METODE PERHITUNGAN ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN PERKUATAN SHEET PILE MENGGUNAKAN PROGRAM GEOSTRUCTURAL ANALYSIS VERSI 19 (STUDI KASUS LERENG SUNGAI KOMERING DI KABUPATEN OGAN KOMERING ILIR)
(Skripsi)
Oleh ACHMAD WIBRIAN FITRIANSYAH
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2017
ABSTRACT CALCULATION METHOD OF SLOPE STABILITY ANALYSIS WITH SHEET PILE BY USING GEOSTRUCTURAL ANALYSIS VERSION 19 (CASE STUDY KOMERING RIVER SLOPES IN THE DISTRICT OGAN KOMERING ILIR) By ACHMAD WIBRIAN FITRIANSYAH
Slope stability analysis of Komering River in Ogan Komering Ilir, South Sumatra was done to handle the problem of sliding or scouring at the cliffs which are often found on the outside corner of the river. Komering River is a river with meandering pattern that is very susceptible to scouring on the outside of the bend and sedimentation on the inside of the bend. This research focuses on the study of slope stability analysis with sheet pile used as method. Analysis was conducted using Geostructural Analysis version 19 and was compared to manual calculation. Data analysis on the result of soil testing was performed to identify soil properties. The obtained results were then used in slope stability analysis. Slope stability analysis was performed in two conditions maximum groundwater level and normal groundwater level using Bishop method and Fellenius method. The results of manual calculation were then compared with the results of Geostructural Analysis Program Version 19. Sheet pile was selected as slope stabilization measures. Analysis after stabilization is done with the same steps as analysis before stabilization. The results from the two methods showed a quite significant difference. The results obtained from Bishop method before stability measure and after stability measure were 1,018 and 4,23 respectively. Whereas, the results obtained from Fellenius method before stability measure and after stability measure were 0,75 and 3,42 respectively. Based on these results, it can be concluded that sheet pile is an effective slope stability measure. Keywords: Slope stability, Geostructural Analysis Program, Bishop, Fellenius, Sheet Pile.
ABSTRAK METODE PERHITUNGAN ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN PERKUATAN SHEET PILE MENGGUNAKAN PROGRAM GEOSTRUCTURAL ANALYSIS VERSI 19 (STUDI KASUS LERENG SUNGAI KOMERING DI KABUPATEN OGAN KOMERING ILIR)
Oleh ACHMAD WIBRIAN FITRIANSYAH
Analisis perbaikan lereng sungai Komering di Kabupaten Ogan Komering Ilir Sumatera Selatan ini dilakukan untuk menanggulangi masalah kelongsoran atau gerusan tebing yang sering dijumpai pada sungai terutama pada tikungan luar. Sungai Komering merupakan sungai dengan pola meandering yang sangat rawan terhadap gerusan di sisi luar tikungan dan sedimentasi di sisi dalam tikungan. Penelitian ini menitikberatkan pada kajian perhitungan angka keamanan stabilitas lereng dengan perkuatan sheet pile menggunakan program Geostructural Analysis Versi 19 dan membandingkannya dengan perhitungan manual. Analisis data mekanika tanah dilakukan untuk mengidentifikasi nilai-nilai properti tanah yang kemudian digunakan pada analisis stabilitas lereng. Analisis stabilitas lereng dilakukan pada dua kondisi yaitu muka air banjir dan muka air normal menggunakan metode Bishop dan Fellenius. Hasil dari perhitungan manual ini kemudian dibandingkan dengan hasil dari program Geostructural Analysis Versi 19 konstruksi sheetpile baja dipilih sebagai langkah stabilisasi lereng. Analisis setelah stabilisasi dilakukan dengan langkah yang sama seperti analisis sebelum stabilisasi. Perbedaan faktor aman yang didapatkan dari kedua metode cukup signifikan. Untuk metode Bishop didapatkan faktor aman sebesar 1,018 pada kondisi sebelum pengamanan dan 4.23 setelah pengamanan. Untuk metode Fellenius didapatkan faktor aman sebesar 0.75 pada kondisi sebelum pengamanan dan 3.42 setelah pengamanan. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa konstruksi Sheet Pile sangat efektif untuk mengamankan lereng dari bahaya longsor. Kata kunci : Stabilitas lereng, Geostructural Analysis Program, Bishop, Fellenius, Sheet Pile.
METODE PERHITUNGAN ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN PERKUATAN SHEET PILE MENGGUNAKAN PROGRAM GEOSTRUCTURAL ANALYSIS VERSI 19 (STUDI KASUS LERENG SUNGAI KOMERING DI KABUPATEN OGAN KOMERING ILIR)
Oleh ACHMAD WIBRIAN FITRIANSYAH
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Palembang pada tanggal 23 Maret 1994, sebagai anak pertama dari dua bersaudara dari Bapak Ibrahim dan Ibu Wani Fitriah.
Pendidikan
Taman
Kanak-Kanak
(TK)
Azahra
diselesaikan pada tahun 2000, Sekolah Dasar (SD) diselesaikan di SD Muhammadiyah 6 Palembang pada tahun 2006, Sekolah Menengah Pertama (SMP) diselesaikan pada tahun 2009 di SMP Negri 18 Palembang, dan Sekolah Menengah Atas (SMA) diselesaikan di SMA Muhammadiyah 1 Palembang pada tahun 2012. Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung pada tahun 2012 melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (UM) Ujian Mandiri.
Penulis telah melakukan Kerja Praktek (KP) pada Proyek Pembangunan Hotel Mercure Lampung selama 3 bulan. Penulis juga telah mengikuti Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Kanoman, Kecamatan Semaka, Kabupaten Tanggamus selama 60 hari pada periode Januari-Februari 2016. Penulis mengambil tugas akhir dengan judul Metode perhitungan analisis stabilitas lereng dengan perkuatan Sheet Pile menggunakan program Geostructural Analysis versi 19.
Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (HIMATEKS) sebagai anggota Bidang Olahraga dan Pengembangan pada periode tahun 2013-2014.
Persembahan Bismillahirrahmanirrahim dengan kerendahan hati dan puji syukur atas kehadiran allah SWT kupersembahkan skripsiku ini kepada :
Untuk Papa dan Mama tercinta yang selalu mendoakan dan mendukungku dalam segala hal. Kalian harus bahagia.
Untuk Nur Shafira Puteri, adikku tersayang yang sedang sama-sama berjuang demi masa depan. Semoga kita sama-sama jadi orang sukses.
Untuk saudara-saudaraku yang telah memberikan dukungan dan doa.
Untuk semua teman-temanku di sekolah, di kampus, di manapun kalian berada. Terima kasih sudah hadir dalam hidupku dan terima kasih telah mengizinkanku hadir dalam hidup kalian.
Untuk semua guru-guru dan dosen-dosen yang telah mengajarkan banyak hal kepadaku. Terima kasih untuk ilmu, pengetahuan, dan pelajaran hidup yang sudah diberikan.
Untuk teman-teman spesialku, keluarga baruku, rekan seperjuanganku, Teknik Sipil Universitas Lampung Angkatan 2012. Kalian luar biasa. Harus cepat menyusul semuanya biar bisa sukses bareng-bareng biarpun di tempat yang berbeda-beda.
MOTTO “Allah membuat perumpamaan-perumpamaan dan tiada yang memahaminya kecuali orang-orang yang berilmu.” (Q.S. Al’An kabuut ayat 43)
“ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu pasti ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari satu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan lain, dan kepada tuhanmu, berharaplah”. (Al Insyirah : 6-8)
“Berangkat dengan penuh keyakinan berjalan dengan penuh keikhlasan, istiqomah dalam menghadapi cobaan “YAKIN, IKHLAS, ISTIQOMAH” (TGKH.Muhammad Zainuddin Abdul Madjid)
“Life is like 10% what happens to us and 90% how we face to if” (Achmad Wibrian Fitriansyah) “The Future belongs to those who believe in the beauty of their dreams” (Anonim) “Don’t rush and never settle. If it is meant to be, it will be” (Anonim) “Raise your words not your voice. It is rain that grows flowers, not thunder” (Anonim)
SANWACANA
ْْْْْْْْْْْْْْْْْْسب م ر ب ِ َن ِم ـح ِبس ِ َن ـم َّح ِب ِِ ِِ ـ ِ Assalamu’alaikum Wr. Wb. Allhamdulilah, segala puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul Metode Perhitungan Analisis Stabilitas Lereng Dengan Perkuatan Sheet Pile Menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.) pada Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Atas terselesainya skripsi ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.
2.
Bapak Gatot Eko Susilo, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung.
3.
Bapak Ir. Setyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing 1 skripsi saya yang telah membimbing dalam proses penyusunan skripsi.
4.
Bapak Amril Ma’ruf Siregar, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing 2 skripsi saya yang telah membimbing dalam proses penyusunan skripsi.
5.
Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Dosen Penguji skripsi saya atas bimbingannya dalam seminar skripsi.
6.
Ibu Hasti Riakara Husni, ST., MT selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak membantu penulis selama masa perkuliahan.
7.
Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Lampung atas ilmu dan pembelajaran yang telah diberikan selama masa perkuliahan.
8.
Keluargaku tercinta terutama orang tuaku, Ibrahim dan Wani Fitriah, adikku Nur Shafira Putri, serta seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan dan doa.
9.
Terima kasih juga buat keluarga Pakde Nur Arifaini dan Bude Ida Savitri dan anak-anaknya yang telah membantu saya dalam mengerjakan skripsi hingga sampai sekarang ini.
10. Terima kasih juga buat abang dan mbak dari CV. Rama Sumber Teknik yang telah membantu dalam skripsi saya dan terima kasih banyak buat ilmu yang telah di berikan selama ini. 11. Teman-teman spesialku, keluarga baruku, rekan seperjuanganku, Teknik Sipil Universitas Lampung Angkatan 2012, Eddy, Susi, Mutiara, Ratna, Sherli, Vidya, Laras, Danu, Restu, Bagus, Pras, Andriyana, Andriansyah, Risqon, Vera, Merida, Tasia, Philipus, George, Lexono, Kevin, Febrian, Fita, Icha, Ikko, Della, Rizca, Milen, Lidya, Windy, Meutia, Dea, Martha, Tiffany, Selvia, Respa, Amor, Feby, Tyka, Zaina, Ana, Cindy, Rahmi, Aini, Hasna, Mutya, Arra, Ratih, Dita, Citra, Florince, Arya, Faizin, Firdaus, Giwa, Hedi, Hermawan, Kevin, Ariansyah, Lutfi, Naufal, Made, Adit, Susanto, Wahyuddin, Oktario, Rahmat, Taha, Arga, Robby, Soleh, Yota, Yudi, Ical,
Yance, Abi, Aziz, Aden, Afif, Aryodi, Datra, Edwin, Fadli, Fajar, Fazri, Fikri, Yuda, Rinaldi, Indrawan, Anugrah, Ginanjar, Reno, Rio, Tristia, Victor, Wiwid, Yogi, seluruh kakak-kakak, dan adik-adik yang telah mendukung dalam penyelesaian skripsi ini. 12. Terima kasih buat Kang Agus dan Teh sisca yang telah memberikan motifasi dan pencerahan dalam skripsi, dan terima kasih juga buat dukungan dan semangat dari Satlat Tarung Derajat Universitas Lampung.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semoga Allah SWT memberika nikmat terbaik buat kita semua. Bandar Lampung,
Februari 2017
Penulis
Achmad Wibrian Fitriansyah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .................................................................................................. iv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi
I.
PENDAHULUAN ............................................................................................1 A. Latar Belakang ............................................................................................1 B. Rumusan Masalah .......................................................................................2 C. Batasan Masalah .........................................................................................3 D. Tujuan Penelitian ........................................................................................3 E. Manfaat Penelitian ......................................................................................4
II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................5 A. Konstruksi Sheet Pile ..................................................................................5 B. Tanah ...........................................................................................................7 C. Stabilitas Lereng .........................................................................................8 1. Penyebaran Batuan. ...............................................................................9 2. Struktur Geologi. .................................................................................10 3. Morfologi. ...........................................................................................10 4. Iklim. ...................................................................................................10
5. Tingkat Pelapukan. .............................................................................11 6. Hasil Kerja Manusia. ..........................................................................11 D. Analisis Stabilitas Lereng Secara Manual ................................................12 1. Metode Bishop ....................................................................................14 2. Metode Fellenius. ...............................................................................20 E. Pemodelan Lereng dengan Program Geostructural Analysis Versi 19 ....22 1. Pengaturan Awal .................................................................................22 F. Struktur Perkerasan Jalan ..........................................................................31 G. Pembebanan Pada Lereng .........................................................................32
III. METODOLOGI PENELITIAN ......................................................................35 A. Wilayah Studi ............................................................................................35 B. Keadaan Alam ...........................................................................................36 1. Kondisi Tofografi ................................................................................36 2. Kondisi Tanah .....................................................................................37 3. Kondisi Fisiografis ..............................................................................37 C. Data yang Digunakan ................................................................................39 D. Analisis Data .............................................................................................39 E. Bagan Alir Penelitian ................................................................................40
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................................41 A. Kondisi Eksisting Lokasi Penelitian .........................................................41 B. Hasil Kajian Survei Topografi ..................................................................42 C. Pengujian Laboratorium ............................................................................43
D. Analisis Bidang Longsor ...........................................................................44 E. Perhitungan Pemodelan Lereng dengan Menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19 ...............................................................53 1. Perhitungan Pemodelan Stabilitas Lereng Menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19 dengan menggunakan Metode Fellenius pada Alternatif 1 ..................................................................53 2. Perhitungan Pemodelan Stabilitas Lereng Menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19 dengan menggunakan Metode Bishop pada Alternatif 1 .................................................................................60 3. Perhitungan Pemodelan Stabilitas Lereng Menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19 dengan menggunakan Metode Fellenius pada Alternatif 2 ..................................................................67 4. Perhitungan Pemodelan Stabilitas Lereng Menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19 dengan menggunakan Metode Bishop pada Alternatif 2 .................................................................................74 F. Desain Konstruksi Pengamanan Tebing ...................................................81 G. Perhitungan Perkuatan Tebing Menggunakan Struktur Sheet Pile ...........84 H. Perhitungan Akibat Tanah Pasif ...............................................................86 I. Perhitungan Dimensi Sheet Pile................................................................89 J. Perhitungan Sheet Pile menggunakan Program Geostructural Analysis Versi 19 .....................................................................................................91
V. PENUTUP.....................................................................................................110 A. Kesimpulan .............................................................................................111 B. Saran .......................................................................................................112
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................113 LAMPIRAN .........................................................................................................114
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Persamaan Yang Diketahui Pada Metode Bishop ....................................14 Tabel 2. Persamaan Yang Tidak Diketahui Pada Metode Bishop (Anderson dan Richards,1987) ................................................................15 Tabel 3. Asumsi Umum Persamaan Pada Metode Bishop .....................................15 Tabel 4. Tingkat Nilai FK Teoritis .........................................................................17 Tabel 5. Tingkat Nilai FK dalam Praktek ..............................................................18 Tabel 6. Klasifikasi Kemiringan Lereng Menurut SNI03-1997-1995 ...................18 Tabel 7. Hasil data tanah yang di masukan ke Tab Soil ........................................25 Tabel 8. Rekapitulasi Hasil Pengujian Laboratorium ............................................43 Tabel 9. Hubungan Nilai Faktor Keamanan dengan Intensitas Longsor ...............45 Tabel 10. Perhitungan Stabilitas Lereng Tebing dengan Metode Fellenius Alternatif 1 ...............................................................................48 Tabel 11. Perhitungan Stabilitas Lereng Tebing dengan Metode Fellenius Alternatif 2 .............................................................................49 Tabel 12. Perhitungan Stabilitas Lereng Tebing dengan Metode Bishop Alternatif 1 ................................................................................50 Tabel 13. Perhitungan Stabilitas Lereng Tebing dengan Metode Bishop Alternatif 2 ................................................................................51 Tabel 14. Rangkuman Analisa Kestabilan Lereng .................................................52
Tabel 15. Hasil data tanah yang di masukan ke Tab Soil Fellenius 1....................55 Tabel 16. Hasil data tanah yang di masukan ke Tab Soil Bishop 1 .......................62 Tabel 17. Hasil data tanah yang di masukan ke Tab Soil Fellenius 2 ....................69 Tabel 18. Hasil data tanah yang di masukan ke Tab Soil Bishop 2 .......................76 Tabel 19. Perhitungan Gaya Aktif .........................................................................85 Tabel 20. Hasil data tanah yang di masukan ke Tab Soil Setting Check ...............93
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Peta Kabupaten Ogan Komering Ilir ................................................36 Lampiran 2. Lokasi Penelitian di Sungai Komering .............................................38 Lampiran 3. Kondisi Eksisting Lokasi Penelitian ..................................................41 Lampiran 4. Bidang Longsor Alternatif 1 ..............................................................46 Lampiran 5. Bidang Longsor Alternatif 2 ..............................................................47 Lampiran 6. Rencana Penggambaran Lereng Sungai dengan Sheet Pile...............82 Lampiran 7. Kondisi Muka Air Banjir di Lokasi Penelitian Berada Pada Elevasi + 13,107 .....................................................................................................................98 Lampiran 8. Hasil Running Sloop Tab External Stability dengan Konstruksi Sheet Pile Metode Fellenius (Muka Air Banjir) ............................................................101 Lampiran 9. Hasil Running Sloop Tab External Stability dengan Konstruksi Sheet Pile Metode Bishop (Muka Air Banjir)................................................................102 Lampiran 10. Kondisi Muka Air Normal di Lokasi Penelitian Berada Pada Elevasi + 12,607 ...............................................................................................................104 Lampiran 11. Hasil Running Sloop Tab External Stability dengan Konstruksi Sheet Pile Metode Fellenius (Muka Air Banjir) ..................................................107 Lampiran 12. Hasil Running Sloop Tab External Stability dengan Konstruksi Sheet Pile Metode Fellenius (Muka Air Banjir) ..................................................108
Lampiran 13. Layout Desain rencana Perkuatan Tebing Sungai Komering ........110 Lampiran 14. Dimensi Desain Rencana Perkuatan Tebing Sungai Komering ....111
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Contoh Pemasangan Sheet Pile Baja Tipe W dan Sheet Pile Beton Tipe I ............................................................................................7 Gambar 2. Gaya-gaya yang bekerja pada suatu potongan .....................................16 Gambar 3. Analisis Stabilitas Lereng dengan Metode Bishop ...............................19 Gambar 4. Sistem Gaya Pada Metode Fellenius ....................................................21 Gambar 5. Tampilan Awal Program ......................................................................22 Gambar 6. Pemberian nama pada Tab Project.......................................................23 Gambar 7. Menggambar bidang longsor pada Tab Interface ................................24 Gambar 8. Jenis Tanah Pada Tab Soil ...................................................................26 Gambar 9. Menetapkan Jenis Tanah yang digunakan ............................................27 Gambar 10. Membuat Beban yang Berkerja pada Lereng .....................................28 Gambar 11. Memasukkan Kondisi Air Pada Lereng .............................................29 Gambar 12. Menentukan Titik Bidang Longsor ....................................................30 Gambar 13. Tipikal Struktur Jalan Raya Perkerasan Beton Semen .......................31 Gambar 14. Distribusi Beban Kendaraan (Giround dan Noiray, 1981) ...............33 Gambar 15. Gambar Peta Kebupaten Ogan Komering Ilir. ...................................36 Gambar 16. Gambar Lokasi Penelitian di Sungai Komering. (Sumber Google Earth) .......................................................................38 Gambar 17. Bagan Alir Penelitian .............................................................................40
Gambar 18. Kondisi Eksisting Lokasi Lereng .......................................................41 Gambar 19. Degradasi dan Agradasi Sungai Komering di Lokasi Kegiatan .........42 Gambar 20. Sketsa asumsi bidang gelincir lereng .................................................45 Gambar 21. Bidang Longsor Alternatif 1 ..............................................................46 Gambar 22. Bidang Longsor Alternafif 2 ..............................................................47 Gambar 23. Tab Project untuk Dinding 1 (Fellenius) ...........................................53 Gambar 24. Tab Interface untuk Dinding 1 (Fellenius) ........................................54 Gambar 25. Tab Soil untuk dinding 1 (Fellenius)..................................................56 Gambar 26. Tab Assign untuk dinding 1 (Fellenius) .............................................57 Gambar 27. Tab Analysis untuk Alternatif 1 Metode Fellenius dinding 1 ............58 Gambar 28. Tab Project untuk Dinding 1 (Bishop) ..............................................60 Gambar 29. Tab Interface untuk Dinding 1 (Bishop) ............................................61 Gambar 30. Tab Soil untuk dinding 1 (Bishop) .....................................................63 Gambar 31. Tab Assign untuk dinding 1 (Bishop) .................................................64 Gambar 32. Tab Analysis untuk Alternatif 1 Metode Bishop dinding 1 ...............65 Gambar 33. Tab Project untuk Dinding 2 (Fellenius) ...........................................67 Gambar 34. Tab Interface untuk Dinding 2 (Fellenius) ........................................68 Gambar 35. Tab Soil untuk dinding 2 (Fellenius)..................................................70 Gambar 36. Tab Assign untuk dinding 2 (Fellenius) .............................................71 Gambar 37. Tab Analysis untuk Alternatif 2 Metode Fellenius dinding 2 ...........72 Gambar 38. Tab Project untuk Dinding 2 (Bishop) ...............................................74 Gambar 39. Tab Interface untuk Dinding 2 (Bishop) ............................................75 Gambar 40. Tab Soil untuk dinding 2 (Bishop) .....................................................77 Gambar 41. Tab Assign untuk dinding 2 (Bishop) .................................................78
Gambar 42. Tab Analysis untuk Alternatif 2 Metode Bishop dinding 2 ...............79 Gambar 43. Gambar rencana pengamanan lereng sungai dengan sheet pile .........82 Gambar 44. Layout Desain Rencana Perkuatan Tebing Sungai Komering ...........83 Gambar 45. Pembagian gaya aktif .........................................................................84 Gambar 46. Gaya yang bekerja pada tanah pasif ...................................................86 Gambar 47. Beban lalu lintas .................................................................................89 Gambar 48. Profil Baja ..........................................................................................90 Gambar 49. Tab Project (Kondisi Banjir)..............................................................91 Gambar 50. Tab Interface (Kondisi Banjir) ...........................................................92 Gambar 51. Tab Soil (Kondisi Banjir) ...................................................................94 Gambar 52. Tab Assign (Kondisi Banjir)...............................................................95 Gambar 53. Tab Geometry (Kondisi Banjir) .........................................................96 Gambar 54. Tab Terrain (Kondisi Banjir) .............................................................97 Gambar 55. Kondisi Muka Air Banjir di Lokasi Penelitian Berada Pada Elevasi + 13,107 .....................................................................................................................98 Gambar 56. Tab Water (Kondisi Banjir)................................................................99 Gambar 57. Tab Surchange (Kondisi Banjir) ......................................................100 Gambar 58. Tab External Stabilty Metode Fellenius (Kondisi Banjir) ...............101 Gambar 59. Tab External Stabilty Metode Bishop (Kondisi Banjir) ...................102 Gambar 60. Kondisi Muka Air Normal di Lokasi Penelitian Berada Pada Elevasi + 12,607 ...............................................................................................................104 Gambar 61. Tab Water (Kondisi Normal) ..........................................................105 Gambar 62. Tab Surchange (Kondisi Normal) ....................................................106 Gambar 63. Tab External Stabilty Metode Fellenius (Kondisi Normal) .............107
Gambar 64. Tab External Stabilty Metode Bishop (Kondisi Normal) .................108
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Kegiatan transportasi merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Transportasi berperan penting dalam kehidupan manusia antara lain dalam aspek-aspek sosial, politik, ekonomi dan keamanan. Sebagai pemenuhan kebutuhan manusia akan sarana dan prasarana transportasi yang tinggi maka banyak dilakukan proyek pembangunan jalan raya. Terkadang ditemui rute jalan yang malalui daerah perbukitan dan berlereng dengan kondisi tanah yang kurang baik. Lereng-lereng tersebut harus mampu menahan beban yang besar akibat kendaraan yang melintas di jalan raya. Selain itu lereng tersebut juga menerima gaya yang berasal dari aliran sungai yang menggerus tebing sungai secara perlahan. kondisi ini dapat memicu berkurangnya tingkat keamanan lereng yang berdampak pada terjadinya longsor yang membahayakan fasilitas jalan raya di sebelahnya. Untuk mencegah bencana tanah longsor perlu di lakukan adanya upaya perkuatan pada lereng. Pada saat ini telah banyak alternatif perkuatan lereng, salah satu diantaranya yaitu dengan sheet pile. Sheet pile adalah dinding vertikal relatif tipis
2
yang berfungsi untuk menahan tanah dan untuk menahan gaya yang di timbulkan akibat aliran sungai terutama pada saat banjir. Penelitian ini menitikberatkan pada kajian konstruksi sheet pile sebagai perkuatan lereng sungai dengan menganalisis posisi bidang longsor sehingga nilai faktor keamanan dapat tercapai. Kajian bidang longsor pada lereng sungai akan di analisis dengan menggunakan program Geostructural Analysis Versi 19 dan membandingkan perhitungan manual menggunakan metode Bishop dan Fellenius.
B. Rumusan Masalah
Dari uraian di atas maka diambil rumusan masalah : 1. Apakah penyebab terjadinya longsor lereng sungai? 2. Seberapa besar pengaruh kemiringan lereng terhadap besarnya nilai faktor keamanan (SF) pada lereng? 3. Seberapa besar pengaruh struktur Sheet Pile terhadap bidang longsor pada lereng? 4. Seberapa
besar
perbandingan
hasil
analisis
stabilitas
lereng dengan
menggunakan program Geostructural Analysis Versi 19 dan secara manual?
3
C. Batasan Masalah
Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak terlalu meluas maka perlu pembatasan masalah. Batasan-batasan masalah yang diambil dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Data tanah yang digunakan adalah data tanah hasil penyelidikan oleh pihak terkait. Lokasi pengujian telah selesai dilaksanakan yang berada di Desa Jejawi, Kecamatan Jejawi, Kabupaten Ogan komering Ilir, Provinsi Sumatera Selatan. 2. Analisis stabilitas lereng menggunakan bantuan program Geostructural Analysis Versi 19 dan perhitungan manual. 3. Perkuatan sheet pile dan dimensi disesuaikan dengan kebutuhan lapangan. 4. Longsor lereng diamati dengan menggunakan permodelan dua dimensi. 5. Muka air tanah tidak ikut diperhitungkan.
D. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui penyebab terjadinya longsor tebing sungai pada lokasi penelitian 2. Membandingkan hasil analisis stabilitas lereng dengan menggunakan program Geostructural Analysis Versi 19 dengan cara manual. 3. Menghitung angka keamanan pengaman lereng sungai dengan menggunakan konstruksi sheet pile.
4
E. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini untuk : 1. Menambah pengetahuan tentang stabilitas lereng dengan perkuatan Sheet Pile. 2. Mendapatkan gambaran tentang visualisasi kelongsongan lereng dalam bentuk dua dimensi. 3. Mengenal dan dapat mengoperasikan program Geostructural Analysis Versi 19. 4. Menghemat waktu dalam menyelesaikan permasalahan dalam bidang geoteknik dengan memanfaatkan program komputer.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Konstruksi Sheet Pile
Sheet pile merupakan jenis dinding vertikal relatif tipis yang berfungsi untuk menahan tanah dan untuk menahan masuknya air ke dalam lubang galian. sheet pile merupakan salah satu jenis retainingwall. sheet pile terbuat dari baja, beton, kayu atau sheet pile dari plastik yang saling berhubungan satu sama lainnya membentuk dinding yang kontinu sepanjang tebing saluran. Dalam mendesain sheet pile perlu diperhatikan adalah kedalaman sheet pile dan jenis tanah. Kedalaman sheet pile menentukan kekuatan dari sheet pile tersebut. Kekuatan dari sheet pile berada pada ujungnya dan gesekan pada selimut sheet pile. Jenis tanah juga menentukan kekuatan sheet pile.
Analisis tegangan perpindahan dan faktor keamanan (SF) pada lereng miring dengan perkuatan sheet pile menggunakan program Geostructural Analysis Versi 19. Hasil analisisnya nilai faktor keamanan (SF) lereng mengalami peningkatan seiring dengan penambahan panjang sheet pile dan nilai faktor keamanan (SF) mengalami penurunan seiring dengan penambahan sudut kemiringan lereng (Aza,2012).
6
Analisis stabilitas lereng pada badan jalan dan perencanaan perkuatan dinding penahan tanah pada studi kasus sungai, Desa Jejawi, Kecamatan Jejawi, Kabupaten Ogan Komering Ilir, Provinsi Sumatera Selatan. Hasil analisisnya nilai faktor keamanan (SF) lereng pada kontur alami kurang dari 1. Faktor keamanan (SF) mencapai angka lebih dari 1 setelah mengurangi kecuraman lereng dan dibangun dinding penahan tanah (Tjokorda, 2010).
Dalam metode kesetimbangan batas telah digunakan untuk stabilitas lereng dalam waktu yang lama. Metode kesetimbangan konvensional memiliki beberapa keterbatasan, salah satunya hanya memenuhi persamaan kesetimbangan gaya. Metode tersebut tidak menganggap tegangan dan perpindahan dari suatu lereng. Keterbatasan ini dapat diatasi dengan menggunakan program yang mampu menganalisis gaya dan tegangan geser total pada permukaan longsor sehingga dapat digunakan untuk menentukan angka keamanan (Krahn, 2003).
Penelitian ini diharapkan mampu melengkapi penelitian-penelitian sebelumnya, analisis yang dilakukan dengan bantuan program Geostructural Analysis Versi 19 kemudian hasilnya dibandingkan dengan perhitungan manual menggunakan metode Bishop pada lereng tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) pada lereng dengan perkuatan. Dilakukan pula analisis manual stabilitas eksternal terhadap penggulingan dan kegagalan daya dukung tanah. Analisis stabilitas internal terhadap putus tulangan dan cabut tulangan. Gambar sheet pile penahan tebing sungai.
7
Gambar 1. Contoh Pemasangan Sheet Pile Baja Tipe W dan Sheet Pile Beton Tipe I
B. Tanah
Tanah terdiri dari butiran-butiran mineral yang merupakan hasil dari pelapukan batuan. Ukuran butirannya sangat bervariasi dan sifat-sifat fisik dari tanah banyak tergantung dari factor ukuran, bentuk, dan komposisi kimia butiran. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik dan juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan.
8
C. Stabilitas Lereng
Lereng adalah permukaan bumi yang membentuk sudut kemiringan tertentu dengan bidang horizontal. Lereng dapat terbentuk secara alamiah karena proses geologi atau karena dibuat oleh manusia. Lereng yang terbentuk secara alamiah misalnya lereng bukitdan tebing sungai, sedangkan lereng buatan manusia antara lain yaitu galian dan timbunan untuk membuat jalan raya dan jalan kereta api, bendungan, tanggul sungai dan kanal serta tambang terbuka. Suatu longsoran adalah keruntuhan dari massa tanah yang terletak pada sebuah lereng sehingga terjadi pergerakan massa tanah ke bawah dan ke luar. Longsoran dapat terjadi dengan berbagai cara, secara perlahan-lahan atau mendadak serta dengan ataupun tanpa tanda-tanda yang terlihat. Setelah gempa bumi, longsoran merupakan bencana alam yang paling banyak mengakibatkan kerugian materi maupun kematian. Kerugian dapat ditimbulkan oleh suatu longsoran antara lain yaitu rusaknya lahan pertanian, rumah, bangunan, jalur transportsi serta sarana komunikasi. Analisis kestabilan lereng harus berdasarkan model yang akurat mengenai kondisi material bawah permukaan, kondisi air tanah dan pembebanan yang mungkin bekerja pada lereng. Tanpa sebuah model geologi yang memadai, analisis hanya dapat dilakukan dengan menggunakan pendekatan yang kasar sehingga kegunaan dari hasil analisis dapat dipertanyakan. Beberapa pendekatan yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan metode-metode seperti : Metode Taylor, Metode janbu, Metode Fenellius, Metode Bishop, dll.
9
Dalam menentukan kestabilan atau kemantapan lereng dikenal istilah faktor keamanan (safety factor) yang merupakan perbandingan antara gaya-gaya yang menahan gerakan terhadap gaya-gaya yang menggerakkan tanah tersebut dianggap stabil, bila dirumuskan sebagai berikut :
Faktor kemanan (F) = gaya penahan / gaya penggerak Dimana untuk keadaan : • F > 1,0 : lereng dalam keadaan mantap • F = 1,0 : lereng dalam keadaan seimbnag, dan siap untuk longsor • F < 1,0 : lereng tidak mantap
Jadi dalam menganalisis kemantapan lereng akan selalu berkaitan dengan perhitungan untuk mengetahui angka faktor keamanan dari lereng tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemantapan lereng, antara lain :
1. Penyebaran Batuan Penyebaran dan keragaman jenis batuan sangat berkaitan dengan kemantapan lereng, ini karena kekuatan, sifat fisik dan teknis suatu jenis batuan berbeda dengan batuan lainnya. Penyamarataan jenis batuan akan mengakibatkan kesalahan hasil analisis. Misalnya : kemiringan lereng yang terdiri dari pasir tentu akan berbeda dengan lereng yang terdiri dari lempung atau campurannya.
10
2. Struktur Geologi Struktur geologi yang mempengaruhi kemantapan lereng dan perlu diperhatikan dalam analisis adalah struktur regional dan lokal. Struktur ini mencakup sesar, kekar, bidang perlapisan, sinklin dan antiklin, ketidakselarasan, liniasi, dll. Struktur ini sangat mempengaruhi kekuatan batuan karena umumnya merupakan bidang lemah pada batuan tersebut, dan merupakan tempat rembesan air yang mempercepat proses pelapukan.
3. Morfologi Keadaan morfologi suatu daerah akan sangat mempengaruhi kemantapan lereng didaerah tersebut. Morfologi yang terdiri dari keadaan fisik, karakteristik dan bentuk permukaan bumi, sangat menentukan laju erosi dan pengendapan yang terjadi, menent ukan arah aliran air permukaan maupun air tanah dan proses pelapukan batuan.
4. Iklim Iklim mempengaruhi temperatur dan jumlah hujan, sehingga berpengaruh pula pada proses pelapukan. Daerah tropis yang panas, lembab dengan curah hujan tinggi akan menyebabkan proses pelapukan batuan jauh lebih cepat daripada daerah sub-tropis. Karena itu ketebalan tanah di daerah tropis lebih tebal dan kekuatannya lebih rendah dari batuan segarnya.
11
5. Tingkat Pelapukan Tingkat pelapukan mempengaruhi sifat-sifat asli dari batuan, misalnya angka kohesi, besarnya sudut geser dalam, bobot isi, dll. Semakin tinggi tingkat pelapukan, maka kekuatan batuan akan menurun.
6. Hasil Kerja Manusia Selain faktor alamiah, manusia juga memberikan andil yang tidak kecil. Misalnya, suatu lereng yang awalnya mantap, karena manusia menebangi pohon pelindung, pengolahan tanah yang tidak baik, saluran air yang tidak baik, penggalian / tambang, dan lainnya menyebabkan lereng tersebut menjadi tidak mantap, sehingga erosi dan longsoran mudah terjadi.
Pada dasarnya longsoran akan terjadi karena dua sebab, yaitu naiknya tegangan geser (shear strees) dan menurunnya kekuatan geser (shear strenght). Adapun faktor yang dapat menaikkan tegangan geser adalah : • Pengurangan penyanggaan lateral, antara lain karena erosi, longsoran terdahulu yang menghasilkan lereng baru dan kegiatan manusia. • Pertambahan tegangan, antara lain karena penambahan beban, tekanan air rembesan, dan penumpukan. • Gaya dinamik, yang disebabkan oleh gempa dan getaran lainnya. • Pengangkatan atau penurunan regional,
yang disebabkan oleh gerakan
pembentukan pegunungan dan perubahan sudut kemiringan lereng.
12
• Pemindahan penyangga, yang disebabkan oleh pemotongan tebing oleh sungai, pelapukan dan erosi di bawah permukaan, kegiatan pertambangan dan terowongan, berkurangnya/hancurnya material dibagian dasar. • Tegangan lateral, yang ditimbulkan oleh adanya air di rekahan serta pembekuan air, penggembungan lapisan lempung dan perpindahan sisa tegangan.
Sedangkan faktor yang mengurangi kekuatan geser adalah : • Keadaan atau rona awal, memang sudah rendah dari awal disebabkan oleh komposisi, tekstur, struktur dan geometri lereng. • Perubahan karena pelapukan dan reaksi kimia fisik, yang menyebabkan lempung berposi menjadi lunak, disinteggrasi batuan granular, turunnya kohesi, pengggembungan lapisan lempung, pelarutan material penyemen batuan • Perubahan gaya antara butiran karena pengaruh kandungan air dan tekanan air pori. • Perubahan struktur, seperti terbentuknya rekahan pada lempung yang terdapat di tebing/ lereng. (Dhen Maulana, 2014).
D. Analisis Stabilitas Lereng Secara Manual
Analisis
kestabilan
lereng
pada
umumnya
berdasarkan
pada
konsep
keseimbangan plastis batas (limit plastic equilibrium) (Hardiyantmo, 2010). • Kelongsoran lereng terjadi disepanjang permukaan bidang longsor tertentu dan dapat dianggap sebagai masalah bidang 2 dimensi. • Massa tanah longsor dianggap berupa benda yang pasif.
13
• Tahanan geser dari massa tanah yang setiap titik sepanjang bidang longsor tidak tergantung dari orientasi permukaan longsor, atau dengan kata lain kuat geser tanah di anggap isotropis. • Faktor aman didefinisikan dengan memperhatikan tegangan geser rata–rata sepanjang bidang longsor yang potensial dan kuat geser tanah rata–rata sepanjang permukaan longsoran. Jadi, kuat geser tanah mungkin terlampaui di titik–titik tertentu pada bidang longsornya, padahal faktor aman hasil hitungan lebih besar 1,5. Analisis Kestabilan Lereng ditujukan untuk mendapatkan angka faktor keamanan dari suatu bentuk lereng tertentu.Dengan diketahuinya faktor keamanan memudahkan pekerjaan pembentukan atau perkuatan lereng untuk memastikan apakah lereng yang telah dibentuk mempunyai risiko longsor atau cukup stabil. Bertambahnya tingkat kepastian untuk memprediksi ancaman longsor dapat bermanfaat untuk hal-hal sebagai berikut : • Untuk memahami perkembangan dan bentuk dari lereng alam dan proses yang menyebabkan terjadinya bentuk–bentuk alam yang berbeda. • Untuk menilai kestabilan lereng dalam jangka pendek (biasanya selama kontruksi) dan jika kondisi jangka panjang. • Untuk menilai kemungkinan terjadinya kelongsoran yang melibatkan lereng alam atau lereng buatan. • Untuk menganalisis kelongsoran dan untuk memahami kesalahan mekanisme dan pengaruh dari faktor lingkungan.
14
• Untuk dapat mendisain ulang lereng yang gagal serta perencanaan dan disain pencegahannya, serta pengukuran ulang. • Untuk mempelajari efek atau pengaruh dari beban gempa pada lereng dan tanggul.
1. Metode Bishop
Metode Bishop dipakai untuk menganalisis permukaan gelincir (slip surface) yang berbentuk lingkaran. Dalam metode ini diasumsikan bahwa gaya-gaya normal total berada/bekerja dipusat alas potongan dan bisa ditentukan dengan menguraikan gaya-gaya pada potongan secara vertikal atau normal. Persyaratan keseimbangan dipakai pada potongan-potongan yang membentuk lereng tersebut. Metode Bishop menganggap bahwa gaya-gaya yang bekerja pada irisan mempunyai resultan nol pada arah vertikal (Bishop,1955). Untuk lereng yang dibagi menjadi n buah slice (irisan).
Tabel 1. Persamaan yang diketahui pada Metode Bishop No
Persamaan yang ada
Jumlah
1 2
Keseimbangan normal Keseimbangan tangensial
N N
Keseimbangan momen
N 3n
3 Total
15
Tabel 2. Persamaan yang tidak diketahui pada Metode Bishop (Anderson dan Richards,1987). No
Persamaan yang tidak diketahui
Jumlah
1 2
Faktor Keamanan Gaya-gaya normal total (P) pada dasar slice
1 n
3
Posisi gaya P
n
4
Gaya-gaya horizontal antar slice
n-1
5
Gaya-gaya vertical antar slice
n-1
6
Tinggi gaya-gaya antar slice
n-1
Total 5n-2 Sumber : Jurnal Octovian Cherianto Parluhutan Rajagukguk Maka diperlukan asumsi sebanyak (2n -2) agar masalah bias diselesaikan secara statis tertentu.
Tabel 3. Asumsi Umum Persamaan pada Metode Bishop No Asumsi Umum 1 Posisi gaya normal 2
Gaya antar slice vertikal padapusatslice adalah nol
Jumlah N n-1
2n-1 Total Sumber : Jurnal Octovian Cherianto Parluhutan Rajagukguk
Secara umum ada tiga macam asumsi yang dapat dibuat : • Asumsi mengenai distribusi tegangan normal sepanjang permukaan gelincir. • Asumsi mengenai inklinasi dari gaya-gaya antar potongan. • Asumsi mengenai posisi garis resultante gaya-gaya antar potongan.
Pada sebagian besar metode analisi, gaya normal diasumsi bekerja dipusat alas dari tiap potongan, sebab potongan tipis. Ini diterapkan pada sejumlah asumsi,
16
Metode Bishop ini digunakan asumsi sebanyak (2n -1). Prinsip dasarnya sebagai berikut : • Kekuatan geser didefinisikan dengan menggunakan hubungan linier MohrCoulomb. • Menggunakan Keseimbangan normal. • Menggunakan keseimbangan tangensial. • Menggunakan keseimbangan momen.
a. Rumus Metode Bishop
Gambar 2. Gaya-gaya yang bekerja pada suatu potongan.
Keterangan: W
= Berat total pada irisan
EL, ER
= Gaya antar irisan yang bekerja secara horizontal pada penampang
kiri dan kanan XL, XR dan kanan
= Gaya antar irisan yang bekerja secara vertikal pada penampang kiri
17
P
= Gaya normal total pada irisan
T
= Gaya geser pada dasar irisan
b
= Lebar dari irisan
l
= Panjang dari irisan
α
= Sudut Kemiringan lereng
Dengan memperhitungkan seluruh keseimbangan gaya maka rumus untuk faktor keamanan Fk Metode Bishop diperoleh sebagai berikut (Anderson dan Richards, 1987) : 𝐹𝑘 =
[𝑐 ′ 𝐼+(𝑃−𝑈𝑖)𝑇𝐴𝑁ɸ′ ] 𝑊 sin 𝛼
……………………………..………………………..(1)
b. Faktor Keamanan Faktor keamanan terhadap longsoran didefinisikan sebagai perbandingan kekuatan geser Maksimum yang dimiliki
tanah
dibidang longsor yang
diandaikan (s) dengan tahanan geser yang diperlukan untuk keseimbangan (τ), 𝑠
atau Fk = 𝜏. Secara teoritis tingkat nilai faktor keamanan Tabel 4. Tingkat nilai Fk Teoritis Fk
Keterangan
>1
Stabil
=1
Kritis
<1
Labil
Dalam praktek (Bowles, 1984) tingkat nilai faktor keamanan
18
Tabel 5. Tingkat nilai Fk dalam praktek Fk
Keterangan
>1,5
Stabil
1,07
Kritis
<1,07
Labil
(Sumber :Jurnal Sipil Statik Vol.2 No.3, 2014)
Suatu lereng dikatakan stabil jika lereng tersebut tidak mengalami pergerakan dan tidak berpotensi mengalami pergerakan, yaitu apabila besarnya komponen gaya penahan pada lereng lebih besar dibanding komponen gaya penggerak lereng.
Klasifikasi kemiringan lereng menurut SNI03-1997-1995 yaitu sebagai berikut : Tabel 6. Klasifikasi Kemiringan Lereng Menurut SNI03-1997-1995 Sudut Kemiringa Lereng
Kondisi menurut
(….o)
SNI03-1997-1995
45
Sedang
60
Curam
90
Curam
(Sumber: SNI03-1997-1995)
Ada pula pendapat dari Christoper, dkk, (1990), mengklasifikasikan: 1) Struktur timbunan dengan kemiringan lereng <70 o yang lerengnya diperkuat, disebut lereng tanah bertulang (Reinforced SoilSlope, RSS).
19
2) Struktur timbunan dengan kemiringan lereng >70o yang lerengnya diperkuat, disebut struktur dinding
tanah distabilitas secara mekanis (Mechanically
Stabilized Earth wall, MSE-wall).
Didalam menganalisis stabilitas lereng tidaklah mudah, karena terdapat banyak faktor yang sangat mempengaruhi hasil hitungan. Faktor-faktor tersebut misalnya, kondisi tanah yang berlapis-lapis, kuat geser tanah yang anisotropis, aliran rembesan air dalam tanah dan lain-lainya. Maka diperlukan ketelitian dalam proses perhitunganya. Untuk mencari nilai faktor keamanan (SF) lereng tanpa perkuatan pada penelitian ini dihitung menggunakan metode bishop sebagai berikut:
Gambar 3. Analisis Stabilitas Lereng dengan Metode Bishop
𝑆𝐹 =
(
𝑐.Δx+W tan ᵩ ) 𝑚
𝑊𝑆𝑖𝑛ᵩ
m = cos α [1
…………………………………………………………(2)
tan α tan ᵩ 𝐹
]
...…….…………………………………………...(3)
20
Keterangan : SF = faktor aman C
= kohesi tanah (kN/m2)
Φ
= sudut gesek dalam tanah (0)
α
= sudut irisan dengan bidang longsor (0)
W
= berat irisan tanah ke-n+q (kN/m)
Q
= beban merata (kN/m2)
∆x
= panjang irisan ke-n (m)
F
= faktor aman rencana
2. Metode Fellenius
Metode Fellenius (Ordinary Method of Slice) diperkenalkan pertama oleh Fellenius (1927, 1936) berdasarkan bahwa gaya memiliki sudut kemiringan paralel dengan dasar irisan FK dihitung dengan keseimbangan momen. Fellenius mengemukakan metodenya dengan menyatakan asumsi bahwa keruntuhan terjadi melalui rotasi dari suatu blok tanah pada permukaan longsor berbentuk lingkaran (sirkuler) dengan titik O sebagai titik pusat rotasi. Metode ini juga menganggap bahwa gaya normal P bekerja ditengah-tengah slice. Diasumsikan juga bahwa resultan gaya-gaya antar irisan pada tiap irisan adalah sama dengan nol, atau dengan kata lain bahwa resultan gaya-gaya antar irisan diabaikan.
21
Jadi total asumsi yang di buat oleh metode ini adalah : Posisi gaya normal P terletak di tengah alas irisan : n. Resultan gaya antar irisan sama dengan Nol
: n-1
Total
: 2n-1
Dengan anggapan-anggapan ini maka dapat diuji persamaan kseimbangan momen untuk seluruh irisan terhadap titik pusat rotasi dan diperoleh suatu nilai Faktor Keamanan.
Gambar 4. Sistem Gaya Pada Metode Fellenius
Pada Gambar 1. diperlihatkan suatu lereng dengan system irisan untuk berat sendiri massa tanah (W) serta analisis komponen gaya-gaya yang timbul dari berat massa tanah tersebut, yang terdiri dari gaya-gaya antar irisan yang bekerja disamping kanan irisan (Erdan Xt). Pada bagi analas irisan, gaya berat (W)
22
diuraikan menjadi gaya reaksi normal Pw yang bekerja tegak lurus alas irisan dan gaya tangen sial Tw yang bekerja sejajar irisan. Besarnya lengan gaya (W) adalah x = R sin α, dimana R adalah jari-jari lingkaran longsor dan sudut α adalah sudut pada titik O yang dibentuk antara garis vertical dengan jari-jari lingkaran longsor. (Sumber : Jurnal Sipil Statik Vol.2 No.1, 2014).
E. Pemodelan lereng dengan program Geostructural Analysis Versi 19 1. Pengaturan Awal
Pengaturan awal untuk melakukan analisis dengan program Geostructural Analysis Versi 19 terdiri dari beberapa tahap, diantaranya pengaturan kertas kerja, skla gambar, dan jarak grid. Kertas kerja merupakan ukuran ruang yang disediakan untuk melakukan mendefinisikan ukuran lereng sebenarnya perbandingan yang digunakan untuk mendefinisikan ukuran lereng sebenarnya terhadap gambar pada program. Adapun langkah-langkah pengaturan awal adalah sebagai berikut : a. Memberikan judul pada tampilan awal program
Gambar 5. Memberikan judul pada tampilan awal program
23
b. Memberi sketsa gambar pada slide dengan menggunakan klik Tab Project. Pada Tab Project ini memasukkan sketsa gambar pada bagian ini merupakan input dari data hasil survei dan pengukuran topografi.
Gambar 6. Pemberian sketsa gambar pada Tab Project
24
c. Menggambar Potongan Bidang Longsor pada Tab Interface.
Gambar 7. Menggambar bidang longsor pada Tab Interface
25
d. Memilih Jenis Tanah dan Memasukan Data Tanah pada Tab Soil Pada Tab Soil ini memasukkan data hasil survei dan investigasi mekanika tanah dengan parameter table sebagai berikut : Tabel 7. Hasil data tanah yang di masukkan ke Tab Soil
Parameter
Nilai
γ (berat volume)
17,20 kN/m³
φef (sudut geser)
Cef (kohesi tanah) γsat (berat jenuh)
30° 0,30 kpa
19,50 kN/m³
Sumber : Data Labolatorium Mekanika Tanah
26
Gambar 8. Jenis Tanah dan Data Tanah Pada Tab Soil
27
e. Memilih Menu Tab Assign
Gambar 9. Menetapkan Jenis Tanah yang digunakan
28
f. Memilih Menu Tab Surcharge Tab Surchange adalah bagian dari Tool Geostructural Analysis untuk memasukkan beban kendaraan.
Gambar 10. Membuat Beban yang Berkerja pada Lereng
29
g. Memilih Menu Tab Water Pada bagian Tab Water ini, input pada program yaitu menggunakan data tinggi muka air pada saat kondisi banjir dan kondisi normal.
Gambar 11. Memasukkan Kondisi Air Pada Lereng
30
h. Memilih Menu Tab Analysis Pada Tab Analysis ini menentukan hasil bidang longsor yang di dapat dari hasil data tanah yang telah di masukkan.
Gambar 12. Menentukan Titik Bidang Longsor
31
F. Struktur Perkerasan Jalan
Perkerasan beton semen (perkerasan kaku) adalah struktur yang terdiri atas pelat beton semen yang bersambung (tidak menerus) tanpa atau dengan tulangan, atau menerus dengan tulangan, terletak diatas lapis pondasi bawah atau tanah dasar, tanpa atau dengan lapis permukaan beraspal (SNI PDT-14-2003).
Pada umumnya perkerasan beton semen dilapisi dengan perkerasan aspal di atasnya. Namun struktur perkerasan beton semen secara tipikal sebagai mana terlihat pada Gambar 2.13
Gambar 13. Tipikal Struktur Jalan Raya Perkerasan Beton Semen
Bahan pondasi bawah pada perkerasan beton semen berdasarkan SNI PDT-142003 dapat berupa: 1) Bahan berbutir. 2) Stabilisasi atau dengan beton kurus giling padat (Lean Rolled Concrete). 3) Campuran beton kurus (Lean-Mix Concrete).
32
Tebal pondasi minimum yang mempunyai mutu sesuai dengan SNI No. 03-63882000 dan AASHTO M-15 serta SNI No. 03-1743-1989 adalah 10cm. Perancangan tebal perkerasan beton semen
dapat dihitung dengan menggunakan beberapa
metode diantaranya : metode AASHTO, AUST ROAD 2000, metode Bina Marga, metode Asphalt Institute, metode ROAD NOTE 29, dan lain-lain. Pada umumnya tebal perkerasan beton semen berkisar antara 20-30 cm.
Bahan-bahan yang digunakan untuk perkerasan beton semen harus sesuai dengan peraturan yang telah diterapkan. Daftar berat isi ( ) bahan-bahan yang digunakan untuk perkerasan beton semen berdasarkan peraturan pembebanan jembatan Bab III hal. 37 dalam Herma, dkk 2010 adalah sebagai berikut : 1) Beton bertulang
: 24 kN/m3
2) Beton biasa
: 22 kN/m3
3) Perkerasan jalan beraspal
: 20 – 25 kN/m3
G. Pembebanan Pada Lereng
Gaya yang ditimbulkan oleh adanya struktur jalan raya di atas konstruksi lereng harus mampu ditahan oleh lereng tersebut. Gaya tersebut yaitu gaya vertikal yang disebabkan oleh beban perkerasan dan beban kendaraan. Gaya-gaya yang berasal dari kendaraan nantinya akan diteruskan pada perkerasan sebagai tekanan vertikal. Tekanan vertikal dapat ditentukan dengan menggunakan penyebaran tekanan ( 2H
33
: 1V atau α = ± 26°) dari Giroud dan Noiray (1981). Tekanan ban (p’) pada kedalaman (h) dari permukaan dapat di peroleh dengan rumus
P’ =
𝑃 2(𝐵+2ℎ𝑡𝑔𝛼 )(𝐿+2ℎ𝑡𝑔𝛼)
……………………………………….(4)
Keterangan :
P’
= tekanan ban pada kedalaman h (kN/m2)
P
= beban gandar (kN)
h
= tebal perkerasan (m)
α
= sudut penyebaran beban terhadap vertikal (0)
L
= panjang bidang kotak (m)
B
= lebar bidang kotak (m)
Gambar 14. Distribusi Beban Kendaraan (Giround dan Noiray, 1981)
34
Beban gandar (P) disebarkan mengikuti penyebaran tekanan yang bersudut α terhadap vertikal. Bidang kontak ekivalen tekanan ban di atas permukaan jalan adalah B x L. Untuk kendaraan berat dengan roda lebar dan ganda :
𝑃√2
B = √ 𝑃𝐶 , 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐿 = 0,5 𝐵
…………….…………………...…….(5)
Giround dan Noiray,1981, menyatakan besarnya tekanan ban (pc) untuk kendaraan proyek sebesar 620 kPa.
BAB III METODE PENELITIAN
A. Wilayah Studi Wilayah studi pada pemelitian ini adalah Sungai Komering yang terletak di Kabupaten Ogan Komering Ilir, Provinsi Sumatera Selatan. Kabupaten Ogan Komering Ilir merupakan salah satu kabupaten di Provinsi Sumatera Selatan dengan ibu kota Kayu Agung. Kabupaten Ogan komering Ilir mempunyai luas wilayah 19.023,47 km2 atau sekitar 20 % dari luas propinsi Sumatera Selatan. Wilayah kabupaten Ogan Komering Ilir terletak di bagian timur provinsi sumatera selatan yaitu tepatnya antara antara 104°20’ dan 106°00’ Bujur Timur dan 2°30’ sampai 4°S15’ Lintang Selatan, secara administrasi kabupaten Ogan Komering Ilir berbatasan dengan :
Sebelah Utara berbatasan dengan kabupaten banyuasin, kabupaten ogan ilir
Sebelah Selatan berbatasan dengan Kabupaten Ogan Komering Ulu Timur
Sebelah Barat berbatasan dengan Kabupaten Ogan ilir dan kabupaten OKU timur
Sebelah Timur berbatasan dengan Selat Bangka dan Laut jawa.
36
Gambar 15. Gambar Peta Kebupaten Ogan Komering Ilir.
B. Keadaan Alam 1. Kondisi Topografi Dari segi topografi Kabupaten Ogan Komering ilir secara umum merupakan dataran rendah dengan ketinggian rata-rata 10 mdpl. Lokasi tertinggi berada di daerah Bukit Gajah kecamatan Tulung Selapan, dengan titik ketinggian sekitar 14 mdpl, sedangkan daerah terendah terletak di kawasan timur yang termasyuk di wilayah Kecamatan Tulung Selapan juga, dengan rata-rata ketinggian sekitar 6 mdpal. Berdasarkan tingkat kemiringan, wilayah Kabupaten OKI dapat dibedakan menjadi daerah dengan topografi datar sampai landai dengan tingkat
37
kemiringan antara 0 – 2%, dan daerah dengan topografi bergelombang dengan tingkat kemiringan berkisar antara 2 – 15 %. 2. Kondisi Tanah Jenis tanah di wilayah Kabupaten Ogan Komering Ilir meliputi beberapa jenis mulai dari glei humus dan organosol, latosol, litosol, podsolik, alluvial hidromorf, sampai hidromorf. Sedangkan jenis tanah yang paling dominan penyebarannya adalah glei humus dan organosol yang berasosiasi dengan air Litosol dan podsolik. 3. Kondisi Fisiografis Kabupaten OKI secara fisiografis terletak pada bentang alam dataran rendah yang menempati sepanjang Sumatera bagian timur. Wilayah ini sebagian besar memperlihatkan tipologi ekologi rawa, meskipun secara lokal dapat ditemukan dataran kering. Dengan demikian wilayah OKI dapat dibedakan menjadi dataran lahan basah dengan topografi rendah (lowland) dan dataran lahan kering yang memperlihatkan topografi lebih tinggi (Upland).
38
Gambar 16. Gambar Lokasi Penelitian di Sungai Komering. (Sumber Google Earth)
39
C. Data yang Digunakan
1. Data Sekunder Data Sekunder adalah data-data yang diperoleh dari instansi-instansi terkait pemelitian ini. Adapun data sekuder yang digunakan adalah sebagai berikut. a. Data pengujian Tanah b. Tinggi muka air banjir c. Data struktur pengamanan sheet pile d. Data hasil pengukuran Topografi
D. Analisis Data
a. Pengumpulan data sekuder. b. Analisis stabilitas lereng dengan cara manual. c. Analisis stabilitas lereng dengan Geostructural Analysis Versi 19. d. Perbandingan hasil analisis. e. Rekomendasi Penanganan Stabilitas Lereng. f. Kesimpulan dan Saran.
40
E. Bagan Alir Penelitian
Untuk menyederhanakan kegiatan peneltian, maka dibentuklah suatu bagan alir penelitian sebagai berikut.
Mulai
Pengumpulan Data
Analisis Stabilitas Lereng
Secara Manual dengan Metode Bishop dan Fellenius
Dengan Menggunakan Program
Geostructural Analysis Versi 19
Perbandingan Hasil Analisis Manual Vs
Geostructural Analysis Versi 19 Rekomendasi Penanganan Stabilitas Lereng
Kesimpulan Dan Saran
Selesai
Gambar 17. Bagan Alir Penelitian
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan dan pengolahan data, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Penyebab terjadinya longsor pada sungai di lokasi disebabkan karena terjadinya degradasi (penurunan dasar sungai) pada bagian tikungan dalam dan agradasi (kenaikan dasar sungai akibat sedimentasi) terjadi pada bagian tikungan luar. 2. Dari hasil perhitungan analisis pengamanan tebing dengan Sheet Pile menggunakan metode Fellenius yang dilakukan pada 2 kondisi diperoleh bahwa pada saat kondisi banjir, nilai FS adalah sebesar : 3,42. Nilai tersebut lebih tinggi dari hasil perhitungan pada saat kondisi air normal dengan nilai FS sebesar : 2,76. 3. Hasil perhitungan analisis pengamanan tebing dengan Sheet Pile dengan menggunakan metode Bishop pada 2 kondisi diperoleh bahwa pada kondisi banjir nilai FS adalah sebesar : 4,23. Nilai tersebut lebih tinggi dari hasil perhitungan pada saat kondisi air normal dengan nilai FS : 3,64. 4. Nilai FS pada saat banjir lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi normal. Hal ini disebabkan pada saat terjadi banjir (muka air tinggi), air perperan
111 sebagai penambah gaya pasif sehingga nilai FS tinggi, begitu juga sebaliknya. 5. Hasil perhitungan keamanan tebing sebelum di lakukan pengaman dengan metode fellenius sebesar : 0,750 (kondisi tidak aman). Setelah dilakukan pengamanan Sheet Pile nilai FS metode Fellenius menjadi : 3,42 (kondisi aman) artinya dengan struktur Sheet Pile terjadi peningkatan keamanan sebesar 456,00 %. 6. Hasil perhitungan keamanan tebing sebelum di lakukan pengaman dengan metode Bishop sebesar : 1,018 (kondisi tidak aman). Setelah dilakukan pengamanan Sheet Pile nilai FS metode Bishop menjadi : 4,23 (kondisi aman) artinya dengan struktur Sheet Pile terjadi peningkatan keamanan sebesar 415,52 %. 7. Struktur Sheet Pile merupakan struktur yang sangat efektif untuk mengamankan tebing dari bahaya longsor.
112 B. Saran
Saran yang dapat diberikan penulis berdasarka hasil perhitungan dan pengolahan data yang telah dilakukan adalah sebagai berikut. 1. Perlu membandingkan antara motode perhitungan analisis stabilitas lereng dengan perkuatan Sheet Pile menggunakan program Geostructural Analysis Versi 19, dengan metode lain seperti Janbu, Spencer dan Mergenstrenprice. 2. Diperluakan kajian pengamanan lereng menggunakan struktur konstruksi Bored Pile atau Retaining wall. 3. Wajib diperlukan pengujian mekanika tanah untuk menentukan kedalaman Sheet Pile yang akan di perlukan.
DAFTAR PUSTAKA
Anderson, M.G., Richard K.S., 1987. Slope Stability, Geotechnical Engineering and Geomorphology, John Wiley and Sons. Bowles, J. 1984. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). Edisi Bowles, Joseph E., Hainim Johan K., 1991. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta. Brown, William D. 1994. Design Of Sheet Pile Walls, Design Of Sheet Pile Walls.pdf. Fauzi, Aza Nur. 2012. Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2. Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Giroud, J.P. and Noiray, L. (1981) “Geotextile-reinforced unpaved road design”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 107, 1233-1254. Hardiyatmo, Hari Christady. 1992. Mekanika Tanah 1. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Hardiyatmo, Hari Christady. 1994. Mekanika Tanah 2. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Hidayah, S. & Gratia, Y. R., (2007), Program Analisis Stabilitas Lereng, Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang. Hirnawan, R.F., 1993, Ketanggapan Stabilitas Lereng Perbukitan Rawan Gerakan tanah atas Tanaman Keras, Hujan & Gempa, Disertasi, UNPAD, 302pp. http://dhenpharkers.blogspot.co.id/2014/08/makalah-stabilitas-lereng.html. Maulana, Dhen. Makalah Mekanika Tanah 2. Diakses 6 Agustus 2014. http://yusriadimappeasse.blogspot.com. Tipe Dinding Penahan Tanah. Diakses 10 Maret 2014.
114
https://fadlysutrisno.wordpress.com/2010/07/20/perkuatan-lereng/. Perkuatan Tebing. Diakses 10 juli 2010.
International, Geostruktural Analysis. 2014. Stability Modeling Geostruktural Analysis Version 19. Pdf. Kedua. Erlangga. Jakarta.
With
Krahn, J. 2003. The 2001 R.M. Hardy Lecture: The Limits of Limit EquilibriumAnalyses. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 40. pp.643-660 M.Das, Braja. 1985. Mekanika Tanah (Jilid 1). Surabaya: Erlangga. M.Das, Braja. 1994. Mekanika Tanah (Jilid 2). Surabaya: Erlangga. Tjokorda Gde Suwarsa Putra, Made Dodiek Wirya Ardana dan Made Aryati. 2010. Analisis Stabilitas Lereng Pada Badan Jalan Dan Perencanaan Perkuatan Dinding Penahan Tanah (Studi Kasus Jalan Raya Selemadeg, Desa Bantas, Kecamatan Selemadeg Timur, Kabupaten Tabanan). Turangan, Octovian Cherianto Parluhutan Rajagukguk. 2014. Analisis Kestabilan Lereng Dengan Metode Bishop. Turangan, Violetta Gabriella Margaretha Pengemanan. 2014. Analisis Kestabilitas Lereng Dengan Metode Fellenius.
