document14
TRANSCRIPT
5/11/2018 14 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 1/6
FORUM TEKNIK JILIDll, NO.1, JANUARl 1998 151
PENURUNAN TIMBUNAN TANAH BERTULANG YANG
DmANGUN DI Al-AS TANAH LUNAK . J
Hary Cbristady Hardiyatmu'
ABSTRACT
The study of settlement oj reinforced soil embankment was carried out
on a fully instrumented welded wire reinforcedembankment constructed on
the soft clay foundation. The settlements of subsoil were monitored during-and after the construction. An excessive differential settlement caused the
wall rotates about the base at a vertical face reinforced side. Settlement
predictions were .analtsed by using one dimensional Terzaghi (J947). three
dimensional Skempton and Bjerrum (J9.57). Asaoka (1978) and Poulos and
Davis (J968) methods. It was found that the predicted settlement was higher
than that observed for one dimensional Terzaghi method.
LPENDAHULUAN
Tanah bertulang merupakan teknik perbaikan tanah yang saat ini telah banyak
dipakai untuk memperkuat timbunan . yang mungkin di.iatasnya akan dibangun
konstruksi bangunan seperti bangunan-bangunan jalan. gedung, pangkal jembatan dan
lain-lainnya. .
Untuk mempelajari perilaku timbunan bertulang yang dibangun di atas tanah
lunak Bangkok Clay, di kampus Asian Institute of Technology dibangun timbunan
yang diperkuat tulangan kawat baja yang dilengkapi dengan alat-alat untukmonitoring. Tinggi timbunan dibuat sedemikian rupa sehingga menghasilkan tekanan
berlebihan pada tanah di bawahnya. Paper ini menyajikan hasil pengamatan
penurunan .timbunan eksperimen tersebut. Analisis penurunan dilakukan dengan
menggunakan berbagai metoda yang diusulkan oleh beberapa peneliti dengan
memperhatikan pengaruh subsidence pada lokasi penyeIidikan.
2. METODA PENELITIAN
Penelitian dilakukan pada timbunan tanah bertulang yang dibangun di atas tanah
lunak (lempung Bangkok). Pada beberapatempat pada tubuh timbunan dipasang alat-
alat untuk pengukuran pemmmandan tekananairpori. Pengamatan penurunan
dilakukan selama dan sesudah pelaksanaan pembuatan timbunan. Hasil pengamatan
dibandingkan dengan hasil hitungan yang didasarkan pada teori-teori konsolidasi satu
dimensi dan tiga dimensi. .
5/11/2018 14 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 2/6
152 FORUM TEKNIK JILID 22,NO. 1,'JANUARI 1998
2.1. 'Deskripsi Timbunan dan Tanab Fondasi
Timbunan yang d iperkuat dengan tulangan berbentuk trapesium dengan salah
satu sisinya vertikal, sedang sisi yang lain miring 450
(Gambar 1). Pengukuran
penurunan di1akukan dengan memasang plat penurunan (settlement plate) pada
kedalaman 3 m dan 6 m. Tekanan ai r pori didalam tanah te rtekan d imonitor dengan
menggunakan piezometer hidrolik dan pneumatic pressure transduser. Denah lokasi
t it ik-t it ik ins trumentasi di lapangan secara 1engkap diper lihatkan dalam Gambar 2.
Tanah fondasi t erdi ri dari l api san tipis lempung lapuk (weathered clay) setebal
1.5 - 2m pada bagian atas. Di bawahnya bcrupa lempung 1unak berwarna abu-abu
kehi taman yang semak in ke dalam semakin kaku dan sedikit bercampur dengan pasir.
Lapisan lempung lunak ini terdapat sampai pada kedalaman 8,5 m. Muka air tanah
terletakpada kedalaman 1,0 - 1,5 m di bawah permukaan. Hasi1 pengujian tanah di
1aborator ium dan di 1apangan untuk s ifat-s ifat f isik dan mekanis diper lihatkan dalam
Tabell.
Tabel l . Hasil pengujian tanah dilaboratorium dan di lapangan
Keda- Su Triak-sial Su vanet (t/m') WN eo C, C, C. G, PL LL
(Uti) shearaman (m)
(1Jm~) (Vm2)
3 1,50 ' 85 2,55 1,45 0,14 I,O~ 2,67 52 100 1.74 1,81
4 1.52 83 2.57 L53 0.17 0.8(, 2.69 45 99 1.78 1.85
6.50 L53 80 2,04 1.03 0,25 1.31 2.67 30 101 2.50 2.60
2.2. Prediksi Penurunan
Penurunan total (S) fondasi pada tanah lempung jenuh ada lah jumlah dari penu-runan segera, penurunan konsolidasi primer dan penurunan sekunder dan dapat
dinyatakan dalam persamaan:
(1)
dengan S i = penurunan segera, S, = penurunan konsolidasi primer. S s = penurunan
sekunder
Menurut Davis dan Poulos (1968), penurunan segera dapat dihitung dengan men-
jumlahkan penurunan pada tiap-tiap Iapisan tertekan:
(2)
dengan ax, ay dan az ada lah kenaikan tegangan pada t iap lapisan , E, = modulus
FORUM TEKNIK JILID 22, NO.l,JANUARI 1998 15 3
Untuk penurunan segerapada tanah lcmpung jenuh Janbu et a1. (1956) juga
menyarankan persamaan sebagai berikut:
qB
S, = J .. L l J .. L 2 - - ,untuk J . . L = 0,5
E u
(3)
dengan q = tekanan fondasi neto, B = lebar fondasi dan J . . L l dan u, merupakan
koefisien-koefisien yang diperoleh dengan menggunakan Gambar 3.
Bi1ategangan geser yang terjadi pada suatu titik di dalam massa tanah relatif
tinggi d ibandingkan dengan kuat geser se lama pembebanan undrained, maka akan
ter jadi 1uluh lokal . Pengaruh 1uluh lokal ini semakin nyata bila tegangan yang beker ja
meleb ihi 20% dati t egangan dukung maksimum untuk tanah-tanah normallyconsolidated dan 60% untuk lempung overconsolidated (D'Appolonia et al. , 1971) .
Penurunan segera atau penurunan elastis dengan memperhitungkan luluh lokal
diestimasi dengan menggunakan persamaaan:
Pie
Si=---
SR
(4)
dengan SR ada1ah rasio penurunan yang merupakan fungsi dari rasio tegangan geser
awal. f (init ial shear stress ratio), ras io tegangan yang beker ja(q/qul ') dan geometr i
masalahnya. Prosedur untuk menghitung SR disaj ikan dalam Gambar . o J .
Tavenas (1979) menyarankan untuk :memperhitungkan besarnya. . penurunan
konsolidasi pada overconsolidated range selama periode pelaksanaan. Penurunan
konsolidasi selama pelaksanaan (Sec) diestimasi menurut persamaan:
C, a'vo + o',
Scc=-- Hlog (5)cr'vo
dengan C, = indeks pemampatan kembal i. H = teballapisan mudah mampat. a'vo =
tegangan ver tikal di tempat, o ', = tambahan tekanan akibat pembebanan dan a\max=
tekanan prakonsolidasi(preconsolidation pressure)
Penurunan konsolidasi j angka panjang dapat diest imasi dengan menggunakan
persamaan konsolidasisatu dimensi Terzaghi (1943):
'"Ce a'\,o+ a';,
Soed= H log (6)
1 + e o Ov(max)
5/11/2018 14 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 3/6
15 4 FORUM TEKNIK JILID 22, NO.1, JANUARI 1998
dengan Sooo= penurunan konsolidasi dari uji konsolidometer, H = teballapisan mudah
mampat, cr'vo = tekanan overburden efektif, c', = kenaikan tegangan akibat beban dan
m, = koefisien perubahan volume
Bila selarna pembebanan lapisan lempung mengalami deformasi lateral,
Skempton dan Bjerrum (1957) menyarankan koreksi penurunan konsolidasi yang
dihitung berdasarkan pengujian laboratorium dengan menggunakan persamaan:
(7)
dengan ~ = faktorkoreksi yang merupakan fungsi dari koefisien tekanan pori A dan
geometri tanah ter tekan. Hasil penelit ian Balasubramaniam et a1. (1985) pada lempung
Bangkok, untuk lempung normally consolidated ~ = 1 dan berkurang dengan
kenaikan OCR. Untuk OCR ~ 3, ~ = 0,4.
Prediksi besarnya konsolidasi total dan kecepatan penurunannya yang didasarkan
dari data penurunan tanah si lapangan diusulkan oleh Asaoka (1978). Penurunan
konsolidasi total diberikan oleh persamaan:
~o
Sr=---- (8)
dengan ~ o = perpotongan gari s pendekatan pada Gambar 5, ~l = kemiringan garis
pendekatan dan Sf= penurunan total .
Koefisien konsolidasi C, diberikan oleh persamaan:
In ~l
C, = - (1/6) H2 -- , untuk drainase dobel
dt
(9a)
In ~l
C, = - (5/12)H 2-- , untuk dr~nase tunggal
dt
(9b)
dengan H = panjang lin tasan dra inase, dt = in terval waktu dan ~1 = kemiringan gar is
pendekatan. Ketepatan dati metoda in i te rutama bergantung pada inte rva l waktu dt .
Semakin lama dt, hitungan semakin mendekati tepat . Teori ini menganggap bahwa ~l
tak bergantung pada besarnya beban. Titik perpotongan antara garis pendekatan
dengan gar is 450
menunjukkan titik terjadinya konsolidasi total.
4 . ANALISIS BASIL DAN PEMBAHASAN
Anal isis penurunan didasarkan pada penurunan pla t S5 yang terletak di tengah-
FoRuM TEKNIK JILID 22, NO.1. JANUARI i998 15 5
Penurunan segera dihitung dengan menggunakan persamaan (2) dan grafik Janbu
serta persamaan (3) dengan memperhitungkan local yielding tanah, Dalam hitungan
dianggapbahwa penurunan segera ter jadi sesudah: selesai pembangunan timbunan.
Hi tungan SR di lakukan menurut p rosedurD'Appolonia et a l. (1971). Hasil hitungan
penurunan segera dari beberapa metoda diper libatkan dalam Tabel 2. Ter lihat bahwa
penurunan segera yang diperoleh dar i metoda-metoda yang digunakan r el at if c u ku p
mendekati dengan basil pengamatan penurunan di lapangan. Namun, terdapat
kecenderungan basil hitungan lebih besar daripada hasil pengamatan. Hal jni .disebab-
kan oleh sulitnya memperoleh contoh tanah undisturbed yang diuji dalam alat
triaksial . Akibatnya modulus elast is undrained(E.,) yang dipaka i dalain hi tungan
kurang mewakili kondisi lapangan yang sebenarnya.
Tabel 2. Hasil hitungan penurunan-segera
Metoda Penurunan segera, S, (em)
Davis da n Poulos (1968) dikombinasikan dcngan 57
D'Appolonia et al. (1971)
Janbu et al. (1956) dikombinasikan dcngan 58
D'Appolonia et al. (1971)
Pengamatan di lapangan 53
Hitungan penurunan konsolidasi dilakukan dengan rnembagi lapisan tanah
menjadi empat lapis .Dntuk memperhatikan pengaruh tiga dimensi , maka penurunan
satu dimensi dar i uji oedometer (Sooo)dikalikan dengan faktor koreksi Skempton dan
Bjerrum (B),
Untuk menghitungkecepatan konsolidasi , dianggap bahwa lapisan tanah terkon-
solidasi mempunyai satu ketebalan dan aliran drainasehanya keatas. Koefisienkonso-
lidasi (Cv) diperoleh dar i metoda Asaoka. Hasil hitungan penurunan konsolidasi dar i
waktu ke waktu yang dihitung dar i beberapa metoda diper lihatkan dalam Gambar 6.
Terl iha t bahwa penurunan konsolidasi te rhitung umumnya memberikan hasil
yang relatif lebih besar. Hal ini dapat disebabkan oleh sulitnya. mengestimasi koefisien
konsolidasi (Cv) dan teballapisan lempung tertekan.
Penurunan total dianalisis dengan metoda Asaoka dan. dengan metoda
penjumlahan penurunan seperti dalain pcrsamaan (1). Dengan memperhatikan
pengaruh subsidence di lokasi sebesa r 4 -5 em per tahun, penurunan total untuk 100%
konsolidasi diperlihatkan dalam Tabel 3. Terlihat bahwa penurunan total yang
didasarkan pada persamaan Terzaghi un tuk konsolidasi satu dimensi memberikan
nilai yang lebih besa r dari yang la in. Sedang hitungan dari metoda-metoda la in, yang
memperhitungkan pengaruh tiga dimensi memberikan nilai yang relat if t idak berbeda
j auh . Hasi l in i menunjukkan bahwadalam mengh itung penurunan konsol idasi pe rlu
memnerhatikan nenearuh deformasi lateral tanahakibat nembebanan tiaadiiuensi.
5/11/2018 14 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 4/6
15 6 FORUM TEKNIK JILID 22, NO. I, JANUARI 1998
Tabel 3. Hasil hitungan penurunan total
.Penurunan Pengaruh Penurunan
Metoda terhitung Subsidence total
(em) (em) (cm)
Davis dan Poulos (1968) 119 16 135
.Asaoka (1978) 116 16 132
Terzaghi (satu dimensi) 143 16 159
Skempton dan Bjerrum (1957) 120 16 136
Dari pengamatan di lapangan selama 228 hari sesudah pembangunan timbunan,
walaupun timbunan mengalami penurunan yang berlebihan (S = 90 em) dan miring
pada sisi vert ika lnya, konst ruksi tidak memberikan tanda-tanda akan menga lami
keruntuhan daya dukung ataupun akibat keruntuhan s tabili tas internal dar i t imbunan
bertu1ang. Dari hitungan stabilitas lereng dengan menggunakan metoda Bishop
disederhanakan diperoleh faktor aman yang lebih besar dari satu (SF = 1.1).
5. KESIMPULAN
1. Hitungan estimasi penurunan yang dilakukan dengari beberapa metoda
memberikan hasil yang relatif mendekati hasil pengamatan di lapangan, bila
memperhatikan pengaruh tiga dimensi. Has il hitungan konsolidasi satu dimensi
Terzaghi memberikan pemirunan yang lebih besa r akibat t idak memperhat ikan
deformasi latera l t anah. Oleh karena itu h itungan penurunan konsolidasi pe r1u
diberikan faktor koreksi.
2. Penurunan yang besar dan tidak seragam yang terjadi pada timbunan mengaki-
balkan t imbunan bero tasi te rhadap kaki depan pada 1ereng vertikal . namun dari
penurunan yang te1ah berlangsung selama 228 hari (ya itu S = 90 cm)konstruksi
t imbunan masih belum memberikan tanda-tanda akan ter jadinya keruntuhan daya
dukung.
6. DAFTARPUSTAKA
Asaoka , A., (1978) , Observational Procedure of Settlement Prediction, Soil and
Foundation, vol . 18, no.4, Dec. 1978, pp.87.
Balasubramaniam, A,S and Hwang, Z, M., (1985), Yielding of Weathered bangkok
Clay. Soil and Founda tion, pp.1 - 15.
D'Appolonia OJ. Poulos H.G and Ladd, c.e. , (1971), initial Settlement oJStructures
on Clay. J.Soil Mechanics. Foundatrion, Division, ASCE, pp. 1359-1377.
Hardiyatmo, H.C., (1988)1 Behaviour of Mechanically Stabilized Embankment on soft
Bangkok Clay,.Master of Engineering Thes is , Asian Ins tuitute of Technology.
FQRUM TEKNIK JILID 22, N O, 1. JANUARII998 IS7
Skempton A.W and Bjerrum, L, (1957). A contribution to Settlement Analysis oj
foundation on clay, Geotechnique . 7, pp. 168 - 178.
Tavenas, F., Miessens, C. and Bourges, F.; (1979). Lateral Displacements in Clay
Foundations underEmbankments, Canadian Geotechnical Journal , Vol. 16. pp.
532-550.
Terzaghi, K, (1943), Theoretical soil Mechanics, John Willey & Sons, New York,
USA.
5/11/2018 14 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 5/6
15 8 F()RUM TEKNlKJILID 12, N().l,JANUARI 1998
____________ ~ ~.J~
s ; IS,.
. S,• $ I ;..
~;, ;S:. ;;1S: •
StS:, : ; (·SS," .
. . . . . .. - . - '- . 1
. 1II
Gambar 1. Denah timbunan bertulang.
.-.--- !). SSm -----III
" "
rII I
I I
I .,~e II o .e
e-o II
"· II . 'II
"D
II Io . . . m
II I O.lt!) 1:\1, '"i
I II
II
1/'I1I i ; : . . " ' i11 i -4>
"
II·.W/"''If llo
~~
- -0.r..5 51.2,3 5... 5.6 57.8.90
~i
eI, .- ~ - -~
\Q 551,2.".6 557,8,9 SlO
1.. -'--
553,5
FORUM TEKNIKJlLlDi2. NQ.•• JJ\Nl)ARII998 159
'I'.',~ ..
. . . . ': .. SO
.. "20
1 9 :
: . : : : : 5
: " f . 4 L .
2
5qJc:rc
.:' •. Clr;l c
0'0< >1 < >2 05 ICCO5 1020 50100
HI S
'·00·9
0·8 ,
0-7 ;
0·6 ~--C10·2 <> S 510 X> s c :0 ICOO
DI S
Gambar 3. Grafik untuk hitunganpenurunansegera(Janbu et al. , 1956) .
• Io.r-~r-~~~r<~r-~
"i~o. --~..
"C~ o.6.1---11-~~-~"
i·c04--•• ~tII 0.21-.........-1--til 0. "IOLS
to. 0. 0..2 0.4 0. 0.1 Lo.
Appl i.d sIr •• IOU •4/4""
Gambar 4. Prosedur hitungan penurunan segera dengan memperlti tungkan local
vielding (D'A p p b l o r u a . ·1971).
5/11/2018 14 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/145571fd60497959916998f471 6/6
160 FORUM TEKNIK JlLID12. NO.1. JANUARI 1998
140
130
120
]]0
100
90
- 80::~ 70eQ, 60
S O
40
30
20
10
0
0
-10
-:to
-JO
~ -.00. .z
~ -~~
-10 J:
'".
:~
- ~ : 1-110
0
i
I
I
I
I
I
I
I
I P i
o 10 20 30 40 S O 60 70 80 90 100]]0 120 130 140
P (i-I) (em)
. .Gambar 5. Prediksi penurunan dengan metoda Asaoka (1978).
C C8S!'I'f!I)
.. CN£CN~
• AS AO < A (l97a)
& SIC2:WPI'OH.~" (ltS7)
" Qi.~. PO./~CS (It")
:0 100 120 1.00 110 110 :000
l1w£ (0..'1 '$)
Gambar 6. Perbandingan hasil prediksi dan pengamatan penurunan dari waktu ke