jurusan teknik sipil fakultas teknik universitas sebelas maret
advertisement
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KORELASI ANTARA MODULUS ELASTISITAS DAN NILAI CBR 0,1” PADA CAMPURAN PASIR LEMPUNG KAOLIN MENGGUNAKAN PLAXIS 2D CORRELATION BETWEEN MODULUS ELASTICITY AND 0,1” CBR VALUE ON SAND-KAOLIN CLAY MIXTURE USING PLAXIS 2D SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Disusun oleh : AGUS SUROSO I0110007 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 commit to user i perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D Correlation between Modulus Elasticity and 0,1” CBR Value on Sand-Kaolin Clay Mixture using Plaxis 2D SKRIPSI Disusun oleh: AGUS SUROSO NIM I 0110007 Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan dosen pembimbing Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD Dr.Niken Silmi Surjandari,ST, MT NIP. 19680702 199502 1 001 NIP. 19690903 199702 2 001 commit to user ii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id LEMBAR PENGESAHAN Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D Correlation between Modulus Elasticity and 0,1” CBR Value on Sand-Kaolin Clay Mixture using Plaxis 2D Disusun oleh: AGUS SUROSO NIM I 0110007 Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pada hari : Jum’at Tanggal : 7 November 2014 Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD NIP. 19680702 199502 1 001 ....................................... Dr. Niken Silmi Surjandari, ST,MT NIP. 19690903 199702 2 001 ....................................... Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007 ....................................... Dr.Tech.Ir. Sholihin As'ad, MT NIP. 19671001 199702 1 001 ....................................... Disahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001 commit to user iii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ABSTRAK Agus Suroso, 2014, Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Modulus elastisitas merupakan salah satu parameter utama untuk mengetahui perilaku material tanah. Deformasi yang terjadi pada tanah tidak hanya dipengaruhi oleh beban yang bekerja padanya, namun juga dipengaruhi oleh modulus elastisitas. Salah satu metode yang biasa digunakan untuk mendapatkan modulus elastisitas adalah pengujian triaxial di laboraturium, namun prosedurnya cukup rumit dan membutuhkan biaya yang mahal. Tujuan dari penelitian ini adalah mencari hubungan korelasi antara modulus elastisitas dengan nilai CBR. Serangkaian pengujian CBR laboraturium pada kondisi terendam dan tak terendam dilakukan pada campuran pasir lempung kaolin dengan variasi kadar air dengan rentang 3,3 – 16,9 % untuk pasir, 2,8 – 14,8% untuk campuran 95:5, dan 5,3 – 12,1% untuk campuran 90:10. Data beban dan deformasi dari pengujian tersebut kemudian digunakan sebagai data input analisis numerik untuk memprediksi modulus elastisitas tanah. Program Plaxis 2D digunakan untuk melakukan analisis balik dengan variasi modulus elastisitas tanah sebagai input model. Korelasi antara nilai CBR dan modulus elastisitas didapat dari plotting grafik CBR hasil pengujian laboraturium dan modulus elastisitas dari pemodelan. Hasilnya mengindikasikan adanya korelasi linier antara nilai CBR dan modulus elastisitas. Persamaan korelasi antara modulus elastisitas dan nilai CBR yang dihasilkan untuk masing-masing campuran, untuk pasir adalah E = 2,50 CBR1,05 (MPa), campuran 95:5 adalah E = 2,54 CBR1,05 (MPa), dan campuran 90:10 adalah E = 2,63 CBR1,04 (MPa) Kata kunci: nilai CBR, modulus elastisitas, kadar air, Plaxis 2D commit to user iv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ABSTRACT Agus Suroso, 2014, Correlation between Modulus Elasticity and CBR Value on Sand-Kaolin Clay Mixture using Plaxis 2D, Skripsi, Thesis. Civil Engineering Department, Engineering Faculty of Sebelas Maret University Modulus elasticity is one of main parameters for analyzing the behavior of soil. The deformation of soil is not only affected by the magnitude of subjected load, but also is controlled by soil modulus. The common laboratory method for obtaining this parameter is triaxial test. However, the procedure of the test is relatively complex and rigorous. The aim of this study is to obtain the correlation between the modulus elasticity and CBR value. A series of laboratory soaked and unsoaked CBR tests have been conducted on variation proportion of sand-kaolin clay mixture with the variation of water content on range 3,3 – 16,9 % for sand, 2,8 – 14,8% for 95:5 mixture, and 5,3 – 12,1% 90:10 mixture. The load and displacement data from the tests were then used as the data for numerical analysis model to predict the soil modulus. A computer code Plaxis 2D was utilized through back calculation method by inputting variation of modulus value. Correlation between CBR value and modulus elasticity obtained by plotting CBR laboratory value and modulus elasticity from modeling. The result indicated that there is a linear correlation between CBR value and modulus elasticity. The correlation of modulus elasticity and CBR of those mixtures, for sand is E = 2,50 CBR1,05 (MPa), for 95:5 mixture is E = 2,54 CBR1,05 (MPa), and for 90:10 mixture E = 2,63 CBR1,04 (MPa) Keywords: nilai CBR, modulus elasticity, water content, Plaxis 2D commit to user v perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi/tugas akhir dengan judul “Korelasi antara Modulus Elastisitas dan Nilai CBR 0,1” pada Campuran Pasir Lempung Kaolin menggunakan Plaxis 2D”. Penulisan laporan penelitian ini merupakan salah satu syarat memperroleh gelar Sarjana Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada tahun 2014. Skripsi ini dapat diselesaikan berkat adanya bantuan materi maupun moril dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Allah SWT dan Rasulullah Muhammad SAW 2. Bapak Nuryono dan Ibu Sujimah selaku orang tua mahasiswa, beserta keluarga besar 3. Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta jajaran. 4. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta jajaran. 5. Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta jajaran 6. Ir. Mukahar, MSCE selaku pembimbing akademik 7. Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD dan Dr. Niken Silmi S, ST, MT selaku pembimbing skripsi. 8. Ir. Noegroho Djarwanti, MT dan Dr. Tech. Ir. Sholihin As’ad, MT selaku dosen penguji skripsi. 9. Seluruh dosen dan staf di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 10. Rekan-rekan mahasiswa, khususnya S-1 Teknik Sipil Reguler angkatan 2010 11. Kawan-kawan seperjuangan di SKI FT UNS, BEM FT UNS, dan SIM UNS 12. Tim redaksi iBerita.com dan PT. PP (Persero) Tbk 13. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu Penulis mengharap kritik dan saran untuk kemajuan penelitian berikutnya. Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat dan sumbangsi bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang teknik sipil. Surakarta, 22 Oktober 2014 Penulis commit to user vi perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI hal HALAMAN JUDUL........................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii ABSTRAK ....................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................ xi DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ....................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah ................................................................................ 2 1.3. Tujuan Penelitian.................................................................................. 2 1.4. Batasan Masalah .................................................................................. 2 1.5. Manfaat Penulisan ................................................................................ 3 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 4 2.2. Dasar Teori .......................................................................................... 7 2.2.1. Modulus Elastisitas ............................................................................. 7 2.2.2. Hubungan Tegangan dan Deformasi ................................................... 9 2.2.3. California Bearing Ratio (CBR) .......................................................... 11 2.2.4. Metode Elemen Hingga........................................................................ 13 2.2.5. Program Plaxis 2D V8.2 ..................................................................... 17 2.2.5.1 Proses Input Data ................................................................................ 17 2.2.5.2 Proses Perhitungan .............................................................................. 19 2.2.5.3 Hasil .................................................................................................. 20 commit to user vii perpustakaan.uns.ac.id BAB 3 digilib.uns.ac.id METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum ....................................................................................... 22 3.2. Data Tanah .......................................................................................... 22 3.2.1 Data Parameter Kuat Geser .................................................................. 24 3.2.2 Data Pemadatan ................................................................................... 24 3.2.3 Data CBR dan Kadar Air .................................................................... 25 3.2.4 Data Asumsi ........................................................................................ 26 3.3. Geometri Model Uji CBR ................................................................... 27 3.4. Pemodelan Uji CBR Menggunakan Plaxis 2D V8.2............................ 29 3.5. Diagram Alir ....................................................................................... 36 BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Pendahuluan ........................................................................................ 38 4.2. Output dan Analisis Data Hasil Pemodelan Uji CBR .......................... 38 4.3. Korelasi CBR dan Modulus Elastisitas ............................................... 43 4.4. Pengaruh Derajat Kejenuhan Terhadap Modulus Elastisitas .............. 46 4.5. Perbandingan Hasil dengan Penelitian Sebelumnya ........................... 47 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 49 5.2. Saran .................................................................................................. 49 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 51 LAMPIRAN commit to user viii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR hal Gambar 2.1 Grafik hubungan tegangan-regangan material: (a) mild steel, (b) nonlinear elastic, (c) perfectly plastic, (d) elasto-plastic, (e) brittle, dan (f) work-hardening dan work-softening (Holtz dan Kovacs, 1981) ................................................................... 10 Gambar 2.2. Grafik Hubungan stress – penetration hasil uji CBR (ASTM D 1883-99) ................................................................................... 12 Gambar 2.3. Posisi tegangan-regangan pada benda padat (Liu Yijun, 2003). 13 Gambar 2.4. Model Axisymetry (Brinkgreve, 2002) ...................................... 15 Gambar 2.5. Tampilan awal general setting Plaxis 2D V8.2 ........................ 18 Gambar 2.6. Tampilan input material ............................................................ 19 Gambar 2.7. Tampilan proses perhitungan .................................................... 20 Gambar 2.8. Tampilan output material .......................................................... 21 Gambar 3.1 Grafik Gradasi butiran sampel tanah (Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) ................................................................. 23 Gambar 3.2. Sketsa model axysimetry uji CBR ............................................. 28 Gambar 3.3. Proses pemodelan uji CBR menggunakan Plaxis 2D ............... 29 Gambar 3.4. Tampilan general setting .......................................................... 30 Gambar 3.5. Model uji CBR pada Plaxis 2D V.8.2 ....................................... 31 Gambar 3.6. Tampilan input material ............................................................ 31 Gambar 3.7. Tampilan input matric suction pada fase initial condition........ 32 Gambar 3.8. Tampilan calculation model uji CBR........................................ 33 Gambar 3.9. Posisi nodal yang diamati ......................................................... 34 Gambar 3.10. Tampilam proses calculation .................................................... 34 Gambar 3.11. Tampilam deformed mesh model uji CBR ................................ 35 Gambar 3.12. Tampilan tabel output hasil pemodelan uji CBR ...................... 35 Gambar 3.13. Diagram alir pengerjaan skripsi ................................................ 37 Gambar 4.1. Grafik Hubungan tegangan dan penetrasi dari pemodelan uji Gambar 4.2 CBR pada campuran 90:10 nomor sampel 13 .......................... 40 Grafik Perbandingan CBR model dan CBR laboraturium pada commit to user campuran 90:10 nomor sampel 13 .......................................... 41 ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Gambar 4.3. Grafik Hubungan CBR dan modulus elastisitas pasir ............... 44 Gambar 4.4. Grafik Hubungan CBR dan modulus elastisitas campuran 95:5 45 Gambar 4.5. Grafik Hubungan CBR dan modulus elastisitas campuran 90:10 45 Gambar 4.6. Grafik Hubungan modulus elastisitas dan derajat kejenuhan ... 47 Gambar 4.7. Perbandingan hasil dengan hasil penelitian sebelumnya pada Poison rasio 0,3 .................................................................................... commit to user x 48 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL hal Tabel 2.1. Tipe material dan modulus elastisitas tanah (Dimodifikasi dari Look, 2007) ................................................................................... 8 Tabel 2.2 Jenis-jenis model material ............................................................. 16 Tabel 3.1. Indeks properti tanah campuran pasir dan lempung kaolin (Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) ....................................... 23 Tabel 3.2. Input Plaxis 2D dari data parameter shear strength ...................... 24 Tabel 3.3. Data pemadatan tanah (Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) ... 25 Tabel 3.4. Input Plaxis 2D dari data pemadatan tanah (Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) ...................................................................... 25 Tabel 3.5. Data hubungan CBR dan kadar air (Dimodifikasi dari Purwana YM, 2013) ..................................................................................... 26 Tabel 3.6. Data hubungan CBR dan derajat kejenuhan ................................. 26 Tabel 3.7. Input Plaxis 2D dari data asumsi................................................... 27 Tabel 3.8. Geometri model uji CBR menggunakan Plaxis 2D V.8.2 ............ 28 Tabel 4.1. Contoh output pemodelan uji CBR ............................................... 39 Tabel 4.2 Rekapitulasi data tegangan pada CBR model dan CBR laboraturium, serta modulus elastisitas ......................................... 42 Tabel 4.3 Rekapitulasi nilai CBR model dan CBR laboraturium, serta modulus elastisitas......................................................................... 43 Tabel 4.4 Rekapitulasi persamaan korelasi CBR dan modulus elastisitas .... 46 commit to user xi perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR NOTASI A : beban terkoreksi untuk penetrasi 0,1 inci (N) B : beban terkoreksi untuk penetrasi 0,2 inci (N) c : kohesi tanah (N/mm2) CBR : California Bearing Ratio (%) CBR0,1 : CBR pada penetrasi 0,1 inci (%) CBR0,2 : CBR pada penetrasi 0,2 inci (%) ∆σ : perubahan tegangan normal (MPa) ∆ε : perubahan regangan E : modulus elastisitas (MPa) e : angka pori υ : sudut geser dalam (derajat) Gs : spesific grafity sat : berat isi tanah saturated (N/mm3) unsat : berat isi tanah unsaturated (N/mm3) w : berat isi air, 9,81 (kN/m3) kx : permeabilitas tanah arah x (mm/hari) ky : permeabilitas tanah arah y (mm/hari) Sr : derajat kejenuhan v : rasio Poisson τ : tahanan geser (N/mm2) w : kadar air (%) Ψ : sudut dilatasi (derajat) 95:5 : campuran pasir lempung kaolin dengan komposisi 95% pasir dan 5% lempung kaolin 90:10 : campuran pasir lempung kaolin dengan komposisi 90% pasir dan 10% lempung kaolin commit to user xii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : Tabel Output Pemodelan Uji CBR menggunakan Plaxis 2D LAMPIRAN B : Grafik Tegangan – Penetrasi Hasil Pemodelan Uji CBR menggunakan Plaxis 2D LAMPIRAN C : Surat-surat Skripsi commit to user xiii
