotong geogrid
yang terjadi di geogrid level dasar.
5
Untuk pola keruntuhan metode Rankine, bidang keruntuhan tetap diasumsikan sebesar 45 +
´/2. Sehingga apapun jenis geogrid, tanah, facing, panjang perkuatan, dll bidang keruntuhan tetap
membentuk planar dengan sudut sebesar 45 + ´/2 (pola satu baji). Pola keruntuhan satu baji terbentuk
dari bidang runtuh yang mengakibatkan adanya tarikan (pull-out) seperti pada metode dua baji untuk jenis
keruntuhan yang memotong geogrid, namun dengan asumsi sudut keruntuhan yang lebih besar.
Pola keruntuhan Plaxis merupakan hasil reduksi sudut geser tanah ( ´) dan kohesi tanah (c´),
dimana keruntuhan dipicu oleh titik-titik tanah yang menyentuh lingkaran Mohr yang menggeser titik
tanah lain di sebelahnya. Selain itu juga, pola keruntuhan yang diprediksi oleh Plaxis tidak membentuk
planar/bidang seperti yang diasumsikan dalam program TensarWall. Hal ini dikarenakan Plaxis dapat
menghitung deformasi yang terjadi. Ditinjau dari karakteristik deformasi tanah, pola keruntuhan metode
elemen hingga adalah dua baji/two part wedge, dimana keruntuhan terjadi di dalam blok perkuatan dan
tanah yang ditahan oleh blok perkuatan. Adapun pola keruntuhan yang dimodelkan oleh Plaxis adalah
sebagai berikut:
Gambar 4. Pola Keruntuhan Plaxis Proyek 1
Gambar 5. Pola Keruntuhan Plaxis Proyek 2
6
Gambar 6. Pola Keruntuhan Proyek 3
Gambar 7. Pola Keruntuhan Proyek 4
Gambar 8. Pola Keruntuhan Proyek 5
Dari hasil perhitungan faktor keamanan menggunakan program dan perhitungan manual,
perbandingan faktor keamanan internal yang didapat adalah sebagai berikut:
7
Tabel 1. Perbandingan Faktor Keamanan Internal Dua Baji, Elemen Hingga (Plaxis V8.2) dan Satu Baji
Faktor Keamanan Internal
Urutan
Proyek
Dua Baji
Plaxis V8.2
Satu Baji
1
1,96
2,28
1,98
2
1,89
2,34
2,21
3
1,77
2,19
2,83
4
1,54
2,10
2,30
5
1,87
2,59
2,48
Dari tabel tersebut, faktor keamanan internal dari perhitungan metode satu baji menghasilkan faktor
keamanan yang lebih besar dibandingkan perhitungan metode dua baji. Sehingga dapat dikatakan, faktor
keamanan metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji. Sedangkan perhitungan
menggunakan elemen hingga menghasilkan faktor keamanan yang lebih besar dibandingkan kedua
metode lainnya.
Faktor keamanan terhadap cabut pada setiap geogrid semakin kecil seiring dengan semakin
tingginya posisi geogrid tersebut dari dasar tanah perkuatan, yang dihitung menggunakan metode satu
baji ataupun dua baji. Hal ini dikarenakan asumsi sudut keruntuhan, dimana semakin ke atas, semakin
pendek geogrid penahan (Lai) yang terletak di belakang asumsi zona keruntuhan. Akibatnya, gaya resistan
penahan oleh geogrid pun akan semakin kecil.
Nilai FKcabut setiap geogrid sangat bergantung pada panjang geogrid penahan (Lai) di belakang
zona keruntuhan. Semakin panjang geogrid penahan (Lai), semakin sulit geogrid tersebut untuk tercabut
dari tanah yang menjepitnya, sehingga FKcabut akan semakin besar pula. Oleh karena itu, besar kecilnya
FKcabut antara satu baji dan dua baji nilainya relatif bergantung pada panjang geogrid penahan (Lai) di
belakang zona keruntuhan. Apabila FKcabut dibandingkan dari setiap geogrid, FKcabut satu baji lebih besar
dibandingkan FKcabut dua baji pada setiap geogrid.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
•
Pola keruntuhan menurut pemodelan elemen hingga (Plaxis V8.2) pada semua analisa studi kasus
adalah pola keruntuhan internal dan model keruntuhannya adalah model dua baji (two part wedge).
•
Faktor keamanan perhitungan elemen hingga lebih besar dibandingkan metode satu baji yang
dihitung menggunakan cara Rankine dan metode dua baji yang dihitung menggunakan TensarWall.
•
Faktor keamanan internal metode satu baji lebih besar dibandingkan metode dua baji.
•
Faktor keamanan stabilitas lokal metode satu baji dan metode dua baji dibandingkan dari FKcabutnya. FKcabut metode satu baji lebih besar dibandingkan FKcabut metode dua baji pada hampir setiap
geogrid.
Adapun saran-saran yang dapat diberikan dari penelitian ini untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai
berikut:
8
•
Analisa seismik dapat ditambahkan pada perhitungan stabilitas untuk mendapatkan analisa hasil yang
lebih lengkap.
•
Parameter tanah seperti nilai kekakuan, angka poisson, dsb yang diinput dalam Plaxis bersifat
asumtif dan teoritis. Oleh karena itu dapat dilakukan percobaan laboratorium untuk dijadikan sebagai
pembanding.
REFERENSI
Das, B. M. (2002). Principles of Geotechnical Engineering (5 ed.). (M. Vezilich, Ed.) Sacramento: Bill
Stenquist.
Dobie, M. (2011). Internal Stability of Reinforced Soil Structures Using a Two-Part Wedge Method.
Paper, Jakarta.
Gouw, T. L. (2009). Soil Mechanics (Vol. 2). Diktat. Jakarta.
Holtz, R. D. (2001). Geosynthetics For Soil Reinforcement. Lecture Class, University of Washington,
Department of Civil & Environmental Engineering, Seattle.
Holtz, R. D., & Lee, W. F. (2002). Internal Stability Analysis of Geosynthetic Reinforced Retaining
Walls. Research, University of Washington, Civil and Environmental Engineering, Seattle.
BIBLIOGRAPHY \l 1033 Joseph E. Bowles, P. S. (1997). Foundation Analysis and Design (5th ed.).
Peoria, Illinois: The McGraw-Hill Companies, Inc.
Koerner, R. M. (1994). Designing with Geosynthetics (3 ed.). (B. Zobrist, Ed.) Philadelphia,
Pennsylvania, United States of America: Prentice Hall.
Plaxis. (2007). Manual Plaxis V8. Belanda: Plaxis. BIBLIOGRAPHY \l 1033 (n.d.). Retrieved Mei
2012, from Kamus Bahasa Indonesia Online: http://kamusbahasaindonesia.org/
The Highway Agency. (1994). Design Methods for the Reinforcement of Highway Slopes by Reinforced
Soil and Soil Nailing Techniques.
Tensar International. (1998). Tensar Geogrid Design Workshops.
U.S. Army Corps of Engineers. (1989). Engineering and Design Retaining and Flood Walls. Washington,
D.C: Department of The Army.
}Weber, R. P. (2010, 11 12). Retrieved March 4, 2012, from pdhengineer.com.
RIWAYAT PENULIS
9
Calvin Leonsius lahir di kota Pangkalpinang pada 6 Maret 1990. Penulis menamatkan pendidikan S1 di
Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Sipil pada 2012.