bab 3 metodologi 3.1. teknik pengumpulan datathesis.binus.ac.id/asli/bab3/2007-3-00390-sp bab...

51

Bab 3

METODOLOGI

3.1. Teknik Pengumpulan Data

Terdapat berbagai teknik untuk mengumpulkan data tanah seperti melalui

penyelidikan tanah di lapangan dan pengujian tanah di laboratorium. Untuk memperoleh

data dalam penelitian ini tidak dilakukan penyelidikan lapangan dan pengujian

laboratorium karena keterbatasan waktu. Oleh karena itu pengumpulan data dilakukan

dengan mengambil data-data yang umum ditemukan di Indonesia dan melakukan

korelasi beberapa parameter. Data-data yang digunakan dalam penelitian ini disarikan

dalam sub bab 4.1.

3.1.1. Penyelidikan Tanah di Lapangan

Penyelidikan tanah di lapangan yang umum dilakukan adalah uji sondir dan

pengeboran untuk mendapatkan contoh tanah yang disertai dengan pengujian SPT

(Standard Penetration Test)

Uji sondir atau Cone Penetration Test (CPT) adalah uji sederhana yang lebih

banyak digunakan pada tanah lempung lunak dan pasir halus sampai pasir setengah

kasar. Pengujian ini jarang diterapkan pada tanah berkerikil dan lempung kaku/keras

karena akan sulit ditembusi. Pengujian ini dilakukan dengan mendorong kerucut baku ke

dalam tanah dengan kecepatan 10 sampai 20 mm/detik. Nilai tahanan kerucut statis atau

tahanan konus (qc) yang diperoleh dari pengujian dapat dikorelasikan secara langsung

dengan kapasitas dukung tanah dan penurunan pada pondasi dangkal atau pondasi tiang.

52

Standard Penetration Test (SPT, dalam Bahasa Indonesia Uji Penetrasi Standar)

merupakan percobaan yang paling sering digunakan untuk menentukan kondisi-kondisi

lapangan. Pada pengujian ini sifat-sifat tanah ditentukan dari pengukuran kerapatan

relatif secara langsung di lapangan. SPT dilakukan dengan cara memukul suatu tabung

belah standar ke dalam lubang bor pada lapisan tanah yang akan diuji. SPT

menghasilkan nilai N-SPT yang diukur dari jumlah pukulan (Nmeasured). Untuk

menentukan kapasitas dukung izin dari hasil uji SPT diperlukan estimasi kasar nilai

lebar pondasi dari pondasi terbesar pada bangunan.

3.1.2. Pengujian Tanah di Laboratorium

Pengujian tanah di laboratorium umumnya dilakukan untuk memperoleh properti

tanah yang lebih akurat. Percobaan-percobaan standar yang sering dilakukan disarikan

dalam tabel 3.1.

Tabel 3.1. Pengujian Tanah Laboratorium Secara Umum

STANDARD PROCEDURE TEST NAME

ASTM (1) AASHTO (2) APPLICABILITY

Visual and Manual Description and

Identification of Soils D2488-00 - All Soils

Classification Classification of Soils according to

USCS (3) D2487-00 M145 All Soils

Particle-Size Analysis (with sieves) D422-63

(1998) T88 Granular Soils

Soil Fraction Finer Than No. 200

Sieve (75 μm) D140-00 T11

Fine-grained and

Granular

Materials

Boundary

Index

Parameters

Moisture Content D2216-98 T265 All Soils

53

Atterberg Limits D4318-00 T89, T90 Fine-grained

soils

Organic Contents D2974-00 T194 Fine-grained

soils

Specific Gravity of Soil Solids D854-00 T100 All Soils

Unconfined Compressive Strength

(UC) D2166-00 T208

Fine-grained

soils

Unconsolidated-Undrained Triaxial

Compression (UU)

D2850-95

(1999) T296

Fine-grained

soils

Consolidated-Undrained Triaxial

Compression (CU) D4767-95 T234

Fine-grained

soils

Strength

Direct Shear (Consolidated) D3080-98 T236 Sands and Fine-

grained soils

Hydraulic

Conductivity Permeability (Constant Head)

D2434-68

(2000) T215 Granular Soils

One-Dimensional Consolidation D2435-96 T216 Fine-grained

soils Compressibility

One-Dimensional Consolidation

(Controlled-Strain Loading)

D4186-89 e 1

(1998) -

Fine-grained

soils

Frost Heave and Thaw Weakening

Susceptibility

D5918-96

(2001) - Silts

Collapse Potential D5333-92

(1996) - Loess, silt Other

Swelling Potential D4546-96 T258 Fine-grained

soils

(Sumber : Lazarte, 2003)

Catatan : (1) Standar ASTM tersendiri dapat ditemukan dalam ASTM (2002)

(2) Standar AASTHO tersendiri dapat ditemukan dalam AASTHO (1992)

(3) USCS (Unified Soil Classification System)

54

3.1.3. Korelasi Antar Parameter

Seringkali parameter tanah yang diinginkan tidak dapat diperoleh secara

langsung dari hasil penyelidikan tanah lapangan dan pengujian laboratorium. Oleh

karena itu diperlukan suatu korelasi empiris terhadap parameter tanah lain atau hasil

penyelidikan tanah lapangan.

Berikut adalah beberapa korelasi empiris yang dapat digunakan untuk

memperoleh data sekunder dalam penulisan laporan penelitian ini.

- Korelasi antara parameter kekakuan (E) dengan parameter kuat geser tanah.

Ada beberapa korelasi empiris yang disarankan oleh para ahli, antara lain:

• Untuk lempung terkonsolidasi secara normal (NC Clay)

Menurut Termaat, Vermeer dan Vergeer (1985), nilai Eu50 bervariasi antara

1500cu – 150cu atau dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

%1500050

IPc

E uu ≈ (3.1)

Gambar 3.1. Korelasi antara Parameter cu, IP, dan E

(Sumber : Termaat, Vermeer & Vergeer, 1985)

55

• Untuk lempung terkonsolidasi berlebih (OC Clay)

Menurut Duncan dan Buchignani (1976), hubungan antara Eu dan cu

tergantung dari nilai indeks plastisitas tanah; Untuk nilai Over Consolidated

Ratio (OCR) lebih kecil dari dua berlaku:

* IP = 30% → Eu/cu = 600

* IP = 50% → Eu/cu = 300

Gambar 3.2. Korelasi antara Parameter cu dan E

(Sumber : Duncan dan Buchignani, 1976)

• Berdasarkan hasil uji triaksial

strainfailurec

E uu

250 = (3.2)

56

Gambar 3.3. Penentuan Nilai E dari Hasil Percobaan Triaksial

(Sumber : Brinkgreeve & Vermeer, 1998)

- Korelasi antara poisson ratio (υ) dan Indeks Plastisitas (IP)

Menurut Wroth (1975) nilai dari poisson ratio untuk tanah yang

terkonsolidasi normal atau sedikit terkonsolidasi lebih dapat dicari dari grafik

berikut.

Gambar 3.4. Hubungan antara Indeks Plastisitas dan υ

(Sumber : Wroth, 1975)

57

Parameter-parameter tersebut di atas umumnya diperuntukkan kondisi undrained

sedangkan untuk memperoleh parameter yang sesuai untuk kondisi drained dapat

dilakukan uji coba laboratorium atau korelasi-korelasi empiris. Percobaan laboratorium

untuk mendapatkan parameter drained secara langsung membutuhkan waktu yang lama

dan biaya yang besar sehingga percobaan tersebut jarang dilakukan. Oleh karena itu,

untuk mendapatkan parameter drained dilakukan korelasi empiris berdasarkan

parameter undrained yang tersedia. Beberapa korelasi yang digunakan untuk

mendapatkan parameter yang akan digunakan dalam penulisan laporan penelitian ini

adalah sebagai berikut.

uEE ×= 6,0'

0'≈c

3.2. Metodologi Penelitian

Penelitian dimulai dengan mengolah data tanah dasar, data tanah pengganti, jenis

pembebanan pada tanah, besar beban kerja pada tanah, geotekstil yang digunakan dan

parameter-parameter terkait daya dukung pada tanah lempung dengan pembebanan

berupa pondasi dangkal. Dalam penelitian ini digunakan program Plaxis untuk

membantu perhitungan daya dukung ultimit. Output program Plaxis adalah berupa nilai

faktor keamanan. Cara mengkorelasinya dengan nilai daya dukung ultimit adalah dengan

mengalikan besar beban bekerja dengan nilai faktor keamanan tersebut.

Penelitian ini dilakukan dengan melakukan perhitungan daya dukung pondasi

dangkal baik secara manual maupun dengan bantuan program Plaxis untuk kondisi

sebagai berikut.

58

1. Pondasi menerus beton bertulang dengan lebar 2 meter dan tinggi 50 cm

diletakkan di atas permukaan tanah dasar dan di atas pondasi bekerja beban

terpusat sebesar 10 kN. Persamaan-persamaan yang akan digunakan dalam

penelitian ini antara lain:

- γγBNNpcNq qcu 5,00 ++=

- qq

SF u=

2. Kondisi seperti kondisi pertama dengan adanya pemasangan geotekstil

pada kedalaman tertentu yang disertai penggantian tanah dasar dengan

tanah pengganti.

Setelah diperoleh hasil dari perhitungan manual maupun dengan bantuan

program Plaxis kemudian dilakukan analisa lebih lanjut untuk melihat kontribusi dari

geotekstil terhadap kenaikan daya dukung yang disajikan berupa perubahan nilai faktor

keamanan daya dukung tanah.

59

MULAI

PENGOLAHANDATA

PERHITUNGANDAYA DUKUNG

ANALISA HASILPERHITUNGAN

SELESAI

IDENTIFIKASIMASALAH

PENGUMPULANDATA

PENYIMPULAN

OUTPUTDATA

KESIMPULAN

DATA TANAHDASAR, DATA

TANAHPENGGANTI, DATA

BEBAN, DATAGEOTEKSTIL,

Gambar 3.5. Bagan Alir Penelitian Secara Umum

60

Perhitungan menggunakan program Plaxis akan dijelaskan melalui langkah-

langkah berikut.

1. Untuk melakukan input data baru pada program Plaxis dapat dilakukan

dengan memilih option New Project pada menu Create/Open Project.

Gambar 3.6. Menu Create/Open Project

2. Langkah selanjutnya adalah menentukan General Setting antara lain nama

proyek, standar satuan ukuran yang digunakan, dimensi layar kerja dan

jarak antar grid untuk membuat gambar geometri. Setelah menentukan

setting tersebut, pilih OK.

61

(a)

(b)

Gambar 3.7. Menu General Settings

(a) Project (b) Dimensions

62

3. Setelah itu akan muncul sebuah layar kerja dengan geometri grid. Pada

bagian toolbar terdapat ikon-ikon yang mungkin dibutuhkan saat membuat

gambar sesuai perencanaan.

Gambar 3.8. Layar Kerja Program Plaxis Versi 8.2.

4. Untuk menggambar di layar kerja, pilih ikon Geometry Line kemudian

mulai menggambar sesuai gambar rencana. Cara lain untuk menggambar

adalah dengan memasukkan koordinat titik-titik yang digunakan untuk

membuat gambar rencana. Angka koordinat x dan y dipisahkan oleh tanda

titik koma (;). Setelah gambar geometri tanah selesai dibuat, dapat

63

ditambahkan beban pelat dan beban terpusat. Geotekstil juga digambar

pada bagian yang direncanakan.

Gambar 3.9. Input Geometri

5. Karena diasumsikan bahwa tanah tidak mengalami pergerakan ke arah kiri,

kanan dan dasar maka diberikan batas berupa Standar Fixities.

Gambar 3.10. Model yang Telah Diberi Standard Fixities

64

6. Untuk mendefinisi material tanah, geotekstil, beban pelat maka dipilih ikon

Material Set . Setelah itu akan muncul sebuah window baru dengan

pilihan pendefinisian parameter tanah, pelat dan geotekstil.

Gambar 3.11. Menu Material Sets

Untuk pendefinisian parameter tanah, set type dipilih Soil & Interfaces.

Kemudian pilih New sehingga akan muncul window baru yang berisi

pilihan parameter tanah.

65

(a)

(b)

66

(c)

Gambar 3.12. Menu Setting Paramater Soil & Interface –Tanah Dasar maupun

Tanah Pengganti Untuk Pilihan Material Model Mohr-Coulomb

(a) Untuk General (b) Untuk Parameters (c) Untuk Interfaces

Untuk set type Soil & Interfaces dibuat dua jenis tanah yaitu tanah dasar

dengan variasi perubahan nilai sudut geser dalam dan nilai kohesi dan

tanah pengganti yang telah ditetapkan parameternya. Nilai stiffness E pada

tanah dasar diambil sebesar 600 kali nilai kohesi. Drag tanah dasar pada

model geometri sehingga model geometri terdefinisikan.

Pendefinisian beban pelat dilakukan dengan memilih set type Plates

kemudian pilih New. Properti pondasi dapat diisi pada bagiannya lalu klik

OK.

67

Gambar 3.13. Menu Setting Plates Properties – Pondasi

Drag pula bagian pondasi ke model geometri pondasi untuk

mendefinisikannya. Apabila telah terdefinisi, bagian pelat pada model

geometri akan berubah warna sebentar.

Pendefinisian geotekstil dilakukan dengan memilih Set Type Geogrids lalu

pilih New. Nilai kuat tarik batas yang digunakan akan dicoba untuk nilai 30

kN/m, 40 kN/m, dan 60 kN/m. Untuk mendapatkan nilai EA, nilai kuat

tarik batas harus dibagi dengan faktor keamanan geotekstil yang umum

yaitu 3 dan elongasi geotekstil dimana geotekstil mulai bekerja (diambil

5%). Setelah meng-klik OK, drag ke model geometri bagian geotekstil.

68

Gambar 3.14. Menu Setting Geogrid Properties - Geotekstil

7. Setelah mendefinisi parameter tanah, properti pondasi dan properti

geotekstil maka langkah selanjutnya adalah Generate Mesh yang dilakukan

dengan mengklik ikon . Setelah itu akan muncul window baru yang

menunjukkan bahwa model geometri telah di-generate. Kemudian pilih

Update. Window baru tersebut akan hilang dan kembali ke layar window

model geometri yang pertama.

69

Gambar 3.15. Generated Mesh View

8. Pilih Initial Condition sehingga akan muncul window baru yang meminta

nilai berat jenis air yang digunakan. Pada penelitian ini, berat jenis air

adalah 10 kN/m3.

Gambar 3.16. Menu Penentuan Berat Jenis Air

70

9. Setelah itu ditentukan batas muka air tanah dengan memilih ikon Phreatic

Level. Kemudian tempatkan batas muka air tanah pada permukaan tanah.

Gambar 3.17. Tampilan Initial Condition

Setelah itu tekanan air diperhitungkan dengan men-generate water

presurres. Untuk melakukan generation water pressure, dipilih generate by

phreatic level.

71

Gambar 3.18. Pilihan Water Pressure Generation

Setelah itu akan muncul output akibat perhitungan tekanan air kemudian di-

update.

Gambar 3.19. Pore Pressure View

72

10. Setelah itu, ganti initial pore pressure yang aktif ke initial stress.

ke

11. Langkah selanjutnya adalah men-generate initial stress dengan mengklik

ikonnya. Akan muncul sebuah window baru, klik OK.

Gambar 3.20. KO-Procedure

Setelah di-generate, akan muncul output akibat perhitungan initial stress

kemudian di-update.

73

Gambar 3.21. Initial Soil Stresses View

12. Setelah itu pilih Calculate. Dengan memilih calculate, program Plaxis akan

keluar dari bagian input dan memasuki tahap calculation. Tahap ini dimulai

dengan suatu window yang berisi fase-fase yang akan dihitung oleh

program Plaxis.

74

Gambar 3.22. Tampilan Program Plaxis Calculation

13. Fase yang akan diinput antara lain:

Tabel 3.2. Fase-fase yang akan dihitung dengan program Plaxis Calculation

Identification Phase

Number

Start

from Calculation Loading input

Initial Phase 0 0 N/A N/A

Pondasi 1 1 0 Plastic Staged Construstion

Point Load 2 1 Plastic Total Multipliers

Safety Factor 3 2 Phi/c

reduction Incremental Multipliers

Geotekstil 1 4 0 Plastic Staged Construstion






75
































76












Geotekstil 7 40 0 Plastic Staged Construction




14. Setelah memasukkan fase-fase dan memastikan bahwa tanda di depan fase

tersebut adalah tanda panah, pilih nodal yang akan ditinjau dengan

mengklik ikon kemudian akan keluar window sebagai berikut.

77

Gambar 3.23. Nodal Selection Window

15. Setelah diupdate, tampilan akan kembali ke Plaxis Calculation, kemudian

pilih Calculate

16. Setelah proses calculation selesai, akan keluar nilai safety factor di bagian

Multiplier yaitu di bagian Msf∑ sedangkan untuk melihat extreme

displacement dapat dilihat dengan memilih fase point load kemudian

memilih Output. Dengan memilih Output, akan keluar window yang

menunjukkan besarnya extreme displacement sebagai berikut.

78

Gambar 3.24. Output Program Plaxis Berupa Extreme Displacement

Secara sederhana langkah-langkah pada program Plaxis tersebut dapat

digambarkan dengan bagan alir berikut.

79

MULAI

INPUT DATA:- TANAH DASAR- TANAH PENGGANTI- PONDASI- GEOTEKSTIL

INPUT GEOMETRI

INITIAL CONDITION

GENERATE- TEKANAN AIR- MUKA AIR TANAH- TEKANAN AWAL TANAH

PLAXIS INPUT

PENENTUAN FASE-FASE,PARAMETER, MULTIPLIER

PENENTUAN NODAL

PROSES KALKULASI

SAFETYFACTOR

OUTPUT(FASE POINT LOAD)

EXTREMEDISPLACEMENT

OK

TIDAKOK

SELESAI

PLAXISCALCULATION

PLAXISOUTPUT

Gambar 3.25. Bagan Alir Program Plaxis

80

Pilihan Phi/c Reduction untuk menghitung Faktor keamanan pada program

Plaxis hanya akan tersedia untuk perhitungan kondisi plastik dengan memilihnya pada

Calculation Type. Pada pendekatan Phi/c reduction, parameter kuat geser tanah φ dan c

dikurangi secara bertahap sampai terjadi keruntuhan. Kekuatan interface juga dikurangi

dengan cara yang sama. Faktor keamanan pada program Plaxis didefinisikan sebagai:

==failureatstrength

strengthavailableSF nilai Msf∑ saat runtuh (3.3)

dimana Msf∑ didefinisikan sebagai nilai parameter kuat geser tanah pada setiap

tahapan analisis atau:

reduced

input

reduced

input

cc

Msf ==∑φφ

tantan

(3.4)

Faktor keamanan untuk penggunaan model tanah Mohr-Coulomb didefinisikan

sebagai berikut.

rnr

n

cc

SFφσφσ

tantan

++

= (3.5)

dengan:

c, φ = parameter kuat geser tanah

σn = tegangan normal

cr, φr = parameter kuat geser yang tereduksi

bab 3 metodologi 3.1. teknik pengumpulan datathesis.binus.ac.id/asli/bab3/2007-3-00390-sp bab...

Documents