JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS …eprints.uns.ac.id/16465/1/COVER.pdf ·...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

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

ii

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

Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD

NIP. 19680702 199502 1 001

Dosen Pembimbing II

Dr.Niken Silmi Surjandari,ST, MT

NIP. 19690903 199702 2 001


commit to user

iii

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

iv

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

v

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

vi

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

vii

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

viii

BAB 3 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

ix

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

CBR pada campuran 90:10 nomor sampel 13 .......................... 40

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan CBR model dan CBR laboraturium pada

campuran 90:10 nomor sampel 13 .......................................... 41


commit to user

x

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 .................................................................................... 48


commit to user

xi

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

xii

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

xiii

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

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS …eprints.uns.ac.id/16465/1/COVER.pdf ·...

Documents

Transcript of JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS …eprints.uns.ac.id/16465/1/COVER.pdf ·...