Microsoft Word - Bab 1

BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Pendekatan Penelitian
Pendekatan dalam penelitian ini dilakukan untuk menguji nilai faktor
keamanan dari pemodelan soil nailing dengan elemen pelat (plate) dan elemen
node to node anchor dalam program PLAXIS, dengan hasil kalkulasi manual
yang berdasarkan pada metode baji (wedge method), dan kalkulasi dari program
SLOPE/W sebagai acuan. Tahapan-tahapan dalam penelitian ini adalah:
•
Identifikasi permasalahan,
•
Pengumpulan dan pengolahan data,
•
Perhitungan Faktor Keamanan (manual, SLOPE/W, dan PLAXIS),
•
Evaluasi,
Identifikasi
Masalah
Pengumpulan Data Tanah,
dan Data Nail
Pengolahan Data
Perhitungan Faktor
Keamanan Lereng
Kalkulasi Manual
(Wedge Method)
PLAXIS
Output
Evaluasi
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian
SLOPE/W
3.2
Pengumpulan Data
Pengujian lapangan, dan pengujian laboratorium adalah dua aspek kritis
dalam proyek rekayasa geoteknik manapun, dan berdampak langsung terhadap
teknik dan keefektifan biaya konstruksi. Berikut penjelasan dari pengujian
lapangan dan pengujian laboratorium yang umum dilakukan:
3.2.1 Pengamatan Lapangan
Pengamatan lapangan dilakukan sebagai penyelidikan awal untuk
mendapatkan informasi seperti:
•
Peta topografi, peta geologi, dan site plan,
•
Data geologi, pola erosi, dan sistem drainase yang ada,
•
Data mengenai struktur yang ada di sekitar proyek,
•
Aksesbilitas lapangan, kondisi lalu lintas,
•
Bukti yang menunjukkan adanya penurunan permukaan tanah, atau
terjadinya rangkak (creep) pada lereng.
•
Dan informasi lain yang dapat digunakan sebagai referensi dalam
perencanaan.
3.2.2 Uji Lapangan (Insitu Test), dan Pengambilan Sampel (Sampling)
Uji lapangan umum dilakukan dengan pengeboran, dengan tujuan
mendapatkan nilai N-SPT, sampel tanah baik disturbed maupun undisturbed,
serta observasi muka air tanah.
Pengeboran perlu dilakukan di depan dan di belakang dari dinding tanah
yang akan dibangun. Pengeboran di belakang dinding dilakukan pada jarak
sekitar 1 sampai 1,5 kali dari tinggi dinding, dan spasi antar lubang bor 45 m
sepanjang dinding. Kemudian, pengeboran di depan dinding dilakukan pada
jarak 0,75 kali tinggi dinding, dan spasi antar lubang bor sejauh 60 m sepanjang
dinding. Kedalaman pengeboran minimal satu kali tinggi dinding di bawah
elevasi dasar galian tanah. Berikut skema pengeboran untuk uji lapangan dalam
konstruksi dinding soil nailing.
Gambar 3.2 Skema Pengeboran Untuk Uji Lapangan
(Sumber: Cheney (1988), dan Sabatini et al. (1999))
•
Uji Penetrasi Standar (Standard Penetration Test)
Uji SPT adalah teknik yang banyak digunakan untuk meneliti
kondisi tanah di lapangan. Uji penetrasi standar (SPT) dilakukan dengan
memukul sebuah tabung standar ke dasar lubang bor sedalam 45 cm
dengan menggunakan sebuah palu seberat 63,5 kg yang jatuh bebas
dengan ketinggian 76 cm. Jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk
penetrasi setiap 15 dicatat, tapi untuk penetrasi 15 cm awal diabaikan
karena properti tanahnya mungkin terganggu pada saat pengeboran.
Jumlah penetrasi pada 30 cm terakhir dicatat sebagai nilai N (N-value)
yang sering dikorelasikan dengan sifat-sifat tanah, seperti kepadatan
tanah, kuat geser tanah dan modulus elastisitas tanah.
Gambar 3.2 Uji Penetrasi Standar (SPT)
(Sumber: http://geosystems.ce.gatech.edu/Faculty/Mayne/Research/devices/spt.htm)
•
Uji Sondir (Cone Penetration Test)
Uji sondir (CPT) yang sering dilakukan di Indonesia merupakan
uji sondir mekanis. Uji sondir dilakukan dengan mendorong sebuah
konus yang mempunyai luas proyeksi sebesar 10 cm2 dan bersudut
kemiringan 60°, dengan kecepatan penetrasi 20 mm/detik. Tekanan yang
dibutukan untuk mendorong konus dicatat sebagai tekanan konus (cone
ressistance, qc), dan tekanan terhadap selubung konus yang mempunyai
luas permukaan 150 cm2 disebut tekanan friksi (local friction, fs).
Pengukuran tekanan konus dan tekanan friksi dilakukan setiap 20 cm.
Gambar 3.3 Uji Sondir (CPT)
(Sumber: http://geosystems.ce.gatech.edu/Faculty/Mayne/Research/devices/cpt.htm)
3.2.3 Uji Laboratorium
Pengujian sampel tanah di laboratorium dilakukan untuk mendapatkan
klasifikasi tanah, berat jenis, daya dukung, dan kompresibilitas, serta beberapa
parameter dasar lainnya. Tabel 3.1 menunjukkan uji laboratorium yang umum
dilakukan untuk mendapatkan parameter yang dibutuhkan dalam pekerjaan
geoteknik. Tabel tersebut juga mengacu pada standar pengujian ASTM, dan
AASHTO.
Tabel 3.1 Prosedur Umum dan Uji Laboratorium Untuk Tanah
PROCEDURE
Classification
Index Parameters
Strength
TEST NAME
STANDARD
AASHTO(2)
D2488-00
-
All soils
D2487-00
M145
All soils
Particle-Size Analysis (with sieves)
D422-63
(1998)
T88
Granular soils
Soil Fraction finer than No. 200 Sieve
D1140-00
T11
Moisture Content
Atterberg Limits
Organic Contents
Specific Gravity of Soil Solids
Unconfined Compressive Strength
(UCS)
Unconsolidated Undrained Triaxial
Compression (UU)
Consolidated Undrained Triaxial
Compression (CU)
Direct Shear (Consolidated)
D2216-98
D4318-00
D2974-00
D854-00
T265
T89, T90
T194
T100
Fine-grained and granular
materials boundary
All soils
Fine-grained soil
Fine-grained soil fraction
All soils
D2166-00
T208
Fine-grained soil
D2850-95
(1999)
T296
Fine-grained soil
D4767-95
T234
Fine-grained soil
T236
Sand and Fine-grained soils
T215
Granular soils
T216
Fine-grained soil
-
Fine-grained soil
-
Silts
-
Loess, Silt
T258
Fine-grained soil
Visual and Manual Description and
Indentification of Soils
Classification of Soils according to
USCS (3)
D3080-98
D2434-68
Permeability (Constant Head)
(2000)
One-Dimensional Consolidatiion
D2435-96
Compressibility
One-Dimensional Consolidatiion
D2434-68 el
(Controlled-Strain Loading)
(1998)
Frost Heave and Thraw Weakening
D5918-96
Susceptibility
(2001)
Other
D5333-92
Collapse Potential
(1996)
Swelling Potential
D4546-96
Catatan: (1) Standar ASTM individual dapat dilihat pada ASTM (2002).
(2) Standar AASHTO individual dapat dilihat pada AASHTO (1992).
(3) USCS: Unified Soil Classification System.
Hydraulic
Conductivity
APPLICABILITY
ASTM (1)
3.2.4 Parameter Tanah Untuk Desain
•
Klasifikasi Tanah, dan Indeks Properti
Seperti yang telah dibahas pada bab sebelumnya, bahwa soil
nailing dapat dilakukan untuk berbagai jenis tanah, namun lebih
ekonomis untuk jenis tanah tertentu. Oleh karena itu, klasifikasi tanah
yang tepat sangat penting, untuk mengantisipasi jenis tanah yang kurang
cocok untuk soil nailing. Pengklasifikasian tanah dapat dilakukan
mengacu kepada Unified Soil Classification System (USCS), dalam
sistem ini memerlukan Atterberg limit, dan gradasi tanah yang bisa
didapatkan dari uji saringan.
Kadar air alamiah yang diperoleh dari tanah berbutir halus dapat
membantu mendeteksi kondisi yang kurang menguntungkan, misalnya
kadar air yang sangat tinggi dalam tanah berbutir halus bisa menjadi
masalah, karena biasanya akan disertai dengan kuat geser rendah,
kompresibilitas tinggi, dan berdeformasi rangkak besar. Sebaliknya tanah
dengan kadar air rendah pada tanah granular tidak memungkinkan tanah
galian berdiri vertikal tanpa perkuatan.
Atterberg limit pada tanah berbutir halus digunakan dalam
mengklasifikasikan tanah, dan dapat juga digunakan untuk mengestimasi
parameter lain dengan korelasi yang tepat.
•
Berat Isi Tanah
Berat isi tanah merupakan parameter yang penting, karena secara
langsung berpengaruh pada gaya pendorong yang membuat lereng tidak
stabil. Berat isi tanah granular, beberapa jenis tanah berbutir halus dapat
diestimasi dari parameter kepadatan relatif, Dr, seperti pada Gambar 3.4.
Pada gambar tersebut, (γd/γw) merupakan rasio dari berat isi kering tanah
terhadap berat isi air, dan pada tanah yang jenuh air diperlukan parameter
kadar air (ω) untuk menentukan berat isi jenuh air (γsat) tanah tersebut
(dihitung dengan persamaan, γsat = γd (1+ω)).
Gambar 3.4 Korelasi Antara Sudut Geser Dalam Efektif (φ’), Kepadatan
Relatif (Dr), dan Berat Isi Kering (γd).
(Sumber: “Soil Nail Walls”, Report FHWA-IF-03-017)
•
Sudut Geser Dalam (φ)
Sudut geser dalam tanah (φ) umumnya diestimasi dari korelasi
dengan hasil uji lapangan, seperti CPT, dan SPT. Korelasi sudut geser
dalam pada tanah non-kohesif terhadap hasil uji CPT dan SPT dapat
dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 3.2 Korelasi Antara Hasil Uji CPT dan Sudut Geser Dalam Efektif
Pada Tanah non-Kohesif
(Sumber: Kulhawy dan Maine, 1990)
In-Situ Test Results Relative Density
(1)
SPT N-Value
(blows/300 mm
or blows/ft)
Normalized CPT
cone bearing
ressistance.
(qc/Pa) (1), (4)
Catatan: (1)
(2)
(3)
(4)
0–4
4 – 10
10 – 30
30 – 50
> 50
<20
20 – 40
40 – 120
120 – 200
> 200
Very loose
Loose
Medium
Dense
Very Dense
Very loose
Loose
Medium
Dense
Very Dense
φ’ (degrees)
(a) (3)
(b) (4)
< 28
< 30
28 – 30 30 – 35
30 – 36 35 – 40
36 – 41 40 – 45
> 41
> 45
< 30
30 – 35
35 – 40
40 – 45
> 45
Nilai N-SPT adalah hasil uji lapangan, tanpa dikoreksi.
Pa adalah tekanan atmosfir normal = 1 atm ∼ 100 kN/m2 ∼ 1 tsf.
Nilai pada kolom (a) dari Peck, Hanson, dan Thornburn (1974).
Nilai pada kolom (b) dan nilai CPT dari Meyerhof (1956).
Bowles juga mengemukakan korelasi antara nilai N-SPT terhadap
berat isi (γ), sudut geser dalam (φ), dan kepadatan relatif, pada tanah
kohesif (Tabel 3.3.a), dan non-kohesif (Tabel 3.3.b).
Tabel 3.3.a Korelasi Nilai N-SPT Terhadap Berat Isi, Sudut Geser Dalam,
dan Kepadatan Relatif Pada Tanah non-Kohesif
(Sumber: Bowles, 1991)
0 – 10
N
12 – 16
Berat isi, γ (kN/m3)
Sudut geser dalam, φ (°) 25 – 32
Lepas
Kepadatan relatif
11 – 30 31 – 50
> 50
14 – 18 16 – 20
18 – 23
28 – 36 30 – 40
> 35
Sedang Padat Sangat Padat
Tabel 3.3.b Korelasi Nilai N-SPT Terhadap Berat Isi, Unconfined
Compressive Strength (UCS), dan Kepadatan Relatif Pada Tanah Kohesif
(Sumber: Bowles, 1991)
<4
4–6
6 – 15
6 – 15
> 25
N
> 20
Berat isi, γ (kN/m3) 14 – 18 16 – 18 16 – 18 16 – 18
< 25
20–50 30 – 60 40 – 200 > 100
UCS, Qu, (kPa)
Sangat
Sangat
Lunak Sedang
Keras
Kepadatan relatif
lunak
keras
•
Modulus Elastisitas (E)
Nilai modulus elastisitas tanah dapat diperoleh melalui tabel yang
dikemukakan oleh Braja M. Das, yaitu:
Tabel 3.4 Nilai Modulus Deformasi, E, Untuk Berbagai Jenis Tanah
(Sumber: Braja M. Das, 1990)
Soil types
E(kg/cm2) Poisson Ratio
Loose sand
103 - 241
0,2 - 0,4
Medium Sand
172 - 276
0,25 - 0,4
Dense sand
345 - 552
0,3 - 0,45
Silty sand
103 - 172
0,2 - 0,4
Sand & Gravel 690 - 1725
0,15 - 0,35
Soft clay
20 - 52
Hard clay
52 - 104
0,2 - 0,5
Stiff clay
104 - 242