EVALUASI SIFAT DINAMIS DAN POTENSI LIKUIFAKSI PADA TANAH BERPASIR

1. TUGAS ANALISIS GEOTEKNIK TERAPAN
EVALUASI SIFAT DINAMIS DAN POTENSI LIKUIFAKSI PADA TANAH
BERPASIR
Nama : 1. Neneng Winarsih (16309850)
2. Yogi Oktopianto (16309875)
3. Yurista Vipriyanti (16309876)
Trimester : 10
Dosen : Dr. Sri Wulandari
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS GUNADARMA
2012

2. Evaluasi Sifat Dinamis dan Potensi Likuifaksi Pada Tanah Berpasir
N. P. Honkanadavar
Scientist “C”, Central Soil and Materials Research Station, New Delhi-110016,
E-mail: nphonkanadavar@gmail.com
S. L. Gupta
Scientist “E” I/c, Central Soil & Materials Research Station, New Delhi-110016, India.
E-mail: slgupta@nic.in
Ramakant
Supervisor (Engg.), Central Soil & Materials Research Station, New Delhi-110016, India.
ABSTRAK
Permasalahan pada geoteknik melibatkan beban dinamis pada tanah dan interaksi
sistem struktur dengan tanah. Penentuan sifat dinamis dari tanah yaitu melalui modulus geser
(Gmax) dan rasio redaman (D). Penyebab paling umum dari kegagalan tanah akibat Gempa
bumi adalah fenomena likuifaksi yang menyebabkan kerusakan parah.
Sampel tanah asli (Undisturbed) diambil dari tanah berpasir di dasar Bendungan
Shahpurkandi, Punjab dan kemudian dilakukan penelitian tentang ukuran butir, faktor
kepadatan, kepadatan relatif, kuat getar, kuat geser di laboratorium serta batas cair, batas
plastis dan indeks plastisitas juga ditentukan.
Berat kering dan berat basah bahan bervariasi 1,5-1,68 gm / cc dan 8,7 - 14,4 persen
masing-masing. Kepadatan relatif bahan bervariasi yaitu 50,6-79,5 persen. Dari hasil
pengujian, teramati bahwa rasio redaman bervariasi 1,14-2,8% dan Modulus geser bervariasi
770-2000 kg/cm2 untuk tekanan keliling mulai dari 1 sampai 4 kg/cm2.
Tingginya nilai Modulus geser menunjukkan bahwa pasir padat. Dari hasil tes, juga
mengamati bahwa peningkatan rasio redaman dan Modulus geser berkurang dengan
peningkatan amplitudo regangan geser.
Dari studi potensi likuifaksi, teramati bahwa lapisan tanah berpasir cukup padat dan
tidak rentan terhadap likuifaksi.
Kata kunci : Modulus geser, potensi likuifaksi, rasio redaman, kekuatan siklik
PENDAHULUAN
Analisis dinamis untuk mengevaluasi respon dari struktur seperti yang dihasilkan oleh
gempa bumi, peledakan, beban angin atau getaran mesin berkembang pesat dalam praktek
teknik sipil.

3. Perkembangan terbaru dalam analisis numerik untuk non-linear respon dinamis
menjadi alasan, karena gerakan gempa kuat telah meningkatkan permintaan untuk sifat
dinamik tanah sesuai dengan tingkat regangan kecil maupun besar (Filiatrault, 1997)
Sifat mekanis terkait dengan pembebanan dinamis adalah kecepatan gelombang geser
(Vs), modulus geser (G), rasio redaman (D) dan rasio Poisson (υ).
PEMBAHASAN
Material yang Digunakan
Bahan untuk melakukan penyelidikan laboratorium dan untuk mengevaluasi sifat
dinamis dari tanah berpasir diambil di abutment kiri pondasi Bendungan Shahpurkandi,
Punjab.
Tes analisis ukuran butir dilakukan untuk semua sampel yang diambil. Pengujian
dilakukan dengan menggunakan saringan untuk menentukan pasir kasar, kerikil, pasir halus
dan menengah dan analisis pipet untuk tanah liat (clay) dan lumpur (silt) Sesui Biro Standar
India (BIS) kode (IS: 2720 (Part-IV)) .
Gambar 1 Kurva distribusi ukuran butiran tanah berpasir dari Proyek Bendungan
Shahpurkandi, Punjab
Pengujian
Uji Batas Atterberg
Angka Atterberg adalah batas-batas konsistensi tanah yang dinyatakan dengan angka
kadar air. Sedangkan Indeks Plastisitas (IP) merupakan selisih kadar pada batas cair dan
kadar air pada batas susut.

4. Pada jurnal ini, peneliti melakukan uji batas atterberg pada tanah kepasiran yang
melewati saringan 426 mikron. Batas cair dilakukan dengan menggunakan alat uji
Casagrande seperti pada gambar berikut ini :
Gambar 2 Alat Uji Casagrande
Batas plastis menggunakan menggulung bahan uji hingga 3 mm. Dan kadar air
ditentukan ketika tanah uji mulai retak-retak. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah
batas cair bervariasi 26,1% - 31,1%, batas plastis dimulai dari 19,3% - 22,9% dengan nilai IP
dari 4,1 – 10,8.
In-Situ Density Dan Uji Kadar Air
Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan kepadatan lapisan tanah atas atau
perkerasan yang telah dipadatkan dengan cara pengukuran volume secara langsung.
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan oleh si peneliti, diperoleh , nilai in-situ density
sebesar 1,67 – 1,87 gm/cc dan moisture content sebesar 8,7 – 14,2 %.
Kepadatan Relatif
Kepadatan relatif menunjukkan tingkat kepadatan pada tanah. Semakin besar nilai
kepadatan relatif tanah, maka semakin kecil kemungkinan terjadinya likuifaksi pada tanah
yang bersangkutan.
Pada Uji kepadatan relatif tanah, semua contoh tanah dilakukan di laboratorium. Hasil
pengujian diperoleh nilai kepadatan maksimumum bervariasi mulai dari 1,66 gm/cc hingga
1,73 gm/cc. Dengan menggunakan kepadatan maksimum dan minimum, maka kepadatan
relatif nya ditentukan dengan nilai variasi 50 – 73 %

5. Uji Kolom Resonansi
Tes laboratorim yang digunakan untuk menentukan modulus geser elastis & sifat
redaman tanah. Properti dinamik tanah kepasiran seperti modulus geser dan sifat redaman
merupakan parameter penting yang diperlukan untuk analisis dinamis. Untuk mengevaluasi
sifat ini, uji kolom resonansi dilakukan pada ukuran sampel D 38mm & tinggi 76mm dengan
menggunakan perangkat berikut ini.
Bahan percobaan dengan 3 variasi tekanan 1 kg/cm2 , 2 kg/cm2 dan 4 kg/cm2 dengan
hasil nilai Modulus geser dari 770 – 2000 kg/cm2 dan nilai rasio redaman dari 1,18 – 2,8 % .
Grafik perbandingan modulus geser dan rasio redaman dengan shearing strain amplitude
dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3 Shear Modulus vs Shearing Strain Amplitude
Gambar 4 Damping Ratio vs Shearing Strain Amplitude

6. Cyclic Simple Shear Tests
Satu siklik adalah gerakan dari titik awal, ke kanan, kemudian berlawanan arah ke kiri
dan diakhiri gerakan berlawanan arah ke kanan, kembali ke titik awal. Tujuan dari uji ini
adalah membandingkan tegangan geser siklik yang terjadi di lapangan akibat gempa (t av)
terhadap tegangan geser yang diperlukan untuk terjadinya likuifaksi sebagai tegangan geser
lawan. Uji siklik dengan bahan percobaan tanah jenuh diameter 75 mm dan tinggi 20 mm.
Tiap percobaan diuji dengan amplitudo tegangan geser siklik yang berbeda.
Evaluasi Potensi Likuifaksi
Potensi liquifaksi ditentukan dari :
- Sifat tanah
- Karakteristik gempa
Metode Simplifikasi Seed & Idrish (1982) dirumuskan sebagai berikut :
( t max)  ( .h / g ) * a max
Keterangan :
t max = tegangan geser maksimum tanah
ɣ = berat jenis tanah
h = kedalaman tanah
g = percepatan gravitasi
a max = percepatan permukaan tanah maksimum
Tegangan geser siklik rata-rata akibat gempa, di tetapkan dengan persamaan berikut:
 av  0,65 ( .h/g) * a max . rd
rd = faktor reduksi tegangan.
Jumlah cycle tegangan geser siklik tergantung pada durasi dari goncangan tanah
permukaan dan besarnya gempa.
Hubungan antara besarnya gempa dan percepatan serta jarak pusat gempa:
a. Besarnya gempa 6,5 SR , percepatan = 0,16 g, jarak pusat gempa 30 km
b. Besarnya gempa 8 SR, percepatan = 0.2 g, jarak pusat gempa 70 km

7. Kekuatan siklik pada tanah pasir di berbagai kedalaman, ditentukan di laboratorium
menggunakan uji geser siklik (CSMRS,1992).
Nilai cycle yang signifikan pada besarnya gempa 6,5 SR adalah 8, dan untuk
magnitude 8 SR adalah 20 (Seed & Idrish, 1982). Rasio tegangan siklik yang sesuai untuk 8
dan 20 adalah 0,24 dan 0,2 yang dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 5 Rasio Tegangan Siklik Vs Jumlah cycle
Tegangan geser siklik pada kedalaman 8.5, 16.5, 19 dan 20 m (sample kedalaman)
yang ditentukan menggunakan rasio tegangan 0,24 dan 0,20 yang sesuai dengan magnitude
6,5 SR dan 8 SR.. Tegangan geser ini merupakan tegangan geser siklik yang dibutuhkan
untuk menyebabkan terjadinya liquifaksi yang mewakili kekuatan siklik pada tanah berpasir.
Dari hasil pengamatan ini bahwa kekuatan siklik yang menyebabkan terjadinya
likuifaksi lebih besar dari tegangan geser siklik yang disebabkan gempa yang besarnya 6,5
dan 8 SR. Oleh karena itu, hasil dari penelitian ini telah menunjukkan bahwa tanah berpasir
padat tidak rentan terhadap liquifaksi.
KESIMPULAN
1. Studi laboratorium telah di lakukan menggunakan sample tanah berpasir dari dasar
bendungan shahpurkandi untuk menentukan sifat dinamis dan kekuatan siklik.
2. Metode simplifikasi telah digunakan untuk mengevaluasi potensi liquifaksi pada lensa
pasir.
3. Hal ini menunjukkan bahwa tegangan geser siklik yang menyebabkan terjadinya
likuifaksi lebih besar dari tegangan geser siklik yang disebabkan gempa

8. 4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanah berpasir padat tidak rentan terhadap
liquifaksi.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bolton Seed, H. and Idrish, I.M. (1982). Ground Motions and Soil Liquefaction during
Earthquakes.
2. Bureau of Indian Standards, IS: 2720 (Part-IV) “Methods of test for soil”
3. CSMRS, (1992). Report on Liquefaction Potential of sand lenses in Shahpurkandi dam
Foundation, Punjab.
4. Filiatrault, A. (1997). Elements of Earthquake Engineering and Structural Dynamics.
5. Sitaram, T.G., and Anbazhagan, P. (2010). Evaluation of Low Strain Dynamic Properties
using Geophysical Method: A case Study.