analisa perhitungan tanah dasar dengan menggunakan geotekstil

ANALISA PERHITUNGAN TANAH DASAR DENGAN MENGGUNAKAN
GEOTEKSTIL PADA PEMBANGUNAN JALAN BEBAS HAMBATAN
SAMARINDA - BALIKPAPAN
NUNUK NUGROHO
Program Studi Teknik Sipil
Sekolah Pasca Sarjana Universitas 17 Agustus 1945 Samarinda
ABSTRACT
Pembangunan infrastruktur jalan adalah sebuah kebutuhan mutlak bagi
pengembangan transportasi, peningkatan ekonomi dan pengembangan wilayah di
Propinsi Kalimantan Timur. Dalam upaya pemenuhan infrastruktur jalan
tersebut, maka Pemerintah Propinsi Kalimantan Timur membuat berbagai
kebijakan untuk menarik pihak swasta berinvestasi di bidang jalan tol. Dengan
melibatkan sektor swasta ini diharapkan percepatan penyediaan infrastruktur
bagi peningkatan kesejahteraan masyarakat dapat tercapai. Berdasarkan
keputusan Menteri Pekerjaan Umum No. : 567/KPTS/M/2010 tentang rencana
umum jaringan jalan Nasional tanggal 10 Nopember 2010, maka ruas jalan
Samarinda-Balikpapan ditetapkan sebagai jalan tol nasional. Sesuai dengan hal
tersebut, Pemerintah Propinsi Kalimantan Timur telah memulai pembangunan tol
ruas jalan Samarinda-Balikpapan sepanjang 99,02 kilometer. Pembangunan
jalan tol Samarinda-Balikpapan terdapat pekerjaan timbunan diatas tanah lunak
yang mempunyai perkuatan struktur yang rendah dalam menahan beban, yang
menyebabkan tanah tidak dapat mendistribusikan beban yang terjadi dengan
baik, sehingga diperlukan pengaplikasian geosintetik agar beban yang diterima
tanah dapat didistribusikan secara merata agar tidak terjadi kerusakan tanah di
satu titik. Melalui Tugas Akhir ini, mahasiswa dapat mengetahui dan menghitung
perkuatan struktur untuk tanah lunak. Dan Tugas Akhir ini disusun dengan tujuan
dapat memahami dan membandingkan antara teori yang didapat selama kuliah
dengan keadaan yang ada di lapangan. Lingkup pembahasan laporan ini meliputi
Analisa Perhitungan Tanah Dasar Dengan Menggunakan Geotekstil Pada
Pembangunan Jalan Bebas Hambatan Samarinda–Balikpapan yang berlokasikan
Desa Bentuas Provinsi Kalimantan Timur menggunakan metode Irisan Fillinius.
Kata kunci : Perhitungan Geotekstil.
228
LATAR BELAKANG
Pembangunan infrastruktur jalan adalah sebuah kebutuhan mutlak bagi
pengembangan transportasi, peningkatan ekonomi dan pengembangan wilayah di
Propinsi Kalimantan Timur. Dalam upaya pemenuhan infrastruktur jalan tersebut,
maka Pemerintah Propinsi Kalimantan Timur membuat berbagai kebijakan untuk
menarik pihak swasta berinvestasi di bidang jalan tol. Dengan melibatkan sektor
swasta ini diharapkan percepatan penyediaan infrastruktur bagi peningkatan
kesejahteraan masyarakat dapat tercapai.
Berdasarkan keputusan Menteri Pekerjaan Umum No. : 567/KPTS/M/2010
tentang rencana umum jaringan jalan Nasional tanggal 10 Nopember 2010, maka ruas
jalan Samarinda-Balikpapan ditetapkan sebagai jalan tol nasional. Sesuai dengan hal
tersebut, Pemerintah Propinsi Kalimantan Timur telah memulai pembangunan tol ruas
jalan Samarinda-Balikpapan sepanjang 99,02 kilometer.
Kegiatan konstruksi yang dilakukan tersebut tidak terlepas dari pekerjaan tanah
yang menjadi dasar berdirinya infrastruktur di hampir semua tempat. Hal tersebut
berarti kegiatan konstruksi yang berkaitan dengan bidang geoteknik akan terus
mengalami perkembangan, sehingga metode atau cara perbaikan tanah pun semakin
berkembang. Pembahasan yang diangkat sehubungan dengan kegiatan konstruksi
geoteknik tersebut yakni mengenai kegiatan timbunan. Kegiatan timbunan sudah
sering dilihat dan diketahui bersama yakni kegiatan meletakan atau menambah volume
material yang sejenis atau material lain dengan tujuan meratakan permukaan yang
berlubang sebelumnya atau meninggikan elevasi permukaan untuk mendapatkan
kondisi permukaan tanah yang lebih baik.
Pembangunan jalan tol Samarinda-Balikpapan terdapat pekerjaan timbunan
diatas tanah lunak yang mempunyai perkuatan struktur yang rendah dalam menahan
beban, yang menyebabkan tanah tidak dapat mendistribusikan beban yang terjadi
dengan baik, sehingga diperlukan pengaplikasian geosintetik agar beban yang diterima
tanah dapat didistribusikan secara merata agar tidak terjadi kerusakan tanah di satu
titik.
229
TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah merencanakan geotekstil sebagai
perkuatan timbunan diatas tanah lunak, menghitung internal, foundation, dan overall
stability, dan Menghitung jumlah geotekstil yang digunakan sesuai kebutuhan.
CARA PENELITIAN
Beban Lalu Lintas
Berdasarkan standar perencanaan geometrik jalan tol Dirjen Bina Marga
No.007/BM/2009, maka didapat nilai muatan sumbu terberat = 100 kN, dirubah
menjadi beban merata Q1 =
= 40,98 kN/m².
Beban Timbunan
Kemiringan Lereng 2H : 1V
600
3300
300
4500
Gambar 1. Dimensi Timbunan
Dari data tanah timbunan diketahui nilai :
γ timbunan
= 18,64 kN/m3
Tinggi timbunan
= 3 meter
Maka dapat diketahui nilai beban timbunan
Q2 = γ timbunan x tinggi
Q2 = 18,64 x 3
Q2 = 55,92 kN/m2
230
Beban Perkerasan Kaku
Perkerasan kaku diasumsikan tebuat dari beton tanpa lapisan
pondasi dengan data sebagai berikut :
γ Beton
= 24 kN/m3
Tebal lapis perkerasan
= 0,2 m
Q3 = γ Beton x Tebal
Q3 = 4,8 kN/m2
Q total = 40,98 + 55,92 + 4,8
= 101,70 kN/m2
Perhitungan Stabilitas Timbunan
Berdasarkan dari hasil data boring lapangan yang didapat, bahwa tanah pada
proyek pembangunan jalan Tol Samarinda – Balikpapan STA 2+000 s/d 2+500
dikategorikan dalam tanah lanau lempung yang merupakan tanah lunak
Kontrol Internal Stability
q
A
ɣtimb
ϕ
H
hw
c
C
B
L
Su = Cu
γt
ϕ
Tanah Lunak
Gambar 2. Internal Stability
231
L = 6m
Pa
Gambar 3. Anggapan Internal stability
Ka =tg²
= 0,49
-
= . L . H . γtimb
Berat tanah total W
= ½ . 6 . 3 . 18,64
= 167,76 kN/m
-
Pa
= Ka . W . H + . ɤtimb . Ka . H²
= 0,49 . 45,78 . 3 + ½ . 18,64 . 0,49 . 3²
= 67,3 + 41,10
= 108,4 kN/m
-
SF
=
=
= 0,13 < 2 (tidak OK)
Jadi tinggi timbunan tidak dapat menahan beban merata sehingga
menggunakan safety factor (SF) dengan ambang batas minimum 2
-
Kekuatan bahan, S1
= SFmin
Pa
= 2 x 108,4
= 216,8 kN/m
232
233
Kontrol Foundation Stability
W
o
A
ɣ timb
H
S2
Su=Cu
h
ɸ
C
B
Su.L
Pa 2
Pp
ɣt
L
Gambar 5. Foundation Stability
H
L
Su.L
Pq
Pp1
Pa1
Pp2
m.a.t
Pa 2
Su.L
Gambar 6. Anggapan Foundation Stability
234
- Ka₁
= tg²
= 0,88
- Ka₂
= tg²
= 0,88
- Kp₁
= tg²
= 1,12
- Kp₂
= tg²
= 1,12
- Pa = akibat beban merata + akibat tekanan tanah aktif lapis 1 + akibat
tekanan aktif lapis 2 – akibat kohesi tanah lapis 1 – akibat
kohesi lapis 2
= Pq + Pa lapis I + Pa lapis 2 - Pc₁ - Pc₂
= q . Ka₁ . h₁ + q . Ka₂ . h₂ + ½ . γ₁ . Ka₁ . h₁² + ½ . γ₂ . Ka₂ . h₂² - 2.
Su . h₁ .
- 2. Su . h₂ .
= 101,7 . 0,88 . 1,5 + 101,7 . 0,88 . 5,5 + ½ . 14,75 . 0,88 . 1,5² + ½
. 15,3 . 0.88 . 5,5²
2 . 0,5 . 1,5 .
2 . 0,5 . 5,5 .
= 134,24 + 492,23 + 14,6 + 203,64 – 1,41 – 5,16
= 838,14 kN/m
- Pp = akibat tekanan tanah pasif lapis 1 + akibat tekanan tanah pasif
lapis 2 + akibat kohesi lapis 1 + akibat kohesi lapis 2
= Pp lapis I + Pp lapis II + Pc₁ + Pc₂
= ½ . γ’₁ . Kp₁ . h₁² + ½ . γ’₂ . Kp₂ . h₂² + 2 . Su₁ . h₁ .
+ 2 . Su₂
. h₂ .
= ½ . ( 14,75 – 10 ) . 1,12 . 1,5² + ½ . (15,3 – 10 ) . 1,12 . 5,5² +
2 . 0,5 . 1,5 .
+ 2 . 0,5 . 5,5 .
= 1,86 + 25,92 + 1,59 + 5,82
235
= 35,19 kN/m
SF =
=
= 0,05 < 2 ( tidak OK)
-
Kekuatan bahan, S2 :
S2
= Su₁ . L . SF
= 0,5 . 6 . 2
= 6 kN/m
-
Kebutuhan kekuatan tarik bahan geotekstil adalah :
= S₁ + S₂
= 216,8 + 6 = 222,80 kN/m
Jadi geotekstil yang digunakan adalah geotekstil woven tipe UW - 250
dengan kuat tarik ( tensile strength ) sebesar = 52 kN/m. Karena
kebutuhan kekuatan tarik yang didapatkan sebesar 222,80 kN/m, maka
penggunaan geotekstil woven tipe UW – 250 pada timbunan ini diberi
sebanyak 5 lapisan.
Overall Stability
Untuk perhitungan overall stability menggunakan metode Irisan
Fellinius dengan cara coba-coba.
R = 35 m
11
12
1
2
10
3
9
4
8
5
6
7
236
Gambar 7. Irisan Fellinius dengan R 35 meter tanpa geotekstil
R= 30 m
10
1
2
9
3
8
4
6
5
7
Gambar 8. Irisan Fellinius dengan R 30 meter tanpa geotekstil
Contoh perhitungan dengan metode Fellinius untuk irisan 1 dengan R
25 m.
R= 25 m
8
1
2
7
3
4
5
6
237
Gambar 9. Irisan Fellinius dengan R 25 meter tanpa geotekstil
238
Tabel 1. Perhitungan Overall stability tanpa geotekstil
R = 25 m
Berat tanah G (kN)
No.
R (m)
α
Δx (m)
A2
A3
ΔL
MR
F
Md
A1
MR
C
FK
SMR
G1
G2
G3
G total
γ1 x A1
γ2 x A2
γ3 x A3
G1 + G2 + G3
TxR
F1
F2
F3
MR1
MR2
MR3
Δx / cos a
C1
C2
C3
MR1
MR2
MR3
SMD
SMR/SMD
1
25.00
41
1.40
0.57
0.26
0.00
8.41
3.98
0.00
12.39
203.14
0.24
0.90
0.00
6.12
22.50
0.00
1.86
0.93
0.93
0.00
23.19
23.19
0.00
75.00
203.14
0.37
2
25.00
34
5.00
2.50
10.99
0.00
36.88
168.15
0.00
205.02
2866.17
4.45
16.37
0.00
111.27
409.16
0.00
6.03
3.02
3.02
0.00
75.39
75.39
0.00
671.21
2866.17
0.23
3
25.00
22
5.00
2.50
22.10
0.00
36.88
338.13
0.00
375.01
3511.98
9.10
33.48
0.00
227.62
836.99
0.00
5.39
2.70
2.70
0.00
67.41
67.41
0.00
1199.43
3511.98
0.34
4
25.00
8
5.00
2.50
27.28
0.00
36.88
417.38
0.00
454.26
1580.52
11.78
43.31
0.00
294.49
1082.86
0.00
5.05
2.52
2.52
0.00
63.11
63.11
0.00
1503.58
1580.52
0.95
5
25.00
8
5.00
2.50
27.28
0.72
36.88
417.38
13.42
467.68
1627.21
12.13
44.59
168.56
303.19
1114.85
4214.12
5.05
2.52
2.52
50.49
63.11
63.11
1262.28
7020.68
1627.21
4.31
6
25.00
24
5.00
2.50
22.03
10.36
36.88
337.06
193.11
567.04
5765.94
13.56
49.88
188.54
339.12
1246.99
4713.60
5.47
2.74
2.74
54.73
68.41
68.41
1368.30
7804.84
5765.94
1.35
7
25.00
38
5.00
2.50
10.99
15.00
36.88
168.15
279.60
484.62
7459.08
10.00
36.77
139.00
250.00
919.29
3474.89
6.35
3.17
3.17
63.45
79.31
79.31
1586.27
6389.08
7459.08
0.86
8
25.00
51
4.30
0.56
0.26
8.61
8.26
3.98
160.49
172.73
3355.88
2.85
10.47
39.56
71.16
261.67
989.10
6.83
3.42
3.42
68.33
85.41
85.41
1708.19
3200.94
3355.88
0.95
SF rata-=rata
1.20
239
Dengan menggunakan metode irisan Fellinius, didapat SF 1,2 <
1,5(beban
tetap)
Maka
tejadi
kelongsoran
keseluruhan
tanpa
menggunakan geotekstil.
R= 25 m
8
1
2
7
3
4
5
6
Gambar 10. Irisan Fellinius dengan R 25 meter dengan geotekstil
Perhitungan kelongsoran dicoba menggunakan beberapa titik pusat dan
radius kelongsoran, pada perhitungan ini digunakan satu titik pusat
kelongsoran dengan beberapa variasi radius kelongsoran.
240
Tabel 2. Perhitungan Overall Stability menggunakan Geotekstil
R = 25 m
Berat tanah G (kN)
No.
R (m)
α
Δx (m)
A2
A3
ΔL
MR
F
Md
A1
MR
C
FK
SMR
G1
G2
G3
G total
γ1 x A1
γ2 x A2
γ3 x A3
G1 + G2 + G3
TxR
F1
F2
F3
MR1
MR2
MR3
Δx / cos a
C1
C2
C3
MR1
MR2
MR3
SMD
SMR/SMD
1
25.00
41
1.40
0.57
0.26
0.00
8.41
3.98
0.00
12.39
203.14
0.24
0.90
0.00
6.12
22.50
0.00
1.86
0.93
0.93
0.00
23.19
23.19
0.00
75.00
203.14
0.41
2
25.00
34
5.00
2.50
10.99
0.00
36.88
168.15
0.00
205.02
2866.17
4.45
16.37
0.00
111.27
409.16
0.00
6.03
3.02
3.02
0.00
75.39
75.39
0.00
671.21
2866.17
0.33
3
25.00
22
5.00
2.50
22.10
0.00
36.88
338.13
0.00
375.01
3511.98
9.10
33.48
0.00
227.62
836.99
0.00
5.39
2.70
2.70
0.00
67.41
67.41
0.00
1199.43
3511.98
0.51
4
25.00
8
5.00
2.50
27.28
0.00
36.88
417.38
0.00
454.26
1580.52
11.78
43.31
0.00
294.49
1082.86
0.00
5.05
2.52
2.52
0.00
63.11
63.11
0.00
1607.58
1580.52
1.55
5
25.00
8
5.00
2.50
27.28
0.72
36.88
417.38
13.42
467.68
1627.21
12.13
44.59
168.56
303.19
1114.85
4214.12
5.05
2.52
2.52
50.49
63.11
63.11
1262.28
7540.68
1627.21
5.14
6
25.00
24
5.00
2.50
22.03
10.36
36.88
337.06
193.11
567.04
5765.94
13.56
49.88
188.54
339.12
1246.99
4713.60
5.47
2.74
2.74
54.73
68.41
68.41
1368.30
8324.84
5765.94
1.60
7
25.00
38
5.00
2.50
10.99
15.00
36.88
168.15
279.60
484.62
7459.08
10.00
36.77
139.00
250.00
919.29
3474.89
6.35
3.17
3.17
63.45
79.31
79.31
1586.27
6909.08
7459.08
0.93
8
25.00
51
4.30
0.56
0.26
8.61
8.26
3.98
160.49
172.73
3355.88
2.85
10.47
39.56
71.16
261.67
989.10
6.83
3.42
3.42
68.33
85.41
85.41
1708.19
3720.94
3355.88
1.11
SF rata-=rata
1.50
241
Menggunakan metode irisan Fellinius, dengan penambahan kuat tarik geotekstil
didapat SF 1,5 = 1,5 (beban tetap). Maka tidak tejadi kelongsoran keseluruhan
dengan menggunakan geotekstil.
Perhitungan luas geoteksil yang dibutuhkan didapat dari gambar,, perhitungan
ditabulasikan sebagai berikut :
Tabel 3. Perhitungan Luas Kebutuhan Geotekstil
Lapisan
Geotekstil
Lebar
1
2
3
4
5
45
42.6
40.2
37.8
35.4
Panjang Luasan m2
500
500
500
500
500
Luasan Total
22500
21300
20100
18900
17700
100500
Panjang
Gambar 11. Gambar lebar geotekstil yang dibutuhkan persegmen
242
KESIMPULAN
Dari perhitungan yang dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan, yaitu:
1. Pada lokasi penelitian perkuatan timbunan tidak dapat langsung
dikerjakan, karena pada lokasi tersebut memiliki kadar air tanah yang
cukup tinggi sehingga mengharuskan menggunakan geotekstil sebagai
perkuatan timbunan.
2. Pada perhitungan internal, foundation, dan Overall Stability dapat
disimpulkan untuk perkuatan timbunan dengan menggunakan geotekstil
memiliki kebutuhan kuat tarik bahan sebesar 222,8 kN/m, maka digunakan
geotekstil woven tipe UW - 250 dengan kuat tarik 52 kN/m sebanyak 5
lapis.
3. Kebutuhan luas total geotekstil pada STA 2+000 s/d 2+500 adalah 100.500
m2
SARAN
1. Sebaiknya pada perencanaan untuk lapis perkuatan data-data tanah harus
lengkap serta data-data mengenai sepesifikasi jenis geosintetik untuk
perkuatan harus tepat agar saat perhitungan perkuatan pada tanah
timbunan dan perkuatan pada lereng dapat disesuaikan.
.
243
Daftar Pustaka
Christandy, H. Hary, 2001, “ Prinsip-prinsip mekanika tanah dan soal
penyelesaian “, Beta Offset, Yogyakarta
Christandy, H. Hary, 2003, Mekanika TanahII, Gajah Mada Press, Yogyakarta
Christandy, H. Hary, 2008, “Geosintetik untuk Rekayasa Jalan Raya
Perancangan dan Aplikasi”, Gajah Mada Universty, Yogyakarta
Ervianto, W.I, 2009, “Manajemen Proyek Konstruksi”, ANDI, Yogyakarta
Sajekti, Amien, 2009, “Metode Kerja Bangunan Sipil”, Graha Ilmu, Yogyakarta
244