PERILAKU GEOGRID KOLOM GRANULAR BUATAN PADA … fileterdrainase (tidak dikeringkan, kekuatan geser...

Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2018 Invensi, Inovasi dan Riset Keselamatan Dan Kesehatan Kerja untuk Pembangunan Infrastruktur Berkelanjutan

2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-35

PERILAKU GEOGRID KOLOM GRANULAR BUATAN PADA PERKUATAN TANAH LUNAK Kurniatullah, D.A1, Samang, L2, Harianto, T3 dan Ali, N4 1Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanudin Makassar,

Email:[email protected] 2Professor Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanudin Makassar,

Email:[email protected] 3 Assoc.Prof. Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanudin Makassar,

Email: [email protected] 4 Assoc.Prof. Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanudin Makassar,

Email: [email protected]

ABSTRAK Salah satu metode perkuatan tanah adalah dengan menggunakan kolom batu. Ketersediaan material batu alami, dibeberapa lokasi masih menjadi kendala utama. Kabupaten Merauke (Papua) merupakam salah satu lokasi yang sama sekali tidak terdapat agregat kasar (kerikil). Penelitian ini mencoba untuk menganalisis perkuatan tanah lunak dengan menggunakan kolom granular sintetis, tanpa menggunakan agregat alami. Kerikil sintetis yang digunakan, terbuat dari tanah lunak yang ditambah dengan semen, dengan penambahan air menggunakana WCR optimum dan diperam selama 28 hari. Material kerikil sintetis terdiri dari 3 variasi ukuran dengan volume yang sama, yaitu prisma segitiga, kubus dan prisma segienam. Kerikil sintetis tersebut, digunakan sebagai pengisi (filler) pada kolom yang dibungkus dengan geogrid. Pengujian pembebanan pada kolom dilakukan pada setiap variasi ukuran kerikil sintetis, ditambah satu kombinasi gabungan ketiga ukuran tersebut. Besarnya pembebanan kolom pada masing-masing variasi adalah 30 kN. Berdasarkan hasil uji pembebanan diperoleh nilai penurunan terkecil terjadi pada kolom dengan filler kerikil sintetis prisma segienam dan gabungan ketiga variasi tersebut.

Kata kunci: Tanah lunak, kerikil sintetis, geogrid, beban, deformasi

1. PENDAHULUAN Pembangunan kawasan Timur Indonesia, sedang gencar-gencarnya dilaksanakan. Salah satu Kabupaten di Provinsi Papua, yang sedang melaksanakan pembangunan adalah Kabupaten Merauke. Di kabupaten tersebut, sama sekali tidak tersedia agregat kasar (kerikil) alami. Semua pembangunan infrastruktur yang ada, harus menggunakan material kerikil yang didatangkan dari luar pulau. Hal ini mengakibatkan komponen biaya pekerjaan fisik menjadi sangat mahal. Untuk mengatasi masalah tersebut, penggunaan kerikil sintetis, menjadi alternatif pilihan bagi pelaku jasa konstruksi. Selain digunakan sebagai pengganti agregat kasar pada pekerjaan pembangunan gedung, kerikil sintetis ini dapat juga digunakan sebagai pengisi (filler) pada pondasi kolom, untuk perkuatan tanah lunak. Model perkuatan tanah lunak dengan kolom batu, sudah umum digunakan dibeberapa tempat. Baik dengan menggunakan selubung (casing) maupun tanpa selubung. Didaerah yang mengalami kelangkaan agregat kasar (kerikil), biasanya mempunyai deposit tanah lunak yang cukup dominan. Hal ini merupakan potensi yang dapat digunakan untuk pembuatan kerikil sintetis.

Teknik perkuatan kolom kerikil yang dipadatkan biasanya terbatas pada tanah lunak dengan kohesi tak terdrainase (tidak dikeringkan, kekuatan geser tidak dikonsolidasi) Cu atau Su 15 kN / m². Kondisi tersebut diselesaikan dengan membatasi pasir yang dipadatkan atau kolom kerikil dalam pembungkus geosintetik high-modulus (Raithel et al., 2000; Alexiew et al., 2005; di Prisco et al.,2006, Murugesan dan Rajagopal, 2006).

Gniel dan Bouazza (2009) menyebutkan bahwa Van Impe dan Silence mungkin yang pertama mengenali kolom itu terbungkus oleh geotextile. Penggunaan geotextile menghasilkan teknik desain analitik yang digunakan untuk kuat tarik pada casing yang lebih tinggi. Sebelumnya, rincian tentang teknik ini disediakan


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-36

oleh Kempfert et al. (1997). Pembaruan, termasuk digunakan pada proyek terbaru di Eropa, disediakan oleh Raithel dkk. (2005) & Alexiew et al. (2005) dan di Amerika Selatan oleh de Mello dkk. (2008).

Menurut Han dan Ye (1992), observasi lapangan menunjukkan bahwa kolom batu juga bisa dipercepat tingkat konsolidasi lempung lunak. Han dan Ye (2001) mengembangkan solusi bentuk yang disederhanakan dan tertutup untuk memperkirakan tingkat konsolidasi kolom batu fondasi yang diperkuat untuk menghitung tanah kolom batu dengan rasio modular.

Penelitian ini mencoba untuk menganalisis perilaku kolom granular sintetis, dengan menggunakan geogrid sebagai casing, untuk perkuatan tanah lunak. Disebut granular sintetis karena isian kolom (filler) adalah kerikil sintetis dengan variasi bentuk yang berbeda beda. Dengan bahan baku dari tanah lunak yang ditambah semen, diharapkan kerikil sintetis ini dapat mereduksi biaya konstruksi yang mahal.

2. BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan dan material yang digunakan terdiri dari kerikil sintetis, tanah lunak dan geogrid. Untuk pembuatan kerikil sintetis menggunakan bahan utama berupa pencampuran tanah lunak, semen dan air, dengan proses serta perbandingan berdasarkan analisis yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku. Kerikil sintetis yang dicetak, dibuat dalam 3 variasi, yaitu : prisma segitiga, kubus dan prisma segienam, dengan volume yang sama. Selain kerikil sintetis, untuk selubung (casing) kolom, digunakan geogrid, dengan spesifikasi bi-axial woven polyester geogrid yang mempunyai kuat tarik sebesar 40 kN.

(a) (b) (c) (d)

Gambar 1 : Kerikil sintetis bentuk (a) prisma segitiga ; (b) kubus ; (c) prisma segienam ;

dan (d) bi-axial woven polyester geogrid

Tanah lunak yang digunakan sebagai media pembebanan dan bahan baku pembuatan kerikil sintetis, terlebih dahulu diambil data fisisnya (soil properties). Formulasi campuran untuk pembuatan kerikil sintetis, berdasarkan analisis adalah tanah lunak yang dicampur dengan 12,5 % semen dan ditambah air dengan water cement ratio (w/c) sebesar 3,5. Kerikil sintetis yang telah dicetak kemudian diperam selama 28 hari. Bak uji berbentuk silinder yang terbuat dari plat baja berdiameter 800 mm, dengan tinggi 160 mm tebal plat baja 12 mm, dan dipasang proving ring dengan load dial gauge untuk pembebanan. Sedangkan untuk pengukuran deformasi vertikal (settlement) dan horisontal, dipasang dial gauge.

Setelah bak uji terpasang, pada bagian paling bawah bak uji, diisi dengan sirtu setebal ± 70 cm. Kemudian diatas sirtu, diisi dengan tanah lunak yang sudah disiapkan, dalam keadaan kering (suhu ruangan) hingga setinggi ± 60 cm. Pada bagian tengah bak uji, dibuat lubang dengan diameter 20 cm, dengan kedalaman hingga 60 cm. Selubung (casing) yang terbuat dari geogrid disiapkan dengan dimensi sesuai dengan dimensi lubang yang telah dibuat. Geogrid yang telah dibuat berbentuk silinder, kemudian dimasukkan kedalam lubang yang telah disiapkan pada bak uji. Pada bagian bawah kolom geogrid, tidak ditutup.

Kolom geogrid yang sudah terpasang pada bak uji, kemudian diisi dengan kerikil sintetis. Pengujian pembabanan dilakukan pada masing-masing variasi, ditambah satu kali pengujian pembebanan dengan isian (filler) kombinasi ketiga bentuk kerikil sintetis. Pembebanan dilakukan dengan menggunakan jack hydraulic, dengan pembacaan dial gauge setiap 500 kg (0,5 kN).

Lebih jelasnya, berikut ini sketsa gambar yang menunjukkan posisi bak uji dengan kolom geogrid kerikil buatan.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-37

Gambar 2. Sketsa bak uji

3. HASIL DAN ANALISIS Berdasarkan hasil uji fisis tanah asli (soil properties) yang digunakan sebagai media pembebanan, diperoleh hasil sebagai berikut :

Tabel 1. Soil properties tanah asli

Formula campuran untuk kerikil buatan adalah tanah lunak dicampur dengan 12,5 % semen, ditambah air dengan water cement ratio (w/c) sama dengan 3,5. Kerikil yang telah tercetak, kemudian diperam selama 28 hari. Untuk menguji kualitas material kerikil sintetis ini, dilakukan dengan uji CBR (California Bearing Ratio) tidak terendam (unsoaked) pada masing-masing variasi, dengan 10, 25 dan 56 kali pukulan. Hasil uji CBR pada tiap variasi bentuk, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

No. Parameter1 Berat Jenis (Gs) 2,67 -2 Kadar air (w) 38,06 %3 Berat isi (g) 0,87 gr/cm3

4 Derajat Kejenuhan (Sr) 31,28 %5 Porositas (n) 76,45 %6 Batas Cair (LL) 70,12 %7 Batas Plastis (PL) 33,75 %8 Indeks Plastis (IP) 36,38 %9 Kadar air optimum (OMC) 32,39 %

10 Berat isi kering maks. (g.dry.max) 1,40 gr/cm3

11 Tegangan tanah 0,23 kg/cm2

12 Deposit butiran:Lempung 52,88 %Lanau 16,12 %Pasir halus 25,40 %

13 Jenis tanah :AASTHO A - 7 - 5USCS CH

Nilai


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-38

Tabel 2. Nilai CBR unsoaked kerikil sintetis umur 28 hari

Untuk mengetahui hubungan nilai CBR unsoaked dengan jumlah pukulan pada masing-masing variasi bentuk, dapat dilihat pada gambar grafik berikut ini :

Gambar 3. Hubungan jumlah pukulan dengan nilai CBR unsoaked (%) umur 28 hari

Dari gambar data tabel dan grafik di atas, terlihat bahwa nilai CBR unsoaked kerikil sintetis, pada umur 28 hari, mempunyai nilai di atas 20 %. Angka ini sudah mencukupi untuk syarat agregat kasar yang digunakan sebagai lapisan sub-base pada pekerjaan perkerasan jalan.

Pembebanan dilakukan pada bak uji dengan bacaan deformasi vertikal (DV) dan horisontal (DH), pada setiap load 5 kN, hingga 30 kN. seperti skema pada gambar berikut ini :

Gambar 3. Skematik bacaan deformasi vertikal (�V) dan horisontal (�H)

10 25 561 Prisma segitiga 9,16 20,55 24,192 Kubus 11,95 21,14 25,723 Prisma segienam 16,75 25,46 28,88

BentukNilai CBR (%)

No.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-39

Hasil uji pembebanan pada kolom geogrid granular buatan, dilakukan pada masing-masing variasi bentuk (prisma segitiga, kubus dan prisma segienam), ditambah dengan satu variasi gabungan ketiganya. Pembebanan pada bak uji dilakukan dengan menggunakan jack-hydraulic, hingga 3000 kg (30 kN), dengan pembacaan dial gauge pada tiap 500 kg (0,5 kN). Hasil bacaan dial gauge pada masing-masing variasi bentuk adalah sebagai berikut :

Tabel 3. Bacaan settlement dial gauge

Tegangan (stress) pada kolom akibat pembebanan diperoleh dari beban dibagi dengan luasan plat baja, berdiameter 20 cm, sehingga dapat diketahui hubungan antara penurunan (DV) dengan tegangan (stress) yang terjadi pada kolom, seperti pada gambar grafik berikut ini :

Gambar 4. Grafik hubungan tegangan (stress) pada kolom dengan penurunan

Sedangkan pembacaan deformasi lateral (DH) yang terjadi pada kolom (bulging), dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Segitiga Kubus Hexagone Kombinasi0,00 0,00 0 0 0 0500 159,24 4 3 2,5 2

1000 318,47 6,5 4 3 3,51500 477,71 7 6 5 42000 636,94 10 9,5 9 6,52500 796,18 13 11,5 11 93000 955,41 14 12 11 9

Load (Kg) Stress (kPa)Dv (mm)


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-40

Tabel 4. Bacaan dial untuk deformasi lateral (�H)

Untuk grafik hubungan tegangan (stress) pada kolom dengan deformasi lateral (DH) yang terjadi pada kolom (bulging), dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 5. Grafik hubungan tegangan (stress) pada kolom dengan deformasi lateral (�H)

Regangan (strain) yang terjadi pada kolom granular buatan, dengan beberapa variasi isian (filler) berupa kerikil sintetis, dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 5. Regangan yang terjadi pada kolom dengan variasi filler-nya

Dari tabel di atas, dapat dibuat hubungan tegangan (stress) dengan regangan (strain) yang terjadi pada kolom granular buatan, dengan variasi isian (filler) kolom yang berbeda-beda.

Segitiga Kubus Hexagone Kombinasi0,00 0,00 0 0 0 0500 159,24 2,5 3 2 0,5

1000 318,47 4,5 3,5 3,5 1,51500 477,71 7,5 5,5 4 32000 636,94 8,5 8,5 6 42500 796,18 10,5 9,5 7,5 6,53000 955,41 12,5 11,5 10 7,5

Load (kg) Stress (kPa)DH (mm)

Segitiga Kubus HexagoneKombinasi0,00 0,00 0,00 0,00 0,00500 0,07 0,05 0,04 0,031000 0,11 0,07 0,05 0,061500 0,12 0,10 0,08 0,072000 0,17 0,16 0,15 0,112500 0,22 0,19 0,18 0,153000 0,23 0,20 0,18 0,15

Load (Kg)Strain


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-41

Gambar 6. Grafik hubungan tegangan (stress) dengan regangan (strain) pada kolom

4. KESIMPULAN Dari uraian di atas, maka ada beberapa hal yang dapat disimpulkan, diantaranya :

(a) Berdasarkan pengujian kualitas kerikil sintetis yang diperam selama 28 hari, diperoleh dari hasil uji CBR unsoaked, 56 kali pukulan, menunjukkan bahwa nilai CBR tertinggi, terjadi pada kerikil yang jumlah sudutnya lebih banyak (prisma segienam), yaitu sebesar 28,88 % dan untuk kerikil sintetis bentuk lainnya, nilai CBR diatas 20 %.

(b) Nilai deformasi vertikal (DV) terkecil, akibat pembebanan pada kolom granular buatan, terjadi pada kolom dengan isian (filler) kerikil sintetis berbentuk prisma segienam (11 mm) dan kombinasi ketiga bentuk kerikil (9 mm).

(c) Nilai deformasi horisontal (DH) terkecil, akibat pembebanan pada kolom granular buatan, terjadi pada kolom dengan isian (filler) kerikil sintetis berbentuk prisma segienam (10 mm) dan kombinasi ketiga bentuk kerikil (7,5 mm).

(d) Semakin banyak jumlah sudut pada kerikil sintetis, yang digunakan sebagai isian (filler) pada kolom granular, maka semakin kecil deformasi yang tejadi, baik deformasi horisontal (DH) maupun deformasi vertikal (DV).

(e) Dengan nilai deformasi yang rendah, maka kerikil sintetis ini dapat digunakan sebagai alternatif bahan pengganti isian kolom untuk perkuatan tanah lunak, terutama didaerah yang sulit atau bahkan tidak terdapat agregat kasar (kerikil) alami.

DAFTAR PUSTAKA Alexiew, D., Brokemper, D. and Lothspeich, S. (2005). “Geotextile Encased Columns (GEC): load capacity,

Geotextile Selection and Pre-Design Graphs.” GSP 131 Contemporary Issues in Foundation Engineering, pp. 1-14.

Ambily, A. P. and Gandhi, Shailesh R. (2007) “Behavior of Stone Columns Based on Experimental and FEM Analysis” Journal of Geotechnical and Geoenviromental Engineering © ASCE / April 2007, pp. 405-415

de Mello, L.G., Mondolfo, M., Montez, F., Tsukahara, C. N., and Bilfinger, W. (2008). “First Use of Geosynthetic Encased Sand Columns in South America.” Proceedings of 1st Pan-American Geosynthetics Conference, pp. 1332-1341.

Gniel, J., and Bouazza, A. (2009). “Improvement of Soft Soils using Geogrid Encased Stone Columns.” Geotextiles and Geomembranes, Vol.27, pp. 167-175.


2 Oktober 2018, ISSN 2477-00-86

V-42

Han, J., and Ye, S. L. (1992) “Settlement Analysis of Buildings on the Soft Clays Stabilized by Stone Columns.” Proc., Int. Conf. on Soil Improvement and Pile Found., Vol.118, pp. 446–451.

Han, J., and Ye, S. L. (2001) “Simplified Method for Consolidation Rate of Stone Column Reinforced Foundation.” J.Geotech. Geoenviron. Eng., 127 (7), pp. 597–603

Hino, T., Jia, R., Sueyoshi, S., Harianto, T. (2012). ”Effect of Environment Change on The Strength of Cement/Lime Treated Clays”. Frontiers of Structural and Civil Engineering., Vol.6., pp. 153-165

Harianto, T., Hayashi, S., Du, Y.J., Suetsugu, D (2008). “Effects of Fiber Additives on the Desiccation Crack Behavior of the Compacted Akaboku Soil as A Material for Landfill Cover Barrier”, An International Journal of Environmental Pollution, Volume 194, Issue 1–4, pp 141–149.

Kempfert, H.G. , Jaup. A. and Raithel, M. (1997). “Interactive Behaviour of a Flexible Reinforced Sand Column Foundation in Soft Soils.” 12th International Conference on Soil Mechanics & Foundation Engineering, Hamburg, pp. 1757-1760.

Murugesan, S., and Rajagopal, K. (2006). “Geosynthetic-Encased Stone Columns: Numerical Evaluation.” Geotextiles and Geomembranes, Vol.24, pp. 349-358.

Murugesan, S., and Rajagopal, K. (2007). “Model Tests on Geosynthetic-encased Stone Columns.” Geosynthetics International, 14 (6), pp. 346-354.

Raithel, M., Kirchner, A., Schade, C. and Leusink, E. (2005). “Foundation of Constructions on Very Soft Soils with Geotextile Encased Columns-State of the Art.” Geotechnical Special Publication, No. 130-142, Geo-Frontiers 2005, pp. 1867-1877.

Raithel, M., Kirchner, A., Schade, C. And Leusink, E. (2008). “Foundation of Constructions on Very Soft Soils with Geotextile Encased Columns-State of the Art.” GSP 136 Innovations in Grouting and Soil Improvement, pp. 1-11.

Saing, Z., Samang, L., Harianto, T,. Patanduk, J. (2016). “Strenght Caracteristic of Ferro Laterite Soil with Lime Stabilization as Subgrade Material”, 10th International Symposium on Lowland Technology Journal., pp. 228-233

Saing, Z., Samang, L., Harianto, T,. Patanduk, J. (2017). “Mechanical Characteristic of Ferro Laterite Soil with Cement Stabilization As A Subgrade Material”, International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET)., Vol.8., pp. 609-616

Tandel Y. K., Solanki C. H. and Desai A. K. (2012) “Deformation Behaviour of Ground Improved by Reinforced Stone Coloumns”. Australian Geomechanics 52 Vol. 47 No. 2 June 2012

Todingrara, Y.T., Tjaronge, M.W., Harianto,T., Ramli, M. (2017). “Performance of Laterite Soil Stabilized with Lime and Cement as a Road Foundation”, International Journal of Applied Engineering Research., ISSN 0973-4562 Vol.12, pp. 4699-4707

PERILAKU GEOGRID KOLOM GRANULAR BUATAN PADA … fileterdrainase (tidak dikeringkan, kekuatan geser...

Documents

Transcript of PERILAKU GEOGRID KOLOM GRANULAR BUATAN PADA … fileterdrainase (tidak dikeringkan, kekuatan geser...