Dr. Ir. Didiek Djarwadi, M.Eng
Kuliah ke 3, Mata Kuliah Pilihan , Aplikasi Aplikasi Geoteknik Geoteknik pada Geoteknik pada Tambang Tambang Terbuka Terbuka S2 Geoteknik Geoteknik Sekolah Sekolah Pasca Sarjana Institute Teknologi Teknologi Bandung Bandung
yama mann di dila lalu luii 1. Nya 2. Mempun uny yai tingkat keselamatan dan keamanan yang tin tingggi - Perencanaan geometri jalan sesuai standard - Lebar mencukupi alat hauling yang lewat - Prof ofil il hau aulling ro road me memenuhi stan and dard - Grade Jalan memenuhi standard - Mempunyai daya dukung sesuai beban dan intens int ensitas itas haul hauler er yan yangg lew lewat at - Memiliki bundwall yang cu cukup 3. Me Mempun uny yai sis isttim drain ina asi yan angg bai baik 4. Me Memi mili liki ki Si Sist stim im Pe Peme mellih ihar araa aann yan angg hand handal al
Sumber:Thompson, Sumber:Thomp son, R. J., Mining Roads
•
Struktur biaya “mining activity cost” di jobsite Pama
Source : Engineering data base 2013
KONSEP MAIN HAUL ROAD KONSEP DESAIN HAULING ROAD
Indonesia terletak pada daerah tropis yang didominasi musim hujan dan kemarau. Jalan tambang sangat dinamis, yaitu sering berubah mengikuti sekwen penambangan Terdapat jalan tambang yang digunakan secara permanen dan temporary Diperlukan jalan tambang yang handal pada kedua musim tersebut Sangat jarang jalan tambang yang mempunyai lapis perkerasan Diperlukan jalan tambang yang mempunyai daya dukung sesuai dengan alat tambang yang lewat (heavy dumptruck), yang dapat mendukung JALAN TAMBANG DI DAERAH TROPIS LEBIH SESUAI DI DESAIN BERDASARKAN DAYA DUKUNG SUB-GRADE
1
GEOMETRIC DESIGN
2.
STRUCTURAL DESIGN
3.
FUNCTIONAL DESIGN
: - Alinyemen horisontal - Alinyemen vertikal - Lebar jalan - Kecepatan rencana - Safety berm : - Daya dukung - Material pembentuk jalan - Beban kendaraan - Umur rencana - Drainasi jalan : - Lapis perkerasan - Bahan perkerasan - Tebal perkerasan - Rambu
4
MAINTENANCE DESIGN : - Frekwensi inspeksi - Frekwensi uji - Skedul pemeliharaan - Prioritas pemeliharaan
•
Design (Perencanaan)
DID WE “DESIGN” OR JUST “BUILT” A MINE HAUL ROAD?????
GEOMETRIC DESIGN
:-
Alinyemen horisontal Alinyemen vertikal Lebar jalan Kecepatan rencana Safety berm
•
Design Tampang Melintang Hauling Road
•
Design Lebar Hauling Road
•
Design Alignment Vertikal
•
Design Alignment Horizontal
•
Design Super-elevasi pada tikungan
•
Contoh design perubahan hauling road
•
Design Persimpangan Hauling Road
STRUCTURAL DESIGN : -
Material pembentuk jalan Daya dukung Beban kendaraan Umur rencana Drainasi jalan
Tanah sebagai bahan timbunan subgrade
Bahan alam “scorea” yang dapat dimanfaatkan sebagai subgrade dan/atau “base coarse”
Bahan alam “scorea” yang dapat dimanfaatkan sebagai subgrade dan/atau “base coarse”
Material. Penggunaan “clay shale” baik dalam bentuk batuan hasil blasting maupun “sub-soil” harus dihindarkan
Penggunaan batuan “clay shale” sebagai bahan subgrade
Layakkah batuan ini untuk bahan sub-grade
Batuan “clay shale” yang digunakan sebagai subgrade, pada musim hujan dapat bermasalah karena tingkat pelapukan oleh cuaca yang tinggi
Contoh hauling road yang mengalami kerusakan pada musim hujan
Contoh hasil uji tanah dari laboratorium PT Pamapersada Nusantara
•
Pelaksanaan, Pembuatan Subgrade Hauling Road
Trial Compaction Trial compaction diperlukan untuk mengetahui nilai daya dukung maksimum yang dapat dicapai oleh suatu tanah dengan variasi energi pemadatan suatu compactor. Pertambahan nilai daya dukung oleh jumlah lintasan harus dicermati agar dapat diperoleh daya dukung yang maksimum dar tanah yang digunakan untuk subgrade.
Dynamic Cone Penetration Test (DCPT)
Mata cone sekali pakai
mata cone multi pakai dgn kalibrasi
Hubungan nilai CBR dengan Dynamic Cone Penetration Test (DCPT)
Pelaksanaan uji DCPT di lapangan
Tanah yang tidak sesuai untuk bahan subgrade
Apabila tanah tidak sesuai untuk subgrade, maka perlu dilakukan pelapisan base coarse untuk meningkatkan daya dukung hauling road
Tanah yang hanya dalam kondisi kering nilai CBR memenuhi syarat subgrade
Untuk menjaga agar performance pada musim hujan tidak menurun, diperlukan lapis penutup (surface layer) diatas permukaan subgrade
Tanah yang dalam kondisi kering dan basah memenuhi syarat CBR subgrade
Apabila daya dukung subgrade pada tingkat kepadatan tertentu tidak terpengaruh oleh hujan, maka subgrade harus dipadatkan dengan baik, dan tidak perlu dilapisi dengan base coarse
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road Hitungan daya dukung yang diperlukan, didasarkan pada hitungan tebal base coarse untuk hauling road berdasarkan analisa desain yang disampaikan oleh Giroud dan Han (2004a, 2004b) dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: 1. hitung gaya yang dapat didukung oleh subgrade (Ph=0), 2. bandingkan dengan beban desain roda, 3. apabila P > Ph=0, maka diperlukan lapisan base coarse dengan/tanpa perkuatan geosintetik, 4. apabila P < Ph=0, maka secara teoritis subgrade telah kuat menahan beban roda sehingga tidak perlu lapisan base coarse, tetapi perlu ditinjau apakan subgrade yang mempunyai daya dukung > beban roda karena over compaction , dan masih perlu lapisan base coarse dalam lapisan yang minimum untuk melindungi lapisan SUB-GRADE dari perubahan kadar air,
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road Konsep hitungan tebal base coarse suatu hauling road di idealisasikan seperti terlihat pada Gambar berikut. Beban roda (wheel load) seberat P disalurkan oleh dua roda yang mempunyai tekanan ban sebesar p kepada lapisan base coarse.
Idealisasi penyaluran beban roda ke lapisan base coarse.
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road Hubungan antara beban roda (P) dengan tekanan ban (p) dapat disampaikan dalam persamaan:
P p. A
(1)
dengan P : beban roda (kN), p : tekanan ban (kPa), A : luas bidang kontak antara ban dengan base coarse (m2). Dalam desain tebal lapisan base coarse dengan cara yang disampaikan oleh Giroud dan Han (2004a, 2004b), bidang kontak antara ban ken daraan dengan base coarse di idealisasikan sebagai lingkaran dengan radius (jari- jari) adalah r, sehingga luas bidang kontak adalah: A
.r 2
(2)
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road dengan menghubungkan persamaan (1) dengan (2), maka nilai radius bidang kontak dapat dituliskan kembali dalam persamaan:
r
P
(3)
. p
Apabila tebal base coarse adalah nol, maka daya dukung sub grade dapat disampaikan dalam persamaan: 2 Ph 0 .r .m. N c .cu
(4)
dengan nilai m adalah sebagai berikut: m
s f s
dengan s : rutting yang disyaratkan, fs : factor yang nilainya 75 mm. m : bearing capacity mobilization coefficient
(5)
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road dengan memasukkan nilai m dari persamaan (5) ke dalam persamaan (4), diperoleh persamaan: Ph 0
s .r 2 . N c .cu f s
cu C .CBRsg
(6)
(7)
dengan cu
: kuat geser subgrade dalam kondisi tak terdrainasi (kPa), : faktor yang nilainya setara dengan 30, C CBRsg : nilai CBR subgrade.
Apabila format persamaan diubah, maka pada tebal base coarse adalah nol, nilai Ph=0 dapat disampaikan dalam persamaan:
s Ph 0 .r 2 . N c . f C CBRsg f s
(8)
Dari rumus hitungan daya dukung berikut ini:
s 2 Ph 0 .r . N c . f C CBRsg f s Ada 3 komponen yang dapat menjadi pedoman dalam hitungan yaitu: s
: nilai rutting yang diijinkan. Semakin kecil nilai s akan menyebabkan nilai CBR naik secara proporsional. Jadi apabila kita memasukkan nilai s kecil, maka nilai CBR yang harus dicapai menjadi besar, sehingga maintenance menjadi kecil. CBR : apabiladari hasil uji CBR lapangan menunjukkan nilai yang kecil, maka biaya maintenance akan naik, sehingga perlu dipahami bahwa meningkatkan nilai CBR lapangan dengan pemadatan adalah sangat diperlukan dalam rangka mengurangi biaya pemeliharaan. Ph=0 : Perlu ditambahkan Faktor Aman (SF=1,5) untuk mengakomodasikan ketidak homogin tanah sebagai subgrade
Contoh Daya Dukung yang diperlukan untuk HD 465 Komatsu
Contoh Daya Dukung yang diperlukan untuk HD 465 Komatsu
31,32 ton
66,55 ton
Hitungan daya dukung (CBR) yang diperlukan: a) Untuk heavy dumptruck (HD) kelas Komatsu HD 465 dengan muatan penuh dengan konfigurasi beban seperti disampaikan dalam Handbook Komatsu dan disampaikan dalam Gambar diatas, maka beban gander belakang adalah 66,55 ton, sehingga beban roda maksimum adalah 33,275 ton/set roda belakang, sehingga data tekanan disampaikan sebagai berikut: b) beban roda = 33,275 ton/set roda (322,75 kN), c) tekanan ban = 110 lb/in2 ( psi) setara dengan 760 kPa d) rutting yang diijinkan (fs) untuk batasan pemeliharaan hauling road = 25mm.
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road Keseimbangan beban dan daya dukung disampaikan sebagai berikut: a) radius ekivalen bidang kontak ban dengan lapisan base coarse: r
P
. p
r
332,75
r = 0,373 m
3,14 x760
b) gaya yang dapat didukung subgrade adalah: P = 1,5 X 332,75 = 499,125 kN s Ph 0 .r 2 . N c . f C CBRsg f s
Nilai CBR yang disyaratkan = 36,75%
Contoh Daya Dukung yang diperlukan untuk HD 785 Komatsu
Contoh Daya Dukung yang diperlukan untuk HD 785 Komatsu
52,14 ton
105,865 ton
Hitungan daya dukung (CBR) yang diperlukan: a) Untuk heavy dumptruck (HD) kelas Komatsu HD 785 dengan muatan penuh dengan konfigurasi beban seperti disampaikan dalam Handbook Komatsu dan disampaikan dalam Gambar diatas, maka beban gandar belakang adalah 105,865 ton, sehingga beban roda maksimum adalah 52,933 ton/set roda belakang, sehingga data tekanan disampaikan sebagai berikut: b) beban roda = 52,933 ton/set roda (529,33 kN), c) tekanan ban = 110 lb/in2 ( psi) setara dengan 760 kPa d) rutting yang diijinkan (fs) untuk batasan pemeliharaan hauling road = 25 mm.
Daya Dukung yang diperlukan Hauling Road Keseimbangan beban dan daya dukung disampaikan sebagai berikut: a) radius ekivalen bidang kontak ban dengan lapisan base coarse: r
P
. p
r
529,33
r = 0,5011 m
3,14 x760
b) gaya yang dapat didukung subgrade adalah: P = 1,5 X 529,33 = 791,49kN s Ph 0 .r 2 . N c . f C CBRsg f s
Nilai CBR yang disyaratkan = 32,30%
Heavy Dumptruck (HD 1500)
Heavy Dumptruck (HD 1500)
82,33 ton •
a)
b) c) d)
167,15 ton
Hitungan daya dukung (CBR) yang diperlukan: Untuk heavy dumptruck (HD) kelas Komatsu HD 1500 dengan muatan penuh dengan konfigurasi beban seperti disampaikan dalam Handbook Komatsu dan disampaikan dalam Gambar diatas, maka beban gander belakang adalah 167,15 ton, sehingga beban roda maksimum adalah 83,58 ton/set roda belakang, sehingga data tekanan disampaikan sebagai berikut: beban roda = 83,58 ton/set roda (835,80 kN), tekanan ban = 110 lb/in2 ( psi) setara dengan 760 kPa rutting yang diijinkan (fs) untuk batasan pemeliharaan hauling road = 25 mm.
Keseimbangan beban dan daya dukung disampaikan sebagai berikut: a) radius ekivalen bidang kontak ban dengan lapisan base coarse: r
b)
P
. p
r
835,80
r = 0,592 m
3,14 x760
gaya yang dapat didukung subgrade adalah: P
= 1,50 x 835,80 = 1243,63 kN
s Ph 0 .r 2 . N c . f C CBRsg f s
Nilai CBR yang diperlukan = 36,35%
FUNCTIONAL DESIGN : - Lapis perkerasan - Bahan perkerasan - Tebal perkerasan
Bahan “base coarse” sebaiknya dari bahan batuan yang keras, mempunyai gradasi yang baik (well graded) agar dapat menaikkan, kuat geser, daya dukung dan modulus.
Aggregate produk crusher
Konsep gradasi “base coarse”
well graded
open graded
excess fine
Base coarse yang well graded akan mempunyai perilaku yang jauh lebih baik dibandingkan dengan open graded mapupn excess fine Well graded = gradasi bagus Open graded = kekurangan fraksi butiran halus Excess fine = kelebihan fraksi butiran halus
“Base coarse” dapat diperoleh dari produk “crusher” dengan “screen” untuk menghasilkan beberapa gradasi
ASTM (American Society for Testing Materials) menerbitkan standard ASTM D D 1241-00 Standard Specification for Materials for Subbase, Base and Surface Coarse, yang menyampaikan 6 buah model gradasi yang terbagi dalam dua (2) tipe gradasi yaitu: Gradasi tipe I terdiri dari gradasi A, B, C dan D, sedangkan gradasi tipe II terdiri dari gradasi E dan F untuk bahan sub-grade, base coarse maupun surface layer Persen berat yang lolos saringan Nomor saringan (diameter butiran)
Tipe I
Tipe II
Gradasi A
Gradasi B
Gradasi C
Gradasi D
Gradasi E
Gradasi F
2” (50 mm)
100
100
---
---
---
---
1” (25 mm)
---
75 – 95
100
100
100
100
3/8” (9,7 mm)
30 – 65
40 – 75
50 – 85
60 – 100
---
---
No.4 (4,75 mm)
25 – 55
30 – 60
35 – 65
50 – 85
55 – 100
70 – 100
No.10 (2,00 mm)
15 – 40
20 – 45
25 – 50
40 – 70
40 – 100
55 – 100
No.40 (425 m)
8 – 20
15 – 30
15 – 30
25 – 45
20 – 50
30 – 70
No.200 (75 m)
2-8
5 - 15
5 - 15
8 - 15
6 - 15
8 – 15
Aggregate Class A 100 90 80 ) % ( s o l o l n e s r e P
70 60 50 40 30 20 10 0 0,010
0,100
1,000
Diameter (%)
10,000
100,000
Contoh gradasi base coarse yang memenuhi syarat
100% - 50 % = 50%
70% - 50 % = 20%
100%-50%-20% = 30%
Kemudian dari 3 produk tersebut dicampur dengan perbandingan berat yaitu; produk saringan pertama sebesar 50%, produk saringan kedua sebasar (70%-50%) = 20%, sedangkan produk ketiga yang < 2 mm sebesar 30%
PERKEMBANGAN DESAIN TEBAL BASE COARSE Barenberg et al, (1975) membuat grafik hubungan antara tebal base coarse berdasarkan kuat geser tanah subgrade
PERKEMBANGAN DESAIN TEBAL BASE COARSE Giroud dan Noiray (1981) mengembangkan persamaan empiris untuk desain tebal lapisan base coarse untuk unpaved road berdasarkan data uji lapangan yang dilakukan oleh Hammit (1970).
PERKEMBANGAN DESAIN TEBAL BASE COARSE
Giroud dan Han (2004a, 2004b) menyampaikan desain tebal perkerasan base coarse untuk jalan tidak dilapisi aspal (unpaved road) yang telah mempertimbangkan beberapa aspek seperti: - distribusi tegangan pada lapis perkerasan dan tanah, - kekuatan bahan base coarse, - interlocking antara aggregate base coarse dengan geosintetik, - dan kekuatan (stiffness) geosintetik, sebagai tambahan terhadap parameter yang telah dipertimbangkan dalam desain terdahulu oleh peneliti lainnya seperti: - volume lalu lintas harian, - beban gandar, - tekanan ban, - kekuatan base coarse, - kedalaman rutting - dan lain-lainnya.
PERKEMBANGAN DESAIN TEBAL BASE COARSE Dalam desain hauling road digunakan beberapa asumsi karena terdapat data dengan variasi yang sangat besar seperti, daya dukung kondisi hauling road saat uji CBR lapangan, dan data data lainnya. Asumsi yang akan digunakan adalah: 1) tebal base coarse diasumsikan sama pada suatu panjang hauling road yang mempunyai kondisi subgrade sama. 2) tebal minimum base coarse di asumsikan 10 cm. Hal ini untuk menjaga agar metoda pelaksanaan dan pemadatan dapat dilakukan dengan baik, permukaan hauling road dianggap sebagai subgrade. 3) daya dukung subgrade (permukaan hauling road ) dianggap sama, dengan nilai rerata dari seluruh hasil uji CBR lapangan. 4) geosintetik sebagai perkuatan hanya akan digunakan pada titik titik dimana kondisi subgrade dalam kondisi lunak pada ketebalan lebih dari 1,50 meter hasil uji sondir (CPT) di lapangan. 5) geosintetik sebagai separator untuk memisahkan lapisan subgrade dan base coarse untuk mencegah pengaruh bercampurnya bahan subgrade dengan base coarse oleh proses pumping akan dipertimbangkan terhadap umur rencana hauling road, dan kajian ekonomis.
DESAIN TEBAL BASE COARSE Desain tebal base coarse dilakukan bedasarkan (Giroud & Han, 2004a, 2004b)
r
h
dengan
1,26 0,96 1,46 J h f E h r J N fE P m
1, 5
log N
P 1 r 2 .r .m. N c .cu
: tebal base coarse (m), : radius teoritis bidang kontak antara ban dan base coarse : apperture stability modulus dari geogrid, : jumlah lalu lintas harian, : faktor rasio modulus, : beban roda (kN) : koefisien mobilitas daya dukung (bearing capacity mobilization modulus Nc : faktor daya dukung (bearing capacity factor), cu : undrained shear strength tanah dasar (kPa)
BASE COARSE DESAIN TEBAL BASE COARSE (Giroud & Han, 20041, 2004b) f E 1 0,204RE 1 E bc 3,48.CBRbc0,3 ,5,00 min ,5,00 E sg CBR sg
R E min
n s r 1 . exp m h f s
dengan: RE CBR m s fs n
fE : faktor rasio modulus, : batas rasio modulus, : nilai/satuan daya dkung (bearing capacity), : koefisien mobilitas daya dukung (bearing capacity mobilization modulus : rutting yang diijinkan, : konstanta yang nilainya 75 mm, : konstanta yang nilainya 1,00 : konstanta yang nilainya 0,90 : konstanta yang nilainya 1,50
BASE COARSE Hal yang perlu diingat dalam desain tebal base coarse dengan menggunakan metoda yang dikembangkan oleh Giroud dan Han (2004a, 2004b) adalah: a. Persamaan hitungan tebal base coarse berlaku untuk desain hauling road dengan dan tanpa perkuatan geosintetik yang dalam hal ini adalah geogrid, b. Apabila desain tanpa perkuatan geogrid, maka parameter J = 0, dan faktor daya dukung (bearing capacity factor) Nc nilainya adalah 3,14 c. Apabila desain dengan perkuatan geogrid, maka parameter J disesuaikan dengan modulus geogrid yang digunakan, dan faktor daya dukung (bearing capacity factor) Nc nilainya adalah 5,71.
Contoh base coarse gradasi A dari hasil pencampuran untuk lapisan base coarse hauling road di Grasberg, Freeport
•
Pelaksanaan, Pemasangan Base Coarse
• Pelaksanna, gradasi base coarse yang homogin
•
Pelaksanaan, Pencampuran base coarse dengan tanah
Pencampuran base coarse dengan tanah tidak boleh dilakukan, karena base coarse perlu “filler” dari batuan yang sama dengan gradasi halus, sedangkan tanah dengan kohesinya akan berfungsi sebagai binder, tetapi mempunyai kuat geser yang kecil
•
Pelaksanaan, Kerusakan base coarse yang dicampur dengan tanah, daya dukungnya turun karena kuat geser pada komponen tanah yang lebih lemah dari kuat geser base coarse
•
Pelaksanaan Gradasi base coarse yang tidak sesuai dengan standard
•
Pelaksanaan Kondisi base coarse yang gradasinya tidak memenuhi standard, setelah digunakan, material yang halus masuk dan mengisi rongga diantara gradasi yang besar, maka fragmen batuan yang besar akan muncul di permukaan.
•
Pelaksanaan Kondisi base coarse yang memenuhi standard baik gradasi maupun tebal sesuai dengan hitungan untuk memperoleh daya dukung yang diinginkan
MAINTENANCE DESIGN : -
Frekwensi inspeksi Frekwensi uji Skedul pemeliharaan Prioritas pemeliharaan
•
Monitoring pada tikungan
Pada tikungan akan selalu terjadi gaya sentri-petal yang berpotensi membuat gaya geser pada permukaan hauling road oleh hauler, dan jatuhan bahan galian yang dibawa hauler. Inspeksi ini penting untuk melakukan evaluasi, kecepatan, bentuk dan radius, serta super-elevasi tikungan
•
Monito Mon itorin ringg terhad terhadap ap bou boulde lderr
•
Monito Mon itorin ringg terhad terhadap ap bou boulde lderr
Dampak kerusakan jalan terhadap performa tyre.
TREAD CHIPING
PERMUKAAN JALAN TAJAM
TREAD CHIPING
Dampak kerusakan jalan terhadap performa tyre.
ROCK BETWEEN DUALS
ROCK BETWEEN DUALS
FOREIGN OBJECT
IMPACT
BOULDER/SPILAGE
UNDULATING
Hauling road yang bagus dapat memperpanjang umur dan pola aus pada ban
GOOD ROAD CONDITION
SCRAP SMOOTH
•
Monitoring kecukupan lebar hauling road
•
Monitoring kecukupan lebar hauling road
spoil
•
Monitoring kecukupan lebar hauling road
•
Monitoring surface hauling road (rutting)
•
Monitoring surface hauling road (corrugated)
•
Monitoring surface hauling road (potholes)
•
Monitoring sistim drainasi hauling road
Hauling road harus segera bebas dari air pada saat hujan agar air tidak meresap kedalam badan jalan yang dapat menurunkan daya dukung secara dratis. Kecepatan aliran permukaan jauh lebih besar dari peresapan air kedalam tanah/subgrade
•
Monitoring sistim drainasi hauling road
•
Monitoring sistim drainasi hauling road
Apa ukuran kuantitatif tingkat kebaikan jalan ???
•
Nilai URCI (Referensi)
•
Nilai URCI (Unsurface Road Condition Index)
Nilai URCI diperoleh dengan menetapkan nilai pengurang (Deduct Value) Nilai Deduct value ditetapkan dengan menggunakan grafik hubungan density, Severity level dan deduct value untuk masing‐masing kerusakan .
•
Nilai URCI (Unsurface Road Condition Index)
90 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Improper cross‐section Inadequate roadside drainage Corrugation Dust Potholes Rutting Loose agregate ( ex spoil, boulder )
Defect score <<
Haul Road Defect score
Total Deduct Value (TDV)
Ilustrasi Pencapaian URCI 90% apabila hanya road surface mengalami defect 100 m 140 m
1000 m
Improper Cross‐section (LOW)
Iluust Il strras asii Pe Penc ncap apai aian an UR URC CI 90 90% apa apab bil ila a ha hany nya a dr drai aina nasi si me meng ngal alam amii de defe fect ct 100 m 1000 m
260 m
Inadequate drainage (HIGH)
Aplikasi Geosintetik pad ada a Main Haul Ro Road : - Sebagai Perkuatan Subgrade - Sebagai Separator - Sebagai Perkuatan Base Co Coarse
Penggunaan Geosintetik pada hauling road di tanah lunak
Pada region 1, tanah sub-grade yang mempunyai nilai CBR kurang dari 1%, kondisi tanah sangat lunak dan hanya mempunyai kuat geser pada kondisi tak-terdrainasi (undrained shear strength) kurang dari 10 kPa (0,10 kg/cm2), maka geotextile yang berfungsi sebagai separator juga harus dapat berfungsi sebagai perkuatan (reinforcement), sehingga pemilihan geotextile sebagai separator harus dilakukan dengan cara geotextile sebagai reinforcement. Desain Badan Jalan di atas Tanah Lunak dengan Perkuatan Geotextile). Geotextile harus mempunyai kekuatan (strength) dan nilai kekakuan (stiffness) yang cukup agar tidak terjadi longsor lokal (local slide). Jenis geotextile yang memenuhi kriteria ini adalah jenis woven (anyaman) atau struktur komposit geogrid yang dikombinasikan dengan geotextile jenis non woven (nir-anyam) seperti berikut.
Contoh jalan dilaksanakan pada tanah region 1
Pada region 2, tanah sub-grade yang mempunyai nilai CBR kurang dari 2% tetapi lebiih dari 1%, kondisi tanah masih juga lunak dan mempunyai kuat geser pada kondisi tak-terdrainasi (undrained shear strength) kurang dari 20 kPa (0,20 kg/cm2), maka geotextile yang berfungsi sebagai separator juga harus dapat berfungsi sebagai perkuatan (reinforcement), meskipun tidak sekuat yang diperlukan pada region 1. Geotextile yang diperlukan pada sub-grade pada region 2 harus mempunyai kekuatan (strength) dan survivability (tahan terhadap lingkungan) yang cukup. Jenis geotextile yang memenuhi kriteria ini adalah jenis woven (anyaman) atau struktur komposit geogrid yang dikombinasikan dengan geotextile je nis non woven (nir-anyam). Desain kriteria dalam hal ini didasarkan pada peningkatan daya dukung sub-grade dan pengurangan tebal base coarse
Pada region 3, tanah sub-grade yang mempunyai nilai CBR kurang dari 3% tetapi lebih dari 2%, kondisi tanah masih juga lunak dan mempunyai kuat geser pada kondisi tak-terdrainasi (undrained shear strength) lebih dari 20 kPa (0,20 kg/cm2), maka geotextile yang berfungsi sebagai separator hanya berfungsi sebagai media pemisah. Geotextile yang diperlukan pada sub-grade pada region 3 harus mechanical survivability (tahan terhadap lingkungan dan cara pelaksanaan) yang cukup. Jenis geotextile yang memenuhi kriteria ini adalah jenis non woven (nir-anyam). Pemilihan geotextile dalam hal ini hanya didasarkan pada ketahanan terhadap lingkungan dan tahan terhadap tumbukan bahan timbunan diatasnya yang biasanya dijatuhkan langsung dari dumptruck.
Region 1, GEOTEXTILE SEBAGAI PERKUATAN DIATAS TANAH LUNAK
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Konsep Perkuatan dengan menggunakan geotextile
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Faktor yang mempengaruhi pemilihan geotextile
Faktor Internal a) Jenis geotextile (anyam dan nir-anyam) b) Sifat hubungan regangan-tegangan (stress-strain relation) c) Creep characteristics ( karakteristik rayapan) d) Time to fracture e) Kondisi lingkungan (biological and environment resistant) f) Bahan timbunan Faktor External a) Mechanical damage
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL a) Jenis geotextile (anyam dan nir-anyam)
Geotextile anyam Geotextile nir-anyam
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL b) Stress-strain characteristic of fabric ( Risseuw, 1984)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL C) Creep Characteristics (Enka, 1985)
Creep Cre ep pad pada a 20 20% % pemb pembeba ebanan nan Creep Cre ep pad pada a 60 60% % pemb pembeba ebanan nan
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL d) Time to fracture (Van Zanten, 1986)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL e) Environment attack (Risseuw, 1984)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL e) Bacterial attack (Troost, 1982)
Polyester (100% resid ual str ength)
Polyethylene (90% resid ual strength)
Polypropylene (75% residual strength)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL Bahan Timbunan Mechanical damage on Polyprop ylene poly mer grid (Netlon 1984)
Mechanical damage on polyester fabric (Enka 1988)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak FAKTOR INTERNAL Voskamp (1990)
1
Pall Pc
.
Greenwood and Jewell (1990) ilustrasi grafis penetapan tegangan ijin geotextile
1
f d f env
.
1 1 . f m f c
Pall : allowable design strength Pc : ultimate breaking strength with respect to time and extension f d : reduction factor for mechanical damage f env : reduction factor for environment and bacterial attack f m : factor for extrapolation deviation f c : factor of safety
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Apabila tanpa perkuatan geotextile
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak SOLUSI: Timbunan jalan diatas landasan kayu (corduroy)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak SOLUSI: Perkuatan dengan geotextile
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Metoda hitungan Perkuatan dengan Geotextile Limit Equilibrium Broms (1977), Fow ler (1982), Jewell (1982), Houlsby and Jewell (1988), Hird and Jewell (1990) Finit e Element Bell et al (1977), Brown and Poulos (1980), Rowe Rowe (1982), Rowe Rowe and Soderman (1987)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Metoda Keseimbangan Batas (limit Equilibrium)
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Idealisasi Kuat geser Tanah (Su)
Kuat geser bertambah sebagai sebagai fungsi kedalaman
Kuat geser konstan
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak STABILITAS INTERNAL
req.intstab P fill
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak STABILITAS INTERNAL
Tanpa perkuatan
Dengan perkuatan
Jewell (1988) menyatakan bahwa perkuatan mempunyai 2 fungsi ; Melawan gaya gaya lateral timbunan Melawan gaya gaya geser pada pondasi
req. int stab P fill P fdtn
Dengan: req tegangan perkuatan yang diperlukan, P fill gaya lateral timbunan, dan P fdtn gaya geser pada pondasi.
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Daya dukung tanah lunak
h m ax
c u . N c
. F S
Daya dukung tanah lunak dihitung dengan Tabel Pilot (1976) chart, dan tinggi maksimum timbunan tanpa perkuatan dapat dihitung dengan persamaan
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak STABILITAS PONDASI Pola keruntuhan rotasi
req. fdtn
W .c S a b.FS a
Pola keruntuhan translasi
req. fdtn Pa P p S 2 Pa 12 . s . D 2.S u0. D .h. D
P p 12 . s . D 2 2.S u 0 . D
S S u o .n.h
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak STABILITAS KESELURUHAN Pola keruntuhan rotasi
req.ovrstab
FS P fill a h 3 W .c S a b a
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak STABILITAS KESELURUHAN Pola keruntuhan translasi
req.ovrstab P fill Pa P p S
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus Karakteristik penurunan dari evaluasi uji konsolidasi Consolidation pressure (kPa) 0
20
40
60
80
100
120
0
) % ( n o i t -10 a m r o f e D-20 l a c i t r e V -30
first layer second layer third layer
fill pressure
140
160
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
req P fill P fdtn
P fdtn
.S u 0 .n .h FS
Pfill = 0.5*Ka*h 2* ( Ka = 0.5088, h = 3.5 m, = 18.5 kN/m3) Pfill = 57.65 kN/m ( = 1, Su 0 = 5 kN/m2, n = 2, h = 3.50 m, and FS = 1.2) Pfdtn = 29.17 kN/m req = 57.65 kN/m + 29.17 kN/m req = 86.82 kN/m
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
req. fdtn req.fdtn =
W .c S a b.FS a 198.85 kN/m
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
req.ovrstab
FS P fill a h 3 W .c S a b
req.fdtn =
a
272.80 kN/m.
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus Hasil hitungan kuat tarik geotextile yang diperlukan: Keseimbangan batas stabilitas internal Keseimbangan batas stabilitas fondasi Keseimbangan batas stabilitas keseluruhan
= 86.82 kN/m, = 198.85 kN/m, req.fdtn req.ovrstab = 272.80 kN/m. req
Dari hasil analisis tersebut diatas, tegangan tarik geotextile yang diperlukan untuk stabilitas konstruksi timbunan diatas tanah lunak di pulau Setoko dan Nipah adalah 272.80 kN/m.
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus Struktur ge geotextile Bahan pembuat geotextile Bahan timbunan; residual soil Bacteriological attack Environmental attack (air laut) Extrapolasi data kuat tarik geotextile Faktor am aman ko konstruksi Prediksi umur perkuatan 2 tahun all
75%. ult 1,10 x1,00 x1,05 x1,00 x1.10
all 60%. ult ult
= 454.67 kN/m.
: anyaman (woven) , : polyester, : Fd = 1.10, : Fenv = 1.00, : Fenv = 1.05 : Fm = 1,00 : Fc = 1,10 : d = 75% ult.
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus Timb Ti mbun unan an ek ekst stra ra 5
) m ( t n e m k n a b m E
extr ex tra a embank e mbankment ment 4 3
final elevation 2 1 0
) -1 0 m (
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
S -2
Working Working day da y
remaining settlement
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
Region 1, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Contoh Kasus
Region 2, GEOTEXTILE SEBAGAI PERKUATAN DIATAS TANAH LUNAK
Region 2, Geotextile sebagai perkuatan diatas tanah lunak Hitungan perkuatan timbunan diatas tanah lunak dengan geotextile pada region 2 dengan daya dukung tanah lunak sebesar 2% (nilai CBR) dapat dilakukan sama dengan cara hitungan untuk region 1, tetapi karena daya dukung tanah adalah 2 kali daya dukung pada region 1, maka kekuatan geotextile yang diperlukan akan lebih kecil dibandingkan yang diperlukan pada region 1
Penggunaan geotextile pada region 2 di hauling road Asmin
Penggunaan geotextile pada region 2 di hauling road Asmin
Penggunaan geotextile pada region 2 di hauling road Asmin
Penggunaan geotextile pada region 2 di hauling road Asmin
Region 3, GEOTEXTILE SEBAGAI SEPARATOR DIATAS TANAH LUNAK
Region 3, Geotextile sebagai SEPARATOR diatas subgrade Konsep geotextile sebagai Separator Tanpa geotextile dua jenis tanah (bahan timbunan jalan) yang tidak dipisahkan oleh geotextile akan dapat tercampur. Oleh karena beban roda dapat menimbulkan proses pumping apabila sub-grade adalah tanah lunak, bahan timbunan lapis sub-grade yang bergradasi kecil akan melakukan intrusi ke dalam lapisan di atasnya, sedangkan lapisan base coarse yang bergradasi lebih besar melakukan penetrasi ke dalam lapisan sub-grade, sehingga akan terjadi percampuran pada batas lapisan sub-grade dan base coarse
Region 3, Geotextile sebagai SEPARATOR diatas subgrade Proses « pumping »
Region 3, Geotextile sebagai SEPARATOR diatas subgrade Syarat geotextile sebagai separator Kondisi
Syarat mekanikal -Tahan terhadap
Selama pemasangan geotextile
Selama pelaksanaan penimbunan
tumbukan (impact resistant) -Perpanjangan saat putus - Tahan terhadap benturan (puncture resistant)
Syarat hidrolis
Perilaku jangka panjang
-diameter lubang
-tahan terhadap
(apparent opening size) -tebal geotextile
sinar ultra violet -tahan terhadap pengaruh zat kimia
-diameter lubang
-tahan terhadap
(apparent opening size) - tebal geotextile
sinar ultra violet -tahan terhadap pengaruh zat kimia
-diameter lubang
-tahan terhadap
-Tahan terhadap
Setelah selesai pelaksanaan penimbunan
benturan (puncture resistant) -Tahan sobek (tear resistant) -Perpanjangan saat putus (elongation at break)
(apparent opening size) - tebal geotextile
jamur -tahan terhadap pengaruh zat kimia
Region 3, Geotextile sebagai SEPARATOR diatas subgrade Contoh penggunaan geotextile sebagai separator
Penggunaan GEOGRID sebagai Perkuatan Base Coarse
Sebagai perkuatan (reinforcement) 1. Reinforcement pada base coarse
Sebagai perkuatan (reinforcement) 1.
Reinforcement pada base coarse
Mekanisme bekerjanya geosintetik sebagai perkuatan pada base coarse.
Sebagai perkuatan (reinforcement) 1. Reinforcement pada base coarse a. Terjadi kekangan oleh geosintetik oleh beban kendaraan, yaitu kekangan sub-base atau base coarse dibawah beban kendaraan dan kekangan sub-grade diluar beban kendaraan, yang menyebabkan kedua bahan tersebut tidak tercampur. b. Terjadi peningkatan daya dukung sub-grade, karena beban aksial kendaraan menjadi beban lateral pada geosintetik. Hal ini yang disebut membrane effect yang dapat mengurangi tebal base coarse dan menghindarkan terjadinya rutting pada permukaan base coarse. c. Perkuatan local terhadap perpindahan butiran base coarse secara individu kedalam sub-grade. Pada geosintetik dengan modulus yang cukup, deformasi yang terjadi akan kecil, karena tegangan dapat didistribusikan ke dalam geosintetik, sehingga deformasi yang terjadi menjadi kecil.
Geogrid sebagai perkuatan (reinforcement) pada base coarse
Penggunaan geogrid pada hauling road Arutmin
Penggunaan geogrid pada hauling road Arutmin
Penggunaan geogrid pada hauling road Arutmin
Penggunaan geogrid pada hauling road Arutmin
Penggunaan geogrid pada hauling road Arutmin
Slide Title
• Add your text here
Terima Kasih
