TR-92 0860: Widjojo A. Prakoso dkk.

UJI PULLOUT STRAP GEOSINTETIK REINFORCED SOIL RETAININGWALL PRASARANA KERETA API

Widjojo A. Prakoso∗, Damrizal Damoerin, dan Dandung S. Harninto

Departemen Teknik Sipil, Universitas IndonesiaKampus UI, Depok 16424

Telepon (021) 78849102∗e-Mail: wprakoso@eng.ui.ac.id

Disajikan 29-30 Nop 2012

ABSTRAK

Teknologi dinding tanah bertulang atau reinforced soil retaining wall (RSRW) diarahkan untuk digunakan dalam pemban-gunan prasarana kereta api yang andal, sebagaimana teknologi ini telah digunakan untuk prasarana kereta api di Jepang secaraekstensif. Teknologi RSRW adalah teknologi komposit antara material tanah dan material perkuatan. Makalah ini melaporkanhasil uji fisik laboratorium dan lapangan komponen perkuatan RSRW. Material perkuatan yang digunakan adalah strap geosin-tetik high-tenacity polyester, dan tanah yang digunakan adalah pasir kelanauan dari Proyek Pembangunan Jembatan Baru –Padang Panjang. Hasil uji laboratorium strap geosintetik dengan konfigurasi-V tanpa dan dengan angkur serta hasil uji la-pangan strap konfigurasi-V tanpa angkur didiskusikan. Langkah-langkah mengkombinasikan hasil uji fisik dengan analisisnumerik guna mencapai knowledge base RSRW prasarana perkeretaapian didiskusikan

Kata Kunci: Prasarana kereta api, reinforced soil retaining wall geosintetik strap, uji pullout

I. PENDAHULUANPemerintah Republik Indonesia telah mencanangkan

Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangu-nan Ekonomi Indonesia (MP3EI) 2011-2025, dimanameliputi pengembangan jaringan kereta api di Su-matera, Jawa, dan Kalimantan. Hal ini sejalan de-ngan Rencana Induk perkeretaapian Nasional Tahun2030[1] dimana meliputi antara lain beberapa rencanastrategis seperti pembangunan prasarana KA sepan-jang ribuan kilometer, penyelesaian double tracks un-tuk lintas Jawa, kereta api kecepatan tinggi lintasJawa, jalur kereta api lintas Sumatera dan Kalimantan.Roadmap Peningkatan Keselamatan perkeretaapian[2]

untuk prasarana KA eksisting yang meliputi antara lainperbaikan prasarana perkerataapian juga telah disusun.

Jepang – sebuah negara maju di bidang perkere-taapian – dalam membangun prasarana KA dengan ke-andalan tinggi dan keekonomian yang atraktif banyakmenggunakan teknologi dinding tanah bertulang ataureinforced soil retaining wall (RSRW) untuk menda-patkan prasarana kereta api dengan keandalan yangtinggi, termasuk dalam menghadapi ancaman gem-pabumi;[3] hingga saat ini telah terbangun RSRW di910 lokasi dengan panjang total 136 km. Perlu dicatatbahwa teknologi ini dilaporkan juga digunakan untukkereta api di Amerika Serikat, Kanada Venezuela Ing-

gris Spanyol, dan Korea Selatan.Teknologi RSRW adalah teknologi komposit antara

material tanah dan material perkuatan (lihat GAMBAR 1)Di Indonesia, DitJen perkeretaapian Kementerian Per-hubungan tampaknya belum memiliki dokumen pen-dukung untuk aplikasi teknologi ini; ulasan hal ini da-pat dilihat dalam.[4] Namun, DitJen Bina Marga Ke-menterian Pekerjaan Umum[5] secara formal baru mulaimengadopsi teknologi ini untuk infrastruktur jalan danjembatan.

Masalah mendasar dalam aplikasi teknologi ini di In-donesia adalah ketiadaan knowledge base untuk kon-disi Indonesia. Penelitian ini adalah ditujukan untukmemberikan kontribusi pada pengembangan knowl-edge base tersebut. Penelitian ini terdiri dari tiga bagianutama yaitu analisis numerik serta uji fisik laboratoriumdan uji fisik lapangan RSRW, didukung dengan kajianliteratur lanjutan yang ekstensif. Makalah ini mela-porkan secara terbatas hasil uji fisik laboratorium danlapangan serta mendiskusikan secara singkat langkahmembangun knowledge base yang diharapkan.

II. METODOLOGIA. Uji Fisik Laboratorium

Uji fisik laboratorium yang dilakukan adalah berupauji tarik komponen perkuatan dari sistem komposit.

Prosiding InSINas 2012

0860: Widjojo A. Prakoso dkk. TR-93

GAMBAR 1: Aplikasi Lapangan Teknologi RSRW.

Material perkuatan yang digunakan dalam peneli-tian ini adalah material high-tenacity polyester (strapgeosintetik) (GAMBAR 2) dengan kuat tarik 50 kN. Strapmemiliki lebar 90 mm dan terdiri dari 10 lajur seratpolyester yang berfungsi sebagai elemen penahan be-ban. Strap dibalut dengan high density polyethylene(HDPE) bertekstur yang berfungsi sebagai pelindungsekaligus penyedia friksi.

Tanah untuk uji laboratorium adalah tanah yang di-gunakan untuk proyek di Padang Panjang – SumateraBarat yang merupakan subyek uji fisik lapangan. Tanahtersebut termasuk dalam klasifikasi pasir kelanauan(SM), mengandung 28% butiran halus dengan ukurankurang dari 75 µm sieve. Properti pemadatan modi-fied Proctor adalah kepadatan kering maksimum sebe-sar 18.6 kN/m3 pada kadar air optimum 14.4%.

Sistem uji pullout dan instrumentasi serta prosedurpenyiapan sampel dibahas secara detail di makalahlainnya.[6] Sistem uji terdiri dari sebuah box baja, se-buah subsistem pembebanan vertikal, dan subsistempenarik strap geosintetik (GAMBAR 3). Bagian dalambox baja berukuran panjang 2200 mm × lebar 500 mm

× tinggi 500 mm. Tinggi contoh tanah adalah 400mm, sedang tinggi sisa 100 mm adalah untuk men-gakomodasi komponen subsistem pembebanan ver-tikal bantalan udara. Sampel strap geosintetik ditem-patkan ditengah contoh tanah yang telah dipadatkanhingga kepadatan kering maksimum. Peralatan pe-narik strap terdiri dari alat elektro-hidrolik kapasitas100 kN dan aktuator hidrolik dengan diameter 100 mm.Aktuator ini duduk pada portal baja yang terhubungdengan box baja.

GAMBAR 2: Strap Geosintetik.

Sistem instrumentasi terdiri dari sebuah load celltarik yang ditempatkan diantar box baja dan perala-tan penarik strap dan empat buah potentiometer linearyang ditempatkan pada bagian luar belakang box baja(GAMBAR 4). Potentiometer tersebut dihubungkan sam-pel strap geosintetik dengan kawat nikel yang ditem-patkan dalam tabung kuningan; kawat tersebut di-hubungkan strap dengan menggunakan baut. Lokasipembacaaan adalah pada jarak 100 mm, 750 mm, 1400mm dan 2050 mm dari ujung depan strap. Untuktekanan dalam bantalan udara dikontrol dengan meng-gunakan sebuah manometer.

Pengujian dilakukan dengan kecepatan 1 to 2mm/menit. Pengujian dihentikan jika sudah terjadi dis-placement yang menurus untuk gaya tarik yang relatifkonstan. Program pengujian adalah sebagai berikut:•Konfigurasi-V tanpa angkur•Konfigurasi-V dengan angkur•Konfigurasi lurus tanpa angkur•Konfigurasi lurus dengan angkurPengujian dilakukan untuk tegangan vertikal sebe-

sar 30 and 70 kPa. Hasil uji sampel dengan konfigurasi-V dilaporkan secara detail dalam,[7] sedang hasil ujisampel konfigurasi lurus ditampilkan dalam.[8]

Dalam makalah ini hanya membahas hasil ujistrap dengan konfigurasi-V tanpa angkur dan

Prosiding InSINas 2012

TR-94 0860: Widjojo A. Prakoso dkk.

GAMBAR 3: Setting sistem uji pullout strap.

konfigurasi-V dengan angkur. GAMBAR 5 dan GAM-BAR 6 menampilkan hasil uji strap tanpa angkur,sedang GAMBAR 7 dan GAMBAR 8 menampilkan hasiluji strap dengan angkur. GAMBAR 9 dan GAMBAR 10menampilkan distribusi displacement sepanjang strap.

GAMBAR 5 dan GAMBAR 7 menampilkan hubungangaya tarik dan displacement di empat lokasi pemba-caan potentiometer masing-masing untuk strap tanpadan dengan angkur. Pada gaya tarik tertentu, dis-placement pada lokasi dekat alat tarik lebih besar daripada displacement pada lokasi yang jauh. Hal inimengindikasikan perilaku extensible dari strap geosin-tetik.

GAMBAR 6 dan GAMBAR 8 menampilkan hubungangaya tarik dan displacement untuk tegangan vertikalyang berbeda masing-masing untuk sampel tanpa dandengan angkur. Lebih lanjut, gaya tarik maksimumuntuk masing-masing konfigurasi semakin besar untuktegangan vertikal yang lebih besar.

Perilaku extensible ini dapat diamati pula pada GAM-BAR 9 dan GAMBAR 10. Displacement pada lokasi dekat

GAMBAR 4: Sistem instrumentasi uji pullout strap

alat tarik lebih besar dari pada displacement padalokasi yang jauh. Bahkan bagian belakang strap re-latif tidak bergerak. Pada gaya tarik tertentu, distribusidisplacement pada sampel tanpa angkur adalah relatifsama dengan distributsi pada sampel dengan angkur.Hal ini mengindikasikan bahwa, sebelum gaya tarikmaksimum tercapai, perilaku strap tanpa angkur danstrap dengan angkur adalah relatif sama.

B. Uji Fisik LapanganSistem uji pullout dan instrumentasi secara singkat

ditampilkan pada GAMBAR 11. Peralatan penarik strapterdiri dari alat elektro-hidrolik kapasitas 250 kN danaktuator hidrolik dengan diameter 250 mm. Dimensipiston adalah diameter 90 mm dan panjang stroke 800mm. Sistem instrumentasi terdiri dari sebuah load celltarik yang ditempatkan diantar muka dinding RSRWdan peralatan penarik strap dan sebuah potentiometerlinear yang ditempatkan berdampingan dengan loadcell. Sebagai pelengkap, pengujian diamati denganmenggunakan kamera video digital. Load cell dan po-

Prosiding InSINas 2012

0860: Widjojo A. Prakoso dkk. TR-95

GAMBAR 5: Kurva gaya tarik – displacement empat lokasi(konfigurasi-V tanpa angkur σv=30 kPa) (Sumber: Ref.[7])

GAMBAR 6: Kurva gaya tarik – displacement pada jarak 100 mmsampel strap konfigurasi-V tanpa angkur (. : σv=30 kPa, σv=70kPa) (Sumber: Ref.[7])

tentiometer serta kamera video digital dihubungkandengan digital data acquisition.

Uji fisik lapangan dilaksanakan di approach rampdari Proyek Pembangunan Jembatan Baru Ruas JalanHamka – Bukit Surungan, Padang Panjang, SumateraBarat. GAMBAR 12 menampilkan beberapa strap uji de-ngan ketinggian yang berbeda, foto close-up baut gandayang menghubungkan strap di dalam timbunan tanahdan sistem uji pullout, dan setting alat uji pullout. Pe-ngujian dilakukan tiga sampel strap berikut:

GAMBAR 7: Kurva gaya tarik – displacement empat lokasi(konfigurasi-V dengan angkur σv=30 kPa) (Sumber: Ref.[7])

GAMBAR 8: Kurva gaya tarik – displacement pada jarak 100 mmsampel strap konfigurasi-V dengan angkur (. : σv=30 kPa, / :σv=70 kPa) (Sumber: Ref.[7])

• GS/FT4B: Panel 2 dari atas – bagian bawah, pan-jang strap = 4m

• GS/FT4A: Panel 2 dari atas – bagian atas, panjangstrap = 4m

• GS/FT5B: Panel 1 dari atas – bagian bawah, pan-jang strap = 5m

Semua strap adalah konfigurasi-V tanpa angkur. Pe-ngujian dilakukan dengan kecepatan 1 to 2 mm/menit.

Prosiding InSINas 2012

TR-96 0860: Widjojo A. Prakoso dkk.

GAMBAR 9: Distribusi displacement sepanjang strap pada gayatarik = 25 kN (© : anchored strap, × : unanchored strap, σv=30kPa) (Sumber: Ref.[7])

GAMBAR 10: Distribusi displacement sepanjang strap pada gayatarik = 30 kN (© : anchored strap, × : unanchored strap, σv=70kPa) (Sumber: Ref.[7])

Pengujian dihentikan jika sudah terjadi penurunangaya tarik secara signifikan.

Hasil uji pullout strap geosintetik lapangan dita-mpilkan pada GAMBAR 13. Hubungan gaya tarik dandisplacement pada tingkat gaya tarik rendah untukketiga sampel adalah relatif sama.

GAMBAR 11: Alat Uji Lapangan

III. HASIL DAN PEMBAHASANHasil uji fisik laboratorium (GAMBAR 5∼ GAMBAR 10)

dan hasil uji fisik lapangan (GAMBAR 13) akan digu-nakan dalam proses kalibrasi model numerik kompo-nen perkuatan RSRW (misal:,[10] Ref.GAMBAR 14). Pa-rameter tanah dan strap geosintetik yang dibutuh-kan untuk mereproduksi hasil uji fisik akan digu-nakan dalam model numerik sistem RSRW (misal:Ref.,[11] GAMBAR 15). Model numerik sistem RSRW ke-mudian dapat dikombinasikan dengan model pembe-banan kereta api (misal: Ref.,[12] GAMBAR 15) untukmempelajari perilaku RSRW untuk prasarana keretaapi. Rangkaian hasil uji fisik dan hasil analisis numerikkemudian dapat disintesiskan dan dimasukkan dalampedoman perancangan sistem RSRW untuk kereta apiIndonesia.

IV. KESIMPULANTeknologi dinding tanah bertulang atau reinforced

soil retaining wall (RSRW) diarahkan untuk digunakandalam pembangunan prasarana kereta api yang andal.Makalah ini melaporkan hasil uji fisik laboratorium danuji fisik lapangan komponen perkuatan RSRW Mate-rial perkuatan yang digunakan adalah strap geosin-tetik high-tenacity polyester, dan tanah yang digunakanadalah pasir kelanauan dari Proyek Pembangunan Jem-batan Baru – Padang Panjang. Hasil uji laboratoriumdan uji lapangan strap geosintetik ditampilkan dalam

Prosiding InSINas 2012

0860: Widjojo A. Prakoso dkk. TR-97

GAMBAR 12: Setting Uji Lapangan

sejumlah grafik hubungan gaya tarik dan displacementdan beberapa grafik distribusi displacement sepanjangstrap geosintetik. Hasil uji fisik kemudian digunakansebagai dasar bagi analisis numerik yang intensif gunamencapai knowledge base RSRW prasarana kereta api

Namun demikian, uji fisik laboratorium dan la-pangan masih perlu dilanjutkan untuk variasi mate-rial tanah Indonesia dan untuk variasi material perku-atan dan konfigurasi pelaksanaan lapangan. Uji fisik la-pangan lanjutan berupa uji fisik lapangan skala penuhataupun skala besar juga perlu dilakukan guna mema-hami perilaku sistem RSRW secara lebih baik Secaraparalel, manual RSRW prasarana kereta api perlu mu-lai dikembangkan berdasarkan perkembangan hasilpenelitian.

GAMBAR 13: Hasil Uji Pullout Lapangan (©:GS/FT4B, ×:GS/FT4A, �:GS/FT5B) (Sumber: Ref.[9])

GAMBAR 14: Contoh Model Numerik Komponen RSRW (Sumber:Ref.[10])

GAMBAR 15: Contoh Model Numerik Sistem RSRW (Sumber:Ref.[11])

PenghargaanPenghargaan diberikan kepada tim peneliti RSRW

Balai Geoteknik Jalan, PUSJATAN, Balitbang Kemente-

Prosiding InSINas 2012

TR-98 0860: Widjojo A. Prakoso dkk.

GAMBAR 16: Contoh Pembebanan Kereta api (Sumber: Ref.[12])

rian Pekerjaan Umum yang telah membantu penulisdalam pelaksaaan instrumentasi uji fisik lapangan.

DAFTAR PUSTAKA[1] DitJen Perkerataapian (2011). Rencana Induk Perk-

eretaapian Nasional (RIPNas) Tahun 2030[2] DitJen Perkerataapian (2010). Roadmap Pening-

katan Keselamatan Perkeretaapian.[3] Tatsuoka F., Tateyama M., dan Koseki J. (2012).

GRS Structures Recently Developed and Con-structed for Railways in Japan. Proc. High SpeedTrains in Indonesia, Jakarta.

[4] Prakoso W.A. dan Damoerin D. (2012). Kajian Lite-ratur MSEW: Aplikasi Jalan Rel dan Aspek Kegem-pabumian. Pros. Pertemuan Ilmiah Tahunan XVI –HATTI, Jakarta

[5] Kementerian Pekerjaan Umum (2009). PedomanPerencanaan dan Pelaksanaan Perkuatan Tanahdengan Geosintetik.

[6] Prakoso W.A., Harninto D.S. dan Susilowati P.H.(2012). Laboratory Pullout Response of PolyesterStrap with Unanchored V-Configuration. Proc. 5thAsian Reg. Conf. on Geosynthetics, Bangkok.

[7] Prakoso W.A., Ilyas T. dan Harninto D.S. (2012).Anchoring Effect on Pullout Response of Geosyn-thetic Straps. (manuskrip ke Geotech-nique Let-ters)

[8] Prakoso W.A. dan Harninto D.S. (2012). Configu-ration Effect on Pullout Response of GeosyntheticStraps. (draf manuskrip)

[9] Prakoso W.A. dan Harninto D.S. (2012). Stiffness ofIn-Situ Geosynthetic Straps. (draf manuskrip)

[10] Prakoso W.A. dan Ilyas T. (2013). Modeling of Lab-oratory Pullout Tests of Polyester Straps. Proc. 18thSoutheast Asian Geotechnical Conference, Singa-

pore (abstrak diterima, draf manuskrip)[11] Prakoso W.A. (2012). Kajian Awal Penggunaan

Tanah Butir Halus Untuk Dinding Tanah Bertu-lang Geosintetik. Pros. Kolokium Jalan & Jem-batan, PUSJATAN, Kementerian Pekerjaan Umum,Bandung.

[12] Leksono J. (2012). Tekanan Tanah Lateral Tiga Di-mensi Akibat Beban Keretaapi Double Track PadaDinding Penahan Tanah. Skripsi S1 Universitas In-donesia.

Prosiding InSINas 2012