evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

11
TUGAS ANALISIS GEOTEKNIK TERAPAN EVALUASI SIFAT DINAMIS DAN POTENSI LIKUIFAKSI PADA TANAH BERPASIR Nama : 1. Neneng Winarsih (16309850) 2. Yogi Oktopianto (16309875) 3. Yurista Vipriyanti (16309876) Trimester : 10 Dosen : Dr. Sri Wulandari

Upload: yogi-oktopianto

Post on 30-Jun-2015

2.690 views

Category:

Education


4 download

DESCRIPTION

EVALUASI SIFAT DINAMIS DAN POTENSI LIKUIFAKSI PADA TANAH BERPASIR

TRANSCRIPT

Page 1: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

TUGAS ANALISIS GEOTEKNIK TERAPAN

EVALUASI SIFAT DINAMIS DAN POTENSI LIKUIFAKSI PADA TANAH

BERPASIR

Nama : 1. Neneng Winarsih (16309850)

2. Yogi Oktopianto (16309875)

3. Yurista Vipriyanti (16309876)

Trimester : 10

Dosen : Dr. Sri Wulandari

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS GUNADARMA

2012

Page 2: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

Evaluasi Sifat Dinamis dan Potensi Likuifaksi Pada Tanah Berpasir

N. P. Honkanadavar

Scientist “C”, Central Soil and Materials Research Station, New Delhi-110016,

E-mail: [email protected]

S. L. Gupta

Scientist “E” I/c, Central Soil & Materials Research Station, New Delhi-110016, India.

E-mail: [email protected]

Ramakant

Supervisor (Engg.), Central Soil & Materials Research Station, New Delhi-110016, India.

ABSTRAK

Permasalahan pada geoteknik melibatkan beban dinamis pada tanah dan interaksi

sistem struktur dengan tanah. Penentuan sifat dinamis dari tanah yaitu melalui modulus geser

(Gmax) dan rasio redaman (D). Penyebab paling umum dari kegagalan tanah akibat Gempa

bumi adalah fenomena likuifaksi yang menyebabkan kerusakan parah.

Sampel tanah asli (Undisturbed) diambil dari tanah berpasir di dasar Bendungan

Shahpurkandi, Punjab dan kemudian dilakukan penelitian tentang ukuran butir, faktor

kepadatan, kepadatan relatif, kuat getar, kuat geser di laboratorium serta batas cair, batas

plastis dan indeks plastisitas juga ditentukan.

Berat kering dan berat basah bahan bervariasi 1,5-1,68 gm / cc dan 8,7 - 14,4 persen

masing-masing. Kepadatan relatif bahan bervariasi yaitu 50,6-79,5 persen. Dari hasil

pengujian, teramati bahwa rasio redaman bervariasi 1,14-2,8% dan Modulus geser bervariasi

770-2000 kg/cm2 untuk tekanan keliling mulai dari 1 sampai 4 kg/cm2.

Tingginya nilai Modulus geser menunjukkan bahwa pasir padat. Dari hasil tes, juga

mengamati bahwa peningkatan rasio redaman dan Modulus geser berkurang dengan

peningkatan amplitudo regangan geser.

Dari studi potensi likuifaksi, teramati bahwa lapisan tanah berpasir cukup padat dan

tidak rentan terhadap likuifaksi.

Kata kunci : Modulus geser, potensi likuifaksi, rasio redaman, kekuatan siklik

PENDAHULUAN

Analisis dinamis untuk mengevaluasi respon dari struktur seperti yang dihasilkan oleh

gempa bumi, peledakan, beban angin atau getaran mesin berkembang pesat dalam praktek

teknik sipil.

Page 3: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

Perkembangan terbaru dalam analisis numerik untuk non-linear respon dinamis

menjadi alasan, karena gerakan gempa kuat telah meningkatkan permintaan untuk sifat

dinamik tanah sesuai dengan tingkat regangan kecil maupun besar (Filiatrault, 1997)

Sifat mekanis terkait dengan pembebanan dinamis adalah kecepatan gelombang geser

(Vs), modulus geser (G), rasio redaman (D) dan rasio Poisson (υ).

PEMBAHASAN

Material yang Digunakan

Bahan untuk melakukan penyelidikan laboratorium dan untuk mengevaluasi sifat

dinamis dari tanah berpasir diambil di abutment kiri pondasi Bendungan Shahpurkandi,

Punjab.

Tes analisis ukuran butir dilakukan untuk semua sampel yang diambil. Pengujian

dilakukan dengan menggunakan saringan untuk menentukan pasir kasar, kerikil, pasir halus

dan menengah dan analisis pipet untuk tanah liat (clay) dan lumpur (silt) Sesui Biro Standar

India (BIS) kode (IS: 2720 (Part-IV)) .

Gambar 1 Kurva distribusi ukuran butiran tanah berpasir dari Proyek Bendungan

Shahpurkandi, Punjab

Pengujian

Uji Batas Atterberg

Angka Atterberg adalah batas-batas konsistensi tanah yang dinyatakan dengan angka

kadar air. Sedangkan Indeks Plastisitas (IP) merupakan selisih kadar pada batas cair dan

kadar air pada batas susut.

Page 4: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

Pada jurnal ini, peneliti melakukan uji batas atterberg pada tanah kepasiran yang

melewati saringan 426 mikron. Batas cair dilakukan dengan menggunakan alat uji

Casagrande seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 2 Alat Uji Casagrande

Batas plastis menggunakan menggulung bahan uji hingga 3 mm. Dan kadar air

ditentukan ketika tanah uji mulai retak-retak. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah

batas cair bervariasi 26,1% - 31,1%, batas plastis dimulai dari 19,3% - 22,9% dengan nilai IP

dari 4,1 – 10,8.

In-Situ Density Dan Uji Kadar Air

Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan kepadatan lapisan tanah atas atau

perkerasan yang telah dipadatkan dengan cara pengukuran volume secara langsung.

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan oleh si peneliti, diperoleh , nilai in-situ density

sebesar 1,67 – 1,87 gm/cc dan moisture content sebesar 8,7 – 14,2 %.

Kepadatan Relatif

Kepadatan relatif menunjukkan tingkat kepadatan pada tanah. Semakin besar nilai

kepadatan relatif tanah, maka semakin kecil kemungkinan terjadinya likuifaksi pada tanah

yang bersangkutan.

Pada Uji kepadatan relatif tanah, semua contoh tanah dilakukan di laboratorium. Hasil

pengujian diperoleh nilai kepadatan maksimumum bervariasi mulai dari 1,66 gm/cc hingga

1,73 gm/cc. Dengan menggunakan kepadatan maksimum dan minimum, maka kepadatan

relatif nya ditentukan dengan nilai variasi 50 – 73 %

Page 5: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

Uji Kolom Resonansi

Tes laboratorim yang digunakan untuk menentukan modulus geser elastis & sifat

redaman tanah. Properti dinamik tanah kepasiran seperti modulus geser dan sifat redaman

merupakan parameter penting yang diperlukan untuk analisis dinamis. Untuk mengevaluasi

sifat ini, uji kolom resonansi dilakukan pada ukuran sampel D 38mm & tinggi 76mm dengan

menggunakan perangkat berikut ini.

Bahan percobaan dengan 3 variasi tekanan 1 kg/cm2 , 2 kg/cm2 dan 4 kg/cm2 dengan

hasil nilai Modulus geser dari 770 – 2000 kg/cm2 dan nilai rasio redaman dari 1,18 – 2,8 % .

Grafik perbandingan modulus geser dan rasio redaman dengan shearing strain amplitude

dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 3 Shear Modulus vs Shearing Strain Amplitude

Gambar 4 Damping Ratio vs Shearing Strain Amplitude

Page 6: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

Cyclic Simple Shear Tests

Satu siklik adalah gerakan dari titik awal, ke kanan, kemudian berlawanan arah ke kiri

dan diakhiri gerakan berlawanan arah ke kanan, kembali ke titik awal. Tujuan dari uji ini

adalah membandingkan tegangan geser siklik yang terjadi di lapangan akibat gempa (t av)

terhadap tegangan geser yang diperlukan untuk terjadinya likuifaksi sebagai tegangan geser

lawan. Uji siklik dengan bahan percobaan tanah jenuh diameter 75 mm dan tinggi 20 mm.

Tiap percobaan diuji dengan amplitudo tegangan geser siklik yang berbeda.

Evaluasi Potensi Likuifaksi

Potensi liquifaksi ditentukan dari :

- Sifat tanah

- Karakteristik gempa

Metode Simplifikasi Seed & Idrish (1982) dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan :

t max = tegangan geser maksimum tanah

ɣ = berat jenis tanah

h = kedalaman tanah

g = percepatan gravitasi

a max = percepatan permukaan tanah maksimum

Tegangan geser siklik rata-rata akibat gempa, di tetapkan dengan persamaan berikut:

rd = faktor reduksi tegangan.

Jumlah cycle tegangan geser siklik tergantung pada durasi dari goncangan tanah

permukaan dan besarnya gempa.

Hubungan antara besarnya gempa dan percepatan serta jarak pusat gempa:

a. Besarnya gempa 6,5 SR , percepatan = 0,16 g, jarak pusat gempa 30 km

b. Besarnya gempa 8 SR, percepatan = 0.2 g, jarak pusat gempa 70 km

( t max)=(γ . h /g )∗a max

σ av = 0,65 (γ . h/g )*a max . rd

Page 7: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

Kekuatan siklik pada tanah pasir di berbagai kedalaman, ditentukan di laboratorium

menggunakan uji geser siklik (CSMRS,1992).

Nilai cycle yang signifikan pada besarnya gempa 6,5 SR adalah 8, dan untuk

magnitude 8 SR adalah 20 (Seed & Idrish, 1982). Rasio tegangan siklik yang sesuai untuk 8

dan 20 adalah 0,24 dan 0,2 yang dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 5 Rasio Tegangan Siklik Vs Jumlah cycle

Tegangan geser siklik pada kedalaman 8.5, 16.5, 19 dan 20 m (sample kedalaman)

yang ditentukan menggunakan rasio tegangan 0,24 dan 0,20 yang sesuai dengan magnitude

6,5 SR dan 8 SR.. Tegangan geser ini merupakan tegangan geser siklik yang dibutuhkan

untuk menyebabkan terjadinya liquifaksi yang mewakili kekuatan siklik pada tanah berpasir.

Dari hasil pengamatan ini bahwa kekuatan siklik yang menyebabkan terjadinya

likuifaksi lebih besar dari tegangan geser siklik yang disebabkan gempa yang besarnya 6,5

dan 8 SR. Oleh karena itu, hasil dari penelitian ini telah menunjukkan bahwa tanah berpasir

padat tidak rentan terhadap liquifaksi.

KESIMPULAN

1. Studi laboratorium telah di lakukan menggunakan sample tanah berpasir dari dasar

bendungan shahpurkandi untuk menentukan sifat dinamis dan kekuatan siklik.

2. Metode simplifikasi telah digunakan untuk mengevaluasi potensi liquifaksi pada lensa

pasir.

3. Hal ini menunjukkan bahwa tegangan geser siklik yang menyebabkan terjadinya

likuifaksi lebih besar dari tegangan geser siklik yang disebabkan gempa

Page 8: Evaluasi sifat dinamis dan potensi likuifaksi pada tanah berpasir

4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanah berpasir padat tidak rentan terhadap

liquifaksi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Bolton Seed, H. and Idrish, I.M. (1982). Ground Motions and Soil Liquefaction during

Earthquakes.

2. Bureau of Indian Standards, IS: 2720 (Part-IV) “Methods of test for soil”

3. CSMRS, (1992). Report on Liquefaction Potential of sand lenses in Shahpurkandi dam

Foundation, Punjab.

4. Filiatrault, A. (1997). Elements of Earthquake Engineering and Structural Dynamics.

5. Sitaram, T.G., and Anbazhagan, P. (2010). Evaluation of Low Strain Dynamic Properties

using Geophysical Method: A case Study.