## APLIKASI MATERIAL GEOSINTETIK PADA KONSTRUKSI TIMBUNAN DI ATAS
TIANG ( PILED EMBANKMENT )
Tommy Adam 1 dan Andryan Suhendra 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl Letjen S. Parman 1 Jakarta Email: tommyadam1996@gmail.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl Letjen S. Parman 1 Jakarta Email: andryansuhendra@yahoo.com

## ABSTRAK
Timbunan di atas tanah lunak merupakan tantangan bagi insinyur geoteknik karena karakteristik tanah yang tidak diinginkan. Perkuatan geosintetik dengan dukungan tiang adalah salah satu cara yang bisa menyelesaikan  karakteristik  tanah  yang  tidak  diinginkan  ini.  Skripsi  ini  akan  membandingkan  kuat tarik  geosintetik  dengan  menggunakan  metode  BS  8006 dengan  metode  elemen  hingga  dua dimensi dan  bagaimana  geosintetik  mempengaruhi  timbunan.  Skripsi  ini  membahas  mengenai  perbedaan antara  perhitungan  kuat  tarik  geosintetik  dengan  metode  BS  8006  dengan  metode  elemen  hingga karena  metode  perhitungan  BS  8006  tidak  memperhitungakan  tanah  dasar  dalam  memperhitungkan kuat tarik geosintetik. Skripsi ini juga membahas mengenai peningkatan nilai faktor keamanan sebesar 20% yang disebabkan oleh pemasangan geosintetik pada dasar timbunan.
Kata kunci: timbunan di atas tiang, plaxis, geosintetik, faktor keamanan

## 1. PENDAHULUAN
Tanah  lunak  merupakan  salah  satu  permasalahan  yang  dialami  pada  berbagai  konstruksi  seperti  bangunan, timbunan,  dan  lain  sebagainya.  Tanah  lunak  ini  dapat  menyebabkan  kegagalan    pada  saat  konstruksi,  juga  dapat menyebabkan penurunan yang sangat besar. Dalam penanganannya, dapat dilakukan dua perlakuan terhadap tanah lunak yaitu perbaikan dan perkuatan tanah lunak. Perbaikan dapat dilakukan dengan mengeluarkan air pada rongga tanah  lalu  dipadatkan  agar  tanah  memadat.  Perkerasan  dapat  dilakukan  dengan  memberikan  perkerasan  tiang, geosintetik, dan lain sebagainya.
Piled  embankment merupakan  salah  satu  meted  perkerasan  tanah  lunak  dengan  menggunakan  tiang  pancang/bor. Setelah  melakukan  pemancangan  terhadap  tiang,  agar  transfer  beban  dapat  dipindahkan  dengan  baik,  maka diberikan pile  cap untuk  seluruh  tiang.  namun  penggunaan pile  cap beton  memerlukan  biaya  yang  cukup  besar untuk pembelian besi dan beton. Maka penggunaan slab beton dapat digantikan dengan geosintetik.
Menurut  Zheng  et  al  (2009),  kombinasi  antara  geosintetik  dengan  tiang  dapat  menurunkan  penurunan  yang  tidak rata  yang  kadang  terjadi  di  dasar  timbunan apabila  tidak diberi perkuatan.  Geosintetik  merupakan  material  buatan manusia  yang  dibuat  untuk  memudahkan  pekerjaan  manusia.  Geosintetik  dapat  menggantikan  fungsi slab beton pada  tiang  pancang  untuk  mentransfer  gaya-gaya  diatasnya  ke  tiang  lalu  ke  tanah.  Selain  berfungsi  untuk mentransfer beban geosintetik juga dapat berfungsi untuk meningkatkan stabilitas tanah, mencegah penurunan yang tidak merata dan untuk memberikan perkerasan pada dasar timbunan.

## 2. DASAR TEORI

## Piled embankment
Piled  embankment merupakan  gabungan  dari  beberapa  tiang  yang digunakan  untuk  menahan  timbunan  dan  beban diatasnya.  Pada  umumnya  penggunaan piled  embankment ini  menggunakan  pelat  beton  sebagai pile  cap tiang kelompok. Namun penggunaan pelat beton dapat digantikan dengan menggunakan geosintetik.
Gambar 1 Piled embankment menggunakan pelat beton         Gambar 2 Piled embankment menggunakan geosintetik

## Metode perhitungan BS 8006
Dalam  perhitungan,  beban  yang  digunakan  adalah  beban  yang  sudah  didistribusi.  Metode  yang  digunakan  sangat konservatif.  Rumus  beban  distribusi  berbeda  tergantung  dari  dimensi  dan  jarak  antar  tiang.  Sebelum  menghitung tegangan  total  pada  perkerasan,  perlu  dihitung  beban  total  pada dasar  timbunan.  Beban  total  pada  dasar  timbunan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.
Untuk nilai dapat dihitung menggunakan rumus :
Untuk end-bearing piles
Untuk friction piles Untuk Untuk Tetapi, apabila , maka
Keterangan :
: beban total pada perkerasan
s : jarak antar tiang
a : ukuran pile cap
: distribusi pembebanan tambahan
: tegangan vertikal pada pile cap
: tegangan vertikal pada dasar timbunan
: faktor parsial pada berat unit tanah
: faktor parsial untuk beban eksternal
: massa jenis tanah
: tinggi timbunan tanah
: koefisien lengkung
Setelah  memperoleh  nilai  beban  total  pada  dasar  timbunan,  dapat  dihitung  faktor  reduksi  tegangan  dan  tegangan yang  terjadi  pada  dasar  timbunan.  Faktor  reduksi  tegangan  dan  tegangan  yang  terjadi  pada  dasar  timbunan  dapat dihitung menggunakan rumus berikut.
Untuk
Untuk ( full arching )
Keterangan :
: faktor reduksi tegangan
: tegangan pada perkerasan
ℇ : regangan pada perkerasan
Setelah  menghitung  tegangan  pada  perkerasan  berdasarkan  regangan  maksimum  yang  diijinkan  pada  perkerasan, perlu  dilakukan  tegangan  pada  perkerasan  untuk  menahan  gaya  horizontal  yang  bekerja  pada  dasar  timbunan. Tegangan  ini  disebabkan  oleh  tekanan  tanah  aktif  dari  timbunan.  Tegangan  untuk  menahan  gaya  horizontal  dapat dicari menggunakan rumus berikut.
Keterangan :
: tegangan untuk menahan gaya horizontal
: koefisien tekanan tanah aktif
:
Gambar 3 Stabilitas geser lateral antara timbunan dengan perkerasan

## Program plaxis
Program plaxis merupakan program analisa geoteknik dengan menggunakan metode elemen hingga ( finite element method ) dua dimensi yang digunakan untuk merencanakan pondasi, menganalisis deformasi, stabilitas pada tanah, menghitung tegangan-tegangan yang terjadi pada timbunan dan lain sebagainya. Metode elemen hingga merupakan metode  yang  dipakai  secara  luas  untuk  menyelesaikan  masalah-masalah  rekayasa  struktural  berbasis  komputer. Untuk melakukan permodelan pada program plaxis, diperlukan beberapa parameter tanah dalam program ini.

## Kohesi
Kohesi merupakan gaya tarik menarik antara partikel sejenis. Nilai kohesi dapat berbeda-beda sesuai dengan jenis tanah  itu  sendiri.  Penentuan  kohesi  dapat  diperoleh  melalui permeability  test pada  tes  laboratorium  atau  bisa  juga dengan menggunakan metode USCS.
Gambar 4 Klasifikasi tanah dengan metode USCS (Terzaghi & Peck, 1997)
Gambar 5 Perkiraan hubungan N-SPT dengan nilai kuat geser tanah (Terzaghi & Peck, 1997)

## Modulus elastisitas
Modulus  Elastisitas  merupakan  nilai  yang  mengukur  kemampuan  suatu  bahan  untuk  menahan  deformasi  elastis ketika  bahan  tersebut  menerima  suatu  beban.  Penentuan  modulus  elastisitas  pada  tiang  dapat  ditentukan menggunakan rumus berikut.
Keterangan :
: moduus elastisitas
: mutu beton tiang
Nilai  modulus  elastisitas  pada  tanah  berbeda  tergantung  pada  jenis  tanah,  nilai  N-SPT  atau  CPT.  Menurut  Budhu (2007), nilai modulus elastisitas pada tanah dapat dicari dengan menggunakan rumus sesuai dengan jenis tanah.
Tabel 1 Persamaan modulus elastisitas untuk berbagai jenis tanah (Budhu M, 2000)
Soil SPT CPT Sand (normally consolidated) Es = 500 (N + 15) Es = 2 to 4 qc Es = (15000 to 22000) ln N Es†= (1 + Dr²)qc Es§ = (35000 to 50000) log N Sand (saturated) Es = 250 (N + 15) Sand (overconsolidated) Es†= 18000 + 750N Es = 6 to 30 qc Gravelly sand and gravel Es = 1200 (N + 6) Es = 600 (N + 6)                                      N ≤ 15 Es = 600 (N + 6) +2000                         N > 15 Clayey Sand Es = 320 (N + 15) Es = 3 to 6qc Silty Sand Es = 300 (N + 6) Es = 1 to 2qc Soft Clay - Es = 3 to 8qc Clay
Ip > 30 or organic Es = 100 to 500 Su
Ip < 30 or stiff
Es = 500 to 1500 Su Using the undrained shear strength Su in units of Su

## Sudut geser dalam
Sudut geser dalam merupakan sudut yang terbentuk dari hubungan antara tegangan normal dengan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan. Penentuan nilai sudut geser dalam ini biasanya dicari menggunakan triaxial test . Namun menurut Dunham (1962), nilai sudut geser tanah berpasir dapat dihitung menggunakan rumus berikut.
Untuk tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam,
Untuk butiran pasir bersegi-segi dengan gradiasi tidak seragam,
Butiran pasir bersegi dengan gradiasi seragam
Keterangan :
: sudut geser dalam
N : nilai N-SPT

## Poisson ratio
Poisson  ratio merupakan  konstanta  elastisitas  yang  dimiliki  oleh  semua  material.  Konstanta  tersebut  merupakan perbandingan antara deformasi lateral dengan deformasi aksial pada suatu material. Nilai poisson ratio berbeda-beda sesuai dengan jenis tanah.
Tabel 2 Nilai poisson ratio berdasarkan jenis tanah (Budhu M, 2000) Typa of soil µ Clay, saturated 0.4 - 0.5 Clay, unsaturated 0.1 - 0.3 Sandy clay 0.2 - 0.3 Silt 0.3 - 0.35 Sand, gravelly sand 0.1 - 1.00 commonly used 0.3 - 0.4 Rock 0.1 - 0.4 (depends somewhat on type of rock) Loess 0.1 - 0.3 Ice 0.36 Concrete 0.15 Steel 0.33

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Pada  penelitian  ini,  digunakan  dua  metode  perhitungan  untuk  memperhitungkan  kuat  tarik  geosintetik  yang digunakan.  Metode  yang  digunakan  adalah  metode  perhitungan  BS  8006  (2010)  dengan  metode  elemen  hingga (plaxis).  Analisis  ini  digunakan  untuk  membandingkan  perbedaan  kuat  tarik  geosintetik  dengan  dua  metode  yang berbeda.
Setelah membandingkan, dilakukan simulasi kasus pelebaran jalan tol dengan menggunakan geosintetik pada piled embankment untuk  meningkatkan  nilai  faktor  keamanan  pada  timbunan  tersebut.  Simulasi  dilakukan  di  metode elemen hingga dengan variasi jarak antar tiang, ukuran tiang dan kedalaman tiang untuk melihat pengaruh parameter tersebut terhadap nilai faktor keamanan.

## 4. HASIL ANALISIS

## Kondisi lapangan
Pada analisis ini, diperoleh data tanah dasar yang memiliki karakteristik tanah sangat lunak hingga kedalaman 10 m. Di atas tanah tersebut akan dibangun jalan tol dengan perkerasan yang sudah diperhitungkan. Lapisan tanah tersebut dianggap menjadi timbunan dan beban kepada tanah dibawahnya.
Gambar 6 Kondisi tanah dasar pada salah satu proyek pelebaran jalan tol di Jakarta

## Gambar 7 Kondisi timbunan pada salah satu proyek pelebaran jalan tol di Jakarta

## Perbandingan perhitungan manual dengan metode elemen hingga
Kuat tarik geosintetik diperhitungkan dengan variasi jarak antar tiang 0,5 m, 1 m, dan 1,5 m, ukuran tiang 15 cm x 15 cm, 20 cm x 20 cm, 25 cm x 25 cm dan kedalaman tiang 12 m dan 15 m. Setelah dilakukan perhitungan manual dan  simulasi  dengan  program  plaxis  terhadap  kondisi  lapangan  yang  ada,  diperoleh  perbedaan  nilai  antara  kedua metode tersebut.
Tabel 3 Perbandingan kuat tarik geosintetik antara perhitungan manual dengan program plaxis
0,5 48 42,28 1 260 60,24 1,5 580 80,03
0,5
43 42,93 1 187 61,55 1,5 425 80,07
0,5
40 43,82 1 142 60,27 1,5 328 80,46 Kuat tarik yang digunakan (kN / m) Kuat tarik geosintetik hasil plaxis ( kN / m) Ukuran pile cap (m)
Ukuran tiang (m) 0,15 Jarak antar tiang (m)
0,2 0,25 0,15 0,2 0,25

## Analisis nilai faktor keamanan
Setelah  membandingkan  nilai  kuat  tarik  geosintetik,  dilakukan  analisa  nilai  faktor  keamanan  terhadap  proyek pelebaran  jalan  tol  dengan  menggunakan  kombinasi  antara  tiang  dengan  material  geosintetik.  Analisa  dilakukan dengan  variasi  jarak  antar  tiang,  ukuran  tiang  dan  kedalaman  tiang  seperti  analisis  sebelumnya.  Analisis  ini dilakukan dengan dua kondisi. Kondisi pertama adalah pada saat tanah pada jalan yang sudah ada diasumsikan sama dengan  tanah  pada  pelebaran.  Pada  kondisi  ini,  pola  kelongsoran  yang  terjadi  tidak  mengenai  pelebaran  sehingga menyebabkan analisis tidak akurat dan variasi parameter tiang tidak berpengaruh terhadap nilai faktor keamanan.
Gambar 8 Kondisi lapangan pada analisis pertama Gambar 9 Pola kelongsoran yang terjadi pada analisis pertama
Analisa kedua dilakukan dengan mengasumsikan tanah pada jalan yang sudah ada adalah tanah keras, sehingga pola kelongsoran berada pada pelebaran. Pada kondisi yang kedua ini, diperoleh nilai faktor keamanan tanpa perkerasan 3,6554.
Gambar 10 Kondisi lapangan pada analisis kedua
Gambar 11 Pola kelongsoran yang terjadi pada analisis kedua
Setelah  diperoleh  nilai  faktor  keamanan  terhadap  kondisi  awal,  diberikan  perkerasan  terhadap  kondisi  tersebut. perkerasan  diberikan  sesuai  dengan  variasi  jarak  antar  tiang,  ukuran  tiang  dan  kedalaman  tiang  sesuai  dengan analisis  sebelumnya.  Berdasarkan  analisis  ini,  didapatkan  material  geosintetik  dapat  meningkatkan  nilai  faktor keamanan sebesar 20%.
Tabel 4 Pengaruh geosintetik terhadap peningkatan nilai faktor keamanan pada tiang 12 m dan 15 m
0,15 0,15 0,5 48 5,0866 Tanpa Geosintetik 5,9018 Dengan Geosintetik 0,15 0,15 1 260 4,7421 Tanpa Geosintetik 5,6355 Dengan Geosintetik 0,15 0,15 1,5 580 4,4758 Tanpa Geosintetik 5,2436 Dengan Geosintetik 0,2 0,2 0,5 43 5,1155 Tanpa Geosintetik 5,905 Dengan Geosintetik 0,2 0,2 1 187 4,6614 Tanpa Geosintetik 5,6242 Dengan Geosintetik 0,2 0,2 1,5 425 4,5226 Tanpa Geosintetik 5,2668 Dengan Geosintetik 0,25 0,25 0,5 40 5,1069 Tanpa Geosintetik 5,9034 Dengan Geosintetik 0,25 0,25 1 142 4,765 Tanpa Geosintetik 5,6182 Dengan Geosintetik 0,25 0,25 1,5
328 4,4858 Tanpa Geosintetik 5,2401 Dengan Geosintetik
No Ukuran Tiang  (m) Ukuran Pile Cap (m) Jarak antar tiang (m) Kuat tarik geosintetik (kN/m) SF Keterangan Pengaruh Geosintetik (%) 1 16,026 2 18,840 3 17,154 4 15,433 5 20,655 6 16,455 7 15,597 8 17,906 9 16,815 0,15 0,15 0,5 48 5,0864 Tanpa Geosintetik 5,8922 Dengan Geosintetik 0,15 0,15 1 260 4,7118 Tanpa Geosintetik 5,6621 Dengan Geosintetik 0,15 0,15 1,5 580 4,6933 Tanpa Geosintetik 5,264 Dengan Geosintetik 0,2 0,2 0,5 43 5,1868 Tanpa Geosintetik 5,8907 Dengan Geosintetik 0,2 0,2 1 187 4,7655 Tanpa Geosintetik 5,6681 Dengan Geosintetik 0,2 0,2 1,5 425 4,7075 Tanpa Geosintetik 5,2133 Dengan Geosintetik 0,25 0,25 0,5 40 5,0923 Tanpa Geosintetik 5,8917 Dengan Geosintetik 0,25 0,25 1 142 4,7784 Tanpa Geosintetik 5,666 Dengan Geosintetik 0,25 0,25 1,5 328 4,6263 Tanpa Geosintetik
5,2263 Dengan Geosintetik 18,575 12,969
8
9
No Ukuran Tiang  (m) Ukuran Pile Cap (m) Jarak antar tiang (m) Kuat tarik geosintetik (kN/m) SF Keterangan Pengaruh Geosintetik (%)
12,160
4
7 15,698
13,571
5 18,940 6 10,745 1 15,842 2
20,169 3
Setelah dilakukan analisis terhadap pengaruh geosintetik terhadap tiang, dilakukan analisis nilai faktor keamanan terhadap perubahan jarak antar tiang, ukuran tiang dan kedalaman tiang.
Tabel 5 Nilai faktor keamanan terhadap perubahan Tabel 6 Nilai faktor keamanan terhadap perubahan jarak antar tiang ukuran tiang 1 0,5 5,9018 2 1 5,6355 3 1,5 5,2436 4 0,5 5,905 5 1 5,6242 6 1,5 5,2668 7 0,5 5,9034 8 1 5,6182 9 1,5 5,2401 10 0,5 5,8922 11 1 5,6621 12 1,5 5,264 13 0,5 5,8907 14 1 5,6681 15 1,5 5,2133 16 0,5 5,8917 17 1 5,666
18 1,5 5,2263 No
Kedalaman Tiang (m) Ukuran Tiang (m) Jarak antar tiang (m) 12 15 Safety Factor 0,15 0,2 0,25 0,15 0,2 0,25 1 0,15
5,9018 2 0,2 5,905 3 0,25 5,9034 4 0,15 5,6355 5 0,2 5,6242 6 0,25 5,6182 7 0,15 5,2436 8 0,2 5,2668 9 0,25 5,2401 10 0,15 5,8922 11 0,2 5,8907 12 0,25 5,8917 13 0,15 5,6621 14 0,2 5,6681 15 0,25 5,666 16 0,15 5,264 17 0,2 5,2133
18 0,25 5,2263 12 15 Kedalaman Tiang (m) No Safety Factor
Ukuran Tiang (m) Jarak antar tiang (m)
0,5
1 1,5 0,5 1 1,5
Tabel 7 Nilai faktor keamanan terhadap perubahan kedalaman tiang
1 12 5,9018 2 15 5,8922 3 12 5,6355 4 15 5,6621 5 12 5,2436 6 15 5,264 7 12 5,905 8 15 5,8907 9 12 5,6242 10 15 5,6681 11 12 5,2668 12 15 5,2133 13 12 5,9034 14 15 5,8917 15 12 5,6182 16 15 5,666 17 12
5,2401 18 15 5,2263
Kedalaman Tiang (m) Ukuran Tiang (m) Jarak antar tiang (m) Safety Factor 0,25 0,5 1 1,5 1 1,5 0,2 0,15 0,5 1 1,5 0,5 No
Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat dilihat perubahan nilai faktor keamanan hanya berpengaruh terhadap jarak  antar  tiang.  Nilai  faktor  keamanan  hanya  berpengaruh  0,16  –  1%  terhadap  perubahan  ukuran  tiang  dan kedalaman tiang.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis yang dilakukan terhadap berbagai simulasi yang ada, dapat disimpulkan sebagai berikut.
1. Kuat tarik geosintetik dengan metode perhitungan BS 8006 (2010) dengan metode elemen hingga (plaxis) memiliki perbedaan yang cukup besar. Perbedaan ini akan semakin besar apabila jarak antar tiang semakin besar
2. Material  geosintetik  meningkatkan  nilai  faktor  keamanan  pada  timbunan,  namun  peningkatannya dipengaruhi  oleh  efektivitas  dari  geosintetik.  Pada  percobaan  yang  dilakukan,  geosintetik  dapat meningkatkan nilai faktor keamanan sebesar 20%
3. Semakin  besar  jarak  antar  tiang,  nilai  faktor  keamanan  akan  semakin  kecil.  Perbedaan  nilai  faktor keamanan ini sebesar 4 – 8% apabila dilakukan penelitian dengan perbedaan jarak antar tiang 0,5 m
4. Perubahan nilai faktor keamanan terhadap perubahan ukuran dan kedalaman tiang diperoleh sebesar 0,16 – 1%. Hal ini menunjukkan bahwa berdasarkan percobaan yang dilakukan, perubahan ukuran dan kedalaman tiang tidak mempengaruhi nilai faktor keamanan
5. Berdasarkan analisis yang dilakukan, apabila digunakan perkuatan dengan tiang persegi berukuran 15 cm x 15  cm,  dengan  jarak  antar  tiang 0,5  m  dan kedalaman  1,5  m  dan geosintetik  dengan  kuat  tarik  48 kN/m, maka beban yang bekerja pada timbunan dapat dipikul dengan baik.

## 6. SARAN
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, disarankan melakukan analisis penggunaan geosintetik terhadap piled embankment dengan metode perhitungan yang lain termasuk analisis terhadap penurunan tanah pada konstruksi timbunan.

## DAFTAR PUSTAKA
Ariyarathne, P , Liyanapathirana, D.S. 2015. Review of existing design method for geosynthetic-reinforced piled supported embankments . Elsevier B.V:The Japanese Geotechnical Society. Boogert, T.J.M den. 2011. Piled Embankments with Geosynthetic Reinforcement. Thesis. Delft : Delft University of Technology. Brinkgreve, R.B.J,ed. 2002. PLAXIS 2D-Version 8, Netherland : A.A.Barkema Publishers. British Standard. 2010. Code of practice for strengthened/reinforced soil and other fills. London : BSI Standards Publication.
Budhu, M. 2000. Soil Mechanic and Foundations. New York: John Wiley and Sons.
Das,B.M. 1994. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I . Jakarta: Erlangga. Direktorat Jenderal Bina Marga. 2009. PEDOMAN Konstruksi dan Bangunan. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Bina Marga, Direktorat Bina Teknik. Gangakhedkar, R. 2004. Geosynthetic Reinforced Pile Supported Embankments. Thesis. Florida: University of Florida.
Peck, R.B , Terzaghi, K. 1967. Soil Mechanics in Engineering Practice . New York : John Wiley and Sons.