Upload
jaka
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
1/30
BAB 2
TINJAUAN KEPUSTAKAAN
2.1 Tanah Lunak
Tanah lunak dalam konstruksi seringkali menjadi permasalahan. Hal ini disebabkan
oleh rendahnya daya dukung tanah tersebut. Daya dukung yang rendah dapat menyebabkan
kerugian, mulai dari kerugian dari sisi biaya konstruksi yang semakin mahal, hingga
terancamnya keselamatan konstruksi, yaitu struktur yang dibuat tidak mampu berdiri secara
stabil dan bisa roboh.Dalam menanggulangi permasalahan tersebut, maka diperlukan pekerjaan perbaikan
tanah.
Tanah lunak merupakan tanah kohesif yang terdiri dari sebagian besar butir-butir yangsangat kecil seperti lempung atau lanau. Sifat tanah lunak adalah gaya gesernya kecil,
kemampatannya besar, koefisien permeabilitas yang kecil dan mempunyi daya dukug rendah
jika dibandingkan dengan tanah lempung lainnya. Tanah lempung lunak secara umum
mempunyai sifat-sifat sebagi berikut:
1. uat geser rendah
!. "isa kadar air bertambah, kuat gesernya berkurang
#. "ila struktur tanah terganggu, kuat gesernya berkurang
$. "ila basah bersifat plastis dan mudah mampat
%. &enyusut bila kering dan membang bila basah'. &emiliki kompresibilitas yang besar
(ambar !.1 Marine ClaySumber: ))).georgesteinmet*.com
%
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
2/30
+. "erubah olumenya dengan bertambahnya )aktu akibat rangkak pada beban yang
konstan
. &erupakan material kedap air
&enurut Ter*aghi 1/'+0 tanah lempung kohesif diklasifikasikan sebgai tanah lunak
apabila mempunyai daya dukung lebih kecil dari ,% kg2cm! dan nilai standard penetration
test lebih kecil dari $ N-value
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
3/30
beban mulai bekerja,di mana partikel tanah mengalami creep. 5enurunan ini terjadi saat
semua tegangan air pori berlebih di dalma tanah telah terdisipasi dam saat tegangan efektif
yang terjadi berada dalam keadaan konstan.
Dengan demikian, penurunan total dari suatu tanah yang dibebani adalah:
5enurunan Total cm0
5enurunan Seketika Immediate Settlement 0 cm0
5enurunan onsolidasi Consolidation Settlement 0 cm0
5enurunan Sekunder Secondary Settlement 0 cm0
Dengan kata lain, 5enurunan Sekunder terjadi ketika 5enurunan onsolidasi selesai,
yaitu pada saat tegangan air pori berlebih, ;, sama dengan nol.
(ambar !.! (rafik Hubungan antara penurunan dengan )aktu
Sumber: Gouw, 2010
Terlihat bah)a penurunan tanah sebagian besar terjadi pada saat penurunan konsolidasi.
Dan pada fase ini pula, tanah mengalami peningkatan kekuatan dan stabilitas. =0. "erdasarkan teori Ter*aghi, tentang
konsolidasi satu dimensi, penurunan konsolidasi untuk konsolidasi normal dapat dihitung
dengan persamaan berikut:
Si
Sc
Ss
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
4/30
Di mana:
Sc 5enurunan konsolidasi m0
=c 4ilai Compression Index
e Void Ratio a)al
H Tinggi tanah terkonsolidasi m0
8* Tegangan tanah a)al kg2m!0
8*f Tegangan tanah akhir, yaitu tegangan tanah a)al ? tegangan akibat
beban luar 8*f 8* ? @8*0 kg2m!0
Sedangkan untuk kondisi konsolidasi berlebih, penurunan dapat dihitung dengan
persamaan berikut:
Di mana:
8*c reconsolidation ressure kg2m!0
5enurunan juga bisa dihitung dengan menggunakan koefisien kompresibilitas olume
m0. koefisien kompresibilitas olume adalah tegangan olumetrik dalam tanah lempung per
pertambahan unit dalam tekanan.
&aka, rumus penurunan konsolidasi adalah menjadi:
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
5/30
2. Ke!e"a#an Kon$o%&'a$&
5enurunan konsolidasi yang terjadi akibat peningkatan tegangan efektif tanah dapat
dihitung dengan persamaan di atas. 4amun, perhitungan tersebut tidak memberikan informasi
apapun mengenai kecepatan proses konsolidasi. Ter*aghi 1/!%0 mengeluarkan teori pertama
untuk memperhitungkan kecepatan konsolidasi satu dimensi untuk tanah lempung jenuh.
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
6/30
(ambar !.# (rafik hubungan !ime "actor dengan derajat konsolidasi
Sumber: Bra(a, 200)
2.* Perba&kan Tanah "a'a Tanah Lunak
Seperti yang telah disebutkan pada poin sebelumnya poin b0, salah satu permasalahan
yang dapat terjadi pada tanah lunak adalah penurunan yang sangat besar ketika tanah
dibebani. ;ntuk menanggulangi masalah tersebut, maka perlu dilakukan perbaikan tanah.
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
7/30
(ambar !.$ 5erkuatan Tanah unak pada Timbunan menggunakan (eotekstil
Sumber: Gour!, 200
(ambar !.% 5erkuatan Tanah unak pada Timbunan dengan Vertical Drain
Sumber: Gour!, 200
(ambar !.' 5erkuatan Tanah unak dengan &enggunakan Stone Mattress
Sumber: Gour!, 200
Embankment 6einforcement
Soft =lay Boundation
Embankment
Drainage
"lanket
Certical Drain Soft =lay
Embankment Stone &atress
Soft =lay
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
8/30
(ambar !.+ 5erkuatan Tanah unak menggunakan ile
Sumber: Gour!, 200
&etode perbaikan tanah yang cukup populer digunakan adalah dengan menggunakan
5CD re#a$ricated Vertical Drain0, di mana perkuatan tanah dilakukan dengan cara
mempercepat penurunan dari tanah akibat beban. Dengan menggunakan 5CD, maka
penurunan konsolidasi yang ingin dicapai dapat diperoleh dengna )aktu yang lebih singkat.
5ekerjaan 5CD ini ada juga yang dikerjakan dengan pekerjaan vacuum preloadin% yang
digunakan sebagai media untuk mengalirkan air ke permukaan atau ke hori*ontal drain yang
disambungkan dengan masing-masing 5CD dan pada akhirnya ke penampungan air. Sistem
vacuum preloadin% menggunakan tekanan vacuum untuk menekan tanah hingga menjadi
pada dengan menghisap air yang ada di dalam tanah. 5ekerjaan vacuum ini ada juga yang
menggunakan beban tambahan berupa beban timbunan tanah maupun beban tambahan air
yang dikeluarkan melalui sistem vacuum itu.
2.+ e$a&n P-
5CD berperan besar dalam proses konsolidasi. Dengan menggunakan 5CD, maka
proses konsolidasi dapat berjalan lebih cepat. 5eran 5CD dapat dilihat pada gambar berikut:
(ambar !. &odifikasi 7arak Tempuh
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
9/30
Sumber: (ou), !1
Terlihat bah)a dengan memanfaatkan 5CD, proses konsolidasi berjalan lebih cepat.
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
10/30
(ambar !.' 5ola 5CD kiri pola persegi, kanan pola segitiga0
Sumber: ciil.aalto.fi, !'
Dari gambar di atas, bisa dibuktikan bagaimana memperoleh rumus untuk menentukan
jarak antar drain.
5ada pola segitiga, bangun yang digunakan untuk melakukan pendekatan dengan
bangun segienamterdiri dari ' segitiga sama sisi0 untuk luas *ona pengaruh 5CD
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
11/30
;ntuk pola segiempat digunakan pendekatan menggunakan bangun segiempat untuk
luas *ona pengaruh 5CD:
5ola segitiga dan segiempat tidak memiliki banyak pengaruh terhadap kinerja 5CD,
hanya dari segi pemasangan, pola segiempat akan lebih mudah untuk dikontrol sedangkan
dari segi penurunan, maka pola segitiga akan memberikan penurunan yang lebih seragam.
5emasangaan 5CD kini ada beragam cara. 5erbedaannya ada yang terletak pada
penggunaan mesin 5CD, ataupun penggunaan jangkar. 7angkar yang digunakan dalam
pemasangan biasanya tertancap dan tertahan di dalam tanah bersama 5CD agara 5CD tidak
tertarik ke atas tanah lagi. Gang sering menjadi perbedaan adalah penggunaan jangkar dimana
selain jangkar yang berbeda-beda, ada juga yang tidak menggunakan jangkar dalam
pemasangannya dimana sistem ini mengandalkan jangkar yang hanya berfungsi untuk
mencegah tanah tidak masuk ke dalam mandrel dan tidak tertinggal ke dalam tanah. 7angkar
ini pada akhirnya akan tertarik kembali ke permukaan tanah. Sistem ini mengandalkan daya
jepit dan friksi tanah untuk menancapkan 5CD. Sistem inilah yang sedang diteliti untuk
dikembangkan lebih lanjut
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
12/30
(ambar !./ Tahapan pemasangan 5CD
Sumber: http:22cofra.com
Secara teori, tahapan pemasangan 5CD dengan mesin hidrolik adalah sebagai berikut:
1. S*oe Drain dipasang pada ujung 5CD yang keluar dari ujung mandrel, lalu 5CD
tersebut ditarik dan dilipat dan dimasukkan ke dalam mandrel.
!. emudian mesin dijalankan dan mandrel akan terdorong ke dalam tanah bersama
dengan 5CD dan S*oe Drain. S*oe Drain akan menutup lubang pada ujung mandrel
sehingga mandrel tidak akan dimasuki oleh tanah.
#. 5enusukan dihentikan saat 5CD mencapai kedalaman yang diinginkan. Saat itu,
mandrel ditarik ke atas.
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
13/30
apabila beban yang dibutuhkan adalah lebih dari k5a untuk mencapai target perbaikan
tanah, maka beban tamabahan bisa ditambahkan di atas sistem vacuum. &etode ini bisa
dibilang lebih murah dibandingkan metode #ill surc*ar%e dilihat dari aspek jumlah beban
yang dibutuhkan dan luas area yang sama.
(ou) !1!0 menyebutkan, umumnya sistem vacuum preloadin% terdiri dari draina%e
system+ sealin% system+ dan vacuum pumps. Tekanan vacuum yang dihasilkan oleh pompa
tersebar di tanah dengan draina%e system+ mengeluarkan air dan mempercepat konsolidasi.
Draina%e system ini adalah berupa hubungan antara 5CD, *ori,ontal #ilter pipes, dan
lapisan pasir untuk menciptakan jalur untuk menyebarkan tekanan vacuum dan aliran air.
Sealin% system terdiri dari sistem isolasi kedap udara untuk mencegah air atau udara
bocor. Sistem ini terdiri dari %eomem$rane+ slurry all dan juga tanah lempung itu sendiri.
Slurry all adalah teknik pembuatan tirai kedap air dari bahan semen bentonyte yang
dipasang pada daerah dengan keadaan tanah yang lunak yang dekat dengan perairan atau
memiliki muka air tanah yang tinggi, terutama sekali untuk mengisolasi lapisan pasir yang
mampu mengalirakan air dari luar area perbaikan dan menyebabkan kerja acuum tidak
efektif.
Cu &anh uynh dan Aang "aotian !10 menjelaskan, mekanisme acuum preloading adalah saat beban vacuum itu diberikan, akan terjadi penurunan tegangan air pori.
Dengan beban luar yang tidak berubah, tegangan efektif bertambah. Sebagai ilustrasi, saat
beban vacuum -Δu0 diberikan, tegangan air pori masih berupa tegangan atmosfer pa0. &akin
lama tegangan air pori akan makin berkurang dan tanah akan terkompresi. alu tanah akan
mengalami peningkatan tegangan efektif. "esar tengangan efektif ini adalah sama dengan
penurunan tegangan air pori ituΔu0 yang nilainya tidak mungkin melebihi nilai tekanan
atmosfer pa0
&etode vacuum preloadin% untuk 5CD pertama kali diperkenalakan di S)edia oleh
jellman 1/$!0. Sejak itu, metode ini sering digunakan sebagai metode perbaikan tanah
untuk mempercepat konsolidasi untuk daerah dengan tanah lunak di banyak negara misalnya
*iladelp*ia irport+ !ian/in irport+ Nort* Sout* (xpressay+
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
14/30
yang cukup lama untuk mencapai konsolidasi /%3 atau lebih, maka solusi yang bisa
digunakan adalah gabungan vacuum dan timbunan. ;ntuk tanah sangat lunak dimana
timbunan yang sangat tinggi tidak bisa dilakukan tanpa mempengaruhi stabilitas, atau bekerja
dengan jad)al penuh, maka penggunaan vacuum preloadin% bisa menjadi pilihan yang baik.
Sistem 5CD ini didesain untuk mendistribusikan tekanan vacuum ke lapisan dalam
tanah untuk meningkatkan konsolidasi dari area reklamasi e.g =hu et al. !I Jndraratna et
al. !%b0. &ekanisme vacuum ini bisa dijelaskan dengan analogi pegas yang dideskripsikan
oleh =hu dan Gan !%0, dimana tegangan efektif bertambah akibat tekanan hisapnegatif0,
sedangkan tegangan total tidak berubah.
(ambar !.1
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
15/30
)alaupun perpindahan ke dalam menuju ujung timbunan harus tetap dimonitor untuk
mencegah tegangan tarik berlebih.
• Vacuum *ead bisa menyebar luas menuju kedalaman tanah yang lebih besar melalui
sistem 5CD dan suction bisa menyebar luas menuju ujung drain dan batasan drain.
• &engasumsikan berdasarkan kebocoran udara dan efisiensi dari sistem vacuum yang
digunakan di lapangan, olume dari timbunan bisa dikurangin untuk mencapai derajat
konsolidasi yang sama.
• Dengan berkurangnya tinggi timbunanm maka tegangan air pori maksimum yang
dihasilkan oleh vacuum preloadin% lebih kecil dari metode timbunan biasa
• Dengan tekanan vacuum, kondisi tanah yang tidak jenuh air pada antarmuka drain bisa
diimbangin sebagian.
• Dengan vacuum konsolidasi, tegangan yang terjadi terdiri dari ! bagian yaitu tekanan
vacuum dan tegangan tanah lateral =hai !%0. =hai et al. !0 mendemonstrasikan
adanya kemungkinan area dengan tanah lempung denga menggunakan gabungan cap
drain dengan vacuum dan permukaan tanah sebagai lapisan sealin% , sebagai pengganti
lapisan mem$rane pada permukaan tanah. 4amun, efisiensi dari metode ini bergantung
pada permukaan tanah pasir dari terpengaruh oleh tekanan dari lapisan lolos air berupa
pasir dan diskontinuitas dari tanah.
(ambar !.11 5roses konsolidasi kiri sistem preloading biasa, kanan sistem acuum
preloading0
Jndratna et al. !%
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
16/30
Gang penting dalam sistem vacuum preloadin% adalah hori*ontal drain yang dipasang
melintang setelah penimbunan lapisan pasir, untuk mendistribusikan sur#ace suction secara
merata. alu lateral drain dan 5CD ini bisa disambungkan dan menuju pinggir parit yang
biasa dipasang dengan sistem membrane. 5arit ini kemudian bisa diisi dengna air atau
bentonite untuk meningkatkan keseluruhan sealing system dari membrane pada sekitar *ona
yang diperbaiki. alu pompa vacuum disambungkan ke sistem pompa pre#a$ricated yang
terpasang dari parit-parit. Suction *ead yang dihasilkan oleh pompa vacuum ini membantu
mengeluarkan tegangan air pori le)at 5CD.
Saat suatu area yang akan diperbaiki harus dibagi menjadi beberapa bagian untuk
pemasangan membrane, vacuum preloadin% hanya bisa dipakai secara efektidf pada 1 bagian
saja. 5ekerjaan vacuum preloadin% bisa agak sulit pada area yang besar, cara alternatif yang bisa dipakai adalah sistem vacuum menggunakan pipa fleksibel yang dipasang pada masing-
masing 5CD. 5ada sistem ini, 5CD disambungkan ke collector drain. Tidak seperti sistem
vacuum yang menggunakan membrane dimana kebocoran udara bisa mempengaruhi seluruh
sistem kerja 5CD, pada sistem tanpa membrane ini setiap drain bekerja secara independen.
(ambar !.1! Sistem vacuum tanpa membrane pada 1 drain
Seah, !'
5ada sistem ini bagian atas 5CD dijaga agar tertutup. 4amun yang kurang dari sistem
ini adalah tidak memberikan kondisi kedap udara pada area sehingga efisiensi dari sistem ini
mungkin saja menjadi rendah. Selain itu tekanan vacuum yang bekerja hanya bisa mencapai
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
17/30
%k5a atau kurangSeah !'0. &etode ini juga hanya bekerja apabila area yang dikerjakan
didominasi oleh tanah lempung dengan permeabilitas rendah.
(ambar !.1# 5erbedaan sistem acuum dengan membrane dan tanpa membrane
Jndraratna et al. !%
Terlepas dari karakteristik dari masing-masing sistem vacuum, ke-efektifan keduanya
tergantung dari parameter-parameter tanah itu sendiri, ketebalan tanah lempung, drain
spacin% , tipe dan geometri dari 5CD, desain, dan kapasitas pompa vacuum. 5emilihan dan
pelaksanaan sistem biasanya berdasarkan penilaian empiris yang berdasar dari beragam aspek
oleh tender dan2atau pengalaman dari kontraktor, bukan bedasarkan studi perhitungan detail.
(ambar !.1$ 5rinsip Vacuum reloadin%
(ou), !1!
5ada gambar sebelumnya garis 1 adalah garis total stress, garis ! adalah garis initial
)ater pressure, garis # adalah garis )ater pressure setelah vacuum dilakukan, dan garis $
adalah garis ater pressure apabila tidak terjadi *ead lose.
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
18/30
&ohamedelhassan dan Shang !!0 menciptakan sistem gabungan vacuum dan beban
timbunan dan mengangkat teori konsolidasi 1 dimensi Ter*aghi. &ekanisme untuk gabungan
vacuum dan beban timbunan bisa ditentukan dengan hukum superposisi. Derajat konsolidasi
rata-rata untuk gabungan vacuum dan beban timbunan ditentukan dengan rumus:
Dimana Tc ada time #actor dari gabungan vacuum dan beban timbunan dan cc adalah
koefisien konsolidasi dari gabungan vacuum dan beban timbunan.
Jndraratna et al. !$0 menunjukkan bah)a saat vacuum di kerjakan di lapangan
dengan 5CD, suction *ead sepanjang drain akan berkurang seiring dengan kedalaman tanah
sehingga bisa mengurangi efisiensinya. Ration dari yang terjadi pada 5CD tergantung pada
panjang dan tipe 5CDproperti dari core dan filter0. Tetapi, beberapa studi lapangan
menyatakan bah)a suction ini bekerja cepat bahkan bila 5CD dipasang dengan panjang
hingga # m. "o et al. !#I Jndraratna et al. !%a0
(ambar !.1% Skema 5ekerjaan Vacuum0Surc*ar%e, Vacuum, dan Surc*ar%e
Jndraratna et al, !%
Jndraratna et al. !$, !%a0 mengajukan teori konsolidasi radial terinspirasi dari
pengamatan lab untuk memasukkan pola distribusi tekanan vacuum yang berbeda-beda. Hasil
ini menunjukkan bah)a efisiensi 5CD bergantung pada besarnya dan distribusi dari vacuum.
;ntuk mengukur besarnya tekanan vacuum yang hilang, distribusi tekanan vacuum sepanjang
kedalaman 5CD diasumsikan berbentuk trape*oidal.
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
19/30
(ambar !.1' 5ola distribusi Tekanan Vacuum
Jndraratna et al, !%
"erdasarkan asumsi ini, rasio tegangan air pori rata-rata 0 dari tanah pada
drainase radial yang digabungkan dengan vacuum preloadin% bisa ditentukan:
Dan
Dimana ptekanan vacuum yang bekerja di atas drain, k 1 rasio antara tekanan
vacuum di atas dan di ba)ah drain, tekanan air pori a)al, k h permeabilitas arah
hori*ontal pada tanah yang tidak terganggu, k s permeabilitas arah hori*ontal pada tanah di
smear ,one+ Th time #actor+ n rasio de2d)de adalah diameter tanah silinder !r e, d) adalah
diameter dari drain !r )0, s rasio d s2d ) d) adalah diameter smear ,one !r s0, * kedalaman
tanah, l panjang drain, K) kapasitas alir penampungan air.
5emasangan ertical drain dengan mandrel bisa mengubah su$soil . "agian pada smear
,one yang terganggu, akan mengalami pengurangan permeabilitas pada arah lateral dan
peningkatan kompresibilitas. 5ada lapisan tanah lempung, tanha yang lebih halus dan lebih
mampat, akan terba)a hingga ke lapisan yang lebih bisa ditembus air sehingga mengurangi permeabilitas pada tanah di sekeliling drain. "arron1/$0 menyarankan konsep penurunan
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
20/30
permeabilitas dengan mengurangi nilai koefisien konsolidasi. Hansbo 1/+/0 menambahkan
penjelasan lebih lanjut smear ,one dengan permeabilitas yang berkurang disekitar drain
dikelilingi oleh tanah yang tak terganggu.
"erdasarkan permeabilitas yang berkurang di smear ,one, 7amiolko)ski et al. 1/#0
mengajukan bah)a diamter dari dmear *one ds0 dan diamter dari lubang akibat mandrel
adalah:
ds !,% s2d #0 . dm
dm adalah diameter dari lingkaran yang disebabkan oleh mandreal. Dari persamaan
diatas, noue et al. 1//10 memperkenalkan # *ona hipotesis berdasarkan, plastic smear ,one
yang dekat dengan drain dimana tanah terbentuk ulang secar drastis selama pemasangan
drain, plastic *one dimana permeabilitas berkurang secara sedang, dan outer undisturbed *one
dimana tanah tidak terpengaruh oleh pemasnagna drain.
"erdasarkan eksperimen, Jndraratna dan 6edana 1//0 mengajukan bah)a diameter
dari smear ,one paling tidak sekitar # s2d $ kali lebih besar dari diameter lubang akibat
mandrel. Hubungan ini di coba dengan menggunakan consolidometer besar yang didesain
khusus.
(ambar !.1+ Skematik dari peralatan percobaan yang menunjukkan central drain dan area
smear
Jndraratna dan 6edana, 1//
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
21/30
(ambar di ba)ah ini menunjukkan ariasi dari rasio permeabilitas arah hori*ontal
dengan ertikal, dan kadar air sepanjang jarak radial dari central drain pada perlengkapan
konsolidasi skala besar Jndratna dan 6edana 1//I Sathanthan dan Jndraratna !'I Aalker
dan Jndraratna !'0. 6adius dari smear ,one sekitar !.% kali dari radius ekialen mandrel.
5ermeabilitas arah lateral pada area smear ,one0 adalah '13 s2d /!3 dari nilai pada
daerah luar yang tidak terganggu, dimana mirip dengan rekomendasi dari Hansbo 1/+0 dan
"ergado et al 1//10. Hanya saja Sathananthan et al. !0 menggunakan cavity expansion
t*eory=ET0, mengikuti Cam Clay model , untuk menganalisa jarak dari smear ,one akibat
mandrel yang menusuk tanah. 5rediksi mereka di periksa dengan test lab. skala besar dimana
jarak dari smear ,one ini dihitung berdasarkan respon dari tegangan air pori berlebih saat
mandrel menusuk tanah, perubahan permeabilitas arah lateral, dan penurunan aliran air
menuju drain.
(ambar !.1 5enentuan Smear 1one menggunakan rasio permeabilitas dan kadar air
Sathananthan dan Jndraratna, !'
2. /e#o'e E%emen &na
&etode elemen hingga #inite element met*od 0 adalah suatu metode perhitungan
berdasarkan konsep diskretisasi, yaitu membagi sebuah elemen kontinyu menjadi elemen-
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
22/30
elemen yang lebih kecil. Dengan cara seperti ini, sebuah sistem yang mempunyai derajat
kebebasan yang tidak terhingga dapat didekatkan dengan sejumlah elemen yang mempunyai
derajat kebebasan tertentu. 7adi dapat dikatakan metode elemen hingga ini adalah suatu
analisa pendekatan. ;ntuk mendapatkan hasil yang cukup akurat, maka elemen kontinyu
harus dibagi menjadi elemen-elemen hingga yang kecil sehingga setiap elemen bias bekerja
secara simultan. &etode ini dapat digunakan untuk mengetahui deformasi ataupun tegangan
yang terjadi pada suatu elemen yang disebabkan oleh distribusi beban atau gaya.
2. /o'e% Tanah Lunak 3 Soft Soil Model 4
Tanah lunak adalah tanah yang terkonsolidasi normal, atau yang sedang mengalami
konsolidasi akibat beratnya sendiri. 4ilai kekakuan oedometer Eoed tanah lunak yang
diturunkan dari garis singgung kura tegangan regangan uji oedometer pada tegangan
referensi sebesar 1k5a pada umumnya berkisar antara 1k5a-$k5a.
&odel tanah lunak dapat memodelkan hal-hal sbb:
1. ekakuan yang berubah bersama dengan tegangan Stress Dependent Sti##ness0
!. &embedakan pembebanan primer primary loadin% 0 terhadap unloadin% reloadin%
#. &engingat tegangan pra-konsolidasi
$. riteria keruntuhan sesuai teori &ohr =oulomb.
Dalam model tanah lunak, digunakna hubungan logaritmik antara regangan olume, L
dengan tegangan efektif rata-rata, p9 yang diformulasikan sbb:
1 5a
8*’
L*
1Eoed
&odulus kekakuan
oedometer
oedometer stiffness0
(ambar !.1/ ura tegangan regangan uji oedometer
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
23/30
p9 mean e##ective stress 0
(ambar !.! Cirgin =ompression ine
(ou), !1!
5ada saat unloadin% dan reloadin% secara isotropik, tanah menempuh jalur ri)ayat
tegangan yang berbeda, sebagaimana terlihat pada gambar di ba)ah ini dan diformulasikan
sebagai berikut:
MN modi#ied sellin% index
(ambar !.!1 ondisi unloadin% reloadin%
Cirgin =ompression
ine
7alur ;nloading
6eloading
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
24/30
(ou), !1!
Saat unloading-reloading tanah diasumsikan berperilaku elastik dan mengikuti hukum
Hooke.
Selama proses unloading reloading, tegangan pra-konsolidasitegangan terbesar atau
tegangan maksimum yang pernah dialami0 selalu konstan. Dalam pembebanan di garis Vir%in
Compression 2ine primary loadin% 0, tegangan maksimum selalu meningkat, menyebabkan
terjadinya deformasi olumetrik plastik yang irreversi$le.
Dalam kondisi seperti uji tria*ial, dimana , fungsi leleh didefinisikan sebagai
berikut:
Dimana adalah fungsi dari kondisi tegangan rata-rata p9 dan tegangan deviatoric K
sebagai berikut
5 p adalah tegangan prakonsolidasi yang merupakan fungsi dari regangan plastis sebagai
berikut:
Dimana adalah angka a)al tegangan pra-konsolidasi initial preconsolidation
pressure0.
&odel tanah lunak menggunakan beberapa parameter sebagai berikut:
ON modi#ied compression index
MN modi#ied sellin% index
c kohesi
P sudut geser dalam tanah
Q sudut dilatansi
Di samping parameter tersebut, juga digunakan parameter yang sudah dimasukkan
dalam program 5
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
25/30
oefisien tanah dalam keadaan diam untuk tanah 4c
& parameter dari
5arameter compression dan sellin% index didapat dari uji triaial atau uji oedometer
yang mencakup uji tkan dan uji unloadin% isotropik. 5arameter ini didapat dengan memplot
regangan olumetrik s logaritma natural dari tegangan efektif rata-rata, ln p9. MN dan ON ini
juga bisa diperoleh dari cs dan cc. dimana.
Dalam model tanah lunak, bila dilakukan undrained analysis dalam 5
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
26/30
2.) PLA5IS 2
5
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
27/30
sumber
Elemen tanah dalam program 5leh sebab itu analisa
elemen hingga dalam program 5
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
28/30
bekerja pada bidang batas yang membentuk busur lingkaran sebesar 1 radian yang saling
berhadapan.
2.10 Ana%&$a Un'ra&ne'
Dalam memodelkan elemen tanah di program elemen hingga terutama 5leh sebab itu air masih tetap dapat bergerak
masuk atau keluar dari tanah. Secara sederhana kondisi drained dan undrained dapatdijelaskan sebagai berikut :
1. ondisi drained
- Tanah ber-permeabilitas tinggi
- "eban luar bekerja dalam )aktu relatif lambat
- 5erilaku jangka pendek tanah tidak kritis
- 5erilaku jangka panjang kritis
!. ondisi undrained
- Tanah ber-permeabilitas rendah
- "eban luar bekerja dalam )aktu relatif cepat
- 5erilaku jangka pendek tanah kritis
- 5erilaku jangka panjang tidak kritis
;ntuk mengetahui kapan kondisi drained dan undrained harus dianalisa, dapat
dilakukan sebagai berikut Cermeer U &eir, 1//0:
T V .1 ; #%30, maka kondisi undrained
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
29/30
T W .$ ; +30, maka kondisi drained
dimana :
k 5ermeabilitas tanah
Eoed &odulus oedometer
X) "erat isi tanah
D 5anjang jarak aliran air pori
t Aaktu konstruksi
T !ime #actor
Secara umum analisa undrained dilakukan dalam parameter tegangan total, sehingga
parameter kuat geser yang digunakan adalah sebagai berikut :
- uat geser undrained = =u Su, P 0
- ekakuan ;ndrained E Eu, Yu .% 0
4amun dalam analisa pada program elemen hingga terutama 5
8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001
30/30
5erhitungan dengan analisa ;ndrained " dilakukan dalam analisa tegangan efektif,
dimana digunakan parameter kekakuan efektif dan parameter kuat geser undrained . 5ada
analisa ini dapat dihasilkan nilai tegangan air pori yang terjadi. 4amun hasil yang
diberikan sangat tidak akurat sehingga pada umumnya tidak dapat digunakan. Sedangkan
untuk kuat geser undrained =u Su0 merupakan parameter input . Sehingga analisa ini
tidak akan memberikan kesalahan perhitungan dalam kestabilan undrained . "erikut
adalah detail parameter yang digunakan dalam ;ndrained " :
- 7enis