8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

1/30

BAB 2

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 Tanah Lunak 

Tanah lunak dalam konstruksi seringkali menjadi permasalahan. Hal ini disebabkan

oleh rendahnya daya dukung tanah tersebut. Daya dukung yang rendah dapat menyebabkan

kerugian, mulai dari kerugian dari sisi biaya konstruksi yang semakin mahal, hingga

terancamnya keselamatan konstruksi, yaitu struktur yang dibuat tidak mampu berdiri secara

stabil dan bisa roboh.Dalam menanggulangi permasalahan tersebut, maka diperlukan pekerjaan perbaikan

tanah.

Tanah lunak merupakan tanah kohesif yang terdiri dari sebagian besar butir-butir yangsangat kecil seperti lempung atau lanau. Sifat tanah lunak adalah gaya gesernya kecil,

kemampatannya besar, koefisien permeabilitas yang kecil dan mempunyi daya dukug rendah

 jika dibandingkan dengan tanah lempung lainnya. Tanah lempung lunak secara umum

mempunyai sifat-sifat sebagi berikut:

1. uat geser rendah

!. "isa kadar air bertambah, kuat gesernya berkurang

#. "ila struktur tanah terganggu, kuat gesernya berkurang

$. "ila basah bersifat plastis dan mudah mampat

%. &enyusut bila kering dan membang bila basah'. &emiliki kompresibilitas yang besar 

(ambar !.1 Marine ClaySumber: ))).georgesteinmet*.com

%

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

2/30

+. "erubah olumenya dengan bertambahnya )aktu akibat rangkak pada beban yang

konstan

. &erupakan material kedap air 

&enurut Ter*aghi 1/'+0 tanah lempung kohesif diklasifikasikan sebgai tanah lunak 

apabila mempunyai daya dukung lebih kecil dari ,% kg2cm! dan nilai standard penetration

test  lebih kecil dari $  N-value

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

3/30

 beban mulai bekerja,di mana partikel tanah mengalami creep. 5enurunan ini terjadi saat

semua tegangan air pori berlebih di dalma tanah telah terdisipasi dam saat tegangan efektif 

yang terjadi berada dalam keadaan konstan.

Dengan demikian, penurunan total dari suatu tanah yang dibebani adalah:

  5enurunan Total cm0

  5enurunan Seketika  Immediate Settlement 0 cm0

  5enurunan onsolidasi Consolidation Settlement 0 cm0

  5enurunan Sekunder Secondary Settlement 0 cm0

Dengan kata lain, 5enurunan Sekunder terjadi ketika 5enurunan onsolidasi selesai,

yaitu pada saat tegangan air pori berlebih, ;, sama dengan nol.

(ambar !.! (rafik Hubungan antara penurunan dengan )aktu

Sumber: Gouw, 2010

Terlihat bah)a penurunan tanah sebagian besar terjadi pada saat penurunan konsolidasi.

Dan pada fase ini pula, tanah mengalami peningkatan kekuatan dan stabilitas. =0. "erdasarkan teori Ter*aghi, tentang

konsolidasi satu dimensi, penurunan konsolidasi untuk konsolidasi normal dapat dihitung

dengan persamaan berikut:

Si

Sc

Ss

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

4/30

Di mana:

Sc 5enurunan konsolidasi m0

=c 4ilai Compression Index

e Void Ratio a)al

H Tinggi tanah terkonsolidasi m0

8* Tegangan tanah a)al kg2m!0

8*f Tegangan tanah akhir, yaitu tegangan tanah a)al ? tegangan akibat

 beban luar 8*f 8* ? @8*0 kg2m!0

Sedangkan untuk kondisi konsolidasi berlebih, penurunan dapat dihitung dengan

 persamaan berikut:

Di mana:

8*c  reconsolidation ressure kg2m!0

5enurunan juga bisa dihitung dengan menggunakan koefisien kompresibilitas olume

m0. koefisien kompresibilitas olume adalah tegangan olumetrik dalam tanah lempung per 

 pertambahan unit dalam tekanan.

&aka, rumus penurunan konsolidasi adalah menjadi:

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

5/30

2. Ke!e"a#an Kon$o%&'a$&

5enurunan konsolidasi yang terjadi akibat peningkatan tegangan efektif tanah dapat

dihitung dengan persamaan di atas. 4amun, perhitungan tersebut tidak memberikan informasi

apapun mengenai kecepatan proses konsolidasi. Ter*aghi 1/!%0 mengeluarkan teori pertama

untuk memperhitungkan kecepatan konsolidasi satu dimensi untuk tanah lempung jenuh.

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

6/30

(ambar !.# (rafik hubungan !ime "actor  dengan derajat konsolidasi

Sumber: Bra(a, 200)

2.* Perba&kan Tanah "a'a Tanah Lunak 

Seperti yang telah disebutkan pada poin sebelumnya poin b0, salah satu permasalahan

yang dapat terjadi pada tanah lunak adalah penurunan yang sangat besar ketika tanah

dibebani. ;ntuk menanggulangi masalah tersebut, maka perlu dilakukan perbaikan tanah.

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

7/30

(ambar !.$ 5erkuatan Tanah unak pada Timbunan menggunakan (eotekstil

Sumber: Gour!, 200

(ambar !.% 5erkuatan Tanah unak pada Timbunan dengan Vertical Drain

Sumber: Gour!, 200

(ambar !.' 5erkuatan Tanah unak dengan &enggunakan Stone Mattress

Sumber: Gour!, 200

Embankment 6einforcement

Soft =lay Boundation

Embankment

Drainage

"lanket

Certical Drain Soft =lay

Embankment Stone &atress

Soft =lay

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

8/30

(ambar !.+ 5erkuatan Tanah unak menggunakan ile

Sumber: Gour!, 200

&etode perbaikan tanah yang cukup populer digunakan adalah dengan menggunakan

5CD  re#a$ricated Vertical Drain0, di mana perkuatan tanah dilakukan dengan cara

mempercepat penurunan dari tanah akibat beban. Dengan menggunakan 5CD, maka

 penurunan konsolidasi yang ingin dicapai dapat diperoleh dengna )aktu yang lebih singkat.

5ekerjaan 5CD ini ada juga yang dikerjakan dengan pekerjaan vacuum preloadin%   yang

digunakan sebagai media untuk mengalirkan air ke permukaan atau ke hori*ontal drain yang

disambungkan dengan masing-masing 5CD dan pada akhirnya ke penampungan air. Sistem

vacuum preloadin% menggunakan tekanan vacuum  untuk menekan tanah hingga menjadi

 pada dengan menghisap air yang ada di dalam tanah. 5ekerjaan vacuum  ini ada juga yang

menggunakan beban tambahan berupa beban timbunan tanah maupun beban tambahan air 

yang dikeluarkan melalui sistem vacuum itu.

2.+ e$a&n P-

5CD berperan besar dalam proses konsolidasi. Dengan menggunakan 5CD, maka

 proses konsolidasi dapat berjalan lebih cepat. 5eran 5CD dapat dilihat pada gambar berikut:

(ambar !. &odifikasi 7arak Tempuh

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

9/30

Sumber: (ou), !1

Terlihat bah)a dengan memanfaatkan 5CD, proses konsolidasi berjalan lebih cepat.

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

10/30

(ambar !.' 5ola 5CD kiri pola persegi, kanan pola segitiga0

Sumber: ciil.aalto.fi, !'

Dari gambar di atas, bisa dibuktikan bagaimana memperoleh rumus untuk menentukan

 jarak antar drain.

5ada pola segitiga, bangun yang digunakan untuk melakukan pendekatan dengan

 bangun segienamterdiri dari ' segitiga sama sisi0 untuk luas *ona pengaruh 5CD

 

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

11/30

;ntuk pola segiempat digunakan pendekatan menggunakan bangun segiempat untuk

luas *ona pengaruh 5CD:

5ola segitiga dan segiempat tidak memiliki banyak pengaruh terhadap kinerja 5CD,

hanya dari segi pemasangan, pola segiempat akan lebih mudah untuk dikontrol sedangkan

dari segi penurunan, maka pola segitiga akan memberikan penurunan yang lebih seragam.

5emasangaan 5CD kini ada beragam cara. 5erbedaannya ada yang terletak pada

 penggunaan mesin 5CD, ataupun penggunaan jangkar. 7angkar yang digunakan dalam

 pemasangan biasanya tertancap dan tertahan di dalam tanah bersama 5CD agara 5CD tidak 

tertarik ke atas tanah lagi. Gang sering menjadi perbedaan adalah penggunaan jangkar dimana

selain jangkar yang berbeda-beda, ada juga yang tidak menggunakan jangkar dalam

 pemasangannya dimana sistem ini mengandalkan jangkar yang hanya berfungsi untuk 

mencegah tanah tidak masuk ke dalam mandrel dan tidak tertinggal ke dalam tanah. 7angkar 

ini pada akhirnya akan tertarik kembali ke permukaan tanah. Sistem ini mengandalkan daya

 jepit dan friksi tanah untuk menancapkan 5CD. Sistem inilah yang sedang diteliti untuk 

dikembangkan lebih lanjut

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

12/30

(ambar !./ Tahapan pemasangan 5CD

Sumber: http:22cofra.com

Secara teori, tahapan pemasangan 5CD dengan mesin hidrolik adalah sebagai berikut:

1. S*oe Drain  dipasang pada ujung 5CD yang keluar dari ujung mandrel, lalu 5CD

tersebut ditarik dan dilipat dan dimasukkan ke dalam mandrel.

!. emudian mesin dijalankan dan mandrel akan terdorong ke dalam tanah bersama

dengan 5CD dan S*oe Drain. S*oe Drain akan menutup lubang pada ujung mandrel

sehingga mandrel tidak akan dimasuki oleh tanah.

#. 5enusukan dihentikan saat 5CD mencapai kedalaman yang diinginkan. Saat itu,

mandrel ditarik ke atas.

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

13/30

apabila beban yang dibutuhkan adalah lebih dari k5a untuk mencapai target perbaikan

tanah, maka beban tamabahan bisa ditambahkan di atas sistem vacuum. &etode ini bisa

dibilang lebih murah dibandingkan metode  #ill surc*ar%e dilihat dari aspek jumlah beban

yang dibutuhkan dan luas area yang sama.

(ou) !1!0 menyebutkan, umumnya sistem vacuum preloadin%  terdiri dari draina%e

 system+ sealin% system+  dan vacuum pumps. Tekanan vacuum yang dihasilkan oleh pompa

tersebar di tanah dengan draina%e system+ mengeluarkan air dan mempercepat konsolidasi.

 Draina%e system ini adalah berupa hubungan antara 5CD, *ori,ontal #ilter pipes, dan

lapisan pasir untuk menciptakan jalur untuk menyebarkan tekanan vacuum dan aliran air.

Sealin% system terdiri dari sistem isolasi kedap udara untuk mencegah air atau udara

 bocor. Sistem ini terdiri dari  %eomem$rane+ slurry all  dan juga tanah lempung itu sendiri.

Slurry all   adalah teknik pembuatan tirai kedap air dari bahan semen bentonyte yang

dipasang pada daerah dengan keadaan tanah yang lunak yang dekat dengan perairan atau

memiliki muka air tanah yang tinggi, terutama sekali untuk mengisolasi lapisan pasir yang

mampu mengalirakan air dari luar area perbaikan dan menyebabkan kerja acuum tidak 

efektif.

Cu &anh uynh dan Aang "aotian !10 menjelaskan, mekanisme acuum preloading adalah saat beban vacuum itu diberikan, akan terjadi penurunan tegangan air pori.

Dengan beban luar yang tidak berubah, tegangan efektif bertambah. Sebagai ilustrasi, saat

 beban vacuum -Δu0 diberikan, tegangan air pori masih berupa tegangan atmosfer pa0. &akin

lama tegangan air pori akan makin berkurang dan tanah akan terkompresi. alu tanah akan

mengalami peningkatan tegangan efektif. "esar tengangan efektif ini adalah sama dengan

 penurunan tegangan air pori ituΔu0 yang nilainya tidak mungkin melebihi nilai tekanan

atmosfer pa0

&etode vacuum preloadin%  untuk 5CD pertama kali diperkenalakan di S)edia oleh

jellman 1/$!0. Sejak itu, metode ini sering digunakan sebagai metode perbaikan tanah

untuk mempercepat konsolidasi untuk daerah dengan tanah lunak di banyak negara misalnya

 *iladelp*ia irport+ !ian/in irport+ Nort* Sout* (xpressay+

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

14/30

yang cukup lama untuk mencapai konsolidasi /%3 atau lebih, maka solusi yang bisa

digunakan adalah gabungan vacuum  dan timbunan. ;ntuk tanah sangat lunak dimana

timbunan yang sangat tinggi tidak bisa dilakukan tanpa mempengaruhi stabilitas, atau bekerja

dengan jad)al penuh, maka penggunaan vacuum preloadin%  bisa menjadi pilihan yang baik.

Sistem 5CD ini didesain untuk mendistribusikan tekanan vacuum  ke lapisan dalam

tanah untuk meningkatkan konsolidasi dari area reklamasi e.g =hu et al. !I Jndraratna et

al. !%b0. &ekanisme vacuum ini bisa dijelaskan dengan analogi pegas yang dideskripsikan

oleh =hu dan Gan !%0, dimana tegangan efektif bertambah akibat tekanan hisapnegatif0,

sedangkan tegangan total tidak berubah.

(ambar !.1

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

15/30

)alaupun perpindahan ke dalam menuju ujung timbunan harus tetap dimonitor untuk 

mencegah tegangan tarik berlebih.

• Vacuum *ead  bisa menyebar luas menuju kedalaman tanah yang lebih besar melalui

sistem 5CD dan suction bisa menyebar luas menuju ujung drain dan batasan drain.

• &engasumsikan berdasarkan kebocoran udara dan efisiensi dari sistem vacuum  yang

digunakan di lapangan, olume dari timbunan bisa dikurangin untuk mencapai derajat

konsolidasi yang sama.

• Dengan berkurangnya tinggi timbunanm maka tegangan air pori maksimum yang

dihasilkan oleh vacuum preloadin%  lebih kecil dari metode timbunan biasa

• Dengan tekanan vacuum, kondisi tanah yang tidak jenuh air pada antarmuka drain bisa

diimbangin sebagian.

• Dengan vacuum konsolidasi, tegangan yang terjadi terdiri dari ! bagian yaitu tekanan

vacuum dan tegangan tanah lateral =hai !%0. =hai et al. !0 mendemonstrasikan

adanya kemungkinan area dengan tanah lempung denga menggunakan gabungan cap

drain dengan vacuum dan permukaan tanah sebagai lapisan sealin% , sebagai pengganti

lapisan mem$rane pada permukaan tanah. 4amun, efisiensi dari metode ini bergantung

 pada permukaan tanah pasir dari terpengaruh oleh tekanan dari lapisan lolos air berupa

 pasir dan diskontinuitas dari tanah.

(ambar !.11 5roses konsolidasi kiri sistem preloading biasa, kanan sistem acuum

 preloading0

Jndratna et al. !%

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

16/30

Gang penting dalam sistem vacuum preloadin%  adalah hori*ontal drain yang dipasang

melintang setelah penimbunan lapisan pasir, untuk mendistribusikan  sur#ace suction  secara

merata. alu lateral drain dan 5CD ini bisa disambungkan dan menuju pinggir parit yang

 biasa dipasang dengan sistem membrane. 5arit ini kemudian bisa diisi dengna air atau

 bentonite untuk meningkatkan keseluruhan sealing system dari membrane pada sekitar *ona

yang diperbaiki. alu pompa vacuum  disambungkan ke sistem pompa  pre#a$ricated   yang

terpasang dari parit-parit. Suction *ead  yang dihasilkan oleh pompa vacuum  ini membantu

mengeluarkan tegangan air pori le)at 5CD.

Saat suatu area yang akan diperbaiki harus dibagi menjadi beberapa bagian untuk 

 pemasangan membrane, vacuum preloadin% hanya bisa dipakai secara efektidf pada 1 bagian

saja. 5ekerjaan vacuum preloadin%  bisa agak sulit pada area yang besar, cara alternatif yang bisa dipakai adalah sistem vacuum menggunakan pipa fleksibel yang dipasang pada masing-

masing 5CD. 5ada sistem ini, 5CD disambungkan ke collector drain. Tidak seperti sistem

vacuum yang menggunakan membrane dimana kebocoran udara bisa mempengaruhi seluruh

sistem kerja 5CD, pada sistem tanpa membrane ini setiap drain bekerja secara independen.

(ambar !.1! Sistem vacuum tanpa membrane pada 1 drain

Seah, !'

5ada sistem ini bagian atas 5CD dijaga agar tertutup. 4amun yang kurang dari sistem

ini adalah tidak memberikan kondisi kedap udara pada area sehingga efisiensi dari sistem ini

mungkin saja menjadi rendah. Selain itu tekanan vacuum yang bekerja hanya bisa mencapai

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

17/30

%k5a atau kurangSeah !'0. &etode ini juga hanya bekerja apabila area yang dikerjakan

didominasi oleh tanah lempung dengan permeabilitas rendah.

(ambar !.1# 5erbedaan sistem acuum dengan membrane dan tanpa membrane

Jndraratna et al. !%

Terlepas dari karakteristik dari masing-masing sistem vacuum, ke-efektifan keduanya

tergantung dari parameter-parameter tanah itu sendiri, ketebalan tanah lempung, drain

 spacin% , tipe dan geometri dari 5CD, desain, dan kapasitas pompa vacuum. 5emilihan dan

 pelaksanaan sistem biasanya berdasarkan penilaian empiris yang berdasar dari beragam aspek 

oleh tender dan2atau pengalaman dari kontraktor, bukan bedasarkan studi perhitungan detail.

(ambar !.1$ 5rinsip Vacuum reloadin% 

 (ou), !1!

5ada gambar sebelumnya garis 1 adalah garis total stress, garis ! adalah garis initial

)ater pressure, garis # adalah garis )ater pressure setelah vacuum dilakukan, dan garis $

adalah garis ater pressure apabila tidak terjadi *ead lose.

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

18/30

&ohamedelhassan dan Shang !!0 menciptakan sistem gabungan vacuum dan beban

timbunan dan mengangkat teori konsolidasi 1 dimensi Ter*aghi. &ekanisme untuk gabungan

vacuum dan beban timbunan bisa ditentukan dengan hukum superposisi. Derajat konsolidasi

rata-rata untuk gabungan vacuum dan beban timbunan ditentukan dengan rumus:

Dimana Tc ada time #actor  dari gabungan vacuum dan beban timbunan dan cc adalah

koefisien konsolidasi dari gabungan vacuum dan beban timbunan.

Jndraratna et al. !$0 menunjukkan bah)a saat vacuum  di kerjakan di lapangan

dengan 5CD,  suction *ead  sepanjang drain akan berkurang seiring dengan kedalaman tanah

sehingga bisa mengurangi efisiensinya.  Ration dari yang terjadi pada 5CD tergantung pada

 panjang dan tipe 5CDproperti dari core  dan filter0. Tetapi, beberapa studi lapangan

menyatakan bah)a  suction  ini bekerja cepat bahkan bila 5CD dipasang dengan panjang

hingga # m. "o et al. !#I Jndraratna et al. !%a0

(ambar !.1% Skema 5ekerjaan Vacuum0Surc*ar%e, Vacuum, dan Surc*ar%e

Jndraratna et al, !%

Jndraratna et al. !$, !%a0 mengajukan teori konsolidasi radial terinspirasi dari

 pengamatan lab untuk memasukkan pola distribusi tekanan vacuum yang berbeda-beda. Hasil

ini menunjukkan bah)a efisiensi 5CD bergantung pada besarnya dan distribusi dari vacuum.

;ntuk mengukur besarnya tekanan vacuum yang hilang, distribusi tekanan vacuum sepanjang

kedalaman 5CD diasumsikan berbentuk trape*oidal.

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

19/30

(ambar !.1' 5ola distribusi Tekanan Vacuum

Jndraratna et al, !%

"erdasarkan asumsi ini, rasio tegangan air pori rata-rata 0 dari tanah pada

drainase radial yang digabungkan dengan vacuum preloadin%  bisa ditentukan:

Dan

Dimana ptekanan vacuum  yang bekerja di atas drain, k 1 rasio antara tekanan

vacuum  di atas dan di ba)ah drain, tekanan air pori a)al, k h permeabilitas arah

hori*ontal pada tanah yang tidak terganggu, k s permeabilitas arah hori*ontal pada tanah di

 smear ,one+ Th time #actor+ n rasio de2d)de adalah diameter tanah silinder !r e, d) adalah

diameter dari drain !r )0, s rasio d s2d ) d) adalah diameter smear ,one !r s0, * kedalaman

tanah, l panjang drain, K)  kapasitas alir penampungan air.

5emasangan ertical drain dengan mandrel bisa mengubah su$soil . "agian pada smear 

 ,one  yang terganggu, akan mengalami pengurangan permeabilitas pada arah lateral dan

 peningkatan kompresibilitas. 5ada lapisan tanah lempung, tanha yang lebih halus dan lebih

mampat, akan terba)a hingga ke lapisan yang lebih bisa ditembus air sehingga mengurangi permeabilitas pada tanah di sekeliling drain. "arron1/$0 menyarankan konsep penurunan

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

20/30

 permeabilitas dengan mengurangi nilai koefisien konsolidasi. Hansbo 1/+/0 menambahkan

 penjelasan lebih lanjut  smear ,one  dengan permeabilitas yang berkurang disekitar drain

dikelilingi oleh tanah yang tak terganggu.

"erdasarkan permeabilitas yang berkurang di smear ,one, 7amiolko)ski et al. 1/#0

mengajukan bah)a diamter dari dmear *one ds0 dan diamter dari lubang akibat mandrel

adalah:

ds  !,% s2d #0 . dm

dm adalah diameter dari lingkaran yang disebabkan oleh mandreal. Dari persamaan

diatas, noue et al. 1//10 memperkenalkan # *ona hipotesis berdasarkan, plastic smear ,one

yang dekat dengan drain dimana tanah terbentuk ulang secar drastis selama pemasangan

drain, plastic *one dimana permeabilitas berkurang secara sedang, dan outer undisturbed *one

dimana tanah tidak terpengaruh oleh pemasnagna drain.

"erdasarkan eksperimen, Jndraratna dan 6edana 1//0 mengajukan bah)a diameter 

dari  smear ,one paling tidak sekitar # s2d $ kali lebih besar dari diameter lubang akibat

mandrel. Hubungan ini di coba dengan menggunakan consolidometer besar yang didesain

khusus.

(ambar !.1+ Skematik dari peralatan percobaan yang menunjukkan central drain dan area

 smear 

Jndraratna dan 6edana, 1//

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

21/30

(ambar di ba)ah ini menunjukkan ariasi dari rasio permeabilitas arah hori*ontal

dengan ertikal, dan kadar air sepanjang jarak radial dari central drain pada perlengkapan

konsolidasi skala besar Jndratna dan 6edana 1//I Sathanthan dan Jndraratna !'I Aalker 

dan Jndraratna !'0. 6adius dari smear ,one  sekitar !.% kali dari radius ekialen mandrel.

5ermeabilitas arah lateral pada area  smear ,one0 adalah '13 s2d /!3 dari nilai pada

daerah luar yang tidak terganggu, dimana mirip dengan rekomendasi dari Hansbo 1/+0 dan

"ergado et al 1//10. Hanya saja Sathananthan et al. !0 menggunakan cavity expansion

t*eory=ET0, mengikuti Cam Clay model , untuk menganalisa jarak dari smear ,one  akibat

mandrel yang menusuk tanah. 5rediksi mereka di periksa dengan test lab. skala besar dimana

 jarak dari  smear ,one  ini dihitung berdasarkan respon dari tegangan air pori berlebih saat

mandrel menusuk tanah, perubahan permeabilitas arah lateral, dan penurunan aliran air 

menuju drain.

(ambar !.1 5enentuan Smear 1one menggunakan rasio permeabilitas dan kadar air

Sathananthan dan Jndraratna, !'

2. /e#o'e E%emen &na

&etode elemen hingga  #inite element met*od 0 adalah suatu metode perhitungan

 berdasarkan konsep diskretisasi, yaitu membagi sebuah elemen kontinyu menjadi elemen-

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

22/30

elemen yang lebih kecil. Dengan cara seperti ini, sebuah sistem yang mempunyai derajat

kebebasan yang tidak terhingga dapat didekatkan dengan sejumlah elemen yang mempunyai

derajat kebebasan tertentu. 7adi dapat dikatakan metode elemen hingga ini adalah suatu

analisa pendekatan. ;ntuk mendapatkan hasil yang cukup akurat, maka elemen kontinyu

harus dibagi menjadi elemen-elemen hingga yang kecil sehingga setiap elemen bias bekerja

secara simultan. &etode ini dapat digunakan untuk mengetahui deformasi ataupun tegangan

yang terjadi pada suatu elemen yang disebabkan oleh distribusi beban atau gaya.

2. /o'e% Tanah Lunak 3 Soft Soil Model 4

Tanah lunak adalah tanah yang terkonsolidasi normal, atau yang sedang mengalami

konsolidasi akibat beratnya sendiri. 4ilai kekakuan oedometer   Eoed  tanah lunak yang

diturunkan dari garis singgung kura tegangan regangan uji oedometer  pada tegangan

referensi sebesar 1k5a pada umumnya berkisar antara 1k5a-$k5a.

&odel tanah lunak dapat memodelkan hal-hal sbb:

1. ekakuan yang berubah bersama dengan tegangan Stress Dependent Sti##ness0

!. &embedakan pembebanan primer  primary loadin% 0 terhadap unloadin% reloadin% 

#. &engingat tegangan pra-konsolidasi

$. riteria keruntuhan sesuai teori &ohr =oulomb.

Dalam model tanah lunak, digunakna hubungan logaritmik antara regangan olume, L 

dengan tegangan efektif rata-rata, p9 yang diformulasikan sbb:

1 5a

8*’

L*

1Eoed

&odulus kekakuan

oedometer

oedometer stiffness0

(ambar !.1/ ura tegangan regangan uji oedometer 

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

23/30

 p9 mean e##ective stress  0

(ambar !.! Cirgin =ompression ine

(ou), !1!

5ada saat unloadin%   dan reloadin%   secara isotropik, tanah menempuh jalur ri)ayat

tegangan yang berbeda, sebagaimana terlihat pada gambar di ba)ah ini dan diformulasikan

sebagai berikut:

MN modi#ied sellin% index

(ambar !.!1 ondisi unloadin% reloadin% 

Cirgin =ompression

ine

7alur ;nloading

6eloading

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

24/30

(ou), !1!

Saat unloading-reloading tanah diasumsikan berperilaku elastik dan mengikuti hukum

Hooke.

Selama proses unloading reloading, tegangan pra-konsolidasitegangan terbesar atau

tegangan maksimum yang pernah dialami0 selalu konstan. Dalam pembebanan di garis Vir%in

Compression 2ine   primary loadin% 0, tegangan maksimum selalu meningkat, menyebabkan

terjadinya deformasi olumetrik plastik yang irreversi$le.

Dalam kondisi seperti uji tria*ial, dimana , fungsi leleh didefinisikan sebagai

 berikut:

Dimana adalah fungsi dari kondisi tegangan rata-rata p9 dan tegangan deviatoric K

sebagai berikut

5 p adalah tegangan prakonsolidasi yang merupakan fungsi dari regangan plastis sebagai

 berikut:

Dimana adalah angka a)al tegangan pra-konsolidasi initial preconsolidation

 pressure0.

&odel tanah lunak menggunakan beberapa parameter sebagai berikut:

ON modi#ied compression index

MN modi#ied sellin% index

c kohesi

P sudut geser dalam tanah

Q sudut dilatansi

Di samping parameter tersebut, juga digunakan parameter yang sudah dimasukkan

dalam program 5

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

25/30

oefisien tanah dalam keadaan diam untuk tanah 4c

& parameter dari

5arameter compression dan sellin% index didapat dari uji triaial atau uji oedometer 

yang mencakup uji tkan dan uji unloadin% isotropik. 5arameter ini didapat dengan memplot

regangan olumetrik s logaritma natural dari tegangan efektif rata-rata, ln p9. MN dan ON ini

 juga bisa diperoleh dari cs dan cc. dimana.

Dalam model tanah lunak, bila dilakukan undrained analysis dalam 5

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

26/30

2.) PLA5IS 2

5

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

27/30

sumber

Elemen tanah dalam program 5leh sebab itu analisa

elemen hingga dalam program 5

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

28/30

 bekerja pada bidang batas yang membentuk busur lingkaran sebesar 1 radian yang saling

 berhadapan.

2.10 Ana%&$a Un'ra&ne'

Dalam memodelkan elemen tanah di program elemen hingga terutama 5leh sebab itu air masih tetap dapat bergerak 

masuk atau keluar dari tanah. Secara sederhana kondisi drained dan  undrained   dapatdijelaskan sebagai berikut :

1. ondisi drained 

- Tanah ber-permeabilitas tinggi

- "eban luar bekerja dalam )aktu relatif lambat

- 5erilaku jangka pendek tanah tidak kritis

- 5erilaku jangka panjang kritis

!. ondisi undrained 

- Tanah ber-permeabilitas rendah

- "eban luar bekerja dalam )aktu relatif cepat

- 5erilaku jangka pendek tanah kritis

- 5erilaku jangka panjang tidak kritis

;ntuk mengetahui kapan kondisi drained dan undrained  harus dianalisa, dapat

dilakukan sebagai berikut Cermeer U &eir, 1//0:

T V .1 ; #%30, maka kondisi undrained 

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

29/30

T W .$ ; +30, maka kondisi drained 

dimana :

k 5ermeabilitas tanah

Eoed  &odulus oedometer 

X) "erat isi tanah

D 5anjang jarak aliran air pori

t Aaktu konstruksi

T !ime #actor

Secara umum analisa undrained  dilakukan dalam parameter tegangan total, sehingga

 parameter kuat geser yang digunakan adalah sebagai berikut :

- uat geser undrained   = =u Su, P 0

- ekakuan ;ndrained E Eu, Yu  .% 0

 4amun dalam analisa pada program elemen hingga terutama 5

8/17/2019 2013-2-01205-SP Bab2001

30/30

5erhitungan dengan analisa ;ndrained " dilakukan dalam analisa tegangan efektif,

dimana digunakan parameter kekakuan efektif dan parameter kuat geser undrained . 5ada

analisa ini dapat dihasilkan nilai tegangan air pori yang terjadi. 4amun hasil yang

diberikan sangat tidak akurat sehingga pada umumnya tidak dapat digunakan. Sedangkan

untuk kuat geser undrained   =u  Su0 merupakan parameter input . Sehingga analisa ini

tidak akan memberikan kesalahan perhitungan dalam kestabilan undrained . "erikut

adalah detail parameter yang digunakan dalam ;ndrained " :

- 7enis