Perencanaan Geotextile Pada Timbunan [PDF]

Citation preview

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember



PERENCANAAN GEOTEXTILE PADA TIMBUNAN (Tugas desain kelompok) Beban jalan+lalu lintas 15 Kpa



Potongan1



Potongan 2 Potongan 3



Potongan 4 Kemiringan memanjang jalan= X %



Ilustrasi pemasangan geotextile sebagai tembok penahan



H meter Tanah urug sirtu timb=18.5 KN/m3 C=0; =35o



L1=25 m



L2=50 m



L3=30 m



L4=20 m



Lapisan tanah dasar



Gambar 1. Potongan memanjang oprit jembatan. 30 meter 28.5 meter



H1 meter



3 meter



5 meter 2 meter



1:2



Tanah urug sirtu timb=18.5 KN/m3 C=0; =35o



M A T



Lapisan lempung 1 sat=17.5 KN/m3 C=10 Kpa=0o Lapisan lempung 2 sat=17.9 KN/m3 C=15 Kpa; =0o Lapisan lempung 3 sat=17.9 KN/m3; C=35; =0o



Lapisan tanah keras



Gambar 2. Potongan melintang timbunan jalan Berdasarkan ilustrasi gambar diatas rencanakan: 1. Jumlah+panjang kebutuhan perkuatan geotextile di belakang pangkal jembatan (Gambar 1). Pangkal jembatan hanya menahan beban vertical dari jembatan; beban perkerasan dan beban akibat tanah urug dibelakang pangkal jembatan diterima oleh geotextile. 2. Jumlah+panjang kebutuhan perkuatan geotextile untuk timbunan oprit pada potongan (Gambar 1). Potongan melintang timbunan dan data tanah timbunan+tanah dasar dapat dilihat pada Gambar 2. (Kuat tarik geotextile ultimate, safety factor untuk memperoleh Tallow geotextile dan jarak geotextile silahkan direncanakan sendiri) Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kelompok



1 2 3 4 5 6 7



Tinggi timbunan (meter) 8 7.5 7 6.5 6 8 7.5



Kemiringan memanjang jalan (X meter) 2% 2% 2% 2% 2% 3% 3%



Kelompok



8 9 10 11 12 13



Tinggi timbunan (meter) 7 6.5 6 8 7.5 7



Kemiringan memanjang jalan (X meter) 3% 3% 3% 3.5% 3.5% 3.5%



Catatan : masing-masing kelompok melakukan 3 perhitungan desain yaitu : a) Geotextile sebagai dinding penahan tanah; b) Geotextile sebagai perkuatan timbunan untuk potongan yang terpilih untuk masing-masing kelas. Pembagian potongan melintang yang ditinjau: Kelas A: Potongan 1 dan Potongan 4 Kelas B: Potongan 2 dan Potongan 3



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Penyelesaian: 2.



Jumlah dan panjang kebutuhan perkuatan geotextile untuk timbunan oprit pada potongan. a) Potongan 2 Diketahui:



-



-



H1 = 4,75 m Beban = 15 kpa FS rencana = 1,5 Jarak antar geotextile = 0,3 m / 30 cm E = 85%



-



Spesifikasi geotextile Kuat tarik ultimit FSID FSCR FSCD FSBD



= 200 kN/m = 1,1 = 2,1 = 1,1 = 1,1



-



Kuat tarik ijin (Tall)



= (𝐹𝑠𝑖𝑑 𝑥 𝐹𝑠𝑐𝑟 𝑥 𝐹𝑠𝑐𝑑 𝑥 𝐹𝑠𝑏𝑑) = 72 kN/m



𝑇𝑖



Hasil analisis menggunakan program XSTABL Percobaan



SF



1 2 3 4 5



0,871 0,724 0,701 0,714 0,716



Mr (kN.m) 6543 3427 2387 2839 2723



Initiation (m) 8,11 7,83 8,60 8,78 8,93



Termination (m) 33,11 27,02 25,11 26,47 26,26



X (m)



Y (m)



19,08 15,76 15,60 16,17 16,17



20,41 19,10 16,72 17,76 17,58



Radius (m) 15,12 12,06 9,71 10,72 10,48



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Dengan menggunakan program bantu XSTABL dilakukan percobaan kelongsoran dan didapatkan tingkat kestabilitasan terendah: - SF = 0,701 - Mres1 = 2387 kN.m - Jarak pusat kelongsoran ke dasar (Ti) = 6,72 m ➢ Menghitung Md Mres1 SF = Md 2387 kN. m 0,701 = Md 2387 kN. m Md = 0,701 Md



= 3405,15 kN. m



➢ Menghitung Mres2, dengan FS 1,5 Mres2 SF = Md Mres2 1,5 = 3405,15 kN. m Mres2 = 3405,15 kN. m × 1,5 Mres2 = 5107,7 kN. m ➢ Menghitung ΔMr ΔMr = Mres2 − Mres1 ΔMr = 5107,7 kN. m − 2387 kN. m ΔMr = 2720,7 kN. m ➢ Contoh perhitungan kumulatif Mres pada lapis 1 dan 2 Lapis 1 Ti1 = 6,72 m Tall = 72 kN/m Mr = Ti × Tall Mr = 6,72 × 72 Mr = 480,84 kN. m Lapis 2 Ti2 = 6,42 m Tall = 72 kN/m Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Mr = Ti × Tall Mr = 6,42 × 72 Mr = 459,38 kN. m ∑Mr = 480,84 + 459,38 kN. m ∑Mr = 940,22 kN. m Selanjutnya untuk menghitung ∑Mr lapisan diatas digunakan perhitungan yang sama. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 2.1 ➢ Contoh perhitungan panjang geotextile di belakang bidang longsor (Le) lapis 1 Le =



Tall × SF (τatas + τbawah) × E



τatas = c + σN × tanϕ (menggunakan data tanah di atas geotextile) τatas = 0 + 18,5 × 4,75 × tan35 τatas = 61,531 kN/m2 τbawah = c + σN × tanϕ



(menggunakan data tanah di bawah geotextile)



τbawah = 10 + 17,5 × 4,75 × tan0 τbawah = 10 kN/m2 Tall × SF (τatas + τbawah) × E 72 × 1,5 Le = (61,531 + 10) × 0,85 Le = 1,77 m Untuk memudahkan pemasangan di lapangan maka Le yang digunakan sebesar 1,8 m Selanjutnya untuk menghitung Le lapisan diatas digunakan perhitungan yang sama. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 2.1 Tabel 2.1 Le =



No



Ti (m)



Mr (kN.m)



1 2 3 4 5 6 7



6,72 6,42 6,12 5,82 5,52 5,22 4,92



480,84 459,38 437,91 416,44 394,98 373,51 352,04



kumulatif Mr (kN.m) 940,22 1378,13 1794,57 2189,55 2563,06 2915,10



τ atas (kN/m2)



τ bawah (kN/m2)



H (m)



Le (m)



61,531 57,645 53,758 49,872 45,986 42,100 38,214



10,000 57,645 53,758 49,872 45,986 42,100 38,214



4,75 4,45 4,15 3,85 3,55 3,25 2,95



1,77 1,10 1,17 1,27 1,37 1,50 1,65



Le pakai (m) 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8



Lr 12,61 12,28 11,94 11,57 11,18 10,79 10,37



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember ➢ Contoh perhitungan foundation stability Contoh perhitungan Tekanan Tanah Aktif (Pa) dan Tekanan Tanah Pasif (Pp) Ka1,2,3 = tan2 (45 – 0/2) =1 √Ka



=1



Kp



= tan2 (45 + 0/2) =1



√Kp



=1



σv 1 σv 2



=q = 15 kN/m² = σv 1 + γ1’ x h1 = 15 + (17,5 kN/m³ - 9,81 kN/m³) x 3 m = 38,07 kN/m² = σv 2 + γ2’ x h2 = 38,07 kN/m² + (17,9 kN/m³ - 9,81 kN/m³) x 5 m = 78,52 kN/m² = σv 3 + γ3’ x h3 = 78,52 kN/m² + (17,9 kN/m³ - 9,81 kN/m³) x 2 m = 94,7 kN/m²



σv 3



σv 4



σh 1



σh 2 a



σh 2 b



σh 3 a



σh 3 b



σh 4



= σv 1 – 2 x C1 = 15 kN/m² - 2 x 10 kN/m² = -5 kN/m² = σv 2 – 2 x C1 = 38,07 kN/m² - 2 x 10 kN/m² = 18,07 kN/m² = σv 2 – 2 x C2 = 38,07 kN/m² - 2 x 15 kN/m² = 8,07 kN/m² = σv 3 – 2 x C2 = 78,52 kN/m² - 2 x 15 kN/m² = 48,52 kN/m² = σv 3 – 2 x C3 = 78,52 kN/m² - 2 x 35 kN/m² = 8,52 kN/m² = σv 4 – 2 x C3 = 94,7 kN/m² - 2 x 35 kN/m² σ= 24,70 kN/m² Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember = (σh) x h) = 18,07 x 5 = 40,35 kN = (1/2 x (σh) x h) = 38,07 x 2,15/2 = 19,43 kN = (1/2 x (σh) x h) = 40,52 x 5/2 = 101,13 kN = (σh) x h) = 8,52 x 2 = 17,04 kN = (1/2 x (σh) x h) = 16,18 x 2/2 = 16,18 kN = Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 + Pa5 = 194,12 kN



Pa1



Pa2



Pa3



Pa4



Pa5



Pa



Selanjutnya dengan menggunakan cara yang sama, dilakukan perhitungan untuk tekanan tanah pasif dan didapatkan hasil sebagai berikut: No



σHa (kN/m²)



Pa



σHp (kN/m²)



Pp



1



18,07



19,43



60



60



2



8,07



40,35



33,75



33,75



3



48,52



101,13



464,75



464,75



4



8,52



17,04



100



100



5



24,70



16,18



265,9



265,9



149,13



16,18



∑Pa



= 194,12 kN



∑Pp



= 940,58



Syarat pertama: 𝑃𝑎 194,12 194,12



𝑃𝑝 + 2 × 𝐶𝑢 × 𝐿 + (𝑇𝑎𝑙𝑙 × 𝐿) 𝑆𝐹 940,58 + 2 × (10 + 35) × 2 × 4,75 + (75 × 2 × 4,75) ≤ 1,5



≤



≤ 1368,05



𝟏𝟗𝟒, 𝟏𝟐 ≤ 𝟏𝟑𝟔𝟖, 𝟎𝟓 (Memenuhi)



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember b) Potongan 3 Diketahui:



-



-



H1 = 3,85 m Beban = 15 kpa FS rencana = 1,5 Jarak antar geotextile = 0,3 m / 30 cm E = 85% Spesifikasi geotextile Kuat tarik ultimit = 200 kN/m FSID = 1,1 FSCR = 2,1 FSCD = 1,1 FSBD = 1,1



-



Kuat tarik ijin (Tall)



-



𝑇𝑖



= (𝐹𝑠𝑖𝑑 𝑥 𝐹𝑠𝑐𝑟 𝑥 𝐹𝑠𝑐𝑑 𝑥 𝐹𝑠𝑏𝑑) = 72 kN/m



Hasil analisis menggunakan program XSTABL Percobaan



SF



1 2 3 4 5



0,794 0,773 0,772 0,769 0,766



Mr (kN.m) 2187 2015 1914 2049 1903



Initiation (m) 8,89 8,44 8,67 8,26 7,61



Termination (m) 25,07 24,10 24,01 24,07 22,92



X (m)



Y (m)



15,85 15,21 15,33 15,10 14,26



16,66 16,24 15,95 16,28 15,94



Radius (m) 9,63 9,20 8,93 9,29 8,91



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Dengan menggunakan program bantu XSTABL dilakukan percobaan kelongsoran dan didapatkan : - FS = 0,766 - Mres1 = 1903 kN.m - Jarak pusat kelongsoran ke dasar (Ti) = 5,94 m ➢ Menghitung Md Mres1 FS = Md 1903 kN. m 0,766 = Md 1903 kN. m Md = 0,766 Md



= 2484,33 kN. m



➢ Menghitung Mres2, dengan FS 1,5 Mres2 FS = Md Mres2 1,5 = 2484,33 kN. m Mres2 = 2484,33 kN. m × 1,5 Mres2 = 3726,5 kN. m ➢ Menghitung ΔMr ΔMr = Mres2 − Mres1 ΔMr = 3726,5 kN. m − 1903 kN. m ΔMr = 1823,5 kN. m ➢ Contoh perhitungan kumulatif Mres pada lapis 1 dan 2 Lapis 1 Ti1 = 5,94 m Tall = 72 kN/m Mr = Ti × Tall Mr = 5,94 × 72 Mr = 425,03 kN. m Lapis 2 Ti2 = 5,64 m Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember Tall = 72 kN/m Mr = Ti × Tall Mr = 5,64 × 72 Mr = 403,56 kN. m ∑Mr = 425,03 + 403,56 kN. m ∑Mr = 828,59 kN. m Selanjutnya untuk menghitung ∑Mr lapisan diatas digunakan perhitungan yang sama. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 2.2 ➢ Contoh perhitungan panjang geotextile di belakang bidang longsor (Le) lapis 1 Le = τatas = c + σN × tanϕ



Tall × SF (τatas + τbawah) × E



(menggunakan data tanah di atas geotextile)



τatas = 0 + 18,5 × 3,85 × tan35 τatas = 49,872 kN/m2 τbawah = c + σN × tanϕ



(menggunakan data tanah di bawah geotextile)



τbawah = 10 + 17,5 × 3,85 × tan0 τbawah = 10 kN/m2



Le =



Tall × SF (τatas + τbawah) × E



Le =



72 × 1,5 (49,872 + 10) × 0,85



Le = 2,11 m



No 1 2 3 4 5



Untuk memudahkan pemasangan di lapangan maka Le yang digunakan sebesar 2 m Selanjutnya untuk menghitung Le lapisan diatas digunakan perhitungan yang sama. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 2.2 Tabel 2.2 kumulatif Le Ti Mr τ atas τ bawah Mr H (m) Le (m) pakai Lr (m) (kN.m) (kN/m2) (kN/m2) (kN.m) (m) 2,2 425,03 49,872 10,000 3,85 2,11 12,61 5,94 2 403,56 828,59 45,986 45,986 3,55 1,37 12,28 5,64 2 382,10 1210,69 42,100 42,100 3,25 1,50 11,94 5,34 2 360,63 1571,32 38,214 38,214 2,95 1,65 11,57 5,04 2 339,16 1910,49 34,328 34,328 2,65 1,84 11,18 4,74 Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember ➢ Contoh perhitungan foundation stability Contoh perhitungan Tekanan Tanah Aktif (Pa) dan Tekanan Tanah Pasif (Pp) Ka1,2,3 = tan2 (45 – 0/2) =1 √Ka =1 Kp = tan2 (45 + 0/2) =1 √Kp =1 σv 1 σv 2



σv 3



σv 4



σh 1



σh 2 a



σh 2 b



σh 3 a



σh 3 b



σh 4



=q = 15 kN/m² = σv 1 + γ1’ x h1 = 15 + (17,5 kN/m³ - 9,81 kN/m³) x 3 m = 38,07 kN/m² = σv 2 + γ2’ x h2 = 38,07 kN/m² + (17,9 kN/m³ - 9,81 kN/m³) x 5 m = 78,52 kN/m² = σv 3 + γ3’ x h3 = 78,52 kN/m² + (17,9 kN/m³ - 9,81 kN/m³) x 2 m = 94,7 kN/m² = σv 1 – 2 x C1 = 15 kN/m² - 2 x 10 kN/m² = -5 kN/m² = σv 2 – 2 x C1 = 38,07 kN/m² - 2 x 10 kN/m² = 18,07 kN/m² = σv 2 – 2 x C2 = 38,07 kN/m² - 2 x 15 kN/m² = 8,07 kN/m² = σv 3 – 2 x C2 = 78,52 kN/m² - 2 x 15 kN/m² = 48,52 kN/m² = σv 3 – 2 x C3 = 78,52 kN/m² - 2 x 35 kN/m² = 8,52 kN/m² = σv 4 – 2 x C3 = 94,7 kN/m² - 2 x 35 kN/m² σ= 24,70 kN/m²



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember = (σh) x h) = 18,07 x 5 = 40,35 kN = (1/2 x (σh) x h) = 38,07 x 2,15/2 = 19,43 kN = (1/2 x (σh) x h) = 40,52 x 5/2 = 101,13 kN = (σh) x h) = 8,52 x 2 = 17,04 kN = (1/2 x (σh) x h) = 16,18 x 2/2 = 16,18 kN = Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 + Pa5 = 194,12 kN



Pa1



Pa2



Pa3



Pa4



Pa5



Pa



Selanjutnya dengan menggunakan cara yang sama, dilakukan perhitungan untuk tekanan tanah pasif dan didapatkan hasil sebagai berikut: No



σHa (kN/m²)



Pa



σHp (kN/m²)



Pp



1



18,07



19,43



60



60



2



8,07



40,35



33,75



33,75



3



48,52



101,13



464,75



464,75



4



8,52



17,04



100



100



5



24,70



16,18



265,9



265,9



149,13



16,18



∑Pa



= 194,12 kN



∑Pp



= 940,58



Syarat pertama: 𝑃𝑎 194,12 194,12



𝑃𝑝 + 2 × 𝐶𝑢 × 𝐿 + (𝑇𝑎𝑙𝑙 × 𝐿) 𝑆𝐹 940,58 + 2 × (10 + 35) × 2 × 3,85 + (75 × 2 × 3,85) ≤ 1,5



≤



≤ 1227,65



𝟏𝟗𝟒, 𝟏𝟐 ≤ 𝟏𝟐𝟐𝟕, 𝟔𝟓 (Memenuhi)



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah



Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember



Kesimpulan Berdasarkan perhitungan pada penyelesaian didapatkan kesimpulan sebagai berikut: A. Potongan 2 1. Dengan SF rencana 15 dan ΔMr yang perlu dicapai untuk mendapatkan kestabilan pada timbunan sebesar 2720,7 kN.m. 2. Diperlukan 7 lapis geotextile dengan jarak antar geotextile 30 cm 3. Panjang geotextile dibelakang bidang longsor 180 cm. B. Potongan 3 1. Dengan SF rencana 15 dan ΔMr yang perlu dicapai untuk mendapatkan kestabilan pada timbunan sebesar 1903 kN.m. 2. Diperlukan 5 lapis geotextile dengan jarak antar geotextile 30 cm 3. Panjang geotextile dibelakang bidang longsor pada lapis 1 220 cm dan lapis 2 – 5 200 cm



Kelompok 8 – Kelas B Timbunan dan Konstruksi Penahan Tanah