STUDI STABILITAS PERKUATAN TEBING

SUNGAI KAYAN KALIMANTAN TIMUR

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana teknik di Program Studi Teknik Sipil

Oleh

Usama Juniansyah Fauzi

15004160

Pembimbing

Endra Susila, ST, MT, Ph.D

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

dengan bangga dipersembahkan untuk ayahanda, Dr. Ir. Akhmad Fauzi, M.Eng.

iii  

ABSTRAK

Studi Stabilitas Perkuatan Tebing Sungai Kayan Kalimantan Timur

Usama Juniansyah Fauzi (15004160)

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan

Institut Teknologi Bandung 2008

Telah dianalisis stabilitas perkuatan tebing sungai yang berlokasi di Sungai Kayan,

Kalimantan Timur. Studi stabilitas ini menganalisis desain perkuatan tebing sungai awal

yang mengalami perubahan kontur akibat kelongsoran yang terjadi sepanjang aliran

sungai Kayan. Perubahan kontur sungai terjadi disebabkan gerusan air sungai sehingga

menyebabkan kelongsoran di sisi sungai hingga memakan badan jalan. Setelah dilakukan

pengecekan terhadap profil perkuatan tebing tersebut dapat diketahui apakah perkuatan

tebing tersebut memenuhi atau tidak memenuhi kekuatan. Analisis ini dilakukan dengan

menggunakan metoda elemen hhingga menggunakan software Plaxis 7.11. Kondisi yang

dianalisis yaitu lereng sungai tanpa perkuatan, lereng sungai dengan perkuatan sheet pile

menggunakan tie rod dan tiang pancang vertikal, dan lereng sungai dengan perkuatan

sheetpile menggunakan tiang miring. Perkuatan tebing dipandang aman jika nilai faktor

keamanan lebih dari 1.5 dan besar bending moment tidak melebihi momen crack.

Kata kunci: stabilitas lereng, sheetpile, metode elemen hingga, faktor keamanan, bending

moment.

iv  

KATA PENGANTAR

Penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan

kesabaran dan kekuatan serta rahmat hidayah-Nya untuk menyelesaikan karya ilmiah ini.

Karya tulis ini penulis persembahkan untuk Ayahanda, Ibunda, Kakak, dan Adikku

tercinta yang telah memberi dukungan kerjasama dalam rangka menyelesaikan

pendidikan hingga tingkat sarjana.

Karya tulis ini berjudul Studi Stabilitas Perkuatan Tebing Sungai Kayan Kalimantan

Timur yang berisi studi stabilitas perkuatan tebing sungai untuk tiga kondisi yaitu tanpa

perkuatan, dengan perkuatan standar, dan dengan perkuatan sheetpile dan tiang miring.

Selain itu, karya tulis ini dilengkapi dengan teori-teori guna kelanjutan riset mengenai

studi stabilitas selanjutnya.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Endra Susila,

ST, MT, Ph.D selaku pembimbing yang mengajarkan konsistensi dalam mempelajari,

memilih, dan mengerjakan topik yang menjadi tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa pengerjaan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan tugas

akhir ini untuk kemajuan di masa yang akan datang.

Akhir kata, Penulis berharap agar laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-

rekan mahasiswa di Program Studi Teknik Sipil pada khususnya, dan seluruh masyarakat

pada umumnya.

Penulis 

v  

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:

⌦ Allah SWT, karena atas limpahan berkat dan rahmatnya penulis dapat

menyelesaikan Kuliah dan Tugas Akhir ini.

⌦ Papa dan mama, Dr. Ir. Akhmad Fauzi, M.Eng dan Ir. Zuraidah Fauzi, MT atas

semua cinta, kasih sayang, perhatian dan doa yang senantiasa mengiringi penulis

hingga dapat meraih apa yang dicita-citakan.

⌦ Kakak dan Adikku tersayang, Nurfanida Librianty, Fitriah Sanita, dan Namira

Shita dan semua kerabat serta keluarga besar atas support dan dukungan yang

diberikan selama penulis kuliah hingga dapat memperoleh gelar sarjana.

⌦ Bapak Endra Susila,ST, MT, Ph.D selaku dosen pembimbing, terima kasih atas

bimbingan, pengajaran dan waktu yang telah diluangkan baik itu selama masa

perkuliahan atau dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

⌦ Bapak Ir. Masyur Irsyam MSE, Ph.D dan Hasbullah Nawir, ST, MT, Ph.D atas

kesediaan menjadi dosen penguji, juga untuk arahan dan penjelasan yang diberikan

dalam sidang tugas akhir.

⌦ Generasi Sipil ’04 yang telah lulus: Irwan, Hari, Dede, Rengga, Nurdin, Arief,

Teguh, Oscar, Ahung, Ravi, Heri, dan lain-lain yang telah membuat iri untuk

segera lulus.

⌦ Temen-temen satu angkatan yang bakal lulus bareng: Dodi, Leo, Afrian, Ratna,

Jupri, Wisesa, Atid, Widya Taruko Gombong, Krisnawan, BJ, dan lain-lain yang

saking banyaknya ga muat disini.

⌦ Temen-temen yang belum lulus: Haryo, Agustinus, Coky, Joe Silver, Anju, Zaka,

Iway, Reto, Made, Yoyo, Joe, Kresna, Jose, James, Tia, Rias, Bagus, dan lain-lain

apalagi yang udah gue traktir abis sidang, moga kalian cepet lulus. Amien.

⌦ Para pegawai Tata Usaha Prodi Sipil yang udah jadi sahabat gue selama dua bulan

ini akibat nongkrong di TU: Bu Tiktik, Pak Agus gemuk, Pak Agus Solihin, Pak

Min, dan Pak Ocin, terima kasih semuanya.

⌦ Buat Rumah Irwan atas tempat berteduhnya, atas listriknya, atas air mandinya, atas

pemandangan, tv, dvd, dan atas semua sampah yang gue tumpuk disana.

⌦ Kosan Dodi tempat menumpang tidur klo lagi males balik ke rumah Irwan.

vi  

⌦ Kosan Leo juga yang pernah jadi tempat tidur gue.

⌦ Juli Cha Tarido, thanks atas semangat dan pandangan hidupnya, serta pelajaran

gitar klasiknya.

⌦ Yamaha C-350 yang menemani kesendirian gue.

⌦ dan lain-lain yang telah membantu penyelesaian tugas akhir dan kuliah di Program

Studi Teknik Sipil.

Life is a journey

And the road we travel has twist and turns

Which sometimes lead us to unexpected places

And unexpected people

The road we travel is unpredictable

Sometimes is smooth

Sometimes is filled with bumps

But if we’re lucky….

We find people to travel with us

Thanks to everyone who have been traveling with me

Bandung, Oktober 2008

Usama Juniansyah Fauzi, ST

vii  

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... ii

ABSTRAK .................................................................................................... iii

KATA PENGANTAR .................................................................................. iv

DAFTAR ISI ................................................................................................. v

DAFTAR TABEL ......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ......................................................................... 1

1.2. Maksud dan Tujuan ................................................................. 3

1.3. Ruang Lingkup Pembahasan ................................................... 3

1.4. Metodologi ............................................................................... 3

1.5. Daerah Studi Kasus .................................................................. 4

1.6. Sistematika Pembahasan .......................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 6

2.1. Konsep Dasar Stabilitas Lereng ............................................... 6

2.6.1. Tujuan analisis stabilitas lereng ................................... 7

2.6.2. Penyebab keruntuhan lereng ........................................ 7

2.6.3. Pola keruntuhan Pada lereng ........................................ 8

2.2. Kuat Geser Tanah .................................................................... 10

2.3. Parameter Kuat Geser Drained dan Undrained ....................... 11

2.3.1. Kuat Geser Drained ..................................................... 11

2.3.2. Kuat Geser Undrained ................................................. 12

2.4. Pengaruh Air Tanah terhadap stbilitas lereng .......................... 13

2.4.1. Hukum Darcy ............................................................... 13

viii  

2.4.2. Aliran Steady State ....................................................... 15

2.4.3. Aliran Transient ........................................................... 16

2.4.4. Penyelesaian aliran ....................................................... 17

2.4.5. Kondisi air tanah .......................................................... 17

2.5. Analisis Stabilitas Lereng ........................................................ 18

2.6. Struktur dan Konstruksi Turap ................................................ 20

2.6.1. Konstruksi turap tipe kantilever ................................... 20

2.6.2. Konstruksi turap berjangkar ......................................... 21

2.6.3. Tekanan lateral tanah ................................................... 21

2.6.4. Geseran adhesi pada dinding turap .............................. 25

2.6.5. Kekakuan dinding turap ............................................... 25

2.7. Analisis Metode Element Hingga dengan Software Plaxis ..... 25

2.7.1. Tentang Plaxis .............................................................. 26

2.7.2. Konsep dasar Metode Element Hingga ........................ 26

2.7.3. Syarat batas .................................................................. 28

2.7.4. Penyelesaian Metode Element Hingga ........................ 28

2.7.5. Pemodelan material ...................................................... 29

2.7.6. Regangan elastis ........................................................... 30

2.7.7. Parameter dasar dalam Model Mohr-Coulomb ............ 31

2.8. Perhitungan Faktor Keamanan (φ - c Reduction) ..................... 34

BAB III STUDI KASUS ............................................................................... 36

3.1. Data Teknis .............................................................................. 36

3.2. Pengumpulan dan Interpretasi Data ......................................... 38

3.2.1. Pembuatan profil dan lapisan tanah ............................. 39

3.2.2. Penentuan parameter tanah .......................................... 40

3.2.3. Penentuan parameter struktur perkuatan ...................... 44

3.3. Kondisi Tanah .......................................................................... 44

3.4. Analisis Menggunakan Software Plaxis .................................. 45

3.4.1. Tahap data masukan (Input) ......................................... 45

ix  

3.4.2. Tahap kalkulasi ............................................................ 45

3.4.3. Tahap keluaran (Output) .............................................. 46

BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAN ............................................... 47

4.1. Analisis Parameter Tanah ........................................................ 47

4.2. Analisis Parameter Struktur Perkuatan .................................... 49

4.3. Analisis Stabilitas Lereng Asli ................................................ 50

4.3.1. Tahapan analisis stabilitas lereng asli .......................... 51

4.3.2. Analisis hasil perhitungan stabilitas lereng asli ........... 51

4.4. Analisis Stabilitas Lereng dengan Perkuatan Standar ............ 58

4.4.1. Tahapan analisis stabilitas lereng dengan

perkuatan standar ......................................................... 59

4.4.2. Analisis hasil perhitungan stabilitas lereng dengan

perkuatan standar ......................................................... 59

4.5. Analisis Stabilitsd Lereng dengan Perkuatan Sheetpile

dan Tiang Miring ..................................................................... 68

4.5.1. Tahapan analisis stabilitas lereng dengan

perkuatan sheetpile dan tiang miring ........................... 68

4.5.2. Analisis hasil perhitungan stabilitas lereng

dengan perkuatan sheetpile dan tiang miring ............... 69

4.6. Perbandingan Hasil Analisis Stabilitas Lereng dengan

Perkuatan Standar dan Tiang Miring ...................................... 78

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 78

4.1. Kesimpulan .............................................................................. 79

4.2. Saran ........................................................................................ 79

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xvi

RIWAYAT HIDUP ....................................................................................... xviii

LAMPIRAN .................................................................................................. xix

x  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Besar faktor keamanan (Duncan dan Al Buchignani) ................ 18

Tabel 2.2 Kondisi keseimbangan statik (Abramson, 2002) ....................... 19

Tabel 3.1 Berat jenis tanah (Coduto, 2001) ............................................... 41

Tabel 3.2 Hubungan antara konsistensi dari tanah kohesif dan

kuat geser undrained (Terzaghi dan Peck,1997 dan

ASTM D2488-90) ...................................................................... 41

Tabel 3.3 Nilai sudut geser beberapa jenis tanah (Tomlinson, 2004) ........ 42

Tabel 3.4 Persamaan untuk Modulus Elastisitas dalam kPa

(Bowles, 1996) ........................................................................... 43

Tabel 3.5 Beberapa Nilai Es dan v (Das, 2004) ......................................... 43

Tabel 3.6 Nilai koefisien permeabilitas (Das, 2002) .................................. 44

Tabel 4.1 Parameter tanah masukan Plaxis model Mohr-Coulomb ........... 47

Tabel 4.2 Parameter struktur perkuatan ..................................................... 50

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Lereng Asli ................................................... 51

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Lereng dengan Perkuatan Standar ................ 59

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Lereng dengan Perkuatan Tiang Miring ....... 70

xi  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Desain awal perkuatan tebing ................................................... 1

Gambar 1.2 Flowchart Metodologi Penyelesaian Tugas Akhir ................... 4

Gambar 1.3 Daerah lokasi studi .................................................................... 4

Gambar 2.1 Karateristik pergerakan massa tanah

(Geoscience Australia) .............................................................. 9

Gambar 2.2 Beberapa jenis pola keruntuhan (Abramson, 2002) .................. 9

Gambar 2.3 Selubung Mohr-Coulomb (Das, 2002) ...................................... 10

Gambar 2.4 Strength envelope tanah lempung dalam keadaan

undrained (Das, 2002) .............................................................. 12

Gambar 2.5 Strength envelope untuk tanah lempung saturated

drained dan undrained (Duncan dan Wright, 2005) ................. 13

Gambar 2.6 Percobaan Hukum Darcy (Das, 2002) ...................................... 14

Gambar 2.7 Elemen air yang melalui media berpori .................................... 15

Gambar 2.8 Pembagian massa tanah (US Army Corp of Engineer,

2003) ......................................................................................... 19

Gambar 2.9 Dinding Turap Kantilever (Das, 2004) ..................................... 20

Gambar 2.10 Dinding Turap berjangkar (Das, 2004) ..................................... 21

Gambar 2.11 Tekanan tanah lateral relative terhadap dinding ....................... 22

Gambar 2.12 Selubung Mohr-Coulomb untuk tekanan tanah aktif

(Das, 2002) ................................................................................ 23

Gambar 2.13 Selubung Mohr-Coulomb untuk tekanan tanah pasif

(Das, 2002) ................................................................................ 24

Gambar 2.14 Pembentukan elemen tanah pada Plaxis ................................... 27

Gambar 2.15 Pembentukan elemen pelat pada Plaxis .................................... 27

Gambar 2.16 Sistem koordinat umum tiga dimensi dan perjanjian

tanda untuk tegangan (Plaxis, 1998) ......................................... 29

Gambar 2.17 Definisi E0 dan E50 untuk hasil uji triaksial terdrainase

standar ....................................................................................... 32

Gambar 2.18 Lingkaran-lingkaran tegangan saat mengalami leleh satu

xii  

lingkaran menyentuh garis keruntuhan Coulomb

(Plaxis, 1998) ............................................................................ 33

Gambar 3.1 Daerah lokasi studi .................................................................... 36

Gambar 3.2 Kondisi eksisting ....................................................................... 37

Gambar 3.3 Kondisi setelah sheetpile yang telah dipasang .......................... 38

Gambar 3.4 Desain awal perkuatan tebing Sungai Kayan ............................ 38

Gambar 3.5 Peta kontur asli Sungai Kayan .................................................. 39 

Gambar 3.6 Korelasi antara qc, Fr, dan jenis tanah (Robertson dan

Campanela, 1983) ..................................................................... 40

Gambar 3.7 Korelasi antara sudut geser φ’ dan qc (Robertson dan

Campanella, 1983) .................................................................... 42

Gambar 4.1 Penentuan lapisan tanah ............................................................. 48

Gambar 4.2. Defleksi lateral dari tiang pancang (spun pile) diameter 450

mm dengan beban lateral ultimate 65 kN  .................................    49

Gambar 4.3. Bending moment dari tiang pancang (spun pile) diameter 450

mm dengan beban lateral ultimate 65 kN ................................. 50

Gambar 4.4. Arah aliran air sungai dan lokasi yang mengalami longsor ..... 52

Gambar 4.5a Model geometri tanah Sta 0+550 .............................................. 54

Gambar 4.5b Contour deformasi saat keruntuhan lereng asli Sta 0+550 ....... 54

Gambar 4.5c Contour strain saat keruntuhan lereng asli Sta 0+550 ............... 54

Gambar 4.6a Model geometri tanah Sta 0+700 .............................................. 55

Gambar 4.6b Contour deformasi saat keruntuhan lereng asli Sta 0+700 ....... 55

Gambar 4.6c Contour strain saat keruntuhan lereng asli Sta 0+700 ............... 55

Gambar 4.7a Model geometri tanah Sta 1+925 .............................................. 56

Gambar 4.7b Contour deformasi saat keruntuhan lereng asli Sta 1+925 ....... 56

Gambar 4.7c Contour strain saat keruntuhan lereng asli Sta 1+925 ............... 56

Gambar 4.8a Model geometri tanah Sta 2+175 .............................................. 57

Gambar 4.8b Contour deformasi saat keruntuhan lereng asli Sta 2+175 ....... 57

Gambar 4.8c Contour strain saat keruntuhan lereng asli Sta 2+175 ............... 57

Gambar 4.9 Model Perkuatan Standar (spasi pile 3.0 m) ............................. 59

Gambar 4.10a Model geometri tanah dan perkuatan Sta 0+550 ...................... 60

Gambar 4.10b Contour deformasi lereng dengan perkuatan Sta 0+550 ........... 60

xiii  

Gambar 4.10c Contour strain lereng dengan perkuatan Sta 0+550 .................. 61

Gambar 4.10d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 0+550 .................................................................................. 61

Gambar 4.11a Model geometri tanah dan perkuatan Sta 0+700 ...................... 62

Gambar 4.11b Contour deformasi lereng dengan perkuatan Sta 0+700 ........... 62

Gambar 4.11c Contour strain lereng dengan perkuatan Sta 0+700 .................. 62

Gambar 4.11d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 0+700 .................................................................................. 62

Gambar 4.12a Model geometri tanah dan perkuatan Sta 1+925 ...................... 63

Gambar 4.12b Contour deformasi lereng dengan perkuatan Sta 1+925 ........... 64

Gambar 4.12c Contour strain lereng dengan perkuatan Sta 0+925 .................. 64

Gambar 4.12d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 0+925 .................................................................................. 65

Gambar 4.13a Model geometri tanah dan perkuatan Sta 2+175 ...................... 66

Gambar 4.13b Contour deformasi lereng dengan perkuatan Sta 2+175 ........... 66

Gambar 4.13c Contour strain lereng dengan perkuatan Sta 2+175 .................. 66

Gambar 4.13d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 2+175 .................................................................................. 67

Gambar 4.14 Model perkuatan sheetpile dan tiang miring ............................. 68

Gambar 4.15 Defleksi lateral dari tiang pancang (spun pile) diameter 450

mm dengan beban lateral ultimate 21 kN ................................. 69

Gambar 4.16 Bending moment dari tiang pancang (spun pile) diameter 450

mm dengan beban lateral ultimate 21 kN ................................ 69

Gambar 4.17a Model geometri tanah dan perkuatan alternatif Sta 0+550 ....... 71

Gambar 4.17b Contour deformasi lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 0+550 .................................................................................. 71

Gambar 4.17c Contour strain lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 0+550 .................................................................................. 71

Gambar 4.17d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 0+550 .................................................................................. 72

Gambar 4.18a Model geometri tanah dan perkuatan alternatif Sta 0+700 ....... 72

Gambar 4.18b Contour deformasi lereng dengan perkuatan alternatif

xiv  

Sta 0+700 .................................................................................. 73

Gambar 4.18c Contour strain lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 0+700 .................................................................................. 73

Gambar 4.18d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 0+700 .................................................................................. 73

Gambar 4.19a Model geometri tanah dan perkuatan alternatif Sta 1+925 ....... 74

Gambar 4.19b Contour deformasi lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 1+925 .................................................................................. 74

Gambar 4.19c Contour strain lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 1+925 .................................................................................. 75

Gambar 4.19d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 1+925 .................................................................................. 75

Gambar 4.20a Model geometri tanah dan perkuatan alternatif Sta 2+175 ....... 76

Gambar 4.20b Contour deformasi lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 2+175 .................................................................................. 76

Gambar 4.20c Contour strain lereng dengan perkuatan alternatif

Sta 2+175 .................................................................................. 76

Gambar 4.20d Displacement dan distribusi moment sepanjang sheetpile

Sta 2+175 .................................................................................. 77

1 

Gambar 1.1 (a) dan (b) Desain awal perkuatan tebing

 

BAB I

PENDAHULUAN

Tugas akhir ini menyampaikan studi stabilitas dengan pengecekan kekuatan perkuatan

tebing pada Sungai Kayan, Bulungan. Setelah dilakukan pengecekan terhadap profil

perkuatan tebing Sungai Kayan, dapat diketahui apakah perkuatan tebing tersebut telah

memenuhi atau tidak memenuhi kekuatan sehingga tidak terjadi kelongsoran. Jika terjadi

kelongsoran maka akan dilakukan pencarian solusi optimum untuk mengatasi dan

mencegah terjadinya kelongsoran selanjutnya dan jika terhadap desain awal tidak terjadi

kelongsoran maka penulis akan memberikan alternatif desain terhadap profil perkuatan

tebing Sungai Kayan. Selama proses analisis dan perhitungan digunakan software Plaxis

yang berdasarkan pada metoda elemen hingga.

1.1. Latar Belakang

Studi stabilitas perkuatan tebing Sungai Kayan Kalimantan Timur ini dipilih penulis

karena menarik untuk dianalisis. Perkuatan tebing Sungai Kayan diberikan untuk

menahan gerusan yang disebabkan arus Sungai Kayan yang deras. Perkuatan diberikan

sepanjang sisi kiri sungai dikarenakan pada sisi kiri sungai terdapat jalan dan alur sungai

berbelok ke kanan. Perkuatan yang didesain berupa turap sheepile dan pile (Gambar 1.a)

dan rangkain batu bronjong (Gambar 1.b).

2

Dalam melakukan analisis kestabilan lereng metoda yang umum digunakan saat ini

adalah metoda keseimbangan batas (limit equilibrium method). Analisis dengan metoda

ini dilakukan dengan membagi-bagi massa tanah menjadi irisan-irisan kecil. Dalam

pembagian tanah terdapat berbagai metoda antara lain ordinary method of slices, Bishop

modified method, force equilibrium methods, Janbu’s generalized procedure of Slices,

Morgenstern and Price’s method, dan Spencer’s method.

Dalam menggunakan metoda keseimbangan batas dibutuhkan beberapa asumsi seperti

bidang runtuh dan arah keruntuhan tanah. Dengan berkembangnya komputer, metoda

elemen hingga menjadi lebih sering digunakan. Keuntungan dalam menggunakan metoda

ini dibandingkan dengan metoda keseimbangan batas adalah tidak diperlukannya asumsi

dalam menentukan bentuk keruntuhan, gaya yang bekerja pada irisan tanah, dan arah

keruntuhan.

Metoda elemen hingga berdasarkan pada tinjauan keseimbangan batas dengan

memodelkan tanah sebagai gabungan dari elemen-elemen. Elemen-elemen tersebut

digabungkan dengan nodal yang menyimpan data-data sifat tanah. Perhitungan deformasi

tanah pada metoda elemen hingga dapat menampilkan bentuk perpindahan, tegangan, dan

regangan pada titik nodal. Dalam analisis stabilitas lereng dan timbunan dapat dilakukan

dalam pemrograman komputer dua dan tiga dimensi.

Metoda elemen hingga merupakan metoda yang sangat baik dalam memodelkan perilaku

tanah, tetapi metoda ini juga memberikan kesulitan dalam perhitungan praktis. Pengguna

metoda elemen hingga dituntut untuk memiliki kemampuan dalam perhitungan metoda

numerik. Akibatnya penggunaan metoda elemen hingga kurang popular sampai dengan

berkembanganya komputer dan munculnya software-software geoteknik berbasis metoda

elemen hingga. Software Plaxis merupakan software geoteknik yang dalam analisisnya

menggunakan metoda elemen hingga. Penulis dalam penulisan laporan tugas akhir ini

sengaja menggunakan software Plaxis untuk belajar dalam penggunaan software dalam

rekayasa geoteknik serta memahami konsep metoda elemen hingga.

3

1.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Studi stabilitas perkuatan tebing Sungai Kayan, Kalimantan Timur.

2. Melakukan desain awal dan melakukan perbaikan desain jika terjadi kelongsoran

dan memberikan alternatif desain terhadap desain awal

3. Menghitung kekuatan dan keamanan (safety factor) dari desain yang digunakan.

1.3. Ruang Lingkup Pembahasan

Ruang lingkup masalah yang dibahas adalah studi kelongsoran perkuatan tebing Sungai

Kayan, Tanjung Selor meliputi hal-hal berikut;

1. Menentukan parameter tanah pada kasus yang ditinjau.

2. Analisis perkuatan desain awal dengan PLAXIS 7.11 2D.

3. Analisis perkuatan setelah dilakukan perbaikan pada perkuatan tebing jika terjadi

keruntuhan perkuatan tebing sungai Kayan atau analisis perkuatan terhadap

altenatif desain jika tidak terjadi keruntuhan.

4. Software yang dipakai untuk membantu analisis dan perhitungan adalah program

software Plaxis 7.11 2D.

1.4. Metodologi

 

Metodologi yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini antara lain sebagai

berikut:

1. Studi literatur, membaca literatur yang membahas analisis stabilitas dan dinding

penahan tanah.

2. Aplikasi software, mempelajari konsep-konsep yang dipakai dalam program

PLAXIS 7.11 2D serta memahami cara kerjanya.

3. Pengumpulan dan pengolahan data lapangan (field test report)

4. Menganalisis desain awal perkuatan tebing.

5. Desain alternatif perkuatan tebing sungai Kayan dengan program PLAXIS 7.11

2D.

Metodolog

1.5. Daera

Daerah stu

Kabupaten

Awal sunga

gi yang digun

Gamba

ah Studi K

udi kasus ad

Bulungan, P

perkuatan ai  

nakan juga da

SLite

ar 1.2 Flowch

Kasus

dalah daerah

Provinsi Kali

Gamb

Arah alir

Jalan  

apat dijelask

Studi eratur

PengumDa

InterpDa

AnaDesain

AlterSo

DesPerku

Tebing

hart Metodol

h perkuatan

imantan Tim

ar 1.3 Daera

ran 

Perkusunga

kan dengan ba

PemahamSoftwar

Plaxis

mpulan ata

pretasi ata

alisis n Awal

rnatif lusi

sain uatan Sungai

logi Penyele

tebing yan

mur.

ah lokasi stud

SUNKAYA

uatan ai  

agan alir di b

man res

saian Tugas

ng terletak d

di

NGAIAN

Aksu

bawah ini.

Akhir

di Sungai K

khir perkuatungai  

4

Kayan,

an 

5

1.6. Sistematika Pembahasan

Penulisan laporan tugas akhir dibagi menjadi lima bab. Pada bab I dibahas mengenai latar

belakang, maksud dan tujuan, ruang lingkup pembahasan, metodologi, dan sistematika

pembahasan. Pada bab berikutnya dibahas secara detail teori-teori yang berhubungan

dengan analisis stabilitas lereng dan lebih ditekan pada penggunaan teori elemen hingga

dan software Plaxis. Pada bab III dibahas mengenai penentuan parameter-parameter tanah

yang digunakan. Pada bab IV dijelaskan dan ditampilkan proses analisis dan perhitungan-

perhitungan yang dilakukan selama tugas akhir dilakukan dan lebih ditampilkan hasil

analisis dan perhitungan dari program Plaxis. Bab V berisi simpulan uraian bab-bab

sebelumnya serta rekomendasi dan saran dari penulis.

 

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menyajikan studi literatur yang dilakukan untuk mengumpulkan dasar-dasar teori

yang nantinya digunakan sebagai dasar dalam penulisan tugas akhir ini. Bab ini akan

berisi teori-teori yang berkaitan dengan kosep dasar stabilitas lereng, kuat geser tanah,

parameter kuat geser drained dan undrained, pengaruh air tanah terhadap stabilitas

lereng, analisis stabilitas lereng, struktur dan konstruksi turap, tekanan lateral tanah, dan

analisis metoda elemen hingga dengan Software Plaxis 7.11.

2.1. Konsep Dasar Stabilitas Lereng

Analisis stabilitas pada lereng telah memainkan peran penting dalam bidang teknik sipil.

Analisis stabilitas digunakan pada pembangunan fasilitas konstruksi seperti highways,

jalur kereta api, bandara, dan kanal; pembangunan fasilitas sumber daya alam, seperti

galian tambang dan waduk; dan pada aktivitas pembangunan gedung dan infrastruktur

dan proses penggalian (excavation). Kegagalan pada lereng tersebut disebabkan oleh

pergerakan tanah pada galian dan timbunan yang dilakukan oleh manusia, kondisi alam,

maupun kombinasi dari keduanya.

Sejalan dengan meningkatnya penggunaan lereng untuk berbagai keperluan manusia

maka diperlukan pengembangan konsep kestabilan lereng yang bertujuan untuk

mengatasi masalah keruntuhan lereng. Untuk dapat mencapai tujuan tersebut diperlukan

pemahaman terhadap faktor-faktor yang berhubungan dengan dengan keruntuhan lereng,

analisis lereng, dan pemilihan metoda perkuatan lereng yang efektif. Dengan memiliki

konsep stabilitas lereng yang baik, keruntuhan lereng alam maupun kegagalan desain

lereng buatan yang mengakibatkan kerugian materil dan korban jiwa dapat dihindari.

 

 

7

2.1.1. Tujuan analisis stabilitas lereng

Secara umum tujuan dasar dari analisis stabilitas lereng adalah untuk memberikan desain

excavation, timbunan, earth dams, landfills, dan spoil heaps yang aman dan ekonomis.

Dalam penaksiran stabilitas lerang memperhatikan identifikasi geologi, material,

lingkungan, dan parameter ekonomi yang dapat mempengaruhi stabiltas lereng sehingga

dapat memperkirakan kemungkinan terjadinya keruntuhan pada lereng.

Tujuan dari analisis stabilitas lereng antara lain:

1. Memahami karekteristik dan pembentukan dari natural slope

2. Memperkirakan stabilitas lereng dalam jangka waktu pendek (saat konstruksi)

dan jangka waktu panjang

3. Memperkirakan kemungkinan terjadinya keruntuhan pada lereng alam dan buatan

4. Menganalisis pergerakan tanah dan memahami mekanisme keruntuhan lereng,

serta faktor-faktor yang mempengaruhinya

5. Mendesain ulang untuk tindakan pencegahan dan perbaikan dari keruntuhan

lereng serta perhitungan perbaikan yang diperlukan

2.1.2. Penyebab keruntuhan lereng

Dalam mempelajari berbagai macam penyebab keruntuhan lereng, penting sekali untuk

memahami kebutuhan mendasar agar lereng menjadi stabil yaitu kuat geser tanah harus

lebih besar dibandingkan dengan kuat geser yang dibutuhkan untuk mencapai

keseimbangan. Dengan syarat dasar tersebut maka penyebab utama keruntuhan lereng

adalah kuat geser tanah lebih kecil dibandingkan kuat geser yang dibutuhkan. (Duncan

dan Wright, 2005)

Kuat geser tanah lebih kecil dari kuat geser tanah yang dibutuhkan umumnya disebabkan

oleh dua hal, yaitu meningkatnya tegangan geser atau berkurangnya kuat geser tanah

(Highway Reasearch Board, 1978). Faktor-faktor penyebab meningkatnya tegangan geser

tanah pada lereng antara lain:

1. Berkurangnya daya dukung lereng

a. Erosi

b. Gerakan lereng alami

8

c. Aktivitas manusia

2. Pembebanan berlebih

a. Kondisi alam

b. Aktivitas manusia

3. Kejadian yang disebabkan alam seperti gempa

4. Perpindahan material yang ada pada lereng

a. Aliran sungai atau laut

b. Cuaca

c. Erosi bawah tanah (akibat seepage)

d. Aktivitas manusia (excavation atau pertambangan)

e. Hilangnya kuat geser tanah disekitar dasar lereng

5. Meningkatnya tekanan lateral tanah

a. Retakan-retakan tanah akibat air

b. Pembuakan air dalam retakan tanah

c. Sifat mengembangnya tanah lempung

Faktor-faktor penyebab berkurangnya kuat geser tanah antara lain:

1. Sifat alami dari material tersebut

a. Komposisi

b. Struktur

c. Sifat turunan dari material tersebut

d. Stratifikasi

2. Perubahan akibat cuaca dan aktivitas fisik dan kimiawi

a. Perubahan kering dan basah

b. Hidrasi

3. Perubahan tekanan pori

4. Perubahan dari struktur

a. Penurunan tegangan

b. Degradasi struktural

2.1.3. Pola keruntuhan pada lereng

Gerakan keruntuhan lereng merupakan gambaran dari struktur tanah dimana gaya yang

mendorong melebihi gaya yang menahan pada lereng tersebut sehingga menyebabkan

terjadinya

guguran (f

aliran (flow

tersebut (G

yaitu lapisa

Gamb

Longsoran

bentuk bid

merupakan

dan datar

merupakan

translation

dapat diliha

pergerakan

falls), runtuh

w), dan gera

Gambar 2.1).

an batuan, lap

bar 2.1 Kara

yang terjad

dang gelinci

n tipe longso

dengan tipe

n gerakan y

nal slides atau

at pada Gam

Gambar 2

massa tana

han (topples

akan komplek

Semua bent

pukan batuan

teristik perge

di akan mem

imya. Bentu

oran dengan

e slab slides

yang sangat

u bentuk-ben

mbar 2.2.

2.2 Beberapa

ah. Pergerak

s), longsoran

ks yang mer

tuk gerakan i

n dan tanah.

erakan massa

mbentuk suatu

uk bidang g

bidang geli

s atau rock

kompleks

ntuk lainnya.

a jenis pola k

kan massa

n (slides), p

rupakan kom

ini sangat di

a tanah (Geo

u pola baik

elincir yang

incir bentuk

slides. Kad

yaitu komb

. Adapun beb

keruntuhan (A

tanah dapat

penyebaran

mbinasi dari

itentukan ole

oscience Aus

di permukaa

g umum terj

lingkaran (

dang-kadang

binasi dari

berapa bentu

Abramson, 2

t berupa ge

(lateral spr

berbagai ge

eh formasi ge

stralia, 2008)

an lereng m

rjadi di Indo

rotational sl

g gerakan Io

rotational s

uk pola kerun

002)

9

erakan

eads),

erakan

eologi

)

aupun

onesia

lides),

ongsor

slides,

ntuhan

10

2.2. Kuat Geser Tanah

Penemuan konsep tegangan efektif oleh Terzaghi pada 1920 sangat relevan sekali untuk

memecahkan suatu masalah yang berkaitan dengan stabilitas lereng yaitu

mempertimbangkan principal stress meliputi σ1, σ2, dan σ3 pada tanah jenuh dan u

merupakan tekanan air pori. Perubahan yang terjadi pada tegangan total disebabkann

perubahan yang terjadi pada tekanan air pori yang tidak berpengaruh pada perubahan

volume atau pada kondisi tegangan. Kompresi, distorsi, dan perubahan tahanan geser

menghasilkan perubahan tegangan efektif, σ1’, σ2’, dan σ3’. Teori Mohr-Coulomb dapat

dimodelkan pada gambar 2.3 di bawah ini.

Gambar 2.3 Selubung Mohr-Coulomb (Das, 2002)

Material lereng mempunyai kecenderungan untuk terjadi longsor karena tegangan geser

pada tanah akibat dari gravitasi dan kekuatan lain (aliran air, tegangan tektonik, aktivitas

gempa). Kecenderungan ini ditahan oleh kuat geser material lereng yang diterangkan

dengan Teori Mohr-Coulomb.

Kuat geser tanah didenifisikan sebagai nilai maksimum tegangan geser yang dapat

ditahan oleh tanah agar tidak terjadi keruntuhan. Berdasarkan model tanah Mohr-

Coulumb kuat geser tanah ditentukan oleh tegangan normal atau efektif pada bidang

11

keruntuhan. Hubungan antara kuat geser dan tegangan normal dapat digambarkan dalam

persamaan:

s = c + σn tan φ (2.1)

dimana s adalah kuat geser, c adalah kohesi tanah, σn adalah tegangan normal dan φ’

adalah sudut geser tanah. Untuk tegangan efektif kuat geser digambarkan dengan

persamaan:

s’ = c’ + (σn – u) tan φ’ (2.2)

dimana s adalah kuat geser drained, c’ adalah kohesi tanah, σn adalah tegangan normal, u

adalah tekanan air pori, dan φ’ adalah sudut geser tanah.

2.3. Parameter Kuat Geser Drained dan Undrained

Dalam analisis stabilitas lereng terdapat dua tipe kuat geser tanah yang digunakan yaitu

kuat geser drained yang digunakan untuk analisis tegangan efektif dan kuat geser

undrained yang digunakan untuk analisis tegangan total. Pemilihan parameter tanah

drained atau undrained yang akan digunakan bergantung pada kondisi pekerjaan, loading

(timbunan, beban bangunan, dll.) atau unloading (galian, erosi, dll.), tergantung pada

kondisi peningkatan tergangan air pori akibat respon dari perubahan tegangan.

2.3.1. Kuat geser Drained

Kuat geser drained adalah kuat geser tanah yang mengalami kondisi drained. Kondisi

drained terjadi ketika tanah mengalami peningkatan pembebanan secara lambat atau

beban berada dalam waktu yang lama sehingga kondisi air menjadi teralirkan.

Dalam kondisi drained perubahan dalam pembebanan tidak mengakibatkan perubahan

dalam tekanan air dalam partikel tanah, karena air dapat bergerak masuk atau keluar

tanah dengan bebas ketika volume partikel tanah mengalami peningkatan maupun

pengurangan sebagai respon dari perubahan beban.

2.3.2. Kua

Kuat geser

Kondisi un

sehingga ko

Dalam kon

tekanan air

partikel tan

Jika perila

diperoleh

Dalam kea

keruntuhan

Gambar

Pada kondi

rendah diba

pori menin

tanah lemp

lebih besar

dan tekanan

perbedaan

t Geser Und

r undrained

ndrained terj

ondisi air me

ndisi undrain

r dalam part

nah.

aku tanah le

adalah param

adaan ini dia

n Mohr-Coul

2.4 Strength

isi tanah lem

andingkan d

ngkat dan teg

pung over co

r dibandingka

n efektif men

antara param

drained

d adalah kua

adi ketika ta

enjadi tidak t

ned perubah

tikel tanah,

empung jen

meter total

asumsikan b

lomb (Gamba

h envelope ta

mpung norma

engan kuat g

gangan efekti

onsolidated

an kuat geser

ningkat dala

meter kuat ge

at geser tan

anah mengala

teralirkan.

han dalam pe

karena air ti

nuh dianalisi

dimana tida

besar sudut

ar 2.4).

anah lempung

ally consolida

geser drained

if menurun d

ternyata berk

r drained. Ha

am kondisi un

eser overcons

nah yang m

ami peningk

embebanan

idak dapat m

is dalam ko

ak diperluka

geser tanah,

g dalam kead

ated, parame

d. Hal ini me

dalam kondis

kebalikan. K

al ini disebab

ndrained. Da

solidated dan

mengalami ko

atan pembeb

mengakibat

mengalir den

ondisi undra

an evaluasi

, φ = 0 dan

daan undrain

eter kuat gese

enunjukkan b

si undrained

Kuat geser u

bkan tekanan

alam Gamba

n normally c

ondisi undra

banan secara

perubahan

ngan bebas

ained maka

tekanan air

n cu sama d

ned (Das, 20

er undrained

bahwa tekan

. Kenyataan

undrained ter

n air pori me

ar 2. 5 ditunju

onsolidated.

12

ained.

cepat

dalam

dalam

yang

r pori.

dengan

02)

d lebih

nan air

untuk

rnyata

enurun

ukkan

13

Gambar 2.5 Strength envelope untuk tanah lempung saturated drained dan undrained

(Duncan dan Wright, 2005)

2.4. Pengaruh Air Tanah terhadap Stabilitas Lereng

Air tanah merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam masalah stabilitas

lereng, karena air tanah dapat mempengaruhi stabilitas lereng dengan cara:

1. Mengurangi kekuatan tanah

2. Mengubah kandungan mineral melalui peristiwa kimia

3. Mengubah berat isi tanah

4. Meningkatkan tekanan air pori

5. Menyebabkan terjadinya erosi

2.4.1. Hukum Darcy

Percobaan yang dilakukan oleh Dary (1856) untuk menganalisis aliran air yang melalui

media berpori dalam hal ini pasir, dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.6.

Tabung silinder dengan luas penampang A, terisi penuh oleh pasir. Kedua ujung tabung

tersebut ditutup, tabung tersebut juga dihubungkan dengan saluran untuk air masuk dan

air keluar. Pada tabung tersebut dipasang 2 buah manometer. Air dimasukkan ke dalam

tabung dan dibiarkan mengalir beberapa saat sampai seluruh pori-pori dalam tabung terisi

penuh oleh air dan jumlah air yang mengalir masuk sama dengan yang keluar.

14

Gambar 2.6 Percobaan Hukum Darcy (Das, 2002)

Jika diambil suatu datum z = 0, maka elevasi dari masing-masing manometer adalah z1

dan z2. Sedangkan elevasi air di dalam manometer tersebut adalah h1 dan h2. Jarak antara

manometer tersebut adalah L. Dari aliran air yang masuk kedalam tabung tersebut akan

diperoleh seperti pada Persamaan 2.3 untuk kecepatan aliran (v).

(2.3)

dimana Q adalah banyaknya air yang masuk untuk setiap satuan waktu tertentu (L3/T), A

adalah luas penampang dari tabung silinder (L2), dan v adalah kecepatan aliran

Percobaan yang dilakukan Darcy menunjukkan bahwa v berhubungan langsung secara

proporsional dengan h1 - h2 pada saat Δ1 konstan, dan sebaliknya yaitu dengan Δl pada

saat h1 - h2 konstan. Jika Δh= h2 - h1, maka akan memiliki hubungan:

dan

sehingga Hukum Darcy dapat dinyatakan : (2.4a)

atau

(2.4b)

dimana dh/dl adalah gradient hidraulik dan k adalah suatu konstanta yang merupakan

sebuah properti dari media dalam tabung silinder yang dikenal sebagai koefisien

permeabilitas.

Bentuk lain dari Hukum Darcy adalah:

15

(2.5)

atau

(2.6)

dimana i atau dh/dl adalah gradient hidraulik.

Untuk aliran 2 dimensi, v memiliki komponen dalam arah x dan y sehingga Persamaan

2.4 dapat diuraikan menjadi:

dan (2.7)

2.4.2. Aliran Steady State

Aliran steady state terjadi jika aliran pada suatu bidang yang ditinjau memiliki besar dan

arah yang konstan. Aliran air yang melalui media berpori dapat dijelaskan seperti pada

Gambar 2.7. Jika vx dan vy adalah kecepatan aliran air yang masuk ke dalam elemen pada

arah x dan y, serta dan merupakan perubahan kecepatan aliran yang keluar

pada arah x dan y maka jumlah air yang masuk ke dalam elemen seperti ditunjukkan pada

persamaan:

(2.8)

sedangkan jumlah air yang keluar dari elemen tersebut adalah:

(2.8)

GAMBAR

Gambar 2.7 Elemen air yang melalui media berpori

∆  

∆

  

  

16

Berdasarkan Hukum Kontinuitas maka air yang mengalir diasumsikan tidak

termampatkan dan tidak terjadi perubahan volume air dalam elemen sehingga volume air

yang masuk dan yang keluar elemen tersebut adalah sama. Hal ini dapat dituliskan dalam

persamaan matematis:

(2.10)

(2.11)

atau

0 (2.12)

Dengan mensubstitusikan Hukum Darcy pada Persamaan 2.7 ke dalam Persamaan 2.12

maka akan diperoleh persamaan pengatur untuk aliran steady state seperti yang

ditunjukkan pada persamaan:

0 (2.13)

dimana adalah total head, p adalah tekanan, adalah berat jenis air, dan y

adalah elevation head.

Jika media berpori diasumsikan homogen isotropic maka kx = ky adalah konstan maka

persamaan 2.13 dapat dituliskan:

0 (2.14)

dimana persamaan ini dikenal sebagai Persamaan Laplace.

2.4.3. Aliran Transient

Aliran transient terjadi jika suatu aliran pada suatu bidang yang ditinjau memiliki besar

dan arah yang selalu berubah atau tidak konstan. Persamaan kontinuitas untuk aliran

transient dapat dituliskan:

(2.15)

dimana n adalah porositas

Dengan mengambil maka Persamaan 2.15 dapat dinyatakan seperti pada

persamaan:

17

(2.16)

Dengan menggabungkan persamaan 2.7 dan 2.16 maka diperoleh persamaan pengatur

untuk aliran transient seperti persamaan:

(2.17)

dimana Ss adalah specific storage.

2.4.4. Penyelesaian aliran

Degan menggunaka persamaan tersebut di atas, maka solusi dari analisis aliran air yang

melalui suatu media adalah sebagai berikut:

1. Solusi utama yaitu menentukan nilai head (h). Penentuan nilai head dapat

dilakukan dengan menyelesaikan persamaan 2.14.

2. Solusi kedua yaitu:

a. Kecepatan aliran dengan menggunakan persamaan 2.4.

b. Debit aliran dapat diketahui dengan persamaan 2.5.

c. Tekanan air pori dapat diketahui dengan menggunakan persamaan

(2.18)

dimana adalah tekanan air pori, adalah massa tanah, p = h – y

adalah pressure head air pori, g adalah gravitasi, h adalah total head, dan

y adalah elevation head.

2.4.5. Kondisi Air tanah

Tekanan air pori biasanya dapat dihitung dari kondisi air tanah ditempat tersebut yang

dapat ditentukan dengan beberapa metoda yaitu:

1. Data Piezometric, merupakan tekanan air pori pada tiap titik sepanjang lereng.

Untuk memperoleh data-data pada titik lainnya dapat dilakukan interpolasi dan

ekstrapolasi. Metoda ini merupakan metoda terbaik untuk menggambarkan

keadaan tekanan air pori.

2. Phreatic Surface, dimana permukaan air tanah diwakili oleh garis dalam dua

dimensi. Permukaan air tanah ini dapat diperkirakan dengan menggunakan sumur

monitoring dan metoda ini paling banyak digunakan.

18

3. Pzeometrik surface, digunakan untuk analisis ulang (back analysis) dan tidak

dapat digunakan untuk mentukan bidang keruntuhan.

4. Rasio tekanan air pori, untuk memperoleh tekanan air pori pada lereng dengan

persamaan Ru = u / σv, dimana u adalah tekanan air pori dan σv adalah tegangan

vertikal total lapisan tanah pada kedalaman z.

5. Tekanan air pori konstan, digunakan jika tekanan air pori pada lapisan tanah

memiliki harga konstan. Pada umumnya metoda ini digunakan dalam analisis

stabilitas fill pada tanah lunak selama konstruksi (short-term analysis).

2.5. Analisis Stabilitas Lereng

Konsep stabilitas lereng menggunakan metode analisis dalarn memprediksi kestabilan

lereng tanah untuk dua dimensi telah banyak dikembangkan oleh ahli-ahli geoteknik.

Umumnya untuk menyatakan lereng dalarn kondisi stabil dinyatakan dengan angka aman

(FOS) yang merupakan rasio antara gaya atau momen yang melawan terjadinya longsor

dan gaya atau momen yang melongsorkan. Besamya angka aman disesuaikan dengan

beban yang bekerja, untuk kondisi beban normal artinya beban yang bekerja terus

menerus pada lereng mempunyai nilai 1,5-2, sedangkan untuk beban sernentara (misal :

beban gernpa) digunakan angka arnan lebih rendah yaitu 1,1-1,2. JM Duncan dan AL

Buchignani merekomendasikan besarnya faktor keamaan seperti pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Besar faktor keamanan (Duncan dan Al Buchignani, 1975)

Biaya dan Resiko yang Ditimbulkan Keakuratan pengukuran data Kecil Besar

Perbandingan antara biaya perbaikan dengan biaya konstruksi sebanding. Tidak ada kerugian jiwa dan materi yang ditimbulkan jika terjadi keruntuhan.

1,25 1,5

Biaya perbaikan jauh lebih besar dibandingkan dengan biaya konstruksi. Kerugian jiwa dan materi yang ditimbulkan cukup besar jika terjadi keruntuhan.

1,5 ≥ 2

Dalam melakukan analisis kestabilan lereng metoda yang umum digunakan saat ini

adalah metoda keseimbangan batas (limit equilibrium). Metoda keseimbangan batas

meninjau lereng pada saat akan mengalami keruntuhan. Metoda ini mengasumsikan tanah

sebagai material rigid-plastis sehingga tidak ada regangan sampai keruntuhan terjadi.

19

Analisis stabilitas lereng tergantung pada bentuk bidang runtuh yang dapat diasumsikan

sebagai planar failure surface, circular arc, dan logarithmic spiral.

Gambar 2.8 Pembagian massa tanah (US Army Corp of Engineer, 2003)

Analisis dengan metoda ini dilakukan dengan membagi-bagi massa tanah yang

diperkirakan akan runtuh menjadi irisan-irisan kecil. Dalam pembagian tanah terdapat

berbagai metoda antara lain ordinary method of slices, Bishop modified method, force

equilibrium methods, Janbu’s generalized procedure of Slices, Morgenstern and Price’s

method, dan Spencer’s method.

Tabel 2.2 Kondisi keseimbangan statik (Abramson, 2002)

Metode Keseimbangan Gaya Keseimbangan Momen Arah x Arah y

Ordinary Method of Slice Tidak Tidak Ya Bishop's Simplified Ya Tidak Ya Janbu's Simplified Ya Ya Tidak Corps of Engineering Ya Ya Tidak Lowe and Karafiah Ya Ya Tidak Janbu's Generalized Ya Ya Tidak Bhisop's Rigourous Ya Ya Ya Spencer's Ya Ya Ya Sharma's Ya Ya Ya Morgenstren - Price Ya Ya Ya

Metode limit equilibrium menggunakan konsep kesimbangan gaya dan momen pada

irisan-irisan tanah. Penjumlahan gaya-gaya vertikal yang bekerja pada setiap irisan akan

diperoleh gaya normal N yang bekerja pada dasar irisan. Penjumlahan gaya-gaya

horizontal yang bekerja pada setiap irisan akan diperoleh gaya yang bekerja diantara

irisan, E. Penjumlahan dari gaya-gaya horizontal yang bekerja pada semua irisan akan

memberikan factor keamanan untuk keseimbangan gaya, Ff. Penjumlahan dari momen-

momen ya

untuk kesei

2.6. Struk

Cara meka

penahan t

reinfoercem

merupakan

Konstruksi

menerus. F

dan air. N

sehingga ef

berdasarkan

konstruksi

2.6.1. Kon

Konstruksi

kedalaman

kerjanya de

lateral di be

ang diambil

imbangan m

ktur dan Ko

anis dalarn u

tanah konv

ment), penga

n suatu struk

i dilakukan d

Fungsi dari d

Namun tiang

fektif untuk

n konstruksi

turap berjan

struksi Tur

i turap tipe

tanah terten

engan menga

elakang dind

Gam

terhadap sua

momen Fm.

onstruksi T

saha stabilis

vensional, a

angkeran tan

ktur dinding

dengan pem

dinding turap

atau turap

menghamba

inya dapat d

gkar.

ap Tipe Kan

kantelever

ntu (D) untu

andalkan tah

ding.

mbar 2.9 Din

atu titik tert

Turap

sasi lereng di

atau metod

nah (soil na

penahan ta

mancangan ta

p adalah me

harus cukup

at turunnya m

ibedakan me

ntilever

merupakan

uk dapat men

hanan lateral

nding Turap

tentu, akan m

ilakukan den

de baru ya

ailling). Kon

anah berbent

anah ke dala

enahan tekan

p panjang d

material tanah

enjadi konstr

dinding tu

nahan tekan

di depan din

Kantilever (D

memberikan

ngan menem

aitu perkua

nstruksi tura

tuk vertikal

am tanah me

nan lateral ak

dan melewat

h yang longs

ruksi turap ti

urap yang d

nan lateral pa

nding untuk

Das, 2004)

n factor keam

mpatkan kons

atan tanah

ap atau shee

yang relatif

embentuk di

kibat massa

ti bidang lon

sor. Dinding

ipe kantileve

dipancang s

ada dinding.

menahan te

20

manan

struksi

(soil

et pile

f tipis.

inding

tanah

ngsor,

g turap

er dan

ampai

. Cara

kanan

2.6.2. Kon

Pada dindi

depan dind

Penggunaa

mereduksi

2.6.3. Teka

Dalam teor

dimana sel

turap deng

seluruh tan

dinding dan

- φ/2) terh

berada dal

diperlukan

rotasi (A-B

menimbulk

besar meru

kondisi pas

pada ujung

pada bagia

sudut (45 +

struksi tura

ing turap ber

ding turap da

an angkur ak

berat serta lu

Gam

anan Latera

ri Rankine di

luruh tanah m

an kedalama

nah. Kondisi

n bidang run

hadap horizo

lam kondisi

suatu nilai r

B) dinding m

kan regangan

upakan kondi

sif, kondisi

g bawah ke a

an tanah yan

+ φ/2) seperti

ap berjangka

rjangkar tek

an gaya tarik

kan mengur

uasan penam

mbar 2.10 Din

al Tanah

itinjau kondi

mengalami e

an tertentu ti

aktif hanya

ntuh yang me

ontal, seperti

keseimban

regangan late

menjauhi tana

n merata pa

isi deformasi

deformasi m

arah tanah. J

ng terletak d

i yang diperl

ar

kanan lateral

angkur yang

rangi kedala

mpang dindin

nding Turap

isi tegangan p

ekspansi ata

idak selalu m

dapat terjadi

elewati ujung

i terlihat pad

gan elastis.

eral minimum

ah dengan pu

ada permuka

i minimum u

minimum ada

Jika gerakan

i antara dind

ihatkan pada

yang bekerj

g dipasang p

aman peman

ng turap

berjangkar (

pada tanah y

au kompresi

menghasilkan

i pada bagian

g bawah dind

da Gambar

Untuk dap

m tertentu pa

usat putar pad

aan tanah. B

untuk pencap

alah gerakan

ini cukup be

ding dan bid

a Gambar 2.1

ja akan dita

pada bagian a

ncangan yan

(Das, 2004)

yang luasnya

arah lateral.

n kondisi ak

n tanah yang

ding dan mem

2.11(b) dan

pat memben

ada permuka

da ujung baw

Bila nilai def

paian kondisi

n rotasi dindi

esar kondisi

dang runtuh

11(c).

han oleh tan

atas dinding

ng diperlukan

a semi tak ter

. Gerakan di

ktif atau aktif

g terletak di

mbentuk sud

tanah seleb

ntuk kondisi

aan tanah. Ge

wah dinding

formasi ini

i aktif. Pada

ing yang ber

pasif akan t

yang memb

21

nah di

turap.

n dan

rbatas,

inding

f pada

antara

dut (45

bihnya

aktif

erakan

dapat

cukup

kasus

rpusat

terjadi

bentuk

22

Gambar 2.11 Tekanan tanah lateral relative terhadap dinding

2.6.3.1. Tekanan tanah pada keadaan statis (at rest)

Jika ditinjau suatu massa tanah seperti pada Gambar 2.11(a), dinding berada pada

keadaan diam dan tidak bergerak ke kanan maupun ke kiri. Pada keadaan tersebut massa

tanah berada dalam keadaan keseimbangan elastis. Pada kedalaman tertentu suatu massa

tanah akan mengalami gaya-gaya akibat sifat tanah itu sendiri seperti terlihat pada

Gambar 2.11(a). Rasio tekanan tanah dalam keadaan horizontal dan vertikal adalah K0

(koefisien tekanan tanah dalam keadaan diam). Secara umum tekanan lateral tanah pada

keadaan diam dapat dituliskan sebagai berikut:

    (2.19)

dimana 'hσ adalah tegangan efektif tanah dalam arah horizontal, 0K adalah koefisien

tekanan tanah dalam keadaan diam, dan '0σ adalah Tegangan efektif tanah dalam arah

vertikal.

23

Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Jaky (1944), didapat persamaan empiris untuk mendapatkan koefisien tekanan tanah dalam keadaan diam pada tanah berbutir, sebagai berikut:       (2.20)

dimana 'φ adalah sudut geser tanah dalam keadaan teralirkan (drained).

2.6.3.2. Tekanan tanah aktif

Bila ditinjau suatu massa tanah seperti pada Gambar 2.11(b), dinding dengan permukaan

licin (frictionless) bergerak dari keadaan diam menuju ke kiri (menjauh dari tanah yang

ditahan). Jika dinding bergerak menjauhi tanah (A’B) sejauh ΔLa, maka tanah ABC’ akan

mencapai persamaan plastic equilibrium dan akan runtuh menurut garis BC’. Pada

keadaan ini, tegangan efektif horizontal adalah

(2.21)

 

Gambar 2.12 Selubung Mohr-Coulomb untuk tekanan tanah aktif (Das, 2002)

Dapat dilihat pada Gambar 2.12, perubahan tegangan efektif horizontal dari kondisi at

rest, menjadi pada kondisi aktif (saat runtuh), . Dan berdasarkan gambar tersebut

dapat dirumuskan bahwa sebagai fungsi dari i, c’, dan φ. Maka secara umum,

tekanan lateral tanah pada keadaan aktif dapat dituliskan

(2.22)

dimana adalah tekanan lateral tanah dalam keadaan aktif, adalah tekanan vertikal

efektif, c’ adalah kohesi tanah, dan φ’ sudut geser tanah.

24

Dengan demikian dapat dituliskan koefisien tekanan lateral aktif (Ka), sebagai

perbandingan tekanan dalam arah horizontal dan vertikal yaitu:

45 (2.23)

2.6.3.3. Tekanan Tanah Pasif

Bila ditinjau suatu massa tanah seperti pada Gambar 2.11(c), dinding dengan permukaan

licin (frictionless) bergerak dari keadaan diam menuju ke kanan (menuju tanah yang

ditahan). Jika dinding bergerak mendorong tanah (A”B) sejauh ΔLp, maka tanah ABC”

akan mencapai persamaan plastic equilibrium dan akan runtuh menurut garis BC”. Pada

keadaan ini, tegangan efektif horizontal adalah

σh σp (2.24)

 

Gambar 2.13 Selubung Mohr-Coulomb untuk tekanan tanah pasif (Das, 2002)

Dapat dilihat pada Gambar 2.13, perubahan tegangan efektif horizontal dari kondisi at

rest, menjadi pada kondisi pasif (saat runtuh), . Dan berdasarkan gambar tersebut

dapat dirumuskan bahwa sebagai fungsi dari , c’, dan φ. Maka secara umum,

tekanan lateral tanah pada keadaan pasif dapat dituliskan sebagai berikut:

 

45 2 45 

(2.25)   

dimana adalah tekanan lateral tanah dalam keadaan pasif, adalah tekanan vertikal

efektif, c’ adalah kohesi tanah, dan φ’ adalah sudut geser dalam tanah.

 

25

Dengan demikian dapat dituliskan koefisien tekanan lateral pasif (Kp), sebagai

perbandingan tekanan dalam arah horizontal dan vertikal.

45 (2.26)

2.6.4. Geseran adhesi pada dinding turap

Karena dinding turap tidak licin sempurna maka akan terjadi geseran antara dinding turap

dengan tanah. Adanya gesekan pada dinding turap yang bergerak akan mengakibatkan

pergerakan massa tanah ke bawah pada zona aktif dan ke atas pada zona pasif. Hal ini

mengakibatkan berkurangnya tekanan tanah aktif dan menambah tekanan pasif.

2.6.5. Kekakuan Dinding Turap

Semakin kaku dinding turap maka semakin besar tekanan tanah yang diserap oleh dinding

turap sehingga terjadi bending moment yang lebih besar. Sebaliknya bila dinding turap

flexible maka akan terjadi lendutan di titik dengan bending moment maksimum. Hal ini

mengakibatkan naiknya tegangan yang terjadi pada tekanan tanah pasif.

2.7. Analisis Metoda Element Hingga dengan Software Plaxis

Dalam menggunakan metoda keseimbangan batas dibutuhkan beberapa asumsi seperti

bidang runtuh dan arah keruntuhan tanah. Dengan berkembangnya komputer, metoda

elemen hingga menjadi lebih sering digunakan. Keuntungan dalam menggunakan metoda

ini dibandingkan dengan metoda keseimbangan batas adalah tidak diperlukannya asumsi

dalam menentukan betuk keruntuhan, gaya yang bekerja pada irisan tanah, dan arah

keruntuhan.

Metoda elemen hingga berdasarkan pada tinjauan keseimbangan batas dengan

memodelkan tanah sebagai gabungan dari elemen-elemen. Elemen-elemen tersebut

digabungkan dengan nodal yang menyimpan data-data sifat tanah. Perhitungan deformasi

tanah pada metoda elemen hingga dapat menampilkan bentuk perpindahan, tegangan, dan

regangan pada titik nodal. Dalam analisis stabilitas lereng dan timbunan dapat dilakukan

dalam pemrograman komputer dua dan tiga dimensi.

26

Metoda elemen hingga merupakan metoda yang sangat baik dalam memodelkan perilaku

tanah, tetapi metoda ini juga memberikan kesulitan dalam perhitungan praktis. Pengguna

metoda elemen hingga dituntut untuk memiliki kemampuan dalam perhitungan metoda

numerik. Akibatnya penggunaan metoda elemen hingga kurang popular sampai dengan

berkembanganya komputer dan munculnya software-software geoteknik berbasis metoda

elemen hingga. Software Plaxis merupakan software geoteknik yang dalam analisisnya

menggunakan metoda elemen hinggaMetoda elemen hingga adalah salah satu metoda

pendekatan secara numerik yang menggunakan metoda differential. Metoda ini dengan

dasar teknik yang teliti dapat digunakan untuk menentukan keadaan tegangan dan

perpindahan pada suatu struktur dengan mengetahui karekteristik materialnya.

2.7.1. Tentang Plaxis

Plaxis adalah sebuah paket program yang disusun berdasarkan metode elemen hingga

yang telah dikembangkan sejak tahun 1987 oleh Delf University secara khusus untuk

melakukan analisis deformasi dan stabilitas dalam bidang rekayasa geoteknik. Plaxis

dimaksudkan sebagai suatu alat bantu analisis untuk digunakan oleh ahli geoteknik yang

tidak harus menguasai metode numerik. Umumnya para praktisi menganggap bahwa

perhitungan dengan metode elemen hingga yang non-linier adalah sulit dan

menghabiskan banyak waktu. Dengan adanya program Plaxis ini, permasalahan

geoteknik akan lebih cepat diselesaikan. Akan tetapi, dalam penggunaan software ini

sangat bergantung pada keahlian dari pengguna terhadap pemodelan permasalahan,

pemahamanan terhadap model-model tanah serta keterbatasannya, penentuan parameter-

parameter model, dan kemampuan untuk melakukan interpretasi dari hasil komputasi.

2.7.2. Konsep Dasar Metoda Elemen Hingga

Dalam metoda elemen hingga analisis tegangan-deformasi yang dilakukan dengan cara

membagi media struktur menjadi beberapa elemen dengan batas yang terhubung melalui

titik-titik nodal (notes) dengan batas tertentu. Suatu struktur dapat berupa struktur trails,

yaitu bila komponen struktur merupakan bagian-bagian yang bebas beruhubungan satu

sama lain maupun struktur kontinu. Dalam analisis metoda elemen hingga, Plaxis

membagi (diskrititasi) wilayah model (tanah) menjadi elemen-elemen segitiga dengan 6

27

titik nodal atau 15 titik nodal (Gambar 2.14). Untuk pelat saat elemen tanah dengan 6

buah titik nodal digunakan maka setiap elemen balok akan didefinisikan oleh tiga buah

titik nodal, sedangkan elemen balok dengan 5 buah titik nodal akan digunakan pada

penggunaan elemen dengan 15 titik nodal (Gambar 2.15).

Gambar 2.14 Pembentukan elemen tanah pada Plasxis

Gambar 2.15 Pembentukan elemen pelat pada Plaxis

Dalam metode elemen hingga, harus dipenuhi tiga kondisi, yaitu:

1. Keseimbangan, yaitu keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada setiap elemen.

2. Kompatibilitas, yaitu hubungan regangan dan perpindahan yang berkaitan dengan

geometri lereng dan materialnya.

3. Persamaan konstitutif, yaitu hubungan tegangan-regangan dari material.

Secara umum analisis diselesaikan dengan Persamaan:

(2.27)

dimana adalah matriks gaya, adalah matriks kekakuan element, adalah

matriks perpindahan.

28

2.7.3. Syarat Batas

Syarat merupakan kondisi fisik yang membatasi struktur sehingga sistem tersebut dapat

berdiri sendiri dalam suatu ruang. Syarat batas ini harus ditetapkan untuk menghindari

matriks singular, sehingga perhitungan dapat dilakukan dan besaran-besaran yang dicari

dapat dihitung dan diselesaikan. Syarat batas secara umum dibedakan menjadi:

1. Syarat batas geometri (forced on geometric boundary condition), merupakan

syarat batas yang dinyatakan oleh besarnya peralihan, sperti pada balok di atas

dua perletakan memiliki syarat batas pada kedua ujungnya, yaitu besarnya

peralihan adalah nol.

2. Syarat batas alamiah (natural boundary condition), terjadi jika turunan kedua dari

peralihan adalah nol, seperti pada balok diatas dua perletakan memiliki momen

no pada kedua titik ujungnya, dimana momen merupakan turunan kedua dari

peralihan.

Untuk menggambarkan syarat batas dalam pendekatan metode elemen hingga perlu

dilakuakn modifikasi pada system persamaan yang telah diperoleh. Persamaan gabungan

yang telah dimodifikasi dapat dinyatakan:

(2.28)

dimana matriks tersebut merupakan persamaan yang telah dimodifikasi dengan syarat

batas.

2.7.4. Penyelesaian Metoda Elemen Hingga

Dasar dalam penyelesaian metoda elemen hingga adalah dengan menggunakan hubungan

antara regangan, perpindahan, dan tegangan dari setiap titik serta faktorbentuk dari setiap

elemen. Adapun hubungan antara matriks regangan dan perpindahan adalah:

(2.29)

dimana adalah vektor tegangan , , , , adalah matriks regangan,

dan u, v adalah perpindahan titik nodal arah x dan y.

Sedangkan hubungan antara tegangan dan regangan adalah:

(2.30)

29

dimana:

E = Modulus Young

v = poisson ratio

2.7.5. Pemodelan Material

Model material merupakan suatu persamaan matematis yang menyatakan hubungan antar

tegangan dan regangan. Model material seringkali dinyatakan dalam bentuk dimana suatu

perubahan tegangan dihubungkan dengan suatu perubahan regangan tertentu. Seluruh

model material di dalam Plaxis didasarkan pada suatu hubungan antara perubahan

tegangan efektif ( ’) dan perubahan regangan ( ) yang dapat ditulis:

(2.31)

dimana M adalah matriks kekakuan material, adalah tegangan efektif, dan adalah

regangan.

Tetapi untuk kondisi plane strain dan axisymmetry, seperti yang dimodelkan dalam

Plaxis, hanya empat komponen saja yang diperlukan karena , , , ,

memiliki nilai nol. Komponen tegangan normal yang bernilai positif dianggap tarik

(tension)Komponen tegangan normal yang bernilai negatif dianggap tekan (compression).

Sementara untuk komponen regangan normal yang bernilai positif dianggap mengalami

dilatasi (mengembang), sedangkan yang bernilai negatif dianggap mengalami kompaksi

(mengecil).

Gambar 2.16 Sistem koordinat umum tiga dimensi dan

perjanjian tanda untuk tegangan (Brinkgreve dan Vermeer, 1998)

30

2.7.6. Regangan Elastis

Model material yang paling sederhana dalam Plaxis didasarkan pada hukum Hooke untuk

perilaku elastis linier isotropis. Model ini dinamakan sebagai model Linier Elastis, namun

model ini juga menjadi dasar dari model-model yang lain. Hukum Hooke dapat

dinyatakan dengan persamaan :

(2.32)

Matriks kekakuan elastis dari material seringkali dinotasikan sebagai De. Dua buah

parameter yang digunakan dalam model ini, yaitu modulus Young (E’) dan angka Poison

efektif (v’). Hubungan antara modulus Young (E’) dengan modulus-modulus kekakuan

yang lain, seperti modulus geser (G), dan modulus bulk (K) adalah:

(2.33)

(2.34)

(2.35)

Plaxis menyarankan untuk menggunakan shear modulus sebagai parameter model

dibandingkan dengan modulus Young dan modulus Bulk. Akan tetapi dalam input data,

nilai modulus Young (E) tetap akan ditampilkan (dihitung) dengan menggunakan rumus

diatas.

Plaxis memungkinkan juga untuk membuat model elastic dimana kekakuannya berubah

secara linier terhadap kedalaman, yaitu dengan memasukkan nilai negatif untuk shear

modulus. Dalam hal ini Plaxis menerjemahkan input shear modulus (Ginput) sebagai

konstanta non-dimensional dan mengambil nilai shear modulus (Gaktual) pada titk dalam

mesh dengan menggunakan persamaan:

(2.36)

31

dimana c adalah nilai kohesi tanah yang dimasukkan. Gradien nilai yang diperlukan oleh

shear modulus didapat dengan memasukkan nilai c-layer dan c-depth. Kohesi tidak

memiliki arti fisik untuk pemodelan elastic sehingga prosedur diatas tidak mengganggu

pemodelan.

Model elastik ini kurang cocok untuk memodelkan tanah yang bersifat sangat non-linear,

tidak seperti pelat dan dinding beton yang memiliki kekakuan jauh lebih besar daripada

tanah. Model elastik biasanya disatukan dengan model non-porous untuk mengabaikan

tekanan air pori dalam elemen struktur tersebut.

2.7.7. Parameter Dasar dalam Model Mohr-Coulomb

Model Mohr-Coulomb membutuhkan total lima buah parameter, yang umum digunakan

oleh para praktisi geoteknik dan dapat diperoleh dari uji-uji yang umum dilakukan di

laboratorium. Parameter-parameter tersebut bersama satuan dasarnya adalah Modulus

Young (E), angka Poisson (v), sudut geser (φ), kohesi (c), sudut dilatansi (ψ)

2.7.7.1. Modulus Kekakuan

Plaxis menggunakan modulus Young sebagai modulus kekakuan dasar dalam model

Mohr-Coulomb. Modulus kekakuan yang digunakan dalam suatu perhitungan

memerlukan perhatian khusus karena kebanyakan material tanah menunjukkan perilaku

yang non linier dari awal pembebanan. Dalam mekanika tanah, kemiringan awal dari

kurva tegangan-regangan umumnya dinotasikan sebagai E0 dan modulus sekan pada 50%

kekuatan dinosikan sebagai E50 (Gambar 2.17). Untuk material dengan rentang elastisitas

linier yang lebar maka penggunaan E50 adalah realistis, tetapi untuk masalah pembebanan

pada tanah, umumnya digunakan E50. Pada pengurangan beban, seperti pada kasus

terowongan dan galian, perlu digunakan Eur dan bukan E50.

32

Gambar 2.17 Definisi E0 dan E50 untuk hasil uji triaksial terdrainase standar

Untuk tanah, modulus pengurangan beban Eur dan modulus pembebanan E50 cenderung

semakin meningkat terhadap peningkatan tekanan keliling (confining pressure) yang

bekerja. Karena itu, lapisan tanah yang dalam cenderung mempunyai kekakuan yang

lebih tinggi dibandingkan dengan lapisan tanah yang dangkal. Terlebih lagi, kekakuan

dari tanah bergantung pada lapisan tegangan yang dilalui. Kekakuan akan jauh lebih

tinggi untuk kasus pengurangan beban dibandingkan dengan kasus peningkatan

pembebanan. Selain itu, kekakuan tanah yang dinyatakan dengan modulus Young dapat

lebih rendah pada kasus pembebanan (terdrainase) dibandingkan pada kasus penggeseran.

Karena itu, saat menggunakan modulus kekakuan yang konstan untuk menyatakan

perilaku tanah perlu ditentukan sebuah nilai yang konsisten terhadap tingkat tegangan dan

lintasan tegangan yang dilalui. Perhatikan bahwa perilaku tanah yang tergantung dari

tegangan yang bekeerja telah diikutsertakan dalam model tingkat lanjut dalam Plaxis.

Untuk model Mohr-Coulomb, Plaxis menawarkan sebuah pilihan khusus untuk masukan

nilai kekakuan yang meningkat terhadap kedalaman.

2.7.7.2. Angka Poisson (v)

Uji triaksial terdrainase standar dapat menghasilkan pengurangan volume yang signifikan

pada awal pemberian beban aksial, yang menghasilkan konsekuensi berupa nilai angka

Poisson awal (vo) yang rendah. Pada beberapa kasus, khususnya pada masalah

pengurangan beban, mungkin realistis untuk menggunakan nilai awal yang rendah, tetapi

pada penggunaan model Mohr-Coulomb, secara umum direkomendasikan menggunakan

nilai yang tinggi.

Penentuan

digunakan

perhitungan

realistis dar

σh / σv = ν

menghasilk

dievaluasi d

berkisar an

kompresi s

lainnya. Na

antara 0.15

2.7.7.3. Ko

Kekuatan b

kohesif (c =

ini, penggu

untuk kohe

suatu lapisa

2.7.7.4. Sud

Nilai sudut

seperti pad

Gamb

me

angka Poiss

untuk pembe

n plastis). U

ri K0 = σh / σ

/ (1 – ν) un

kan nilai K0

dengan menc

ntara 0.3 da

satu dimens

amun untuk

5 dan 0.25.

ohesi (c)

berupa kohes

= 0), tetapi b

una yang belu

esi (gunakan

an tanah dim

dut geser (φ

t geser, φ (

da pasir padat

bar 2.18 Ling

enyentuh gar

son cukup se

ebanan grvit

Untuk pembe

σv. Karena ke

ntuk kompre

yang realist

cocokkan nil

an 0.4. Um

i, tetapi jug

kasus pengu

si mempuny

beberapa pili

um berpenga

c > 0.2 kPa

mana nilai koh

φ)

(phi), dimasu

t, akan meng

gkaran-lingka

ris keruntuha

ederhana jika

tasi (dengan

banan sepert

edua model t

esi satu dime

is dapat den

lai K0. Dalam

mumnya, nila

ga juga dapa

urangan beba

ai satuan teg

han akan ber

alaman disar

a). Plaxis jug

hesi meningk

ukkan dalam

gakibatkan pe

aran teganga

an Coulomb

a model elast

meningkatka

ti ini Plaxis

tersebut akan

ensi, maka p

ngan mudah

m banyak kas

ai tersebut

at digunakan

an, lebih um

gangan. Plax

rjalan kurang

rankan untuk

ga memiliki p

kat terhadap

m satuan der

eningkatan b

an saat menga

(Brinkgreve

tis atau mod

an ΣMweigh

harus memb

n menghasilk

penentuan an

dilakukan. K

sus akan dipe

tidak hanya

n untuk kon

mum untuk m

xis dapat men

g baik. Untuk

k memasukka

pilihan khusu

kedalaman (

rajat. Sudut g

beban kompu

alami leleh s

e dan Verme

el Mohr-Cou

ht dari 0 ke 1

berikan rasio

kan nilai rasi

ngka Poisson

Karena itu n

eroleh nilai v

a digunakan

ndisi pembe

menggunakan

nangani pasir

k menghinda

an nilai yang

us untuk ma

(lihat Bab 3.

geser yang t

utasi plastis.

satu lingkaran

eer, 1998)

33

ulomb

1 pada

o yang

io dari

n yang

nilai v

v yang

pada

banan

n nilai

r non-

ari hal

g kecil

asukan

4).

tinggi,

n

Waktu kom

Karena itu,

untuk suatu

pada Gamb

kriteria lele

2.7.7.4. Sud

Sudut dila

terkonsolid

sama sekal

sudut geser

Walaupun

kurang dar

sangat lepa

2.8. Perhi

Suatu anal

kekuatan d

perhitungan

faktor keam

Dalam pen

akan dired

juga akan d

dan jangka

untuk men

analisis, ya

mputasi akan

, sudut geser

u proyek tert

mbar 3.5 den

eh yang lebih

dut dilatansi

atansi, ψ

dasi sangat be

i (yaitu ψ =

rnya. Untuk

demikian, d

ri 30. Nilai n

as.

itungan Fa

lisis keaman

dari tanah. P

n tersendiri.

manan global

ndekatan Red

duksi hingga

direduksi den

ar tidak dipen

ndefinisikan

aitu :

n meningkat

r yang tinggi

tentu. Sudut

ngan menggu

h umum ditu

(ψ)

(psi), dinya

erlebih, tanah

= 0). Dilatans

pasir kwarsa

dalam kebany

negatif yang

ktor Keam

nan dalam P

Proses ini d

Reduksi ph

l.

duksi phi-c, p

a keruntuhan

ngan cara ya

ngaruhi oleh

parameter

kurang-lebih

i sebaiknya d

geser akan m

unakan ling

unjukkan pad

atakan dalam

h lempung c

si dari tanah p

a besarnya d

yakan kasus

g kecil untuk

manan (φ - c

Plaxis dapat

disebut seba

hi-c harus d

parameter kek

n tercapai. K

ang sama. K

h Reduksi ph

kekuatan ta

h secara ekpo

dihindari saa

menentukan

karan tegan

da Gambar 3.

m derajat.

cenderung tid

pasir bergant

dilatansi kura

sudut dilata

k ψ hanya re

c Reduction

dilakukan

agai Reduksi

dipilih jika d

kuatan tan φ

Kekuatan dar

ekuatan dari

hi-c. Faktor p

anah pada s

onensial terh

t melakukan

kuat geser se

ngan Mohr.

2.

Selain tanah

dak menunjuk

tung pada ke

ang lebih ada

ansi adalah n

ealistis untuk

n)

dengan mer

i phi-c dan

diinginkan u

φ dan c dari

ri antarmuka

i obyek struk

pengali total

suatu tahapa

hadap sudut

n perhitungan

eperti ditunju

Representas

h lempung

kkan dilatan

epadatan sert

alah ψ ≈ φ

nol untuk ni

k tanah pasir

reduksi para

merupakan

untuk mengh

i tanah selanj

a, jika digun

ktural seperti

ΣMsf digu

an tertentu d

34

geser.

n awal

ukkan

si dari

yang

si

ta

– 30.

ilai φ

r yang

ameter

jenis

hitung

jutnya

nakan,

i pelat

unakan

dalam

(2.37)

dimana pa

dimasukkan

direduksi y

agar seluru

Perhitungan

langkah. Pe

reduksi ke

diatur ke 0

selanjutnya

digunakan.

besar hing

apakah lan

ini terjadi,

Jika mekan

diulang kem

 

arameter kek

n dalam set d

yang digunak

uh kekuatan m

n Reduksi

eningkatan f

ekuatan dari

0.1, yang um

a akan dired

Secara pra-

gga 1000 da

gkah terakhi

maka faktor

nisme keruntu

mbali dengan

kuatan denga

data material

kan dalam an

material diatu

phi-c dilak

faktor penga

langkah pe

mumnya meru

duksi secara

-pilih, jumlah

apat digunak

ir telah sepen

keamanan y

uhan belum

n jumlah lan

an subscript

l dan supersc

nalisis. Nilai

ur ke nilai ya

kukan denga

ali Msf digun

erhitungan p

upakan nilai

a otomatis h

h langkah ta

kan jika mem

nuhnya meng

yang diberika

sepenuhnya

gkah tambah

t 'masukan'

cript 'reduksi

ΣMsf diatur

ang belum di

an prosedur

nakan untuk

pertama. Pen

awal yang m

hingga selur

ambahan ada

mang diperl

ghasilkan me

an adalah :

terbentuk, m

han yang lebi

mengacu pa

i' mengacu p

r ke 1.0 pada

ireduksi.

r Peningkata

menentukan

ningkatan in

memadai. Pa

ruh Langkah

alah 30, tetap

lukan. Harus

ekanisme ke

maka perhitun

ih besar.

ada properti

pada nilai yan

a awal perhitu

an beban ju

n peningkata

ni secara pra

arameter kek

h tambahan

pi nilai yang

s selalu dip

eruntuhan. Jik

ngan harus

35

yang

ng

ungan

umlah

an dari

a-pilih

kuatan

telah

g lebih

eriksa

ka hal

(2.38)

Bab ini me

pada proye

Bab ini me

dari data la

3.1. Data

Studi kasu

struktur pe

Permasalah

perkuatan s

(sheetpile d

Gambar 3.1

Awal sunga

enyajikan stu

ek pembangu

engungkapka

apangan.

Teknis

s pada penu

erkuatan teb

h yang ditin

standar (shee

dan tiang mi

1.

perkuatan ai  

ST

udi kasus pad

unan struktu

an data tekn

ulisan tugas

bing Sungai

njau yaitu

etpile, pile d

iring). Loka

Gamb

Arah alir

Jalan  

36

BAB I

TUDI K

da penulisan

ur perkuatan

nis struktur

akhir ini me

i Kayan Ka

stabilitas te

dan tie rod),

si perkuatan

ar 3.1 Daera

ran 

Perkusunga

III 

KASUS

n tugas akhir

tebing Sung

perkuatan S

engambil dat

abupaten Bu

ebing sunga

dan stabilita

n tebing sung

ah lokasi stud

SUNKAYA

uatan ai 

r. Studi kasu

gai Kayan K

Sungai Kaya

ta pada proy

ulungan, Ka

ai existing,

as dengan al

gai tersebut

di

NGAIAN 

Aksu

us mengambi

Kalimantan T

an dan interp

yek pembang

alimantan T

stabilitas d

lternatif perk

dapat dilihat

khir perkuatungai  

Tanjung Selor  

il data

Timur.

pretasi

gunan

Timur.

dengan

kuatan

t pada

an 

37

Sungai Kayan merupakan salah satu sungai besar di Kalimantan dan menjadi sarana

lalulintas darat selain jalan. Sungai Kayan memiliki karekteristik arus yang deras dan

sedimentasi yang tinggi. Arus Sungai Kayan yang deras menyebabkan gerusan pada sisi

kanan dan kiri sungai khususnya ketika alur sungai mengalami perubahan arah atau

berbelok.

Perkuatan tebing sungai terletak di Kecamatan Tanjung Selor yang berada dekat dengan

laut sehingga lapisan tanah umunya berupa pasir. Sifat dari tanah pasir yang mudah lepas

menyebabkan tebing sungai lebih gampang mengalami gerusan atau erosi yang mengikis

tanah disisi sungai. Adapun akibat berada di dekat laut, muka air sungai juga terpengaruh

oleh pasang surut air laut. Bila terjadi penurunan muka air secara tiba-tiba (rapid drow

down), dapat menyebabkan pergerakan air tanah (seepage) menuju sungai dan

peningkatan tekanan lateral tanah yang menurunkan angka keamanan. Kondisi ini

menjadi berbahaya untuk tanah pasir disebabkan tingginya nilai koefisien permeabilitas

pasir yang dapat meningkatkan gaya yang mendorong tanah ke sungai.

Pada sisi kiri sungai terdapat infrastruktur jalan raya sehingga perkuatan tebing sungai

menjadi sangat penting untuk melindungi jalan raya dari gerusan arus sungai (Gambar

3.2). Beberapa bagian dari jalan raya juga telah mengalami gerusan yang memakan badan

jalan khususnya pada bagian dimana aliran sungai berbelok.

Gambar 3.2 Kondisi eksisting

Pemerintah Kabupaten Bulungan telah melakukan antisipasi dengan melakukan desain

perkuatan tebing sungai dengan menggunakan perkuatan sheetpile dan batu bronjong

sepanjang 2.3 km dan pada beberapa titik awal telah dilakukan pemasangan perkuatan

(Gambar 3.4). Karena telah terjadi gerusan yang cukup banyak sepanjang aliran sungai

38

dan memakan badan jalan, Pemerintah Kabupaten Bulungan dalam desainnya melakukan

penimbunan pada beberapa titik dengan tinggi dan lebar timbunan mencapai 7 meter.

Tanah timbunan diambil dari hasil pengerukan sedimentasi Sungai Kayan yang

dipadatkan. Volume timbunan yang tinggi tersebut dapat meningkatkan gaya horizontal

yang mendorong tanah ke arah sungai.

Gambar 3.3 Kondisi setelah sheetpile yang telah dipasang

Penulis melakukan analisis terhadap desain awal berupa perkuatan sheetpile standar.

Untuk alternatif solusi penulis melakukan analisis dengan perkuatan berupa sheetpile

dengan tiang miring.

Gambar 3.4 Desain awal perkuatan tebing Sungai Kayan

3.2. Pengumpulan dan Interpretasi Data

Data yang didapatkan penulis dari proyek perkuatan tebing Sungai Kayan berupa data

enam buah titik uji Cone Penetrometer Test, peta kontur asli Sungai Kayan, dan 44

gambar potongan profil desain perkuatan Sungai Kayan.

39

3.2.1. Pembuatan profil dan lapisan tanah

Pembutan profil tanah ditentukan dari peta kontur asli Sungai Kayan yang kemudian

diintepretasikan sebagai profil tanah yang sebenarnya. Dari garis-garis kontur dan

ketinggian titik dari peta kontur, penulis melakukan interpolasi, ekstrapolasi, dan

aproximasi untuk menggambarkan profil tanah yang mendekati kondisi sebenarnya.

Adapun peta kontur asli Sungai Kayan dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Identifikasi dan klasifikasi jenis lapisan tanah ditentukan dari analisis data penyelidikan

lapangan yaitu data penyelidikan Cone Penetrometer Test. Hal ini disebabkan tidak

didapatkannya data deskripsi tanah dari boring atau pengambilan sampel tanah di

lapangan.

+3.226

0+150+9.987

0+200+10.004

0+250+10.002

P1

0+300+10.004

0+350+10.002

1+9.878

0+100+9.928

0+050+9.914

P0+10.000

3+9.535

4+9.402

5+9.669

7+9.685

Jl. Pa

dat Ka

rya

Jl. M. Tayib

P2+9.8846

+9.513

0+400+9.985

0+450+9.974

0+500+9.946

0+550+9.951

0+600+10.042 P3

8+9.589

10+9.378

11+9.536

0+650+9.994

0+700+9.909

12+9.500

13+9.573

0+800+9.920

0+750+9.895

0+850+9.848

0+900+9.821

P4

P5+10.324

P6

0+950+9.793

1+000+9.736

1+050+9.823

1+100+9.790

1+150+9.796

14+9.677

15+9.654

16+9.484

17+9.619

18+9.487

19+9.704

20+9.669

21+9.368

22+9.596

SUNGAI KAYAN

1+200+9.816

1+250+9.819

1+300+9.840

P7

24+9.683

P8+9.782

1+350+9.665

1+400+9.751P9+9.590

1+450+9.684P10

P11

23+9.538

25+9.972

26+9.942

27+9.421

28+9.222

29+9.266

30+9.293

1+500+9.526

1+550+9.526

1+600+9.497

P13P12

1+650

+9.615

1+700+9.486

1+750+10.235

31+9.413

32+9341

33+9.240

34+9.494

P14

35+9.299

1+800+9.680

P15

1+850+9.785 1+900

+9.5882+000

+9.551

1+950+10.039

2+050+9.533 2+100

+9.721

P16

36+9.242

37+9.573 38

+9.24739

+9.18240

+9.400

2+150+9.668

2+200+9.591 2+250

+9.507

P17

2+325+9.710

2+300+9.648

41+9.435

42+9.320

TIT

IK

AKHIR

PENGUK

URAN

STA 2

+ 3

25

+3.226+2.626+2.826

+3.726

+2.326

+5.926+2.826

+4.126

+1.926

+5.826

+1.726

+0.926

+6.926

+6.426

+7.926+6.426

+0.726

+5.926+5.526

+4.926

+5.526

+4.926+5.026

+5.426 +4.726

+4.926+4.826 +4.626

+4.826+5.026

+5.926+0.426

+4.426+4.326

+5.226+4.426

+5.926

+4.626

+6.426

+4.626

+6.926 +4.226

+6.426 +4.226+3.926

+4.426+4.826

+4.626

+4.126+4.726

+4.226

+4.326

+4.726

+4.426

+4.926

+5.126+5.126

+4.226

+5.126+4.626

+4.326

+4.526

+4.326

+4.426 +4.826

+4.226+4.526

+5.226

+4.126

+4.826+4.626

+3.926+3.826

+4.026

+4.426

+5.126

+4.626

+3.626

+4.726

+3.326+5.126

+4.026

+3.126

+4.126

+2.826+4.226

+4.426

+3.526

+3.426+4.126

+4.826+5.926

+3.726

+4.226

+2.726

+3.826

+2.426

+3.926

+5.426

+3.226

+4.00

0+5

.000

+6.00

0

+3.00

0

+7.00

0+8

.000

+9.00

0

+4.00

0+5.00

0+6.00

0

+3.00

0

+7.00

0+8

.000

+9.00

0 +4.00

0

+5.00

0

+4.00

0+5.00

0+6

.000

+7.00

0

+4.000

+5.000

+6.000+3.000

+7.000

+8.000

+9.000

+5.526

9+9.819

+4.126

 Dari tren grafik data CPT pengklasifikasian tanah menunjukkan tanah pasir (sandy soils)

umumnya memiliki nilai cone resistance (qc) yang tinggi dan friction ratio (Fr) yang

rendah; tanah lempung lunak (soft clay soils) menunjukan nilai cone resistance rendah

dan friction ratio tinggi; tanah organic seperti gambut (peat) memiliki nilai cone

resistance sangat rendah dan friction ratio tinggi; sedangkan tanah overconsolidated

cenderung menunjukkan nilai cone resistance dan friction ratio yang lebih tinggi.

Robertson dan Campanella (1983) telah memberikan grafik dua dimensi untuk

mengklasifikasikan tanah dari data cone resistance dan friction ratio. Grafik tersebut

Gambar 3.5 Peta kontur asli Sungai Kayan

    

memberika

pengeboran

pada Gamb

Dalam men

grafik ters

menentuka

juga denga

grafik data

Gambar

3.2.2. Pene

Untuk men

Plaxis, mak

Dalam men

tanah untuk

jenis tanah

menggunak

penentuan

an korelasi

n dan pengal

bar 3.2.

nggunakan k

ebut mengk

an lapisan-lap

an melakuka

CPT di lapa

3.6 Korelasi

entuan para

ndapatkan n

ka digunakan

netukan bera

k tanah jenuh

h tersebut,

kan pendeka

lapisan dan k

langsung da

laman. Adap

korelasi ters

korelasikan l

pisan tanah t

n judgement

angan.

i antara qc, F

ameter tanah

nilai dari par

n beberapa ta

at jenis tanah

h dan tidak j

penulis me

atan terhadap

klasifikasi ta

ari data CP

pun grafik ko

ebut penulis

lapisan tanah

tidak hanya b

t terhadap pe

Fr, dan jenis t

h

rameter-para

abel, grafik d

h, Coduto tel

enuh yang d

enentukan b

p besaran be

anah sebelum

PT dengan j

orelasi qc, Fr

s berusaha u

h secara um

berpatokan p

ergerakan (tr

tanah (Rober

ameter tanah

dan persamaa

lah memberi

ditunjukkan p

esarnya nila

erat jenis tan

mnya.

jenis tanah

r, dan jenis t

untuk berhati

mum (Bowle

pada grafik k

rend) dari n

rtson dan Ca

h sebagai da

an korelasi.

ikan beberap

pada Tabel 3

ai berat jen

nah secara u

berdasarkan

tanah dapat d

i-hati dikare

es, 1997). P

korelasi mela

ilai qc dan F

mpanela, 19

ata input sof

pa nilai berat

.1. Dari data

nis tanah d

umum berdas

40

n data

dilihat

nakan

enulis

ainkan

Fr dari

83)

ftware

t jenis

a berat

dengan

sarkan

41

Untuk menentukan nilai kuat geser undrained (cu) untuk tanah kohesif (lempung)

digunakan persamaan korelasi:

(3.1)

dimana Nk adalah cone factor (Nk = 15 untuk electric cone dan Nk = 20 untuk mechanical

cone)

Tabel 3.1 Berat jenis tanah (Coduto, 2001)

Tipe Tanah Berat Jenis tanah γ

di atas muka air tanah (KN/m3)

di bawah muka air tanah (KN/m3)

Poorly-graded gravel 17.5-20.5 19.5-22.0 Well-graded gravel 17.5-22.0 19.5-23.5 Silty gravel 16.0-20.5 19.5-22.0 Clayey gravel 16.0-20.5 19.5-22.0 Poorly-graded sand 15.0-19.5 19.0-21.0 Well-graded sand 15.0-21.0 19.0-23.0 Silty sand 12.5-21.0 17.5-22.0 Clayey sand 13.5-20.5 17.5-21.0 Low plasticity silt 11.5-17.5 12.5-20.5 High plasticity silt 11.5-17.5 11.5-20.5 Low plasticity clay 12.5-17.5 11.5-20.5 High plasticity clay 12.5-17.5 11.0-19.5

Selain dari persamaan tersebut juga digunakan tabel korelasi antara konsistensi lempung

dengan nilai kuat geser undrained yang dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Hubungan antara konsistensi dari tanah kohesif dan kuat geser undrained

(Terzaghi dan Peck,1997 dan ASTM D2488-90)

Consistency Undrained shear strength, Cu (kPA)

Very Soft <12 Soft 12-25 Medium 25-20 Stiff 50-100 Very Stiff 100-200 Hard >200

42

Untuk menentukan nilai sudut geser (φ’) untuk tanah non-kohesif (pasir) digunakan

hubunganan antara tegangan vertikal evektif dan cone resistance yang ditunjukkan oleh

Gambar 3.3. Hubungan tersebut juga dapat ditunjukkan dengan persamaan:

(3.2)

dimana qc adalah cone resistance dan σ’o adalah tegangan vertikal efektif.

Gambar 3.3 Korelasi antara sudut geser φ’ dan qc (Robertson dan Campanella, 1983)

Selain dengan menggunakan tabel dan grafik korelasi, Tomlison telah memberikan nilai

sudut geser untuk berbagai jenis tanah. Harga sudut geser untuk berbagai jenis tanah

dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 3.3 Nilai sudut geser beberapa jenis tanah (Tomlinson, 2004)

Jenis Tanah Sudut geser Loose gravel with low sand content 28–30 Medium dense gravel with low sand content 30–36 Dense to very dense gravel with low sand content 36–45 Loose well-graded sandy gravel 28–30 Medium-dense well-graded sandy gravel 30–36 Dense well-graded sandy gravel 36–45 Loose clayey sandy gravel 28–30 Medium-dense clayey sandy gravel 30–35 Dense to very dense clayey sandy gravel 35–40

43

Loose coarse to fine sand 28–30 Medium-dense coarse to fine sand 30–35 Dense to very dense coarse to fine sand 35–40 Loose fine and silty sand 28–30 Medium-dense fine and silty sand 30–35 Dense to very dense fine and silty sand 35–40

Dalam analisis tegangan dan deformasi, Bowles telah memberikan beberapa persamaan

untuk mengkorelasikan antara data CPT dan nilai modulus elastisitas yang dapat dilihat

pada Tabel 3.4. Selain itu untuk bahan pertimbangan diberikan juga beberapa nilai Es

oleh Das untuk beberapa jenis tanah pada Tabel 3.5.

Tabel 3.4 Persamaan untuk Modulus Elastisitas dalam kPa (Bowles, 1996)

Tanah CPT

Sands (normally consolidated) Es = (2 to 4)qu

Es = 8000 √qc

Sands (saturated)

Es = Fqc

e = 1.0 F = 3.5

e = 0.6 F = 7.0

Sands (overconsolidated) Es = (2 to 4)qc

Clayey sand Es = (3 to 6)qc

Silts, sandy silt, or clayey silts Es = (1 to 2)qc

Soft clay or clayey silt Es = (3 to 8)qc

Tabel 3.5 Beberapa Nilai Es dan v (Das, 2004)

Jenis Tanah Es (103 kN/m3) v Loose sand 10.5-24.0 0.20-0.40 Medium dense sand 17.25-27.60 0.25-0.40 Dense sand 34.50-55.20 0.30-0.45 Silty sand 10.35-17.25 0.20-0.40 Sand and gravel 69.00-172.50 0.15-0.35 Soft clay 4.1-20.7 0.20-0.50 Medium clay 20.7-41.4 0.20-0.50 Stiff clay 41.4-96.6 0.20-0.50

Berikut juga ditunjukkan juga nilai angka Poisson ratio pada Tabel 3.5 dan koefisien

permeabilitas pada Tabel 3.6 untuk berbagai jenis tanah.

44

Tabel 3.6 Nilai koefisien permeabilitas (Das, 2002)

Jenis Tanah k (cm/s) Clean gravel 100-1.0 Coarse sand 1.0-0.01 Fine sand 0.01-0.001 Silty clay 0.001-0.00001 clay <0.000001

3.2.3. Penentuan parameter struktur perkuatan

Dalam pemodelan struktur perkuatan, parameter yang diperlukan sebagai berikut:

1. Beam

a. Normal stiffness (EA)

b. Flexural rigidity (EI)

c. Equivalent thickness (d), dihitung dengan menggunakan persamaan

12

d. Weight (w)

e. v (poisson ratio)

2. node to node anchor

3. geotextile

3.3. Kondisi tanah

Setelah dilakukan pengumpulan dan itepretasi data lapangan, secara umum kondisi

pelapisan tanah antara lain:

• tanah lempung sangat lunak (very soft clay) sampai kedalaman 2 hingga 4 meter

di bawah permukaan tanah

• tanah pasir kelanauan (silty sands) pada kedalaman 2 hingga 7 meter di bawah

permukaan tanah

• dan tanah pasir (sands) pada kedalaman lebih dari 6-7 meter dibawah permukaan

tanah

45

3.4. Analisis Menggunakan Software Plaxis

Dalam analisis menggunakan software Plaxis terdiri dari tiga tahapan, yaitu tahap data

masukan (input), tahap kalkulasi, dan tahap keluaran (output).

3.4.1. Tahap data masukan (Input)

Untuk memperoleh hasil analisis metoda elemen hingga yang akurat diperlukan

pemodelan tanah yang sesuai dengan keadaan sesungguhnya di lapangan. Adapun data

masukan dalam software Plaxis adalah sebagai berikut:

1. Data masukan perlapisan tanah. Parameter tanah ditentukan dari interpretasi hasil

penyelidikan tanah

2. Data masukan struktur perkuatan. Pemodelan struktur perkuatan menggunakan

model beam, tie rod, dan geotextile.

3. Data masukan kondisi muka air tanah. Pada software Plaxis kondisi muka air

tanah terdapat pada opsi initial condition, dimana pada tahap input muka air

tanah yang dimasukkan dapat diganti-ganti pada tahap kalkulasi jika diperlukan.

3.4.2. Tahap Kalkulasi

Perhitungan pada software Plaxis dilakukan dengan tahap calculation, yaitu sebagai

berikut:

1. Pada initial condition merupakan kondisi pada saat beban belum bekerja dan

struktur perkuatan belum dipasang. Deformasi yang dihitung merupakan akibat

beban berat sendiri. Pada kondisi ini diset gravity loading dikarenakan

permukaan tanah yang tidak horizontal maka perhitungan Ko-Prosedur tidak

dihitung.

2. Pada proses kalkulasi selanjutnya calculation type yang digunakan adalah stage

construction. Pada tahap ini ΣMweight = 1.00, sedangkan parameter ΣMload

(beban) diaktifkan pada tahap beban dianggap sudah bekerja.

3. Pada perhitungan deformasi tanah dan perpindahan total, digunakan opsi load

advancement ultimate level. Masukan parameter pada additional step merupakan

jumlah langkah iterasi maksimum. Iterasi yang dilakukan akan berhenti bila

46

struktur telah mengalami keruntuhan sehingga perpindahan total yang

ditampilkan adalah perpidahan total pada kondisi runtuh.

4. Analisis angka keamanan pada lereng terdapat pada prosedur manual control

load advancement number of step dengan opsi Phi-C reduction yang tersedia

pada perhitungan kondisi plastis. Software Plaxis akan mereduksi parameter kuat

geser φ dan c secara bertahap (iterasi) sampai terjadi keruntuha, termasuk juga

mereduksi terhadap interface tanah. Pada kondisi ini terjadi keseimbangan gaya

yang meruntuhkan dan gaya yang menahan dari kuat geser dari lereng tersebut.

3.4.3. Tahap keluaran (Output)

Hasil yang diperoleh dari proses kalkulasi dengan metoda elemen hingga berupa:

1. Kalkulasi angka keamanan yang dilihat pada kurva ΣMsf vs displacement

2. Deformasi tanah dan struktur perkuatan (total displacement)

3. Gaya-gaya yang bekerja pada stuktur perkuatan, yaitu axial force, shear force,

dan bending moment.

79

BAB V 

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis pada lereng tanpa perkuatan dengan menggunakan metoda

elemen hingga menunjukkan bahwa tebing sungai membutuhkan perkuatan untuk

melindungi lereng dari gerusan sungai dan beban lalu lintas. Terjadinya kelongsoran

menyebabkan perubahan dari kontur tanah, sehingga volume timbunan dari desain semula

menjadi lebih besar. Perubahan jumlah volume menyebabkan peningkatan bending

moment yang terjadi pada sheetpile, sehingga perlu dilakukan pengecekan terhadap

desain perkuatan standar. Dari hasil analisis dengan metode elemen hingga untuk tebing

sungai dengan perkuatan standar didapat bahwa untuk lebar timbunan yang tidak lebih

dari 5 m memberikan angka keamanan lebih dari 1.5 dan bending moment yang terjadi

pada sheet pile kurang dari cracking moment maksimum. Nilai tersebut dipandang aman

untuk mencegah kelongsoran dan memberikan stabilitas.

Untuk studi analisis ini diusulkan alternatif desain dengan menggunakan perkuatan

sheetpile dan tiang miring. Alternatif perkuatan tersebut juga mampu memberikan angka

keamanan lebih dari 1.5 dan bending moment yang terjadi pada sheetpile kurang dari

cracking moment maksimum.

5.2. Saran

Hasil analisis dengan metode elemen hingga akan lebih baik apabila menggunakan

elemen dengan 15 titik nodal dan dilakukan pengambilan sample tanah untuk dilakukan

uji laboratorium.

xv  

DAFTAR PUSTAKA

Abraham, L. W. Leee T.S., Sharma S., dan Boyce G.M., Slope Stabilty and

Stabilization Methods, John Wiley and Sons, Inc. New York, 1996

Bowles, Joseph E, Foundation Analysis and Design, Fifth Edition, Mc Graw Hill

International, 1996

Brinkgreve, R. B. J., dan Vermeer, P.A., Plaxis, Finite Element Code for Soil and

Rock Analysis Version 7. A.A. Balkema/Rotterdam/Brookfield, 1998

Coduto, Donald P. Foundation Design Principles and Practice. Prentice Hall.

New Jersey. 2001

Das, Braja M. Principles of GeoTechnical Engineering.Brooks/Cole. Pacific

Grove, CA. 2002.

Das, Braja M. Foundation Engineering. Brooks/Cole. Pacific Grove, CA. 2004

Duncan, J. M., and Buchignani, A. L. An Engineering Manual for Stability

Studies. Civil Engineering 270B, University of California, Berkeley, CA. 1975. 

Duncan, J Michael dan Stephen G. Wright. Soil Strength and Slope Stability. John

Wiley and Sons, Inc. New Jersey. 2005

Geoscience Australia. http://www.ga.gov.au/hazards/landslide/. 2008

Hammah, Reginald dan kawan-kawan. A Comparison of Finite Element Slope

Stability Analysis and Conventional Limit Equilibrium Investigation. Rocscience,

Inc. Toronto

xvi  

Highway Reasearch Board. Landslides and Engineering Practice, Committee on

Landslide Investigation, Special Report No. 29, E. Eckel.Washington DC. 1978

Junaidi, Anton dan KM Abuhuroyroh. Studi Kelongsoran Perkuatan Tebing

Sungai Mahakam Kalimantan Timur. Tugas Akhir. 2007

Ling, Hoi I., Dov Leshchinsky, dan Fumio Tatsuoka. Reinforced Soil Engineering

(Advanced in Reasearch and Practice). Marcel Dekker Inc. New York, 2003

Terzaghi, Karl dan Ralph B. Peck. Soil Mechanics in Engineering Practice. John

Wiley and Sons, Inc. New York, 1997

Sundary, Devi. Studi Analisis Stabilitas Lereng yang Dimodifikasi dengan Perkuatan Bored Pile Menggunakan Metode Elemen Hingga. Tesis. 2005 Susila, Endra dan Hasbullah Nawir. Laporan Studi dan Rekomendasi Penanggulangan Kelongsoran pada Perkuatan tebing S. Mahakam Tenggarong Sebrang. 2007

UBC In-situ Testing. Practical Application of The Cone Penetration Test (A

Manual on Interpretation of Seismic Plezocone Test Data for Geotechnical

Design). Geotchnical Research Group Department of Civil Engineering The

University of British Columbia.

U.S. Army Corps of Engineers. Engineering and Design Slope Stability. U.S.

Army Corps of Engineers. Washington, D.C. 2003

U.S. Army Corps of Engineers. Engineering and Design Retaining and Flood

Wall. U.S. Army Corps of Engineers. Washington, D.C. 2003

Yu, Su-Hai. Plasticity and Geotechnics. Springer. New York. 2006.

xvii  

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 15 Juni 1987 di

Palembang oleh pasangan Dr. Ir Akhmad Fauzi M.Eng

dan Ir. Zuraidah Jauhari MT. Selepas SMU,

melanjutkan kuliah S1 di Institut Teknologi Bandung

(ITB) dengan memilih program studi Teknik Sipil.

Motivasi memilih dan menjalani kuliah di bidang ini disebabkan ayahnya yang

seorang civil engineer. Penulis menyadari pentingnya teknik sipil dalam

kehidupan khususnya pembangunan bangsa Indonesia dalam mengejar

ketertinggalannya dengan bangsa lain. Tugas akhir penulis memiliki tema studi

stabilitas lereng dengan melakukan simulasi dengan program berbasis finite

element. Studi stabilitas amat penting di Indonesia disebabkan kondisi topografi

Indonesia yang memiliki banyak gunung ataupun lereng di sungai. Indonesia

sering sekali mengalami berbagai bencana alam akibat kurangnya perecanaan atau

rekayasa dalam bidang geoteknik. Penulis sengaja memilih sub jurusan geoteknik

dikarenakan masih kurang berkembangnya ilmu geoteknik di Indonesia. Padahal

Indonesia berada pada ring of fire, pertemuan lempeng yang menyebabkan sering

terjadinya bencana geologi di Indonesia. Penelitian mengenai sifat-sifat tanah,

gempa, kelongsoran, daya dukung tanah, dan lain-lainnya perlu mendapat

perhatian serius di Indonesia. Penulis juga melakukan berbagai hobi yaitu bermain

classical guitar, jogging setiap sore di SABUGA, mengikuti kursus, menonton,

membaca novel dan manga (komik), menulis blog, wisata kuliner di bandung

yang penuh makanan, dan jalan-jalan bersama teman-teman. Hobi tersebut

diharapkan dapat membantu pengembangan diri dan meningkatkan skill dan

attitude penulis.

xviii  

LAMPIRAN

Output Keluaran Lereng Asli

Sta 0+550

SF = 1.24

Sta 0+700

SF = 1.24

 

Sta 1+075

SF = 2.10

Sta 1+925

SF = 1.39

Sta 2+175

SF = 1.77

Output Keluaran Lereng dengan Perkuatan Standar

Sta 0+550 SF= 1.68

Sta 0+700 SF = 2.0

Sta 1+075 SF = 1.60

Sta 1+925 SF = 1.86

Sta 2+175 SF = 1.79

Output Keluaran Lereng dengan Perkuatan Tiang Miring

Sta 0+550 SF= 1.86

Sta 0+700 SF = 1.99

Sta 1+075 SF = 1.53

Sta 1+925 SF = 1.86

Sta 2+175 SF = 1.79

Model

Sta 0+550

Sta 0+700

Sta 1+075

Sta 1+925

Sta 2+175